高级分布式学习系统的设计开发

1、高级分布式学习系统的设计开发The Design And Development of Advanced Distributed Learning 彭金祥* 张剑*广东纺织技术学院E-mail:*jinxiangpeng * zj3319896本文在分析ADL高级分布式学习系统的基础上，提出了一个基于Lotus Domino/Notes的具有智能代理功能的高级分布学习系（ADIAL， Advanced Distributed Intelligent Agent Learning）模型，描述了ADIAL的系统结构，研究了系统中的一些关键技术问题。关键词： 高级分布学习（ADL） 学习内容对象（S

2、CO） 学习管理系统（LMS） Lotus Domino /Notes1 引言1997年11月美国国防部和白宫科技局面对计算机技术、网络技术的广泛应用以及远程教育各自为阵的局面，提出了统一开发网络远程教育的方案高级分布式学习系统（Advanced Distributed Learning），即ADL系统1.。国内外的许多学者对ADL系统的目标、内容、原理等进行了研究和探讨、但如何设计和实施ADL系统的文章并不多，1中稍微提到可以采用HTML、JavaScript、Java Applets和Java Servlets技术来实现的。本文根据自己多年研究和使用Lotus Domino/Notes的经

3、验和对ADL系统结构的详细分析，提出了一个基于Lotus Domino/Notes的具有智能代理功能的高级分布学习系统模型，并对系统的体系结构、一些关键技术问题进行了研究和探讨。2 Lotus Domino/Notes作为ADL学习系统平台的优势图1：ADL学习系统框架模型ADL学习系统是集学习内容与学习管理于一体的复杂的高级分布式学习系统，它重点要解决如何构建、管理和传递学习信息，如何组织学员进行协作学习，如何快速处理学员反馈信息。ADL中的学习内容涉及到文本、声音、图形、流媒体等各式各样的非结构化文档数据，同时ADL学习管理系统要处理的数据是结构化的关系数据库。因此，ADL系统的思想平台必

4、须集通讯基础设施，文档数据库管理，信息发布以及跨平台的特性于一体；Lotus Domino/Notes是先进的单一架构的多媒体文档管理数据库和电子邮件系统，提供了工作流自动化以及标准的Web服务、全文检索功能、完善的代理机制、功能强大的Notes客户端、快速、容易、可视化地开发动态、交互式的强大的集成开发环境等，是实现ADL高级分布式学习系统的理想平台。利用Lotus Domino/Notes的优势，我们可以很容易构建ADL的学习内容，实现学习内容库管理、权限管理，学习代理，协作学习，自由讨论，学习历史追踪、学习效果评估等功能。我们给出一个ADL学习系统框架模型，如图1所示。3 ADL学习系统

5、组成和设计思想ADL系统由学习内容对象、学习管理系统二个主要部份组成，学习内容对象包括素材库、试题库、实验、案例库和课件库等，学习管理系统是一个专门负责传送、跟踪、报告及管理学习内容、学习者的进度和学习者在学习过程中的交互的系统，学生通过Notes进行课程学习（自主学习、协作学习和受控学习）、学习交流、提问、自测、做作业、考试，教师可以对学习内容进行管理，跟踪学习者的学习进度和对知识的掌握情况，给学习者传送学习内容、监视学习内容中交互和操作的关键处来决定下一步传给学习者的学习内容。在本模型中，学习内容对象模型采用Domino文档数据库构建；学习管理系统采用Lotus Domino/Notes数

6、据库技术，其中，学习自由讨论BBS论坛采用Domino的BBS模板构建，网上在线答疑采用Domino数据库技术，滞后式答疑采用Notes的邮件系统；智能代理授课系统采用Lotus Domino/Notes的智能代理技术，学习内容在不同的学习系统的传送采用Lotus Domino/Notes的数据库复制技术。4 LMS学习管理系统模型LMS是一个专门负责传送、跟踪、报告及管理学习内容、学习者的进度和学习者在学习过程中的交互的系统，LMS系统既可用于简单的资源管理系统，也可以用于复杂的分布广泛的企业环境。LMS拥有主要三种对象角色：学生、教师、管理员。学生通过Browser（浏览器）进行课程学习（

7、自主学习、协作学习和受控学习）、学习交流、提问、自测、做作业、考试。教师可以对学习内容进行管理，跟踪学习者的学习进度和对知识的掌握情况，给学习者传送学习内容、监视学习内容中交互和操作的关键处来决定下一步传给学习者的学习内容。图2就是个的LMS系统模式。图2 LMS智能代理学习系统结构图4.1 LMS数据模型构建LMS数据模型的构建参照标准1，涉及的数据库包括：班级库、学生库、教师库、管理员库、科目库、课程库、课件库、试卷库、试题库、学生答卷库、学生成绩库、学生学习情况库、组卷策略库、授课策略库、授课代理库等。4.2 学习模块的设计与实现学生要进行学习，首先上网进行学习系统主页进行注册，然后选择

8、学科，选择学习方式，系统根据学生所选的学习方式生成不同内容的学习主页，然后选择相应的课件进行学习、练习、做作业、单元测验、考试、提问、讨论交流、实验等，最后退出学习系统结束学习，其学习流程如图3所示。系统提供三种学习方式：自主学习，受控学习，个性化学习。自主方式包含学科的所有课程，按教学顺序编排构建目录和索引功能，目录功能：左帧目录按树型结构设计，具有合并和展开的功能，采取这种设计界面使用户容易了解知识的层次结构，能够避免迷航现象。这里没有屏蔽，学生可任意浏览学习。索引功能，学生可输入想查询的关键词，如输入“L”，那么以L开头的知识点即能找到，双击找到的知识点或按“显示”按钮即可显示搜索到的内

9、容。主页学生注册选择学科自主学习受控学习个性化学习选择课件学习测试提问讨论实验跟踪学习结束学习图3 学生学习流程图受控学习方式是学习教师在规定的时间内要完成教师所指定的学习内容、作业、实验等，其导航结构由教师根据学生的学习进度和学生学习记录的综合情况动态生成。个性化学习方式能动态的在目录中标记出学生当前所在的位置，当学生点击左帧目录进行学习时，此目录字变大，能标志学生当前所学知识点的位置，并提供信息过滤的功能， 统计出各章的分数，根据规则屏蔽那些还不具备学习条件的章、节、知识点，并给出提示信息，告诉学生当前他需要学习的内容。但作为基础内容不屏蔽，根据前章的练习分数屏蔽下章的内容。4.3 考试模

10、块的设计考试系统由基本设置、试题管理、组卷、改卷、统计分析、试卷库管理、打印七个部分组成。（1）试题管理：管理提供试题的查、录、删、改。录入试题时分两种情况：单题录入和批量录入。单题录入指通过程序的录入界面一道一道地录入；批量录入指将利用字处理软件将大量的试题处理成一定格式的文档，录入程序处理此格式的文档，一次性将所有试题录入题库中。（2）组卷：组卷按照一定的组卷条件，组成符合学生和教师使用的试卷。它应包括三个方面的功能：个人组卷，考试组卷，组卷策略的设置、存储和使用。个人组卷指学生可根据自己的需要，针对自己的知识缺陷，组出符合自己练习的试卷；考试组卷指能组出正式考试的试卷，它具备三种组卷策略

11、：智能组卷、绝对评价组卷、相对评价组卷。组卷策略的存储和使用是指具备预先存储组卷参数的功能，对于一些典型的组卷方式，用户便无需每次都要输入组卷参数。利用该组卷功能，可用来组卷，也可用来组织课外作业。（3）改卷：改卷采用自动改卷和手动改卷相结合的方式，对于客观题，试卷提交后系统自动改卷，并将分数自动保存，对于主观题，教师根据参考答案，学生答案，评分标准给出主观题分数，然后自动计算成绩，将成绩保存到考生成绩表中。（4）统计分析：学生在考试中的得分，可提供大量的教育过程信息，统计分析功能就是要分析学生的考试成绩，将隐含于其中的教育过程信息明晰化。具体的说，统计分析包含二项功能：试题分析：从考生试卷表

12、中分析学生统计各题的得分，计算各题正确率，各知识点的得分、正确率，了解学习障碍、知识单元的掌握情况等等，自动调整试卷区分度、难度等属性。试卷分析：计算某次考试的总分、平均分，平均方差，各分数段的人数，点总人数的百分比，前三名名单，得出试卷的效度、信度、得分分布等信息。（5）试卷库管理功能：能够存储系统自动组成的试卷，也可存储外来试卷，供用户查询使用。（6）打印功能：可打印组卷功能生成的试卷，及试卷对应的参考答案，学生成绩表，试题分析表，试卷分析表等。4.4 组卷策略的设计组卷策略的设计首先如何存组卷策略，这里采用一个数据表实现，组卷策略表属性为：序号、试卷编码、试题号、分类、试题类型、单元、知

13、识点、难点、区分点、认识类型、总题数、抽题数、每题分数、检测标志。表中的每一条记录表示要同时满足的各条件，条件可按试题号、分类、试题类型、单元、知识点、难点、区分点、认识类型进行部份匹配设置。给出抽题数，就可以符合条件的试题中随机抽取等于抽题数的试题。一份试卷可对应组卷策略表中的多条记录。然后把所抽取试题存放在试卷内容表中。4.5 实验模块的设计实验模块由题目和提示两部分组成：题目给出实验的具体要求，提示给出完成实验的每一步骤，学生可按提示完成该实验；实验模块的数据结构由实验表和实验操作表两个表构成，实验表的属性为实验编号，实验内容，实验要求，对应课件编号（通过它和课件关联）；实验操作表的属性

14、为实验编号（通过它和实验表关联），操作步骤。4.6 智能代理授课子系统的设计（1）课程设计：课程内容采用模块化的组织方法，模块的划分具有相对的独立性，以知识点为依据制作成课件。课件的组织是以有良好导航结构的Web页面为主，并提供前后课件、前继课件、后继课件及相关参考资料的链接。课件内容根据具体的知识要求采用文本、声音、图像、动画等多种表现形式。课程则由若干个课件构成，并可根据具体的知识单元通过考试系统制定相应练习、作业、考试组卷策略，从组卷策略库提取数据动态生成练习、作业、考试网页。（2）课件组织结构的设计：课件组织结构按开放性和可扩充性要求，采用线性结构，层次结构和网络图结构的混合结构，导航

15、系统采用层次结构，相关内容链接采用图结构，通过前继索引表和后继索引表建立相关知识点间的关联，确保用户在学习或教学过程中可根据需要跳转。（3）智能代理授课的设计：智能代理授课用于受控方式的授课，智能代理要解决定代理时间、代理对象和代理的内容三个问题。代理时间由科目课程表中的开始时间和结束时间决定，代理对象由学生课程表中的课程（学习时间位于开始时间和结束时间之间）决定，代理的内容则课程的内容决定。4.7 辅导答疑系统的设计答疑系统的数据由答疑表、答疑表与相关知识点的关联表（称之为答疑课件表）和疑问表三个表组成。答疑表的属性为问题编码、问题、关键词、解答、提问的次数等；问题表的属性为问题编码、问题、

16、提问者、提问时间，电子邮件等；答疑课件表的属性为：问题编码，课件编号等。答疑系统的工作流程见图4。是否学生输入问题在答疑库中查找？添加问题到疑问库中显示答案给答案再返回并更新答疑库。结束图4 答疑系统的工作流程答疑系统的功能如下：（1）对“疑问-解答”库中存在的问题提供基于Web的自动答疑功能；（2）可通过“疑问-解答”库中的关键词对问题进行检索；（3）可统计问题提问的次数；（4）可提供与相关课件的链接；（5）可利用疑问-解答库生成样板题与一问一答式教学课件的功能；（6）对疑问-解答库中找不到的问题可提供滞后式答疑功能，即对计算机无法自动回答的问题时，将问题反馈给相应教师，由教师回答后再返回给

17、提问者，并更新答疑资料库。5 结束语目前，大多数远程学习系统都采用客户/服务器体系结构，而基于Lotus Domino/Notes的学习系统的研究相对较少，Lotus Domino/Notes作为一个基于标准的企业级Internet应用平台，集通信、电子邮件、文档数据库、应用开发、系统管理于一体，成为电子商务、电子政务、办公自动化的首选平台，一定也可成为远程学习系统的优秀平台。本文提出了用Lotus Domino/Notes开发远程学习系统的一些思路，希与同行共同研究探讨。参考文献1 王经，刘秀. ADL系统学习资源的共享和共建.高等学校现代教育技术理论与应用学术研讨会论文集. 2001.15-21.2 彭金祥，张剑.基于WEB的智能远程教学系统.高等学校现代教育技术理论与应用学术研讨会论文集. 2001.81-84.3 RonBall，Dexter，Fletcher，Alan Hobemey，Paul Jesukiewicz，Kirk Johnson，JcffKrinock，Schawn Thropp等，Sharable Gontent Object Reference Model（Version1），1999.4 现代远程教育工程资源建设开发标准.教育部现代远程教育资源建设委员会.2000.By analyzing advanced distribut