研究方向

 
 

教育技术基本理论、计算教育应用,研究方向的主题词包括:知识媒体、区域性教育信息化、教育信息生态、教育技术标准、网络学习平台、混合式学习、学习元(Learning Cell)、信息技术与课程整合、移动学习与泛在学习、一对一学习等。




近几年来,研究工作聚焦在四个方面,(1)新一代网络教学平台的研究与开发;(2)开展基于信息生态的区域性教育信息化研究;(3)开展基础教育信息化应用有效推进方面的研究;(4)泛在学习的资源组织模型及其关键技术研究。

1.新一代网络教学平台研究

在国家现代远程教育工程关键技术研究项目《国家现代远程教育支撑系统开发》前期成果“4A网络教学平台”的基础上,在高等教育出版社的资助下,以转变网络教学理念与范式、应用WEB2.0技术为两条主线,在学习活动设计、教学资产管理、课程内容的协同编辑、移动学习、适应性学习、基于语义的课程导航与智能答疑等领域,开展了深入的研究,引领了国内网络教学平台的发展。目前该系统符合SCORM等国际和国家标准,功能全面,既支持课程教学活动的开展如作业、测试、答疑、讨论、网络探究、协作学习等,又支持学校教学资源的建设、管理与应用,实现资源中心与课程教学的互动;支持学校课程建设成果的展示,及课程教学质量的监控。

该平台通过学习活动设计系统,可以支持基于问题的学习、基于项目的学习、探究式学习、认知学徒学习、协作学习等多种形式的学习模式与活动;通过网络课程的协同编辑系统,让学生参与到学习内容的定制与构建中来,充分体现了Web2.0用户主导与参与的精神以及学习理论中分布式认知的基本原理。这些特色功能超越了目前平台只是基本的学习内容与学习过程管理的功能,促进了网络教学范式从知识传递转向知识建构,代表了当前网络教学支持系统的发展潮流与趋势。

4A教学平台设计理念先进,目前在功能设计、技术架构和用户数量在国内也始终保持在领先地位。该系统在高等教育出版社的立体化教材网中得到良好运用,注册学习卡9600多万,目前高教社将该系统形成一个商业软件产品在推广,是国内主流网络教学平台之一,在中、高职学校中占有绝对市场地位。

通过在本领域的研究,发表了一系列具有广泛影响的文章:《网络教学平台的新发展》、《E-learning时代高校教材的立体化出版》、《在线测试分析与数据挖掘系统的设计》、《网络环境下的混合式教学——一种新的教学模式》、《面向对象的网络课程设计与开发》、《建构基于学习对象的网络课程教学设计模板》、《网络教学平台的体系结构与功能》、《基于Internet的教学系统》、《典型教学支撑平台的介绍》、《学习对象开发工具设计》、《网络教学的评价模型》、《网络课程评价》、《可共享对象参考模型研究》、《面向职业教育的行动导向网络教学平台的设计》、《基于EduTools的网络教学平台测评》、《从Sloodle看三维虚拟学习环境的发展趋势》等。

注:4A是国家现代远程教育工程关键技术研究的成果,是我国最早研究开发的网络教学平台,1999年开始由余胜泉博士实际主持研发,2002年通过由教育部组织、以倪光南院士为专家组组长的技术鉴定,鉴定结论是国内领先、国际先进。该系统在业内得到广泛的应用,4A网络教学平台的Asp版本作为国家项目成果,向全国各高校开源使用,在全国各地有180多所高校都得到了良好的运用,部分高校在此系统源程序的基础上,进行了定制开发,形成自己个性化的网络教学系统,其研究成果直接促进了国内网络教学平台市场的启动和成熟。

2.基于信息生态的区域教育信息化研究

提出教育信息生态的观念,超越在教育领域中技术的媒体观与认知工具观,不从个体的角度去看技术的应用,而强调在一个系统中去定位技术的角色,强调技术与教育生态的融合,强调从整体优化的视角考察技术在教育中的角色与定位,从以往的单一、静止要素的关注转变为对系统信息流通、共享以及要素之间嵌套关系的关注。教育信息生态指在特定的教育环境下,由信息人、教育实践和技术化的环境构成的一个自组织、自我进化的系统,信息人与技术化环境之间以教育实践活动纽带,以信息技术为手段促进信息资源的传输、交流、反馈和循环,以最优化的实现系统价值而形成的一种均衡化的运动系统,处于均衡状态的教育信息生态系统拥有最优的人与技术的共生关系和最大的系统价值——也就是促进教师和学生的全面发展。“教育信息生态”这一概念的引入使教育信息管理活动不再局限于技术方面,而愈来愈重视人、信息、教育实践活动以及人与信息环境的相互关系。

在教育信息生态理念的指导下,以推动区域性的教育创新为出发点,从理论上、技术与实践应用三个层面开展了区域性教育信息化推进的工作:

在理论上,深入阐述了教育信息生态理念,提出了区域性教育信息生态的模型,它注重从系统整体出发,从促进与维护整个信息生态系统平衡的角度,对信息、人及信息环境之间的关系进行宏观考察与分析,对信息生态系统进行合理规划、布局和调控,实现信息生态的稳定、有序。从教育信息生态进化与发展的视角阐述了教育信息系统必然要从以硬件为中心的低级态进化到以人本为中心的高级态。高级教育信息生态的核心价值是教师和学生的和谐发展,核心驱动力是信息化教学实践,生态观指导下的应用导向设计是突破当前应用瓶颈、深层次推进区域教育信息化转型的重要手段。

在技术层面上,按照区域教育现代化的实际需求,采用生态的观点,分析信息网络环境下的现代教育组织的结构及其运作模式变革的需求,构建符合现代教育环境与教育理念、能够互联互通的区域性教育应用信息模型,开发了新一代面向服务架构的教育软件支持环境,如网络教学系统、教学资源库系统、学科网站群系统、协作教研系统、发展性教学评估系统、研究性学习系统、教育管理基础数据库系统、教育电子政务系统、教育内容管理与动态信息发布系统、教育视音频服务系统、教育信息电子交互系统等,形成区域性教育信息化与教育现代化的整体解决方案。

在实践应用上,按照生态观的要求,以应用导向进行了区域教育信息化规划与实践,这些实践活动包括区域性新课程资源建设与整合、信息技术与课程深层次整合区域推进、区域性教师教育技术能力与新课程网络培训、基于网络的教育管理优化咨询、区域性网络教研与教师学习共同体建设、信息技术教学应用绩效评估、区域性信息化教学创新探索、可持续发展的运营服务模式研究等实践活动,这些实践活动构成了基于信息生态的区域教育信息化应用的主体。

通过在本领域的深入研究,2005年在教育技术领域影响因子最高的学术杂志《Educational Technology Research and Development》(SSCI收录)发表论文《An Exposition of the Crucial Issues in China’s Educational Informatization》,这是中国大陆学者首次在该杂志上发表论文。2006年又在SSCI收录的杂志《Journal of Computer Assisted Learning》发表学术论文《Modern Distance Education Project for the Rural Schools (MDEPRS) of China: Recent Development and Problems》;在此期间,在国内教育技术专业的核心杂志上先后发表系列文章:《基于信息生态观的区域教育信息化推进》、《教育信息化生态观与新技术教育应用的科学发展》、《构建和谐“信息生态”,突围教育信息化困境》、《教育资源管理新发展》、《教育信息系统的进化与互联》、《区域性教育资源建设与整合》、《区域性教育信息化的应用推进》、《面向教育行业的信息化知识库系统的框架研究》、《教育信息化进入深水区》、《农村远程教育深化发展的几个方向》、《生态观突围教育信息化困境》、《从网络互连到应用互连——校校通的通途》、《教育信息化(2002)回顾与展望》、《城域教育网的设计与实施》等。

3.基础教育信息化应用有效推进

由何克抗教授和余胜泉教授主持的“基于网络的基础教育跨越式发展创新试验研究”国家级教育科研课题,也是我校“211工程”重点建设项目。该研究把信息技术与课程改革有机结合起来,在语文、英语、信息技术三个学科实现了跨越式的发展。目前,该项目已发展实验学校220多所,在运用教育信息技术提升语文、英语效率方面,取得了关键性的突破,受到广泛的好评。

2005年起,承担了“十一五”全国教育技术研究重点课题《手持式网络学习系统在学科教学中的应用研究》的项目,该项目是我国在基础教育领域内力图将廉价手持技术应用到学科教学的探索性研究,它面向基础学科教育,定位于手持式工具与网络资源的优势互补,运用建构主义理论、双环目标教学理论,采取贴近教学实践的行动研究方法,构建简单、实用、便携、经济的数字化教育环境,运用廉价信息技术设备促进教学质量的提升,消弭数字鸿沟,实现均衡的、促进人的全面发展的素质教育,研究力图从理论和实践两个层面全方位解读手持式网络教学系统在学科教学中的技术载体优势和对未来教学所带来的改变和影响。目前本项目在13个区域,100多所学校参加,产生的广泛的影响。

通过上述两个项目持续深入的研究,在基础教育信息化应用有效推进方面,出版了《信息技术与课程整合——网络时代的教学模式与教学方法》,它是国内最早、最系统、全面阐述信息技术与课程整合的著作,在业界产生了广泛的影响;另外在教育技术核心刊物上发表了一系列文章:《从知识传递到认知建构、再到情境认知——三代移动学习的发展与展望》、《“一对一”课堂网络环境下的教学变革》、《基于手持式移动技术的教与学》、《手持式网络学习系统在学科教学中的应用模式》、《“基础教育跨越式发展研究项目”实施理念与策略》、《信息技术与课程有效整合的基本特征》、《信息技术改进教学》、《论论教学结构》、《论教学结构的实践意义》、《基于建构主义的教学设计模式》、《信息技术与课程整合的层次》、《信息技术与课程整合的目标与策略》、《信息技术与语文教学整合》、《移动学习——当代E-Learning的新领域》、《信息技术与数学课程整合的教学模式研究》等。其中《基于建构主义的教学设计模式》、《信息技术与课程整合的层次》两篇文章具有很高的引用率,在CSSCI中引用20次以上,在CNKI中总引用率超过240次。

4.泛在学习的资源组织模型及其关键技术研究

开展泛在学习环境中的学习资源设计与共享研究,提出一种国际领先的学习资源包装与设计模型。本研究针对当前学习资源规范对数字化学习资源的生成性、智能性、共享的广度和深度等方面支持不足的问题,在学习对象的基础上更进一步,提出一种能更好的支持非正式学习形态、满足泛在学习需求、更好的支持学习资源的群建共享的新型学习资源描述和封装的机制——“学习元”(Learning Cell),这种新的资源组织形式应当满足可进化发展、可支持随需学习、可协同编辑、具备对环境和用户的适应性等要求。其核心思路是将时间维度以及人际认知网络引入到学习资源的概念中,学习资源不再是一成不变的,而是随着时间不断进化的,具有生成性和成长性。资源进化过程中的版本更迭、历史记录、生成性信息都被保留,同时通过知识作为中介管道构建出人和人之间的关系网络,形成由知识和人组成的知识关系网络。这有助于学生的知识建构以及理解知识的情境性,并共享知识演化过程中的集体智慧社会认知网络。本研究要对学习对象技术的进一步发展和深化,要弥补当前学习技术规范在过程性信息与学习的社会认知网络共享缺失、资源智能型不足、内容难以进化等方面存在的缺陷,为泛在学习环境下的学习资源的设计与共享提供了很好的理念支撑和技术保证,将对传统的资源出版模式、资源共享方式、学与教方式等带来根本性的变革,具有广阔的应用前景。

具体研究内容包括:

1)研究普适计算环境下的泛在学习资源逻辑结构与组织特征

泛在学习资源的发展趋势是生成性、适应性、智能性、进化发展等,目前的学习对象技术只关注已建设内容的共享和管理,没有关注到资源在使用过程中的生命历程以及积累的学习智慧,无法适应未来泛在学习的发展。本项目尝试研究一种新型的学习资源组织方式——“学习元”,以探索未来学习资源的发展。

学习元(Learning Cell)中“元”有两层含义,一是指“元件”,特指学习元的微型化和标准性,即学习元可以成为更高级别学习资源的基本组成部分;二是指“元始”,也就是开始的意思,即从无到有、从有到小、从小到大、从大到强、从强到久的过程,此处的“元”反应了学习元具有类似神经元不断生长、不断进化的功能,其本质指的是学习元的智能性、生成性、进化性和适应性。

支持非正式学习的新型学习资源组织和共享模型,应该充分吸收普适计算、云计算和语义网络等技术研究的成果作为技术落脚点,以联通主义理论、学习网络理论等新的学习理论作为理论支撑,构建合适的要素和结构,使其适应非正式学习的特征和组织、实施形式,满足非正式学习随时随地随需学习的需求。我们将这种新的学习资源命名为“学习元”(Learning Cell)。其中,“元”字包含以下三层含义:

“元”即“元件”。按照辞海中的解释即“机器、仪器的组成部分,其本身常由若干零件构成,可以在同类产品中通用”,体现“学习元”标准化、微型化、可重用、可组合的特征。在这一点上,学习元与学习对象的设计理念是相似的。

“元”即“元始”。“学习元”会经历从无到有、从有到小、从小到大、从大到强、从强到久的过程,反映的是学习元的可进化和萌发性的特点,这一点是学习对象所不具备的。

“元”即“神经元”,指的是“学习元”具有类似神经元的感知环境、自适应终端、主动适应用户的智能化特性以及产生丰富联结、构成网络的连通特性。这一点同样是学习元和学习对象的本质区别。

那么,如何在用户的实际学习过程中理解“学习元”呢?我们认为,学习元不仅为用户提供了和学习内容相关的资源,更提供了以内容为中心的一系列活动、工具以及社会关系网络。学习元对于学习者来说,已经不止是静态的学习资源,而是一个能持续获得信息和知识的管道。下图展示了学习者与学习元、其他使用者互动的基本流程:


1 基于学习元的学习过程

学习元作为学习对象规范、学习设计规范的进一步发展,将提供以下这些目前的学习规范所不能提供的新特性:

λ对课程/资源在使用过程中不断进化的支持;

λ对学习过程中产生的生成性信息的标准化存储和共享的支持;

λ对学习者在学习过程中构建和共享社会认知网络的支持;

λ对学习资源内部蕴含的知识体系的结构化描述和相互关联的支持;

λ对学习资源的情境性和适应性等智能特性的支持;

λ对运行时环境下的学习资源跨系统、跨组织的实时共享的支持;

λ对学习资源共享和应用粒度微型化的支持;

λ对外部学习工具共享的支持;

这些特性体现了我们对未来学习资源的特点和发展趋势的理解,具体而言可以归纳为以下几个方面的核心理念:

1)可进化:传统的学习内容是固定不变的,既成的课程资源改造起来很困难。即便是Scorm课程包也只能实现对内容的重组和拆分,难以对内容本身进行再编辑,也就是说学习内容的生成是静态的。学习元要改变学习资源一次生成难以更新的状态,让学习内容由“静”到“动”,在使用的过程中根据反馈信息不断对信息单元进行重组改造,包括内容的更改以及格式的变化等等。学习元在设计上借鉴了Web2.0“以人为本,群建共享”的核心理念,内容的提供不再仅仅依赖少数内容创建发布者,而是充分发挥众人的智慧和能动性,通过网络将分布式知识联结起来,实现其的持续进化发展,最终创造一个人人贡献学习元,人人利用学习元的共创共享的新局面。

2)基于语义的知识组织:学习元的内部结构并不是简单的对学习资源进行罗列,而是根据其隐含的知识结构,将支持完整学习流程的要素有序的组织成结构化的整体。学习元内部由本体描述的知识结构决定了这个学习元的基本“基因”,也就决定了它未来成长的方向,使得学习元的进化生长不是漫无目的的,而是始终围绕一个相对稳定的知识结构进行,这也是它作为一种结构化的学习资源与松散组织的BlogBbs等一般性的Web资源的区别所在。因此学习元构成的网络不仅仅是学习资源的简单累加,而且构成了一个动态的知识网络,这个网络既能为学习者提供直接的服务,也能为其他的应用程序和工具所识别和处理,为学习者提供更丰富、更个性化的学习体验。

3)联通性:联通主义学习理论认为学习是在知识网络结构中一种关系和节点的重构和建立,学习是一个联结的过程。学习元除了具有自包含性可以作为独立完整的学习单元存在外,还具有联通性,每个学习元都可以作为资源网络中的一个节点,彼此可以按照某种规则建立联结,这种联结的建立依赖于用户的不同需求,即用户可以根据已有知识经验和认知结构在不同学习元之间建立联结,从而构建极具个性的知识网络。除了学习元本身之间的联结外,学习元还通过保存的用户信息,为访问相同学习元的用户建立可能的联结,使得具有相似学习兴趣和学习经历的人能够方便的找到“学伴”。学习元的联通性与联通主义学习观所倡导的“联结和再造”价值取向是一致的。

4)微型化:非正式学习可以简单理解为生活中的学习,即没有考试负担、学习者随时随地、随心随意进行的学习。为了维持学习者非正式学习时的连续注意力和学习兴趣,学习内容的设计必须遵循微型化的原则,学习者不需要花费太多的时间就可以在轻松愉悦的气氛中学会某方面的知识。学习元在内容上主要参考微型学习(Micro learning)中微型内容(Micro content)的设计原则;在格式上主要参考微型学习中的微型格式(Micro format)标准,在共享粒度上比学习对象更加细化,以适应非正式学习“随需学习”的要求。

5)生成性:与学习对象不同,学习元除了保存创建者预先设置的课程内容、练习、学习活动以外,还能保存学习者在使用过程中产生的生成性信息,如参与的讨论、回答的问题、对学习内容的评论与注释等,以及学习者的详细学习记录和学习进度,使得学习者能随时退出学习,随需进入即可从上次的片段开始学习。同时,对学习内容的更改也以作为历史记录保存下来,作为生成性信息的一种,反映学习者和学习元共同进化的过程。而且以后如果有需要,可以检索整个历史记录,随时回到、检索到以前某一时段所做的修改。

6)智能性:学习元的智能性体现在两个方面:一方面是通过对多媒体资源格式标准的确定,实现资源对学习终端的智能适应,能针对学习者使用的不同终端,能将资源转换为适合的格式(例如视频文件根据终端的不同转换成不同的文件类型、码率、解析度等等);二方面是给资源附加语义信息,使其具备被机器识别和自动处理的能力,为智能检索、匹配、联结、发送等过程提供数据基础。

7)社会性:学习元不仅包括实体学习资源,还附加在进化过程中形成的人际交互网络,学习元成为学习渠道与社会智慧获取的中介,技术一方面要能够记录、跟踪学习该资源的所有学习者信息,自动构建基于该资源结点的学习群体空间;另一方面,要能够与其他包含相似知识内容的资源结点自动建立链接,融合彼此的学习群体空间,最终实现整个泛在学习网络系统全方位的共享。学习元通过内容管道来连接人,形成泛在学习空间中的知识关系网络(KNS, Knowledge Networking  Social  Services)。社会建构主义理论指出,学习是学习者基于一定的社会文化情境,在与学习环境的互动中自我建构意义、共享和参与社会认知网络的过程。而泛在学习尤其缺乏传统正式学习当中完备的学习材料、学习策略指导,更加难以有效获取学科专家的认知渠道,整个学习的生成、维护呈现出微型化和自组织、自导向的特定,这样的泛在学习环境当中,单纯的学习内容已经无力解决如上问题,学习渠道和社会智慧的获得成为学习者学习的重大问题。学习者在不同人群、不同领域、观点和概念之间发现连接、识别范式和创建意义的能力远比内化部分知识的能力重要,应该是现代学习者所需掌握的核心技能。


在学习元倡导的生成性、进化发展、微型化、智能性、学习智慧共享等核心理念的指导下,借鉴学习对象的结构模型,我们初步建构了学习元的结构模型(见下图)。


2 学习元结构模型

如果从计算技术的角度,学习元指的是一种可远程访问的、通过URL寻址的学习服务,它提供对为聚合到Web页面上下文而设计的学习内容与应用程序的访问。学习元能够帮助学习者在任何时间、任何地点通过任何途径获取所需资源,在一种轻松愉悦的学习体验中学到特定领域的片段性知识。学习元面向具体的学习目标,既能够自给自足、独立存在,又可以实现彼此联通,构建以学习者为中心的个性化知识网络,其内部包含元数据和聚合模型、领域本体、内容、练习、评估、活动、生成性信息、学习服务接口等多个部分。需要说明的是上图中的结构要素并非都是必须的,其中实线框中的元数据与聚合模型、内容、格式、生成性信息以及学习系统服务接口是必须的,其他虚线框中的为可选要素。

元数据用于描述学习元的各种相关属性,以方便对学习元进行结构描述、分类管理、浏览查找和共享互换等。

聚合模型规定了学习元内部不同要素以及学习元之间的联结方式,与学习对象的层次聚合模型不同,学习元采取基于语义的网络聚合模型,不同的元素和学习元之间以网状方式动态联结。它既可以将不同的学习素材聚合成学习元,也可以将不同的学习元聚合成更大结构的学习元或数字课程。其中,学习元动态联结的产生主要包含如下四种形式:

学习元的创作者将有关联的学习元按照一定结构聚合成一个更大的知识网络;

学习元的使用者在使用过程中发现了相关的学习元和其他学习资源,将他们联结成自己的个性化知识网络;

通过设定的领域知识本体,借助一定的语义分析功能,自动的查找具有相同或相似主题的学习元和资源,产生联结;

智能化的分析使用学习元的用户访问过的其他学习元,寻找可能相关的要素,从而产生联结;

学习者也可以通过学习元的联结,找到与之具有相似学习兴趣和学习历史的学友,从而透过资源产生人与人的网络连接。


3 聚合方式的转变

领域本体是学习元内容所属领域包含的基本概念及概念间的关系,主要用于在相同或相似领域的学习元间自动建立动态链接、共享交换信息。

内容是学习元的主要部分,学习者从这里获取学习材料,并对知识进行编码,在长时记忆中将原有的认知结构重组,以建构新的认知结构。内容要有明确的主题和目标,粒度要小并且独立完整。

练习主要用于促进新旧知识的整合,帮助学习者将新知识从短时记忆归属到长时记忆中进行重组以建构新的认知结构,练习的设计既要注重学习内容的细节又不能忽略学习内容的结构性。

评估能够确定学习者对于内容的掌握情况,可以根据评价结果调整教学策略的应用。文本、声音、视频、程序语言、Flash动画等任何所需的资源都可以作为说明、内容、练习和评估的材料,以便保证学习元的自给自足。

活动是指参照IMS-LD对学习活动的描述规范和运行机制,建构学习活动,从而实现学习过程、教学策略、教学活动层面的资源共享。

生成性信息是指学习元在使用过程中的生成性信息,包括用户的基本信息、交互过程中产生的信息、对学习元历次更新的信息等等。

多元格式是指学习元包含的学习内容、评估、练习、活动等允许以多种不同的文件格式存在,比如文本、图片、动画、视频、音频等。

服务接口是学习元与外部云计算环境进行信息交换的核心“通道”,一方面定义了用于获取和更新学习者在学习元内部进行学习活动的过程性信息的函数接口,另一方面定义了更新学习元内部各要素内容和结构的函数接口和数据结构,体现学习元的生成性(例如学习者对某段内容的笔记或者评论,提交的新的切合主题的资源,都会被以特定的格式标注,保存在学习元中,这些内容同样可以无缝迁移,为其他系统上的学习者所分享)。

学习元的实质是具有可重用特性支持学习过程信息采集和学习认知网络共享,可实现自我进化发展的微型化、智能性的数字化学习资源。学习元是对学习对象的进一步发展,是在汲取学习对象、学习活动技术促进教育资源共享理念的基础上,针对现有学习技术在非正式学习支持不足、资源智能性缺乏、学习过程中的生成性信息无法共享、学习内容无法进化等缺陷,提出的一种新型学习资源组织方式,它代表了当前学习资源研究的最新发展趋势,更适合未来泛在学习环境和非正式学习形态的需求。

2)研究基于语义的聚合模型,将“时间维度”引入学习资源,通过语义“基因”(知识本体),控制学习资源有序进化发展

学习元除了可以作为独立完整的学习单元存在外,还具有联通性,每个学习元都可以作为资源网络中的一个节点,彼此可以按照某种规则建立联结,聚合模型规定了学习元内部不同要素以及学习元之间的联结方式,与学习对象的层次聚合模型不同,学习元支持基于语义的网络聚合模型,不同的元素和学习元之间以网状方式动态联结。它既可以将不同的学习素材聚合成学习元,也可以将不同的学习元聚合成更大结构的学习元或数字课程。

基于语义的聚合包含三个层面的意思,一是指学习元可以基于领域本体在具有相似内容的学习元之间自动建立连接,形成可以持续扩展的主题语义网,彼此更新的信息可以及时获取,以不断丰富自身内容;二是学习元不是固化的学习内容,而是能够在使用中根据语义进化发展,学习元具有与神经元类似的生长和分裂功能,通过设定的领域知识本体,借助一定的语义分析功能,自动的查找具有相同或相似主题的学习元和资源,产生动态联结;用户在使用过程中可以不断的丰富修正学习元的内容,当领域知识丰富到一定程度时,还可以分裂成更小的知识领域的学习元,分裂后原学习元继续在支持系统中运行,新旧学习元自动建立母子联结。此外,学习元还借鉴了Web2.0“以人为本,群建共享”的核心理念,允许学习者协同编辑学习元,以实现学习元的持续进化发展。三是指学习元自身的内聚性,即学习元虽然是不断成长的,但又不是漫无边际的杂乱的生长,其学习内容是根据学习元的领域语义本体结构进化而来的,领域知识本体控制着学习元的成长方向,类似基因控制生物体生长的过程。

学习元作为一种新的学习资源组织方式,与学习对象或基于SCORM的在线课程的核心区别,就是利用语义网络和本体技术,采用动态化、智能化的资源聚合方式,使得学习元可以像一个生命体,在内部“基因”的控制下持续的进化和成长。这种进化过程伴随着学习者的学习过程自然发生,并且不局限于一个固定的范围和群体,支持跨组织的资源共享、共建和共用。

3)研究学习资源的认知网络计算模型,从物化资源共享到社会认识网络共享

传统的学习资源相关规范和标准都只局限于物化的学习资源的共享,而没有考虑到人的因素。事实上,人力资源是一种非常重要的学习资源,特别是在非正式学习的环境下,学习者并没有处于一个固定的班级、年级的组织结构中,如果只是简单的为学习者传递物化的资源,而不强调他们在学习过程中通过人与人的交互,构建稳定和可发展的社会性网络,难免使得非正式学习者产生“孤独感”,难以保证非正式学习的持续进行和良性发展。学习已经不仅是为了掌握知识本身,更重要的是掌握学习的方法、获得知识的途径,形成知识与人相互作用、相互交织的网络。因此,学习元中的可共享学习资源,除了物化的资源外,还应包括通过这些物化资源而联通的人的资源,这也是学习元与传统的资源封装模型的核心区别之一。

“学习元”除了可以作为独立完整的学习单元存在外,还可以作为学习者认知网络联通的中介点。也就是说,学习相同或相似主题学习内容的学习者还可以透过“学习元”实现人际网络和社会认知网络的构建,这与联通主义学习观所倡导的“联结和再造”价值取向是一致的。随着学习者之间的不断交互,便会逐渐形成一个具有相同学习兴趣和爱好,交往频繁的认知网络。每个学习者都是泛在学习认知网络空间中的一个实体节点,可以与不同的学习者节点透过学习资源或其他学习者个体建立学习连接。节点之间的连接强弱用需要通过多因素复合的认知模型来表示,基于学习过程中联接认知信息模型是本研究内容之一。学习元的知识本体模型为构建用户的能力模型提供了良好的基础。通过分析用户在学习元中的贡献与活动,参考现有的教育目标分类和绩效分类方法,可以构建基于知识本体的用户能力模型。这一模型是智能化的构建学习元的社会认知网络的数据基础,学习元支撑环境可以分析能力模型,为学习者推荐适合的学习伙伴或指导专家,帮助其构建社会认知网络。

本领域的研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、中国教育电视台新媒体学习超市建设项目资助,发表了一系列原创性的学术文章:《泛在学习环境中的学习资源设计与共享——“学习元”的理念与结构》、《“学习元”运行环境的设计与实现》、《泛在学习环境下的学习资源信息模型构建》、《学习资源标准的新发展和学习资源的发展趋势》、《e-Learning新解:网络教学范式的转换》、《辨析“积件”“学习对象”与“学习活动”——教育资源共享的新方向》、《从知识传递到认知建构、再到情景认知——三代移动学习的发展与展望》。