學習系統(tǒng)的軟件建模方法研究

1、學習 系統(tǒng)的軟件寒模方法研究【摘 要】本文在總結大量學習系統(tǒng)設計與開發(fā)經驗的基礎上，提出-套綜合了面向対象方 法與教學系統(tǒng)設計方法的oo-id學習系統(tǒng)軟件建模方法，闡述了它的基本思想、建模過程和建模 體系等。【關鍵詞】學習系統(tǒng)；軟件建模；面向對象；教學系統(tǒng)設計一、問題的提出隨著網(wǎng)絡技術教育應用的深入發(fā)展，學習資源、學習系統(tǒng)的規(guī)劃、復雜度也 h益增加，其技術手段、設計思想、系統(tǒng)體系結構都將發(fā)生深刻的變化，從而對 學習資源、學習系統(tǒng)的設計與開發(fā)提出了新的要求?，F(xiàn)代的主流軟件工程技術, 主張采用模型驅動的方法。模型是現(xiàn)實系統(tǒng)的一個抽象，也是對現(xiàn)實世界的簡化。 模型是現(xiàn)實系統(tǒng)的一個抽象，也是對現(xiàn)實世界

2、的簡化?？茖W研究的絕大部分工作 就是對問題進行形式化描述和建立模型。“建模，是捕捉系統(tǒng)本質的過程” (jamesrumbaugh, model ingcapturesesse nti al par tsofthesystem)。所謂建模就 是“把問題從問題領域轉移到解決領域”的過程，它是用戶與開發(fā)者z間最主耍 的溝通渠道，同時，也是整個軟件系統(tǒng)開發(fā)過程中最困難的環(huán)節(jié)之一。因此，如 何在充分理解與應用教學系統(tǒng)設計方法的基礎上，吸收軟件工程的理論與方法, 為信息化學習資源、學習平臺的設計與開發(fā)提供一套規(guī)范、科學、具有實際應用 價值的建模方法，解決長期以來學習資源、學習系統(tǒng)設計過程不完善、設計思想

3、難以共享的問題，有著非常重大的現(xiàn)實意義。二、學習系統(tǒng)的軟件建模概述信息化學習資源與學習系統(tǒng)的設計與開發(fā)是教育技術領域的重點研究內容 之一。近年來，在基于網(wǎng)絡的各種學習系統(tǒng)的軟件模方面，領域研究者進行了廣 泛深入的研究。目前的主耍研究集屮在以下幾個方而：(1)學習技術系統(tǒng)體系 結構。如ieeeltsc提出的學習技術系統(tǒng)體系結構模型(ltsa),山其目的是從 較高的抽象層次建立學習技術的系統(tǒng)模型，對整個學習技術系統(tǒng)的框架、基本概 念、規(guī)范作規(guī)范的定義，為建立學習技術標準體系提供框架基礎。(2)學習資 源與過程的信息模型。如ieee捉供的lom模型、美國adl研究機構捉出的scorm 模型、荷蘭開放

4、大學提出的eml教育建模語言等，其目的是要實現(xiàn)學習資源的 web模塊化、共享、重用與系統(tǒng)間互操作等。図(3)學習系統(tǒng)建模方法。如荷蘭 twente大學提岀的基于rm-odp的建模方法、加拿大licef研究中心提出的misa 的教學工程方法，其目的是為學習系統(tǒng)的開發(fā)捉供科學、規(guī)范、有效的分析、設 計方法與過程，為軟件系統(tǒng)模型提供形式化或圖形化描述。本文著重討論學習系統(tǒng)的建模方法。1、基于rm-odp (開放分布式處理參考模型)體系的系統(tǒng)建模方法3荷蘭twente大學的學者在研究rm-odp (開放分布式處理參考模型)的基礎 上，捉出了基t rm-odp體系實現(xiàn)教育信息系統(tǒng)建模的方法與實踐，并從系

5、統(tǒng)結 構、建模語言、教學過程等方面提供了初步的研究成果。rm-odp開放分布式處理參考模型是隨著分布處理技術的迅速發(fā)展，為滿足開 發(fā)復雜分布式系統(tǒng)各種模型的需要，由國際組織為各類系統(tǒng)建立集成的分布式環(huán) 境提供的一種標準描述和規(guī)定框架。其核心思想是支持開放的互操作，在開放型 分布式處理的基礎上建立分布式應用。在rm-odp框架下，他們從角色、活動兩 個不同的角度來建立信息化教學過程模型。他們認為，在信息化教學中，教學過 程分為封閉式和開放式兩種。(1) 封閉式過程：一種基于教師預設的教學計劃，這一計劃在教學過程中 一般不會改變。這一過程主要體現(xiàn)在機械式學習、練習、訓練、從示例中學等方 式。(2)

6、 開放式過程：教師只是在某種程度上預訂計劃，師生可能會在學習過 程中共同制定計劃°這一過程通常體現(xiàn)于基于問題求解的學習、基于項0的學習、 學會學習等教學活動。教育過程在一個教育組織中的實現(xiàn)，可以通過“教育模型構件”來描述。典 型的構件冇：(1)教學目標(educationalobjectives);進入條件(entrycondi-tins) ; (3)教學活動(educationalactivities) ; (4)學習材料(lcarningmatcrials) ; (5)媒體與工具(mcdiaandtools) ； (6)小組計劃(groupschedules) ;(7)時間表(t

7、imeschedules) ； (8)教學結果(outcomes);這一建模方法的特點是：對教學系統(tǒng)的建模框架、建模語言、教學過程建模 作了初步的討論，對建立基于網(wǎng)絡的分布式學習系統(tǒng)有一定的指導意義。然而, 它也存在一些缺陷，其屮較大的缺點是：（1）缺乏方法上的指導，沒冇具體的 建模過程；（2）沒有形成統(tǒng)一的建模語言體系；（3）不能直接支持學習系統(tǒng)的 軟件開發(fā)。2. misa的工程方法misa是加拿大l1cef研究屮心經過多年研究捉出的一套教學工程方法，也是 目前比較系統(tǒng)全面的一套教學系統(tǒng)軟件工程方法。根據(jù)他們的定義，教學工程指 的是分析、設計、開發(fā)和發(fā)布基于計算機的教學系統(tǒng)方法，它集成了概念

8、、教學 系統(tǒng)設計的過程和原則、軟件工程和認知模型。misa方法于1994發(fā)布第1個版 本，目前已發(fā)展到第4個版本。misa方法主要是為了解決電子學習系統(tǒng)的分析、設計問題，使電子學習系統(tǒng) 具有互操作、重用性、分布式等特點而提出的。它基于以下幾個原則進行研究:（1）信息系統(tǒng)方法；（2）基于知識的設計；（3）多代理系統(tǒng)；（4）多樣化媒 體材料與宏觀設計；（5）建構主義教學。misa教學系統(tǒng)工程方法的基本框架概念如圖你所示。misa方法把工程定義 為6個階段、4個領域。6個階段分別是：（1）項口定義；（2）初步分析；（3） 框架體系結構定義;（4）學習材料和資源設計；（5）學習系統(tǒng)產品與確認；（6） 產品實施計劃。4個領域如圖1所示。misa方法認為學習系統(tǒng)包括“學習系統(tǒng)藍 圖”和“物理電了學習系統(tǒng)”兩個方面，“學習系統(tǒng)藍圖”包扌