基础教育既要进行均衡化实现教育公平, 又要实现个性化有利于创新型人才的培养, 传统思维破解这一难题困难较大。从基础教育的一线的角度来看, 数字化可以促进均衡化, 自适应学习有利于实现个性化。
当前, 基于计算机的数字化学习环境大多数都是以学习系统自身为中心, 缺乏对学生的个性与学习习惯的考虑, 不适合自适应学习。为了有效地支持学生进行个性化学习, 提高数字化学习质量, 促进创新人才的培养, 探讨如何建立自适应学习环境, 已成为教育领域中人工智能的研究热点。
然而, 多数自适应学习系统方面的研究, 尚处于理论层面探讨阶段, 并且集中在高等教育领域;少有关注基础教育的自适应学习系统, 没有实际运行的产品。本文依据《英语课程标准》, 以牛津初中英语课程为例, 立足本地区教学实际情况, 构建初中英语自适应学习系统中学生模型, 并接受实际使用的检验。
学生模型是对真实学生的模拟, 是系统了解学生的桥梁[1], 是以建构主义学习理论为基础, 强调每个学生的个性化的学习, 核心特征是提供适合个别需求的学习内容和学习环境的支持[2]。
学生模型是自适应学习系统研究和应用的重点[3]。一个学生接受教育是为了获取知识, 那么系统必须了解学生所拥有的知识和已经学习的内容, 才能对学生做下一步的指导, 例如纠正学生的错误、安排适合学生的教材[1]。它在本质上突破了传统远程学习的内涵, 是一种全新的学习理念与学习方式。
从文献来看, 学生理论模型的研究状况有: (1) Cross的CAL模型。该模型建立在诺尔斯的成人教育学、Roger的经验学习和终身教育心理学等理论基础之上, 包括两个维度:个人特征和环境特征。 (2) 凯依 (Kaye) 和鲁姆勃尔 (1981) 的远程学生模型, 主要特征概括为四个维度:教育和培训、生活类型、基础设施以及人口统计。 (3) 丁兴富 (1998) 的“远程教育学生的一种理论分析体系”, 共有七个维度。[4]
历史上的学生模型实证研究包括: (1) 菲尔德 (Field, 1982) 就英国开放大学和常规大学的大学生进行分析, 得出远程学生不同于传统大学学生的一些特征。 (2) 中央广播电视大学通过“人才培养模式改革和开放教育试点”项目课题, 对电大的学生特征进行了分析和总结, 涉及到学生的一般特征、认知结构、学习动机、初始能力、学习期望等五个方面。[4]
初中英语自适应学生模型的设计, 讲究科学性和实用性。模型应该结合初中英语教学实际的特点, 符合学生的认知发展规律, 能够促进并改善学生的学习行为, 增强学习的效率和成效。本文选取了知识水平和认知能力作为学生特征的主要维度, 兼顾情感维度。学生知识水平认知能力等因素在一定程度上能够影响学生在后续学习过程中学习策略的选择, 影响学习的态度。通过学习, 系统能够分析学生现有的知识水平, 判断学生是否掌握了要学习知识的前置知识点以及相应的掌握程度, 推断学生的认知能力, 用来作为学习内容推送的依据;根据学生的需求、兴趣、习惯提供个性化的指导。
自适应学生模型由学生基本信息代理, 学习记录代理和个性特征推理代理组成[5]。学生基本信息代理建立学生基本信息, 包含学生身份识别。学生学习记录代理描述学生学习次数, 学习行走路径, 学习时间信息, 对各个知识点的掌握情况和学生的认知状态。学生个性特征推理代理依据学生基本信息、学习历史、学习记录、认知结构等信息, 提取和分析学生认知状况和情感状态等。在认知状态方面, 学生个性化推理指向记忆、理解、应用、分析、综合等能力;对应等级为优、良、中、次、差。在情感状态方面, 个性化推理指向学习完整度、学习频率、学习时点、持续度等方面。个体学生特征具有复杂性与不确定性。如何得到准确的学生学习模型, 是学生个性特征推理代理研究的重点。
由于设计的角度不同, 学生特征模型的建模方法也是多种多样的。Loc Nguyen、Phung Do认为自适应学习系统中学生特征模型建模方法有铅板模型、覆盖模型、微分模型、摄动模型和计划模型等。Tai-Yu Lin认为自适应学习系统的常用建模方法有覆盖学生模型、微分模型、摄动学生模型、基于约束的学生模型[3]。
初中英语自适应学习系统首先依据专家经验对问题进行分类, 初期设定为A、B、C、D、E5级分类, 为A=90~100, B=80~89, C=70~79, D=60~69, E=0~59, 然后比值建模[5];后因量大, 且定位时常交叉, 故而采取教学实际中通行的三级体系, 即A级 (基本级别) 、B级 (中间级别) 、C级 (提升级别) [6];后一个级别比前一级别难度大。系统利用学习、加工、分类、掌握、推断等, 不同的学生进入A、B、C三组中相应的组别。
学生进入系统时, 首先识别确认学生身份。然后, 个性化推理代理调取学生个性化特征信息, 形成个性化学习策略, 指导相应的知识内容;当特定章节的内容学习完成时, 指定相关练习, 实时检测学习效果;学习过程和检测结果传递给学生记录代理, 由记录代理记录学习情况。
部分程序代码示例见下页:
系统起初设定为较强的程序指导模式, 即只有当学生完成前期的学习任务, 达到最基本的学习等级, 才推送下一期的学习内容, 进入下一期的学习。但实际使用过程中, 发现学生有时学业紧张, 过了很长时间才有空来使用该系统, 结果不能按照当前教学进度进入学习环节, 使用有点麻烦。因而, 之后又立即进行了调整, 单元、章节、组别既可以接受系统指导推送, 也可以自我选择。
初中英语自适应学习系统以闪存为载体, 在学校内外运行。实践表明, 该系统学生模型贴近实际, 配套教学需求;可以根据学生现有的知识水平和能力倾向把学生分组, 可以区别对待水平相异的群体, 能够做到用户和系统的双向适应;学生在恰当的分层策略中能够获得学习的乐趣与成功, 可以有效地促进学习成绩的提高, 适应学生的个性化学习需求。
下一步工作是顺应牛津英语教材大幅度的变化, 调整系统知识模型结构, 调试出更加适应教学需求的学生模型, 让本研究的成果能够走近更多的学习用户, 为基础教育的数字化学习作进一步的贡献。
摘要：为了让学生享受到适合自己的学习, 通过文献研究与实践探索, 对应本地区英语教材, 提出一种学生模型的构建方法, 并在实际的教学过程中加以运用, 体现出实用价值。
关键词：学生模型,自适应学习,初中英语
[1] 王慧.基于Agent的自适应网络考试系统及学生模型的研究.[D].吉林:东北师范大学, 2006:26.
[2] 周春萍, 周相泉.基于贝叶斯网络的自适应学生模型的研究.[J]山东:山东轻工业学院学报.2007 (12) :7.
[3] 张舸, 周东岱, 葛情情.自适应学习系统中学生特征模型及建模方法述评[J].现代教育技术, 2012 (5) :78-81.
[4] 贾冰.自适应学习系统中学生模型的表示及特征值获取方法研究[D].吉林:东北师范大学, 2010:12-16.
[5] 卫小伟.个性化教学系统中认知学生模型的建立[J].电子工程设计, 2009 (12) :112-114.
[6] 姜强, 赵蔚, 王旭迪.自适应学习系统中用户模型和知识模型本体参考规范的设计[J].现代远距离教育, 2011 (1) :61-65.
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