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随着信息技术与社会科学的飞速发展,适应性学习成为电子学习发展的新趋势。在进行适应性学习时,学习者把已有的知识结构作为认知基础,通过与适应性学习系统进行交互的方式获取新知识,从而完成知识结构的强化或更新。适应性学习充分考虑学习行为的个性化特征,为学习者提供个性化学习策略与个性化学习内容,促进学习者知识的自我建构。近年来,关于适应性学习的研究逐渐深入,支持适应性学习的工具与系统陆续出现,系统的适应性与有效性不断提高,但是在研究和应用的发展过程中,仍存在以下一些问题与困难。1)缺少能对适应性学习策略进行形式化描述的方法与模型,没有学习目标的指引,容易出现学习迷航现象。2)学习者特征模型的准确性与有效性有待增强,在描述学习者个性化特征时的人为主观性与角度多样性决定了在构建学习者特征模型时选择与量化其特征项的困难性。3)学习内容获取的智能性需要进一步提高,学习效果取决于获得的学习内容是否能够适应学习者特征和学习需求。本文深入研究了适应性学习系统的相关问题,主要包括适应性学习设计的形式化描述、在建构主义理论指导下学习者知识刻画模型的建构、基于本体的学习资源语义描述与适应性推荐以及适应性学习系统的结构与功能。本文的研究工作主要有以下五项创新点。1)使用IMS学习设计对适应性学习的学习策略进行形式化描述,并引入领域概念组件对IMS学习设计描述知识结构的能力进行扩充与改进,让学习设计表达的信息更加全面、直观,便于学习者在学习过程中准确把握学习目标,并为更准确推断学习者的学习需求打下基础。2)对学习者特征项中的认知状态进行深入研究,提出了一种学习者知识刻画模型及知识点学习状况计算方法,提高了描述学习者特征的准确性。3)提出了一种基于学习者知识刻画模型的学习路径提取算法,并归纳了学习路径上知识流转趋势的类型,提出了一种通过分析学习路径上知识流转趋势生成学习方案的算法,提高了获取学习者学习需求的能力。4)提出了一种基于语义相似度的学习内容推荐算法,可实现学习内容的自动推荐。5)将学习设计和本体应用于适应性学习系统,提出了一种以适应性学习设计为目标导向、以本体为推理基础的适应性学习系统模型与运行机制。