基于EML构建移动学习资源对象单元的研究

【摘要】教育建模语言(EML)是构建E-learning资源的技术。该研究以EML应用特征为基础,对移动学习资源进行特征分析,然后对EML在移动学习资源建设中的应用进行了详细的研究和可行性分析,提出了移动学习资源对象单元构建模型,并对该模型进行了关键因素分析,最后给出了EML在大学英语移动学习资源构建中的应用案例。

【关键词】教育建模语言;移动学习;资源特征;学习对象;对象单元

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2009)12―0100―05

引言

移动学习是利用移动设备随时随地进行学习的一种方式,它所使用的移动设备能够有效地呈现学习内容并且提供学生和教师之间的双向交流[1]。移动学习资源是指支持开展移动学习的各种信息资源,即移动学习资料、移动学习环境和移动学习支持系统[2]。移动学习资源是移动学习的重要组成部分,是教师组织教学的工具和学习者获得信息的途径[3]。移动学习资源的构建是移动学习的基础,而应用教育建模语言进行移动学习资源的构建是可行的。

一 EML概述

教育建模语言(Educational Modeling Language,EML)是20世纪90年代末出现的一种用于构建E-learning应用产品的技术[4]。据国际网络教育标准制定组织统计,截至2002年9月已有30多种EML,被广泛使用的有OUNL-EML,PALO,CDF,LMML等[5]。其中由荷兰开放大学研发的OUNL-EML最具代表性和推广性[6]。该组织在对EML的调查报告中,根据其研究内容给出了EML的定义。EML是为了支持学习对象的可重用性和互操作性,用来绑定和描述一个学习单元(Unit of Learning)内的学习内容和学习过程,而从教育学角度构建的语义信息模型。2003年1月,该组织把EML作为IMS学习设计(Learning Design)规范的基础,EML正式成为一种数字教育资源的学习技术规范。

学习单元(Unit of Learning)是指能为学习者提供学习事件,满足一个或几个相互关联学习对象的最小单元[7]。一个学习单元是指在不丧失其语义和实现其学习目标效力情况下的最小单元。一个学习单元可以是一个过程,一次练习,或一个完整的研究计划等。学习单元不是学习对象堆积的容器,而是一个具有教学目标的意义单元[8]。学习单元起源于教育元模型的思想,是EML的核心。

EML作为一种语义信息模型,主要用UML建模符号来描述。EML用XML绑定来描述信息结构模型,描述学习单元中的文档结构、数据类型等内容,这为学习单元的交换、携带和查询提供了技术支持。EML不但能描述学习内容,还能描述学习环境中的各种角色和相互关系。EML是面向过程的单元学习设计思想和面向对象的教学语义信息模型的结合。目前国内对EML的相关研究还很少见,只有少数学者提出要思考EML的设计与实现问题。

二 移动学习资源的特征分析

移动学具备数字化学习的特征之外还有其独一无二的特性,即学习者可以自由自在、随时随地进行不同目的、不同方式的学习。学习环境是移动的,教师、研究人员、技术人员和学生都是移动的。移动学习可以充分利用零碎的时间片段,以学习者为中心,由学习者自己控制学习的方式和进度。斯坦福学习实验室(SLL)的研究表明:人在移动中注意力是高度分散的,学习者是在零碎的时间进行学习,学习资料要设计简单的原型,设计适合于听觉,适合于零碎时间,不易受外界干扰的学习内容[9]。

结合移动学习的资源条件和实际学习环境的要求,移动学习资源主要包括以下特征:第一,移动学习资料的呈现形式简洁且概括性强。移动学习资源主要是学习者通过手机、PDA等移动设备浏览访问的,移动设备显示屏一般较小,因此要求导航和菜单简单明了。第二,移动学习资源的信息内容承载量要小而精。移动学习的灵活性和随机性很强,对学习内容的获取是随机的,要求信息快速反馈,内容简单明了。所以在构建移动学习资源的时候,要运用EML中“学习单元”的思想,把学习内容设计成相对独立的“学习单元”,由“学习单元”构成知识点,再由不同的知识点构成知识主题。第三,移动学习资源的构建要考虑使用对象的心理特点和个性化特点。移动学都适合在年轻人当中展开,在进行移动学习资源构建时,一定要充分考虑年轻人的心理特点和个性化特点,注重构建适合以年轻人群体为主体的移动学习资源。第四:移动学习环境的构建要充分考虑学习氛围的创设。移动学习一般是在分散的、移动的、嘈杂的外部环境下进行的,学习环境对学习效果的影响至关重要,所以在移动平台设计和学习工具选择上要注重创设舒适的学习氛围,最大限度的减少外部环境对学习的影响。

三 基于EML构建移动学习资源对象单元

1 构建的可行性分析

移动学习是数字化学习和移动计算技术相结合的产物,它是让学习者通过移动设备来实现数字化学习,一系列针对移动学习的教学、学习资源开发与研究由此展开。学习资源的开发要明确学习对象,注重教学过程的规范化和灵活性,还要充分考虑学习者的个性化,资源的互操作性、可持续性和兼容性,可重用性和生命周期等因素。

EML可以作为移动学习资源开发的基础。首先,EML的语义信息模型可以通过UML建模符号来描述,UML设计具有灵活性、模块化的特点,支持EML进行大规模的系统设计。其次,UML是面向对象的统一可视化面向对象建模语言,为不同阶段的开发者提供了交流的工具,也使语义信息模型遵循了国际标准。统一的标准有利于学习对象的可重用性和互操作性。再次,XML具有良好的数据存储格式和很强的可扩展性,使其具有跨平台、与应用程序无关的特点,便于系统间的数据交换。最后,利用XML绑定技术使EML语义信息模型形式化,支持学习对象的可重用性和互操作性,增加资源的利用率和提高系统共享信息的能力。

EML作为一个资源规范标准,它应用软件工程的思想和方法来建模,传递教学的经验,帮助教学者真实交流设计思想。目前EML在E-learning学习资源的建设方面具有广阔的研究和应用前景,相信它在移动学习资源构建的应用中也将会发挥很大的作用。

2 移动学习资源对象单元构建模型

移动学习受用户终端的约束很大,很难实现现有在线富媒体的多方位的并行接入,因此结合了学习对象和教材内容的最小单元的提出是必要的。移动学习资源对象单元是指由学习角色、学习环境、学习平台三方面要素支持的最小和特定的移动学习单元。移动学习对象单元包括学习对象和学习内容两部分内容,是支持移动学习,满足移动学习平台约束的最小粒度的集合体。其基本组成要素包括五个部分:学习对象、学习单元、学习角色、学习环境和学习平台;其中,前两者是对象单元的核心部分,后三者是对象单元的支持部分。对象单元的提出可以方便快速地对“学习单元”构建移动学习活动,是移动学习资源构建的基本组成部分。

结合EML的语义信息模型和移动学习的特点,提出基于UML的移动学习资源对象单元构建模型,如图1所示。该模型以学习单元的设计与实现为核心,遵循面向过程的学习单元设计思想。移动学习资源对象单元构建模型主要有三部分:角色(学生和教师)、移动学习活动和学习环境。学生是学习活动的主体,而教师在学习活动中起到辅助作用。

图1 移动学习资源对象单元的构建模型

该模型描述了角色在环境的支持下进行移动学习活动的过程。学习过程的角色有学生和教师。移动学习活动包括学习选择、学习顺序、支持平台和学习活动的开展等部分。其中,学习选择包括学习方法的选择和学习内容的选择;学习活动的开展受到学习对象和先决条件的影响。学习活动的进行离不开环境的支持,这里的环境包括学习工具、学习资料和学习服务。移动学习工具有笔记本电脑、PDA和手机等移动便携设备。学习资料是指可以利用移动学习方式进行学习或为移动学习提供参考的各种资料的总称。移动学习服务可以有访问站点、发邮件、发短信和学习监控等方面。另外,移动学习活动、环境和角色之间的内部关系也不容忽略。在进行学习选择时,无论是学习内容的选择还是学习方法的选择都是由学生进行,如何进行选择也受到学习对象和环境的影响。同时,学习进行的顺序也受环境的影响。所以,在学习过程中环境对学习活动的影响不容忽视。

移动学习平台主要有教辅平台,交互平台和课件平台。移动教辅平台可以实现教学效果测试、作业管理等教学组织功能,也可以完成通知公告、招生注册、机构管理、学籍管理、考试/成绩管理等教务管理功能。通过移动教辅平台可以最大限度地利用手机和无线网络实现教育流程,并完成教学过程和教学成果的跟踪、统计、分析,不但改善了传统教学手段的不足,也使教育活动真正的随时随地进行。教学效果测试可以根据学习情况随时移动测评学生的学习状况,监督学生的学习状态和学习行为。

移动教学交互中心是支持平台的重要组成部分。他的功能有:移动答疑、移动讨论、移动成绩查询、移动咨询、投诉与建议等。学生可以通过移动教学交互中心查询自己的学习成绩,也可以通过该平台咨询有关问题,或者向学校提出自己在某方面的意见与建议,最重要的是学生可以通过交互平台及时与老师讨论学习中遇到的各种问题。这个平台为学生提供便利的学习条件。

移动课件制作平台可以根据学习内容制作移动学习多媒体课件,为移动环境下的教学提供技术上的支持。移动学习课件制作特点:(1)移动课件的制作要遵循学习单元的特点,每一个学习单元可以分为一节“小课”,学习单元的选择由学习内容的特点来决定。(2)将移动课件按照知识点控制在10分钟左右,移动课件的短小精悍刚好满足在等车、等人的间隙中学习的需要。(3)由于便携式移动终端的屏幕比较小,一般采用纵向穿插的方式制作课件。移动学习中的任何“学习单元”都可以应用移动学习资源对象单元模型进行资源和学习活动的规划,为移动学习资源的建设提供了参考标准和模型。

3 大学英语移动学习资源对象构建案例

本案例为某大学英语移动学习资源构建的例子。大学英语具有移动学习资源的特征,学习内容主要包括听力、口语、阅读、书面表达、翻译和词汇等。大学英语学习的基础是单词和句子,而每个英语单词都是一个独立的信息块,它的记忆是琐碎而长期的过程。移动学习是以无意识状态下的学习为心理学基础的,这种学习一直以来被人们所忽略,然而对于需要记忆的知识来说其学习的能量和潜力十分巨大。所以,相对于数学等逻辑结构比较强的学科,英语的学习更适合用移动学习的方法。

图2 基于EML的教育资源系统结构

EML强调学习设计的重要性及学习对象的可重用性和互操作性。上图展示了基于EML构建的教育资源系统。该系统在学习对象和学习设计的基础上创建了学习单元数据库,实现了学习对象的可移植性和可重用性。学习者通过移动学习支持平台获取知识,同时学习者在支持平台上进行学习的情况,会被记录在学习情况数据库中。这些数据会反馈给学习者,供学习者和教师对学习情况进行反思、评价。

图3 英语移动学习资源对象单元构建模型

移动学习是利用零碎的时间进行的学习单元的学习,要想通过移动学习提高英语水平,应该将英语学习拆分成适合用于移动学习的各部分。移动学习主要针对听力、口语、单词、语法等方面,这些内容的综合学习可以使英语水平得到相应的提高。所以大学英语移动学习的学习资料包括听力练习、口语练习、单词学习、语法学习和翻译等部分。在对每个学习单元进行学习的过程中,学生可以通过教学交互系统中的移动讨论、移动答疑系统和同学、教师讨论交流,在生活中遇到问题时也可以随时通过移动终端来在线查询信息。同时,移动测评可以随时随机测评学习者移动学习的情况,并给予学习者适当的反馈,以促进后继的学习。学生在移动学习平台上的学习过程与学习内容在学习情况数据库中都有记录,这些记录会定期反馈给学生,帮助学生改进学习方法,促进学习效率最大化,教学效果最优化。学习资源的可重用性和互操作性是以学习单元的存在为前提的,图4所示为以

代码的形式来具体描述一个学习单元的基本组成和结构。

图4 大学英语移动学习对象单元定义的结构

学习资源的可重用性和互操作性的表现有:第一、移动学习平台具有灵活性。第二、学习资源的统一性。系统可以根据当前移动设备的特点自动生成不同的学习资源表现形式,以适应学习平台的要求和学习者的需求。第三、学习情况数据库记录的信息不仅包括学生的学习内容和学习反馈,也包括学生对学习材料的利用情况。结合三者对学生的学习进行形成性评价。第四、系统会定期自动生成试卷对学生进行阶段性测试。在自动化测试和学习的过程中,教师会根据每个学生的具体情况,从心理学、教育学的观点出发对学习过程进行一定的控制。

4移动学习资源构建中应注意的问题

移动学习资源的构建是一个系统工程,涉及到多种教育教学原理和开发技术,并且还要根据移动学习的学习环境、学习工具及学习过程的特殊性进行设计开发。

在基于EML的移动学习资源构建中,应该注意以下问题:

(1) 保证资源的可重用性和互操作性。移动学习平台是一个完整的系统,系统管理员随时对系统内的学习材料进行更新。随着学科的发展和学习者的需求提高,学习材料的特点和侧重点会不断变化,系统管理员和教师要时刻留意学习者对学习材料的反馈情况,根据时代的要求不断更新教学内容。

(2) 学习单元的设计要合理。首先,针对具体的知识点确定每个学习单元应该有哪些内容,切忌不要因为贪多而把学习单元的内容设计的庞大而杂乱[10],要符合移动学习资源特征的要求。其次,教学设计是教学过程科学化,教学效果最优化的重要手段。最后,要有明确的教学目标。学习单元要能够引导学习者选择学习方法、改进学习技巧,帮助学习者进行自学和协作学习。

(3) 学习内容的设计要符合学习者利用零碎时间学习的特点,学习内容、教学方法和策略的选择要适当。移动学习是个性化的自主学习,移动学习资源应能满足不同学习者的需求。对学习者的需求分析要准确,重难点明确,不要泛泛而谈,不要做成教学材料的说明书。利用学习者自主制定学习计划,选择学习方法等方式来满足不同个体的需求。

(4) 学习环境的建设和学习支持系统的建设也不容忽视。教师和系统管理员要构建舒适融洽的移动学习氛围,学习材料的呈现要多样化,不能单一枯燥。移动学习课件不是教材搬家,要充分发挥移动教育资源的优势,注意资源的合理利用和交互在教学中的重要作用。同时还应提供各种支持服务和学习服务,例如答疑系统、自测系统、互动讨论系统等。

四 总结

目前,国内对EML的研究还很少见,但是国外的研究已经取得一定成果。本文系统分析了EML这一网络教学资源开发技术在移动学习资源构建中应用的可行性,提出了EML在移动学习资源构建中的应用模型,并且对该模型在应用中要注意的问题进行了阐述。学习资源的建设是学习活动进行的基础,但是国内真正开展了移动学习资源构建并且取得成果的实践研究还少见,对于具体课程系统全面的开发移动学习资源的研究仍很欠缺。所以,希望本研究能引起教育者、移动学习专家对EML的兴趣,促进移动学习资源标准规范的研究,促进移动学习资源对象的构建,真正实现学习资源的可重用性和互操作性。

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参考文献

[1] Alekzander Dye et al:Mobile Education-A Glance at The Future[EB/OL].省略/forskning/mobile_education.pdf.>

[2] 李瑞,陈新,袁晓斌.移动学习资源建设策略探讨[J].现代教育科学,2007,(6).

[3] 方晶,陈章其.移动学习资源的开发初探[J].现代教育技术,2007,17(7).

[4] 张豫,郑晓齐.教育建模语言的设计与实现的分析[J].计算机应用研究,2005,110(3).

[5][6] Rawlings, A., van Rosmalen, P., Koper, R., Rodríguez Artacho, M. and Lefrere, P., CEN/ISSS WS/LT Learning Technologies Workshop: Survey of Educational Modeling Languages (EMLs). Accessed online on 25 July 2005 at:

[7] Rob Koper and Jocelyn Manderveld,“Educational modeling language: modeling reusable,interoperable, rich and personalised units of learning”, British Journal of Educational Technology Vol 35 No 5 2004,537551.

[8]Rob Koper, Educational Modeling Language: Adding Instructional Design to Existing Specifications [EB/OL]. Heerlen, Open University of the Netherlands,

[9] Mobile Learning Explorations at the Standford Learning Lab:A newsletter for Standford academic community[EB/OL].

[10] Iván Martínez-Ortiz and Pablo Moreno-Ger,“Supporting the Authoring and Operationalization of Educational Modeling Languages”, Journal of Universal Computer Science, vol.13,no.7(2007),938-947.