随着计算机技术、通信技术和网络技术的不断发展,以及教育模式在时间和空间上的深刻变革,建立基于网络的远程教育系统成为当前的研究热点之一.近年来,不少研究者对这方面进行了探讨,涌现出了一批基于网络的协同学习支撑平台[1-3],这些支撑平台均在一定的范围内形成自己的优势,但都仅服务于特定的对象,局限于特定的领域.如何共享多个学习网站的学习资源,充分发挥各网站的优势,使其更好地为用户提供服务,是一个亟待解决的问题.为此,作者提出远程协同学习联盟的概念,基于单个协同学习网站中知识组织的嵌套式知识空间模型[4],提出共享知识空间模型,并给出基于该模型的实例系统.

1　远程协同学习联盟及其特点

　　远程协同学习联盟是为满足网络上的学习者对多种学习资源的需求,使多个协同学习网站之间能够共享资源、优势互补,从而动态地将多个单一的协同学习网站按照一定的原则组织在一起的网络实体.在远程协同学习联盟中,各网站既要共享资源,又要保持自己网站的特色,因此,远程协同学习联盟表现出以下特性:

　　(1)自愿性　盟主(共享知识空间的管理员)不能对联盟内的网站是否向联盟提供学习资料和提供何种学习资料提出要求;另外,各网站随时可向盟主提出加入和退出联盟的请求.

　　(2)资料组织方式的统一性　采用统一的组织方式对各网站提供的学习资料进行组织,形成共享知识空间.

　　(3)学习资源共享性　联盟内各网站均可共享联盟内共享知识空间中的学习资料.

　　(4)个性化　为保持各网站的特色,各网站可有选择地共享联盟内的学习资料.

　　(5)透明性　各网站的用户对共享知识空间中学习资料的访问就像访问自己所属网站的学习资料一样,感觉不到联盟的存在.

在远程协同学习联盟的上述特性中,学习资料的组织方式尤为重要,它直接影响到学习者对资料的访问和学习效果.

2　嵌套式知识空间模型

　　协同学习环境设计的好坏常取决于整个系统中资料的组织和管理.利用超文本可以进行学习资料的组织,但用户容易在超文本材料中迷失方向,无法将注意力集中于所关心的问题[5,6].嵌套式知识空间模型[4]在单个学习网站学习资料的组织中,以知识域为主干,将学习资料的存储位置和学生的学习目标结合在一起,较好地解决了单个学习网站中,“学习者容易迷失方向”的问题.

　　在嵌套式知识空间模型中,所涉及到的概念包括:知识域、知识域之间的4种关系以及知识空间等[4],如图1所示.具有特定范围的相对独立的教学目标被称为知识域,记为K;知识域之间的四种关系分别为:包含关系L、相关关系M、拟序关系N和并行关系T;知识域之间的包含关系是指知识域x、y之间的直接从属关系;知识域之间的相关关系是指知识域x和y相关或相似;知识域之间的拟序关系是指学习知识域x是学习知识域y的前提;知识域之间的并行关系是指同一层上的知识域x和y在某一学习步骤中是可选择的,它们之间不存在拟序关系.知识空间则是由知识域以及体现知识域具体内容的文档所组成的集合,记S(k).如图1所示:<P,P0>∈L,<P0,Q0>∈M,<P01,P02>∈N,<P02,P03>∈T.

　　定义1 　知识域可以描述为Knowledge Domain (KnowledgeDomainID, KnowledgeDomain Name, Description,AL,AM,AN,AT,AD,Parent).　KnowledgeDomainID为知识域的编号,不可重复; KnowledgeDomainName是知识域的名称, Description是对知识域进行简单描述的字段;AL为与知识域k构成包含关系的所有知识域的集合,即AL={y|<k,y>∈L};AM为与知识域k构成相关关系的所有知识域的集合,即AM={y|<k,y>∈M};AN为与知识域k构成拟序关系的知识域的集合,可以表示为AN={y|<k,y>∈N};AT为与知识域k构成并行关系的知识域的集合,可以表示为AT={y|<k,y>∈T};AD为该知识域k拥有的文档的集合;Parent为当前节点的父节点.在图1中,知识域P0 = (P0_ID,P0_name,P0_Description, {P01,P02,P03,P04,P05}, {Q0}, {P1,P2,P3}, φ,P0_AD,P).

　　定义2　知识域之间的关系可以表示为KDRe lation(RelationID,RelationType,SrcKDID,DesK DID).其中,RelationID为关系的编号,RelationType表示关系的类型(包含、相关、拟序、并行),SrcKDID表示该关系的源知识域编号,DesKDID表示该关系的目的知识域编号.

　　定义3　文档可用三元组表示为Document(DocumentID,KnowledgeDomainID,Content).其中,DocumentID为文档的编号,它是惟一的;KnowledgeDomainID为该文档所属的知识域的编号;Content为文档的具体内容.这里,文档的存放方式有两种,纯文本方式和文件方式.若为纯文本方式,则Content记录文档的具体内容;若为文件方式,则Content代表文档实际存放的路径和文件名,即URL.

　　定义4　知识空间是指由某个知识域及其所有内部知识域构成的集合,用S(k)表示,其中k是指某个知识域,

　　如图1中,S(P0)={P01,P02,P03,P04,P05}. 

3　共享知识空间模型

　　基于单个协同学习网站知识组织的嵌套式知识空间模型,提出共享知识空间模型,用于组织联盟内各网站提供的学习资料.共享知识空间作如下描述.

　　定义5　共享知识空间是由共享知识域所组成的集合,记为SKP,可表示为SKP={x|x为共享知识域}.其中,共享知识域是指:联盟内各网站向共享知识空间所提供的学习资料中相对独立的教学目标,它由若干共享子知识域以及体现共享知识域具体内容的文档组成,记为SK.

　　定义6　共享知识域可用11元组表示为:S_KnowledgeDomain (S_KnowledgeDomainID, S_KnowledgeDomainName,S_Description,　S_AL,S_AM,S_AN,S_AT,S_AD,S_Parent,Owner,Sharers),其中,S_KnowledgeDomainID和S_KnowledgeDomainName分别表示共享知识域SK的编号和名称;S_Description是简单描述共享知识域的字段;与嵌套式知识空间中知识域的描述信息类似,S_AL,S_AM,S_AN,S_AT分别表示和共享知识域SK构成包含关系、相关关系、拟序关系和并行关系的所有共享知识域和虚拟共享知识域的集合,即:S_AL={y|<SK,y>∈L},S_AM={y|<SK,y>∈M},S_AN={y|<SK,y>∈N},S_AT={y|<SK,y>∈T};而S_AD表示共享知识域SK包含的所有文档的集合.需要指出的是:共享知识空间中的文档是以URL(该文档实际内容存放的位置)方式体现出来的,它们的具体内容仍存放于它们原来所属的网站;S_Parent为当前共享知识域节点的父节点;Owner表示共享知识域的提供者,即拥有者;Sharers表示联盟内共享该共享知识域SK所有网站的集合.

　　联盟内各网站可根据自己网站的风格和实际需要,对共享知识空间进行定制,即共享共享知识空间中自己网站需要的知识域,将它们与本地学习资料一起按照嵌套式知识空间模型进行组织,在本地形成适合自己网站的嵌套式定制知识空间.联盟内各网站也可将本地嵌套式定制知识空间中的知识域添加到共享知识空间中,若添加的知识域为本地学习资料中的知识域,则添加后形成共享知识域,若是从共享知识空间中共享的知识域,则添加后形成虚拟共享知识域,记为VSK.而从虚拟共享知识域到它所共享的共享知识域的链接被称为共享链接.虚拟共享知识域实际上只是一个虚的共享知识域,其具体内容就是它所共享的共享知识域的具体内容,当访问某虚拟共享知识域时,实际上是通过共享链接访问该虚拟共享知识域所共享的共享知识域.

　　定义7　虚拟共享知识域可描述为:VS_KnowledgeDomain (VS_KnowledgeDomainID, VS_KnowledgeDomainName, VS_AM,VS_AN,VS_AT,VS_Parent,VS_Owner,VS_Sharers,URL),其中,VS_KnowledgeDomainID和VS_KnowledgeDomainName分别代表虚拟共享知识域VSK的编号和名称;与共享知识域的描述信息类似,VS_AM,VS_AN,VS_AT分别表示与虚拟共享知识域VSK构成相关关系、拟序关系和并行关系的所有共享知识域和虚拟共享知识域的集合,即:VS_AM={y|<VSK,y>∈M},VS_AN={y|<VSK,y>∈N},VS_AT={y|<VSK,y>∈T};VS_Parent为该虚拟共享知识域节点的父节点;VS_Owner表示虚拟共享知识域的拥有者;VS_Sharers表示联盟内共享该虚拟共享知识域VSK的所有网站的集合;URL表示该虚拟共享知识域所共享的共享知识域的位置.

　　共享知识域根节点是一类特殊的共享知识域,它们之间除了共享链接外,不存在其他任何关系.

　　由4个网站组成的协同学习联盟的共享知识空间如图2所示,网站A,B,C分别向共享知识空间提供了自己网站的离散数学和数据结构的学习资料,分别构成共享知识空间中的3个共享知识域:“离散数学(a)”、“数据结构”以及“离散数学(b)”,而网站D共享了网站A提供的“谓词逻辑”和“命题逻辑”两个共享知识域以及网站C提供的“代数系统”共享知识域,将它们和本地的学习资料“集合论”一起进行重新组合,在本地嵌套式知识空间中形成了新的离散数学知识域,再将该知识域添加到共享知识空间中,形成了共享知识域“离散数学(c)”,在该共享知识域中,除“集合论”以外的共享知识域均为虚拟共享知识域,它们实际上是一系列指向它们所共享的共享知识域的链接.因此,网站D实际上是对自己的离散数学学习资料和别的网站所提供的离散数学的学习资料进行了重新组织.图2

　　所示的共享知识空间可以表示为:SKP={“离散数学(a)”,“数据结构”,“离散数学(b)”,“离散数学(c)”},其中,假设将共享知识域“离散数学(a)”记为SK_DM(a),则SK_DM(a)={SK_DM(a)_ID,离散数学(a),SK_DM(a)_Description,{“命题逻辑”,“谓词逻辑”,“集合论”,“图论”},φ,φ,{“数据结构”,“离散数学(b)”,“离散数学(c)”},SK_DM(a)_AD,null,websiteA,{websiteD}};假设将共享知识域“离散数学(c)”中的虚拟共享知识域“谓词逻辑”记为VSK_PL,则VSK_PL={VSK_PL_ID,“谓词逻辑”, ,{“集合论”,“代数系统”},φ,“离散数学(c)”,websiteD,φ,离散数学(a).谓词逻辑.URL}.

4　系统实现实例

　　运用上述共享知识空间模型,实现了协同学习网站联盟的原型系统,该联盟由3个网站组成,其中,一个网站内部的学习资料根据嵌套式知识空间模型进行组织,而另外两个网站内部的学习资料按照超文本的方式进行组织.3个网站向联盟提供的学习资料则按照共享知识空间模型进行组织,形成共享知识空间.系统运行表明:联盟中的共享知识空间模型较好地对联盟内多个网站提供的学习资料进行组织,表达了知识之间的关系.联盟内各网站的用户可通过自己所属网站的嵌套式定制知识空间透明地访问共享知识空间中的内容,并提供了多级感知手段[7].因此,本系统实现了联盟内各网站学习资料的共享,同时又满足了各网站对学习资料的个性化需求.

5　结论

　　各网站共享资源,建立网站联盟是目前的热门研究领域之一.本文提出了利用共享知识空间模型对联盟内各网站共享的学习资料进行统一组织管理,构建共享知识空间,各网站根据自己的实际需要对共享知识空间进行定制,在本地形成嵌套式定制知识空间的思想,并实现了远程协同学习网站联盟的原型系统,该系统实现了联盟内各网站学习资料的共享,同时满足了各网站对学习资料的个性化需求.经过进一步的修改,文中的模型还可进一步推广应用到其他类型的网站联盟中.

参考文献(References)

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