网络教育的普及发展自适应课件工具翻译中文Word文档下载推荐.docx
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计算机科学系
卡尔斯鲁厄大学
德国
ukgo@rz.uni-karlsruhe.de
摘要:
许多基于网络教育的应用将被不同组在没有实体老师的帮助下被用户使用。
因此这种体系的需求将适应于有着不同背景、不同对象的先验知识和学习目标的用户。
电子书是网络教育系统中最突出的一种。
本文中，我们将介绍另一种方法，来开发自适应电子书和InterBook创作工具，通过这种方法将简化自适应电子在Web课本上的发展。
关键词：
电子教材，自适应导航支持，网络教育，学生模型，自适应超媒体
1网络教育
1.1适应情况
随着许多研究论文和出版物报告在网络教育上获得的实质性成功,一份详尽的分析报告和非正式讨论关于在线老师的情况，表明网络教育在一定成本效益和教育表达方式上很难被广泛观众接受，尤其是满足条件较差学生的需求。
大部分积极例子表明网络教育对于准备充分、学习端正的学生在合理均匀的虚拟教室里起到的效果好。
成功地方的例子有关于研究生大师级别的课程开展，能获得大学学位的证书项目，为那些在相同或偏远学校上课的高年级学生进行网络教育。
网络教育对于低年级学生比较困难，因为他们缺少准备并且需要老师的关注。
目前以计算机为媒介的通信（CMC）工具的使用为寄宿生提供信息，这样他们能在办公时间去拜访老师和辅导员。
最坏的情况是低年级学生的水平，他们经常被认为是未来网络教育主要的观众。
目前的经验表明，远程教育要能发挥作用，只有在教师和辅导员有很多时间去上网、收发邮件、能与学生进行电话交流的情况下才能实现（注意，任何互联网通讯要比真实打电话要耗费更多的时间），但这点非常令人受挫。
目前“超前”的学生尤为特别，因为他们已经能很好地准备并且想在网络课程上注册，对于他们来说距离是唯一的问题（一个例子是高中生赢得了他们的第一个学分）。
在目前远程网络教育的模式上，还要什么改变才能让缺少准备学习动力学生去使用呢？
我们认为，网络教育问题之一是课程资源，目前来源于各种形式的讲座、教程、案例、测验和项目。
在许多当前网络课程中，课程资源在无形中面向传统校园观众，也就是均衡发展、准备充分和学习动力强的学生，他们能够帮助老师和辅导员去弥补缺憾解决误解。
然而，更多的群体用户使用基于web的课程而不是校园课程。
这些学习者可能有不同的目标，背景，知识水平和学习能力。
网络课程的设计只能满足一类特殊用户的需求（因为它通常是用于校园课程）不能不适合其他用户。
唯一的途径就是提升课程内容，使之更丰富、更灵活，以至于不同层次的学生能理解个性化的内容和顺序呈现。
目前的网络课程在这方面不“灵活”。
在最好的情况下，课程材料是一种网络的静态文本页有一些媒体的增强。
既没有老师也没有传递系统可以改编课程演示给不同学生。
因此，一些学生浪费他们的时间学习无关的或已知的材料，和一些学生不了解的（或仅仅是误解）材料，因此偏离了老师很多想问的问题和其他信息的掌握。
我们的建议是开发基于Web的课程，它可以适应有不同的背景、对象的超前知识和学习目标的用户。
例如，有些有具体的目标的学生，可以从细节上去了解这门课的一些部分；
还有一些已经有这门科目知识基础的学生，不需要再教他们已经会的内容；
此外一些准备不足的学生，他们理解更多的例子和更多的问题，从简单的开始。
我们区分三个层次或步骤关于日益复杂的方法使课件灵活、自适应。
第一个层次是提供一个精心设计的基于超媒体包含所有必需的教育材料课程：
原理，例子，测试，和针对于不同学习能力学生的问题。
超媒体接口，对于每个学生找到他/她的特殊路径就是学习材料超空间，从理论上看是可行的。
这一步在现有的框架上，可以在许多网络课程实现。
然而，第一个层次不能满足对于准备不足的学生，如许多学院和大学的大一学生和远程学生。
从没有工作在复杂信息系统的这些用户，无法处理先进的超空间而被现代网络应用所提供。
他们很少能找到一条超空间的路径，因为涉及到是最相关的知识，背景和目标。
第二步是让教师调一个通用的课程满足特殊学生和班级的需要，因为他们指定了一个课题科目和学习顺序。
第三步是提供自适应导航机制，专门设计以适应当前的知识、学习目标和个人用户信息寻求的任务。
在这种情况下，指导引起使用者没有结果的徘徊，因此需要重新审视他们的学习目标，提出合乎逻辑的下一步通知他们有关超空间的知识结构，或根据其论证的知识内容重排的材料。
在这些情况下，在超媒体的隐性知识是明确和细致结构，类似于一本教科书。
自适应制导对于网络课程至关重要，因为在很多情况下，使用者单独与它在一起工作（可能在家里）。
这就是为什么“外部”的指导下是不可用，因为其中一个同事或者老师通常提供自适应地在一个正常的课堂情境。
我们认为所有三个步骤达到自适应指导的水平，必须转变网络教育方式最大限度的为每一种学习者提供教育机会。
1.2基于Web适应性教育
世界各地许多小组致力于研究，自适应网络软件对于在网络教育环境中那些自学者的重要性（Brusilovsky,Nakabayashi&
Ritter,1997）。
目前，两个自适应超媒体技术被用于提供课程材料自适应网络：
自适应展示，和适应型导航支持。
自适应导航支持（ANS）的目的是帮助学生通过学习材料超空间的“最优路径”。
ANS在网络上最流行的形式有直接指导、注释和禁用。
直接指导是在基于Web系统不同的实现形式：
ELM-ART-II（韦伯和斯派克特，1997），CALAT（Nakabayashi等人，1997），InterBook（Brusilovsky,Eklund&
Schwarz,1997），AST（Specht等人，1997），Medtec（Eliot,Neiman和Lamar,1997），DCG（Vassileva，1997）。
注释是实施InterBook（Brusilovsky，确与施瓦茨，1997），WEST-KBNS（Eklund和索沃斯，1996），elm-art（Brusilovsky，施瓦茨，和韦伯，1996），和AST（Specht等人，1997）。
禁用实施2l670（卡尔维&
DeBra,1997）。
自适应演示的目的是为了适应页面知识内容，目的，和个人用户的其他特点。
这在WWW情况下非常重要的，同样的“页面”已经适应不同的学生。
只有两个系统实现全面的自适应介绍：
C-Book（Kay和Kummerfeld,1994）和2L670（Calvi和DeBra,1997）.
1.3创作中的问题
所有现在的自适应基于Web系统的一个问题是，他们发展起来需要很长时间。
目前，开发基于Web课程可用工具的种类繁多。
除了小型专业工具适用于开发一个以上课程的组成部分，还有很多别的集成工具，支持所有课程组件的开发。
这里是一些最知名的例子，大学开发工具：
WebCT（Goldberg,Salari和Swoboda,1996）,Virtual-U（Harasim,Calvert和Groenboer,1997）,CyberProf（Hubler和Assad,1995）,Gentler（Thimbleby,1997）,Albatros（Lai,Chen和Yuan,1995）,FLAX（Routen,Graves和Ryan,1997）,andMallard（Graham和Trick,1997）。
大学一些传统工具，现在市售的（课程信息表，1997；
讲师软件公司，1997；
交互式工厂，1997；
出版社，1997；
madduck技术，1997）。
最著名的商业工具，各三级（WBT系统，1997）和LearningSpace（莲花，1997），都相当成熟被许多大学所有。
上述所有工具的问题是，他们没有支持真正的自适应课件的开发。
TopClass（WBT系统，1997年）能够添加注释的，以个人为基础，文件夹为“未读”是否含有未访问过的网页，或者“新”是否包含新材料。
在这个意义上，根据自适应超媒体系统的定义，它是描述各三级为弱自适应环境提供一个简单的形式并且正确链接注释。
然而，在这种情况下，没有区域结构，即，没有迹象表明与如何嵌入到网页的信息相关。
本文的其余部分介绍InterBook，它是开发自适应工具基于Web的课件。
我们提出的方法的工具背后，并提供一些信息关于接口，实现和评估。
我们提出的方法背后的工具，并提供关于界面，实现了信息，评价。
2InterBook:
方法
InterBook基于特定的概念是一个基础的方法最初被提出建议在（Brusilovsky，1995），ELM研究小组在开发过程中进一步阐述了一种自适应基于Web的LISP教科书ELM-ART（Brusilovsky，施瓦茨和韦伯，1996）。
ELMART恰好是在网络上最早，最有影响力的适应的教育体系之一。
一些现有基于Web的自适应系统是基于ELM-ART架构。
InterBook是一个创作系统，该系统实现了此方法。
后面的InterBook方法被比喻是一种电子教科书（ET），它可以是任何分层结构的超媒体材料。
电子教科书也是最流行的隐喻之一能代表在线课程材料。
几乎任何类型的课程材料可以被表示为一个电子教科书。
本节介绍InterBook方法和当前interbook系统中的一些细节。
2.1内容展示
InterBook方法利用两种类型的知识：
一种是知识被教领域（域模型的形式表示）和关于学生的知识（个别学生模型形式的表示）。
领域模型作为构建自适应全自动采集软件内容的基础。
我们在自适应全自动采集软件中区分两部分内容：
词汇表和教材（或课本的架子）。
域模型和学生模型。
根据InterBook的方法，关键的自适应ET是域模型和学生模型。
最简单的域模型的形式是一组域的概念。
我们所说的概念在研究论文的不同主题，不同的知识单元，对象，学习成果，但在任何情况下，他们只是基本块为特定领域的知识。
根据不同的领域和应用领域，概念可以代表更大或更小的块领域知识。
领域模型的更高级形式，是一种网络，与相应的节点域连结，可以反映出几种概念之间的关系。
这网络覆盖了超媒体系统的结构和域的结构。
域模型提供了学生的学科知识表结构。
每一个领域模型的概念，对个别学生的知识模型存储一些值，它能估计这个学生的知识水平。
这种类型的模型（称为一个覆盖模型）是强大和灵活的：
它可以独立测量不同主题学生的知识。
覆盖学生模型可以很容易的跟上。
所有学生的行为（网页访问，问题解决，测验应答）被用来衡量知识相关概念的水平。
学生模型的另一部分是学生的学习目标模型。
每个学生都可有一个单独的学习目标。
学习目标仅仅是是一组概念。
了解到分配目标序来列形成学习的个别订单。
自适应制导机制，确保学生在一个序列中能取得第一个学习目标，然后第二个，等等。
个人学习的订单是老师指定教学大纲的一个方便学生的接口。
它可以适应学生的特殊目标或背景，或一个特定的教科书。
学习和自适应制导个体命令是能够建立一个不限数量来自相同的课程材料的个性化自适应的课程机制。
词汇表。
该词汇表是ET的核心部分。
根据我们的方法，该词汇表被认为是一个可视化（和外部化）结构域网络。
域网络中的每个节点是由多维空间中的一个节点表示，而域网络节点之间的链路则构成超空间节点之间的主路径。
词汇表的结构类似于领域知识的教学结构，反之亦然，每个术语条目对应于域的一条概念。
领域模型概念间的联系构成词汇条目间的导航路径。
因此，词汇的结构类似领域知识的教学结构。
除了提供一个概念描述，每一个词汇表条目提供链接到所有的书的章节，介绍或要求的概念（图1）。
这意味着，词汇表集成了索引和词汇表的传统特色。
索引的教科书。
InterBook代表教育材料作为一套电子教科书。
个人写的ET代表人类教学专业如何引入域概念学习。
它通常是一个真正的教科书中超媒体形式表示。
每个ET是分层结构为不同层次的单元：
章，节，小节。
每个终端级单位是一个原子的介绍，例如，问题，或测试。
几个等在同一主题形成一个书架。
为了使ET更智能，它连接到的词汇，我们必须让系统知道教材每个单元是什么。
这是由教科书单位的域模型概念索引完成。
书架上所有的书被索引都使用同一组域模型概念。
InterBook采用基于角色的索引（类型，1976）。
每个终端单元有一个附清单的相关概念（我们称之为单谱的单位）。
每个参与的概念，频谱表示的名称和概念在单元中的作用。
目前我们支持两个角色：
一个概念是结局概念或前提感念。
一个概念中包含频谱的结果概念，如果这个单位的部分提出了知识概念的指定块。
一个概念中包含的频谱为前提的概念，如果学生已经知道这个概念来理解本单元内容。
那么InterBook方法的一部分是可视化的，即显示出一个概念栏右侧的一组结果和单位的前提概念该单元的内容（图2）。
图1：
词汇表窗口显示一个“页”进行生产
2.2功能
域模型的索引是一个比较简单但强大的机制，因为它提供了系统与网页的内容知识：
系统知道的概念呈现在每一页面上，这些概念我们必须要在学习每一页之前学会。
它打开了几个自适应技术在本款提出的路径。
图2：
ACT-R的课程材料，因为它是由Netscape浏览器呈现的一段。
概念杆（左）显示的结果和背景概念的部分。
导航中心（顶部）让用户在移动点选在相同或上级的任何部分。
彩色球（上）和复选标记（右，这个概念栏上）提供自适应的注解。
按钮“Teachme”提供直接的指导。
先进的导航。
关于域的知识和关于教科书的内容是用来为一个结构良好的超空间。
该系统提供了所有的常规导航工具：
顺序（向前/向后）和分层（上、下）在单元层次链接，提供了一个单击“传送到所有部门在相同的或上层导航中心，并生成一个表的所有条目，这些条目都可点击链接到内容。
此外，它能产生词汇和教科书之间的联系。
概念酒吧提供链接到每个教材单元相应的词汇页和每个参与的概念（图2）。
另一方面，每个表页描述一个概念系统提供的所有教材单元，可以用来学习这个概念链接（图1）。
这些链接不会被存储在一个外部格式而产生的一种特殊的模块，考虑到学生模型来表示学生知识的当前状态。
这种方法不仅减少了网页设计的时间，也提供了直接的指导机会，自适应导航支持和帮助，还有前提基础帮助。
直接指导和自适应导航支持。
InterBook方法提供了浏览课程材料比传统的在线教材更多的机会。
但消极的一面是，有学生迷失在这个复杂的多维空间的甚至是更高的风险。
支持学生通过课程导航系统，采用自适应的诠释和指导技术。
自适应注释意味着系统使用视觉线索（图标，字体，颜色）来显示类型和各个环节的教育。
指导意味着系统可以建议学生将学会的一部分进行整理。
使用学生模型，它可以区分每个单元ET：
一个单元的内容可以是已知的，学生可以学到的，或者没有准备好要学（后者的例子就是一些必备的知识是没有学会）。
该图标，呈现的每一个环节的字体都是针对于个别学生模型的动态计算。
他们总是告诉学生关于类型和背后的链接单元的教育状况。
在InterBook中，红色意味着没有准备好去学，绿色表示准备和推荐去学习，而白色意味着没有新的信息。
标记添加已经访问过的单位（图1和图2）。
同样的机制可以用来识别和显示学生对概念栏中显示的几个层次。
在InterBook中，没有注释的意思是“未知”，一个小标记的意思是“知”（学习开始），中等标记意味着“学习”，大标志的意思是“好学”（图1）。
对许多学生来说，自适应的指导对做一个导航决策能提供了足够的支持。
不确定的选择，可以按“教我”，系统会将一些启发式选择那些可以学到最合适的节点。
前提基础的帮助。
前提基础的帮助是另一个自适应制导技术驱动的而不是目标驱动。
系统知识的课程材料包括关于单元教材的前提概念，即是什么的知识。
通常，当学生有问题了解或解释一些例子或解决问题，原因是一些必备的知识不理解。
在这种情况下，他们可以要求前提基础帮助（使用一种特殊的按钮），和系统生成一个列表，提出一些关于背景概念的信息和所有章节链接到当前段。
这个列表能自适应地根据学生的知识在学生模型中表示：
“帮助”部分首先列出。
这里的“帮助”是要了解了解相关背景的概念。
例如，该部分提出了一个未知的背景概念的信息，比节提出关于已知概念的信息更多信息。
一部分介绍了两个未知背景概念的信息比一节提出一概念的信息更多的信息。
前提条件是要帮助学生学习一个非常适合的技术驱动。
学生还可以在同一过程的不同利益中经常跳转并在遥遥领先的过程中尽量达到材料目标的一部分。
这些学生的前提条件，帮助支持落后的教学模式，即从课程目标中学习部分知识并了解部分目标的最小背景知识。
3.InterBook方面
本节介绍InterBook几个方面：
接口，实现，和创作。
这些方面是继发于自适应方法实现的InterBook。
我们可以想象不同的接口和不同的实现方式。
特别是，创作InterBook能够明显提高。
同时，下面提供的信息能完整的描述InterBook。
3.1接口
InterBook运用现代浏览器如多个窗口和框架，为学生提供有用的和强大的高级接口特征。
教科书窗口（图2）和词汇表窗口（图1）使用InterBook主窗口。
词汇窗口是用来查看词汇的。
窗口的上部是一个词汇概念列表。
这个窗口的下部是用来显示概念的词汇条目。
每一个概念，系统介绍了概念描述（如果由作者提供的），节的标题列表（选择所有可用的教科书）提出的概念（即，它有它的一个结果的概念）和标题列表需要的概念（即，这就为背景的概念）。
章节标题可点击链接使相应的部分被加载到教科书的窗口。
教科书的窗口在InterBook界面最重要的窗口。
这个窗口是专门用来查看一本教科书，逐节的主要内容。
它被分成执行不同功能的帧。
教科书窗口的主框架是文本窗口。
该窗口显示的教科书称为当前段的特定部分。
一个终端部分的文本窗口显示该段与段本身的标题。
高层次的部分文本窗口显示标题，前言部分（如果存在）和全表内容的部分（即表层次结构的名称及其分段到终端的水平）。
垂直栏文本窗口的右边是概念吧。
它是用来显示当前节的相关概念。
概念的概念栏上所有的名字都是链接词汇表。
教科书窗口的上部承载航运中心和工具箱。
导航中心显示了教科书当前段的位置：
它列出了所有的直接前辈的标题（“父亲”，“爷爷”等）以及当前部分的所有“兄弟”。
该部分的所有名称都是可点击的链接。
导航中心同时用于定位和导航。
该工具箱提供了一组这是用来调用其他窗口（例如内容窗口，搜索窗口，并且前提条件为基础的帮助窗口），它提供了额外的功能按钮。
3.2措施
万维网InterBook的实现是基于CommonLisp的超媒体服务器clhttp（马勒里，1994）。
CL-HTTP是一个全功能的HTTP服务器在CommonLisp中完全实现。
CL-HTTP似乎对我们而言是一个最佳的平台。
CL-HTTP提供了公共网关接口处理传入的URL。
要使服务器能够响应一个特定的URL，该URL必须实现在LISP响应功能相关。
应答传入的请求，服务器能够识别一个URL，调用相关的功能，并通过接收到的URL和封闭形式的值作为参数。
对此，该函数生成一个HTML页面。
这样做，它可以用一个全面的图书馆HTML生成函数。
这样的架构，CL-HTTP是一个非常灵活和强大的实施在WWW智能应用，由于LISP函数被调用来作为处理请求的工具，用Lisp写的任何互动或智能工具都可以连接到WWW与CL-HTTP帮助。
3.3编著
创作自适应电子教材可分为这在下面详细描述（参见图3）的5个步骤。
简单地说，一个电子教科书准备作为一个特殊结构的Word文件，任务到这个文件转换成InterBook格式。
这个过程的结果是一个文件与教科书InterBook格式，可以通过InterBook系统送达WWW。
图3。
创作自适应ET与
InterBook
InterBook通过使用报头识别文档的结构。
这意味着最高级别的章节标题应该有一个预先定义的文本样式“标题1”，其小节标题应该有一个预先定义的段落样式“标题2”，依此类推。
标题教材应具备段落样式“标题”。
这一步骤的结果将是一个结构合理的MSWord文件。
在创作过程中的第二个步骤则涉及到电子课本（ET）为基础的概念注解，让InterBook知道哪些概念站在每节后面。
这些知识在几个方面可以让InterBook帮助ET读者，而这一步的结果是结构化注释的MSWord文件。
注释是在每一节（节标题和第一段之间）的开头插入文本的一块特殊的风格和格式。
注释有特殊字符样式（隐藏+阴影），这在文本窗口到ET的读者能看到。
对于每一个单元，作者提供了一组结果和背景的概念。
在这种方式中，每个部分被标注了一组前提条件概念（或术语，其中应在当前节之前，读取其它部分中存在），和一组结果的概念（这将在假定已知一旦读者已经访问条款的部分）。
对结果注释的格式是：
（出：
概念名称1，概念名2等）和背景注释的格式是：
（前：
概念名称1，概念名2等）。
注释一旦完整保存该文件的格式。
该RTFtoHTML程序（赫，1998）和一些特殊的设置则用来转换成HTML格式等。
那么“.HTML”上的文件扩展名则通过手动改变”.inter”，它可以由InterBook系统识别。
最后，当InterBook服务器启动时，它将所有的InterBook文件在“文本”文件夹（即所有带扩展名的文件。
间），将其转换成第帧列表。
每个单元框架包含名称和单位，其光谱类型在原来HTML文件的位置。
得到的LISP语言结构的InterBook为所有在WWW提供先进的导航功能和适应现有的教材。
这是提供给学生的内容是使用教材的知识，学生模型，和HTML片段提取原始HTML文件。
InterBook这些功能都是基于CommonLisp的超媒体服务器（马勒，1994）的功能。
我们可以看到，我们的工具严重简化了设计自适应等对WWW谁使用在2节介绍的方法。
它提供了完整的支持，在准备和服务的ET只知道为作者使用MSWord中，并进行文字处理。
先进的应用拥有一些HTML和Lisp编程知识，可以使用我们的工具更加灵活。
例如，一个作者可以通过制备教材直接在HTML格式的注释上，提供特殊格式的评论绕过步骤1和2。
作者还可以更换服务器响应函数和HTML生成函数来实现不同结构和不同的“外观和感觉”由唯一的URL进行请求。
正如我们提到的，使服务器响应一个特定的URL，该URL必须在Lisp中已产生在执行的HTML网页作为一种适应性反应，响应相关函数。
4.结论
在本文中，我们认为，网络的进步与自适应课件发展相关，其可容纳的用户有不同背景，本学科的先验知识和学习目标，可以引导用户通过自适应过程。
在这一过程中的特殊作用是通过创作工具来开发自适应课件。
本文的主要目的是提出这样的一个例子，即InterBook系统。
还提供了一些细节的接口，实现与创作InterBook。
我们还简要地提到了一些InterBook方法和InterBook系统，由于空间的限制，我们无法在本文中评论研究的一些成果。
该InterBook自适应课件的实现方法由几个系统来评价的。
由ISIS的导师（Brusilovsky和Pesin，1998）和ELM-ART（韦伯与斯皮赫特，1997）的实证研究表明，这种方法是非常支持。
特别是，ELM-ART研究表
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