學(xué)習(xí)系統(tǒng)的軟件建模方法研究

1、學(xué)習(xí) 系統(tǒng)的軟件寒模方法研究【摘 要】本文在總結(jié)大量學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出-套綜合了面向?qū)澫蠓?法與教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的oo-id學(xué)習(xí)系統(tǒng)軟件建模方法，闡述了它的基本思想、建模過程和建模 體系等?！娟P(guān)鍵詞】學(xué)習(xí)系統(tǒng)；軟件建模；面向?qū)ο螅唤虒W(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、問題的提出隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教育應(yīng)用的深入發(fā)展，學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)系統(tǒng)的規(guī)劃、復(fù)雜度也 h益增加，其技術(shù)手段、設(shè)計(jì)思想、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)都將發(fā)生深刻的變化，從而對 學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)提出了新的要求?，F(xiàn)代的主流軟件工程技術(shù), 主張采用模型驅(qū)動(dòng)的方法。模型是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一個(gè)抽象，也是對現(xiàn)實(shí)世界的簡化。 模型是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一個(gè)抽象，也是對現(xiàn)實(shí)世界

2、的簡化?？茖W(xué)研究的絕大部分工作 就是對問題進(jìn)行形式化描述和建立模型。“建模，是捕捉系統(tǒng)本質(zhì)的過程” (jamesrumbaugh, model ingcapturesesse nti al par tsofthesystem)。所謂建模就 是“把問題從問題領(lǐng)域轉(zhuǎn)移到解決領(lǐng)域”的過程，它是用戶與開發(fā)者z間最主耍 的溝通渠道，同時(shí)，也是整個(gè)軟件系統(tǒng)開發(fā)過程中最困難的環(huán)節(jié)之一。因此，如 何在充分理解與應(yīng)用教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，吸收軟件工程的理論與方法, 為信息化學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)平臺的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供一套規(guī)范、科學(xué)、具有實(shí)際應(yīng)用 價(jià)值的建模方法，解決長期以來學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程不完善、設(shè)計(jì)思想

3、難以共享的問題，有著非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。二、學(xué)習(xí)系統(tǒng)的軟件建模概述信息化學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)是教育技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究內(nèi)容 之一。近年來，在基于網(wǎng)絡(luò)的各種學(xué)習(xí)系統(tǒng)的軟件模方面，領(lǐng)域研究者進(jìn)行了廣 泛深入的研究。目前的主耍研究集屮在以下幾個(gè)方而：(1)學(xué)習(xí)技術(shù)系統(tǒng)體系 結(jié)構(gòu)。如ieeeltsc提出的學(xué)習(xí)技術(shù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型(ltsa),山其目的是從 較高的抽象層次建立學(xué)習(xí)技術(shù)的系統(tǒng)模型，對整個(gè)學(xué)習(xí)技術(shù)系統(tǒng)的框架、基本概 念、規(guī)范作規(guī)范的定義，為建立學(xué)習(xí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系提供框架基礎(chǔ)。(2)學(xué)習(xí)資 源與過程的信息模型。如ieee捉供的lom模型、美國adl研究機(jī)構(gòu)捉出的scorm 模型、荷蘭開放

4、大學(xué)提出的eml教育建模語言等，其目的是要實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的 web模塊化、共享、重用與系統(tǒng)間互操作等。図(3)學(xué)習(xí)系統(tǒng)建模方法。如荷蘭 twente大學(xué)提岀的基于rm-odp的建模方法、加拿大licef研究中心提出的misa 的教學(xué)工程方法，其目的是為學(xué)習(xí)系統(tǒng)的開發(fā)捉供科學(xué)、規(guī)范、有效的分析、設(shè) 計(jì)方法與過程，為軟件系統(tǒng)模型提供形式化或圖形化描述。本文著重討論學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建模方法。1、基于rm-odp (開放分布式處理參考模型)體系的系統(tǒng)建模方法3荷蘭twente大學(xué)的學(xué)者在研究rm-odp (開放分布式處理參考模型)的基礎(chǔ) 上，捉出了基t rm-odp體系實(shí)現(xiàn)教育信息系統(tǒng)建模的方法與實(shí)踐，并從系

5、統(tǒng)結(jié) 構(gòu)、建模語言、教學(xué)過程等方面提供了初步的研究成果。rm-odp開放分布式處理參考模型是隨著分布處理技術(shù)的迅速發(fā)展，為滿足開 發(fā)復(fù)雜分布式系統(tǒng)各種模型的需要，由國際組織為各類系統(tǒng)建立集成的分布式環(huán) 境提供的一種標(biāo)準(zhǔn)描述和規(guī)定框架。其核心思想是支持開放的互操作，在開放型 分布式處理的基礎(chǔ)上建立分布式應(yīng)用。在rm-odp框架下，他們從角色、活動(dòng)兩 個(gè)不同的角度來建立信息化教學(xué)過程模型。他們認(rèn)為，在信息化教學(xué)中，教學(xué)過 程分為封閉式和開放式兩種。(1) 封閉式過程：一種基于教師預(yù)設(shè)的教學(xué)計(jì)劃，這一計(jì)劃在教學(xué)過程中 一般不會(huì)改變。這一過程主要體現(xiàn)在機(jī)械式學(xué)習(xí)、練習(xí)、訓(xùn)練、從示例中學(xué)等方 式。(2)

6、 開放式過程：教師只是在某種程度上預(yù)訂計(jì)劃，師生可能會(huì)在學(xué)習(xí)過 程中共同制定計(jì)劃°這一過程通常體現(xiàn)于基于問題求解的學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)0的學(xué)習(xí)、 學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)等教學(xué)活動(dòng)。教育過程在一個(gè)教育組織中的實(shí)現(xiàn)，可以通過“教育模型構(gòu)件”來描述。典 型的構(gòu)件冇：(1)教學(xué)目標(biāo)(educationalobjectives);進(jìn)入條件(entrycondi-tins) ; (3)教學(xué)活動(dòng)(educationalactivities) ; (4)學(xué)習(xí)材料(lcarningmatcrials) ; (5)媒體與工具(mcdiaandtools) ； (6)小組計(jì)劃(groupschedules) ;(7)時(shí)間表(t

7、imeschedules) ； (8)教學(xué)結(jié)果(outcomes);這一建模方法的特點(diǎn)是：對教學(xué)系統(tǒng)的建?？蚣堋⒔ＵZ言、教學(xué)過程建模 作了初步的討論，對建立基于網(wǎng)絡(luò)的分布式學(xué)習(xí)系統(tǒng)有一定的指導(dǎo)意義。然而, 它也存在一些缺陷，其屮較大的缺點(diǎn)是：（1）缺乏方法上的指導(dǎo)，沒冇具體的 建模過程；（2）沒有形成統(tǒng)一的建模語言體系；（3）不能直接支持學(xué)習(xí)系統(tǒng)的 軟件開發(fā)。2. misa的工程方法misa是加拿大l1cef研究屮心經(jīng)過多年研究捉出的一套教學(xué)工程方法，也是 目前比較系統(tǒng)全面的一套教學(xué)系統(tǒng)軟件工程方法。根據(jù)他們的定義，教學(xué)工程指 的是分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)和發(fā)布基于計(jì)算機(jī)的教學(xué)系統(tǒng)方法，它集成了概念

8、、教學(xué) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程和原則、軟件工程和認(rèn)知模型。misa方法于1994發(fā)布第1個(gè)版 本，目前已發(fā)展到第4個(gè)版本。misa方法主要是為了解決電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)問題，使電子學(xué)習(xí)系統(tǒng) 具有互操作、重用性、分布式等特點(diǎn)而提出的。它基于以下幾個(gè)原則進(jìn)行研究:（1）信息系統(tǒng)方法；（2）基于知識的設(shè)計(jì)；（3）多代理系統(tǒng)；（4）多樣化媒 體材料與宏觀設(shè)計(jì)；（5）建構(gòu)主義教學(xué)。misa教學(xué)系統(tǒng)工程方法的基本框架概念如圖你所示。misa方法把工程定義 為6個(gè)階段、4個(gè)領(lǐng)域。6個(gè)階段分別是：（1）項(xiàng)口定義；（2）初步分析；（3） 框架體系結(jié)構(gòu)定義;（4）學(xué)習(xí)材料和資源設(shè)計(jì)；（5）學(xué)習(xí)系統(tǒng)產(chǎn)品與確認(rèn)；（6） 產(chǎn)品實(shí)施計(jì)劃。4個(gè)領(lǐng)域如圖1所示。misa方法認(rèn)為學(xué)習(xí)系統(tǒng)包括“學(xué)習(xí)系統(tǒng)藍(lán) 圖”和“物理電了學(xué)習(xí)系統(tǒng)”兩個(gè)方面，“學(xué)習(xí)系統(tǒng)藍(lán)圖”包扌