论文关键词：计算机辅助教学  自适应学习系统  自适应  超媒体
　　论文摘要：从计算机辅助教学的发展现状及存在的主要问题出发，提出了自适应学习软件的设计思想。研究以教育学、心理学等学科为指导，从超媒体技术和自适应方法、策略人手，以理论为指导设计一个软件模型实例并在计算机上进行验证。
　　1自适应超媒体学习系统概述
　　1．1自适应学习系统与自适应超媒体学习系统
　　自适应学习系统(adaptiveleanringsystem)，是指针对个体学习过程中的差异性(因人、因时)而提供适合个体特征的学习支持的学习系统。自适应学习系统本质上是一种个别化的学习支持系统，它能够提供一个适应用户个性化特征的用户视图，这种个性化的学习视图不仅包括个性化的资源而且包括个性化的学习过程和策略。由于个体的差异性是多方面的，因此适应的功能特征也是多种多样的，自适应学习系统主要研究：
　　①如何为学生提供：适应性导航支持；适应性内容呈现；适应性测试；适应性帮助。
　　②学习系统的结构模型；
　　③领域知识库的构造方法；
　　④用户模型的表示和用户建模方法。
　　自适应超媒体系统，指通过在用户模型中反映用户的某些特征，并应用这个模型将系统中不同的可见方面适应于不同用户的所有超文本和超媒体系统。换句话说，这个系统应该满足3个准则…：
　　①是一个超文本或超媒体系统；
　　②应该有一个用户模型；
　　③使用这个用户模型向超媒体系统提供自适应性(即同一个系统对有着不同的用户模型的用户来看是不同的)。
　　自适应超媒体技术适用于有着不同目标和知识水平的用户、且用户访问的信息空间比较大的系统。这类用户可能对展示在一个超媒体页的不同信息片断感兴趣，可能会使用不同的链进行导航。用户模型则是支持这种特殊性的知识结构。自适应超媒体系统有两个关键技术：自适应技术与用户模型。自适应技术包括自适应展示和自适应导航，自适应展示是内容级的自适应；自适应导航则属于结构级的自适应。用户模型是反映用户个人特征的模块，它考虑到的用户特征有：用户的知识水平、目标，背景与经验、偏好。其中用户的知识水平是最重要的用户特征，几乎所有的自适应展示技术将用户的知识水平作为提供自适应的主要依据之一。
　　1．2自适应超媒体系统是计算机辅助教学发展的新方向
　　将自适应技术与超媒体技术结合起来形成的自适应超媒体技术是超媒体系统研究的新方向，可以看作是超媒体学习系统与智能导师系统相结合的产物。传统超媒体学习系统以其图文并茂的界面和以学生为中心的交互风格受到广泛的欢迎，但却因为易造成学生迷航而受到批评；后者因其理解领域知识，了解学生状态，能因材施教而倍受青睐，但枯燥呆板的界面，过多的程序控制往往无法激发学生学习的主动性和维持学生动机，而将两者结合则弥补了各自的缺点，发挥了各自的长处，在技术上不但可行而且也是教学上的必要。前者更多地关注知识获取，后者则更多的关注知识的应用，因此自适应超媒体学习系统覆盖了教学的全过程，这也是自适应超媒体学习系统成为研究热点的原因之一。
　　自适应学习系统是知识丰富型(Knowledgerich)应用，其设计相当困难。虽然经过10多年的研究已经取得了一些成就，但直到现在，仍然没有形成完整的理论与设计原理，例如如何建造理想的学生模型，有效的知识表示，如何把多媒体技术与自适应技术结合起来等，多数学习系统仍然处于试验阶段，只有少数系统能为用户提供自适应的学习环境。
　　目前普遍存在的教育软件尽管可以满足教学某一方面的需求，但是由于开发者缺少一定的教育教学理论使得这些教育软件缺乏先进的教学和学习理论指导，从而很难为教学提供完整的指导。为适应教学发展的需要，就必须在现代教学理论的指导下研究并实现新型的自适应学习系统。本文在教育思想和现代教育技术的双重指导下，设计实现高师计算机专业课程《计算机辅助教学与多媒体课件设计》的自适应超媒体学习实验系统，为课程学习的自适应性和多媒体学习环境作一些尝试，进行一些探讨。
　　2系统设计思想及系统结构
　　2．1设计思想
　　高等师范院校的学生，肩负着培养新一代的重任。为了充分发挥计算机特别是多媒体计算机辅助教学方面的优势，高师院校的学生不但要了解计算机应用于教育领域的广泛性，同时还要了解计算机应用于教育领域的具体方面，形成应用计算机辅助教学的意识。《计算机辅助教学与多媒体课件设计》是计算机科学与技术专业的一门重要必修课程，教学计划安排在大学本科三年级开设。本文所设计实现的学习系统便是以该课程的教学内容为蓝本。
　　高师三年级的学生已经有了一定的教学概念和计算机基础知识，对计算机教育应用已有了初步的认识，需要对计算机应用于教育领域的具体内容和形式加以掌握。处于这一群体的学生心理发展到相对成熟的年龄阶段，能够形成有意注意，且他们的智力水平较高，有较强的自学能力，对新鲜刺激有浓厚的兴趣，喜欢轻松、活泼的学习环境。但是他们个体之间也存在着学习方式的差异：有的倾向于引导性的学习方式，通过逐步引导达到学习目标；有的倾向于建构型或探索性的学习方式。
　　系统的设计思想是以我国传统的教学模式为蓝本的设计思想。教师所掌握的和学生所熟悉的教学模式是：课堂教学、作业(练习)、测试、结合成绩综合评价学生，这是最普通的教学模式。在这个过程中，教师的教和学主的学，双边互相了解，逐步达到教学相长的目的。根据这些想法，学习系统模拟了一般的教学过程并增加了特定的功能：学生在学习了一定的知识后进行测试，系统根据学习成绩(好、坏)，接收学生的反馈信息，并针对不同情况的学生提供下一步学习的建议和意见。对于已掌握已学知识的学生，系统可以提供进一步深入学习的课程；而对未掌握已学知识的学生，系统则建议其重修或提出相应的教学意见，另外，针对个别有特殊性的学生系统还可以生成不同的教学方案，从而建立一套对不同学生因材施教的教学方法和教学策略。
　　教学过程的自适应性是系统的特点之一，在实际教学过程中的表现就是因材施教。更具体地说，教学系统在教学过程中的自适应性表现就是教学策略因人而异的适应性调整。教学策略的调整引起教学内容调整、重组和教学策略的重新选择，这一系列的变化是系统适应实际教学过程的智能化表现，这一点说明了系统模拟教师教学活动的适应性功能。
　　2．2系统的结构及工作流程
　　本文设计和实现的实验性学习系统(CDCAI系统)包括不同的功能模块及其子模块。
　　
　　3 CDCAI系统的实现
　　3．1系统功能模块的实现
　　封页：封页是一个过渡，当启动系统时首先启动封页，封页加入了画面背景和音乐并附本学习系统的一些开发信息。封页的出现是进入学习状态的前奏，它使得系统一开始就对学习者产生吸引力以激发学习者的兴趣。
　　主控页面：主控页面负责界面的控制工作，处理学生与系统的交互，启动各个功能模块，提供各功能模块之间通讯方法。各模块的启动采用下拉菜单的方式出现，简单明了。系统对学生和教师进行限定，即未登录前两者都为灰色，按照类型正确登录后相对应的菜单项变亮，且每次只能一种人员类型进行登录。
　　超文本／超媒体学习页面：在学习内容方面系统采用了大量的超文本／超媒体方式，学习内容按章、节、知识点的方式进行划分，为防止学生迷航还设置了大量的导航按钮。在学习系统中选择哪些学习内容方面也采用超文本／超媒体技术。
　　当装载本窗口时，会同时装载超文本／超媒体。此时学习者通过目录可以直接实现从一个学习主题到另一个学习主题之间的跳转，实现跳跃学习。双击右侧学习内容则可以全屏显示教学内容且教学内容也以超文本／超媒体形式出现。
　　试题管理：实验系统采用非标准化考试形式。
　　试题种类多种多样，没有规范统一的形式，在采用计算机管理题库时系统将传统题目类型加以归纳、总结，按照试题类型进行管理。
　　3．2题库及测试模块实现
　　为了使题库系统成为评测学生学习效果的有效评测工具，题库中所有储备的题目为有意义的题目，即具备一定评测能力，符合一定的参考指标。在试卷的命题过程中，针对不同的考试对象、不同阶段的考试，命题难度也不同，所以在试题库中增加难度系数，这也是几乎每一个试题库所要考虑的结构。实验系统中Weight就是根据题目所定义的难度系数值。难度分为标准难度和经验难度，经验难度是由教师根据题目内容涉及面和预测答题时间等因素推测出的难度系数，该难度系数需经过多次实际考试后与标准难度进行加权才能逐渐趋近于实际的难度系数。实验系统题库采用“难度系数”作为衡量题目难度的评测指标。这样做的目的是更加反映出学生的真实学习水平。ScoreWeight是题目在满分情况下同该题难度系数相乘的结果。CommenceWeight是该题目被测试并给出成绩后与该题难度系数相乘的结果。

　3．3自适应学习实现
　　《计算机辅助教学与课件设计》是一门理论与实践相结合的课程，学生在实践操作前应该具有一定的理论基础，所以本系统在学生学习实践操作之前要先检测学生的基础理论知识情况。我们把学生的基础理论学习程度分为5个等级(A、B、C、D、E)，A级的学生已掌握基础理论知识可以直接进行实践操作的学习；B、C两级的学生基本掌握基础理论知识，学生即可以继续巩固基础理论知识，也可以学习实践操作部分，系统提供选择；D、E两级的学生我们认为其基础理论知识还不足以指导实践操作，所以系统让其继续学习基础理论知识。
　　系统的自适应性主要体现在：第一，当学生登录后学生可以根据自身的情况自主选择入门学习的等级和内容；第二，如果学生已经掌握了部分知识也可以先进行测试，通过测试等级反映该生对基础理论知识的掌握情况，这时系统根据学习诊断的结果反馈给学生学习建议，推荐学习内容，这些学习内容是与当前学生能力最接近的。同时系统将该部分知识要求掌握的要点和程度也呈现给学生；第三，教师可以根据不同学生的特点选取合适的教学内容，或根据提示信息从补充知识中选取合适的教学信息，从而实现个别化教学。

　　例如，系统给学生反馈的知识程度信息及教师选取适合该生学习内容的界面。

　 　　教师根据学生的不同情况从左边的选框中选择出适应性的学习内容，通过“添加”按钮将被选择的内容添加进中间框中；选中中间框内的教学内容通②学生也可以先进行测试，通过测试反映对基过“删除”按钮可将该项删除；且已选择的内容项不础理论知识的掌握情况，系统会根据学习结果反馈能重复被加进来；右边框则为选择好的教学内容展学习建议，推荐学习内容，呈现知识要点；示区。当教师选择好学习内容并确定后，学生可以教师可以根据不同学生的特点选取合适的教学看到教师建议的学习内容。内容，或从补充知识中选取合适的教学信息，从而实现个别化教学。
　　4小结
　　自适应超文本与超媒体学习系统的开发是一项复杂的系统工程，其复杂性主要体现在：
　　①开发内容的复杂性。一个具有一定适应性的完整学习系统需要涉及到学校教学的许多方面且这些方面相互交错，互相影响，系统开发必须综合考虑。
　　②学生的不同需求。自适应学习系统本质上是一种个别化的学习支持系统，因此系统开发时应考虑到不同特征的用户需求。
　　③技术手段。计算机辅助教学是涉及计算机技术软硬件、通信技术、多媒体技术、自适应技术、人工智能技术、教育学、心理学等多学科的交叉研究领域，因此在开发系统时如何综合掌握和运用这些技术是开发者所面临的一个重要任务之一。
　　本文所研究和实现的“自适应超媒体学习系统(CDCAI系统)”体现了教学设计的思想，根据学习者可能的学习风格设计了不同的学习方式；在学习内容上采用了超文本／超媒体的形式，运用图形图像、声音和动画等多媒体元素构成友好的学习界面，以利于学习者的认知建构。
　　CDCAI系统在一定程度上体现了自适应特点，基本满足了自适应超媒体系统的3个准则：是一个超文本或超媒体系统；有一个用户模型；使用这个用户模型向超媒体系统提供自适应性。系统的自适应性主要体现在：
　　学生登录后可以根据自身的情况自主选择学习内容；由于知识、经验、时间等方面的原因使得系统虽是一个比较完整的自适应超文本／超媒体学习系统，但在自适应性方面体现的还不是太多。计算机技术飞速发展，计算机辅助教学正朝着网络化、多媒体化和智能化方向发展。本学习系统尚待进一步研究的问题有：合适的教学策略；更为合理的学生模型表示方法；网络实现。另外，在向着智能化方向发展的同时还有更多更难的问题需要解决，如自然语言、推理技术、多媒体数据库技术等等。