学习元

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　　学习元中“元”有两层含义，一是指“元件”，按照辞海中的解释即“机器、仪器的组成部分，其本身常由若干零件构成，可以在同类产品中通用”，此处的“元”特指学习元的微型化和标准性，即学习元可以成为更高级别学习资源的基本组成部分；二是指“元始”，也就是开始的意思，即从无到有、从有到小、从小到大、从大到强、从强到久的过程，此处的“元”反应了学习元具有类似神经元不断生长、不断进化的功能，其本质指的是学习元的智能性、生成性、进化性和适应性。

　　在理解学习元中的“元”字含义的基础上，我们将学习元定义为：具有可重用特性支持学习过程信息采集和学习认知网络共享，可实现自我进化发展的微型化、智能性的数字化学习资源。学习元是对学习对象的进一步发展，是在汲取学习对象、学习活动技术促进教育资源共享理念的基础上，针对现有学习技术在非正式学习支持不足、资源智能性缺乏、学习过程中的生成性信息无法共享、学习内容无法进化等缺陷，提出的一种新型学习资源组织方式。

　　在学习元倡导的生成性、进化发展、微型化、智能性、学习认知网络共享等核心理念的指导下，借鉴学习对象的结构模型，我们建构了学习元的结构模型。

　　如果从计算技术的角度，学习元指的是一种可远程访问的、通过URL寻址的学习服务，它提供对为聚合到Web页面上下文而设计的学习内容与应用程序的访问。学习元能够帮助学习者在任何时间、任何地点通过任何途径获取所需资源，在一种轻松愉悦的学习体验中学到特定领域的片段性知识。学习元面向具体的学习目标，既能够自给自足、独立存在，又可以实现彼此联通，构建以学习者为中心的个性化知识网络，其内部包含元数据和聚合模型、领域本体、内容、练习、评价、活动、生成性信息、学习服务接口等多个部分。

　　元数据用于描述学习元的各种相关属性，以方便对学习元进行结构描述、分类管理、浏览查找和共享互换等。

　　聚合模型规定了学习元内部不同要素以及学习元之间的联结方式，与学习对象的层次聚合模型不同，学习元采取基于语义的网络聚合模型，不同的元素和学习元之间以网状方式动态联结。它既可以将不同的学习素材聚合成学习元，也可以将不同的学习元聚合成更大结构的学习元或数字课程。其中，学习元动态联结的产生主要包含如下四种形式：

　　学习元的创作者将有关联的学习元，按照一定领域知识的内在结构聚合成一个更大的知识网络；

　　学习元的使用者在使用过程中发现了相关的学习元和其它学习资源，将他们联结成自己的个性化知识网络；

　　通过设定的领域知识本体，借助一定的语义分析功能，自动的查找具有相同或相似主题的学习元和资源，产生联结；

　　智能化的分析使用学习元的用户访问过的其它学习元，寻找可能相关的要素，从而产生联结；

　　学习者也可以通过学习元的联结，找到与之具有相似学习兴趣和学习历史的学友，从而透过资源产生人与人的网络联结。

　　领域本体是学习元内容所属领域包含的基本概念及概念间的关系，主要用于在相同或相似领域的学习元间自动建立动态联结、共享交换信息。

　　内容是学习元的主要部分，学习者从这里获取学习材料，并对知识进行编码，在长时记忆中将原有的认知结构重组，以建构新的认知结构。内容要有明确的主题和目标，粒度要小并且独立完整。

　　练习主要用于促进新旧知识的整合，帮助学习者将新知识从短时记忆归属到长时记忆中进行重组以建构新的认知结构，练习的设计既要注重学习内容的细节又不能忽略学习内容的结构性。

　　评价能够确定学习者对于内容的掌握情况，可以根据评价结果调整教学策略的应用。文本、声音、视频、程序语言、Flash动画等任何所需的资源都可以作为说明、内容、练习和评估的材料，以便保证学习元的自给自足。

　　活动是指参照IMS-LD对学习活动的描述规范和运行机制，建构学习活动，从而实现学习过程、教学策略、教学活动层面的资源共享。

　　生成性信息是指学习元在使用过程中的生成性信息，包括用户的基本信息、交互过程中产生的信息、对学习元历次更新的信息等等。

　　多元格式是指学习元包含的学习内容、评估、练习、活动等允许以多种不同的文件格式存在，比如文本、图片、动画、视频、音频等。

　　服务接口是学习元与外部云计算环境进行信息交换的核心“通道”，一方面定义了用于获取和更新学习者在学习元内部进行学习活动的过程性信息的函数接口，另一方面定义了更新学习元内部各要素内容与结构的函数接口和数据结构，体现学习元的生成性（例如学习者对某段内容的笔记或者评论，提交的新的切合主题的资源，都会被以特定的格式标注，保存在学习元中，这些内容同样可以无缝迁移，为其他系统上的学习者所分享）。

　　学习元作为学习对象的进化，在保持学习对象的可访问性（Accessibility）、适应性（Adaptability）、可承受性（Affordability）、持久性（Durability）、互操作性（Interoperability）、重用性（Reusability）等特征的基础上，又具有自身独特的特点。其独特性主要表现在生成性、开放性、联通性、内聚性、进化发展、智能性、微型化、自跟踪等八大方面。

　　（1）生成性

　　传统的学习内容创建之后常常是固定不变的，既成的课程资源更新周期长，改造难度大，即便是SCORM课程包也只能实现对内容的重组和拆分，难以对内容本身进行再编辑，也就是说传统学习内容的生成是静态的、一次性的。学习元要改变学习资源一次生成难以更新的状态，让学习内容由“静”到“动”，创建者（资源出版者或普通用户）撒下最初的学习元作为“种子”，在广大用户的使用过程中收集子学习元产生的丰富的生成性信息，使得原有固化、静态的学习资源更具持久的生命力。

　　（2）开放性

　　学习元具有较强的开放性，可以与外部媒介生态环境实现信息交换。每个学习元都内置了学习系统服务接口，通过类似SCORMRTE中的API函数实现系统对用户学习过程性信息的追踪以及母子学习元间的信息交换和状态更新。

　　（3）联通性

　　联通主义学习理论认为学习是在知识网络结构中一种关系和节点的重构和建立，学习是一个联结的过程。（GeorgeSiemens，2005）学习元除了可以作为独立完整的学习单元存在外，还具有联通性，每个学习元都可以作为资源网络中的一个节点，彼此可以按照某种规则建立联结，这种联结的建立依赖于用户的不同需求，即用户可以根据已有知识经验和认知结构在不同学习元之间建立联结，从而构建极具个性的知识网络。另外，学习相同或相似主题学习内容的学习者还可以透过学习元实现人际网络和社会认知网络的构建，这与联通主义学习观所倡导的“联结和再造”价值取向是一致的。

　　（4）内聚性

　　学习元是不断成长的，但又不是漫无边际的杂乱的生长，其学习内容是根据学习元的领域本体结构进化而来的，领域知识本体控制着学习元的成长方向，类似基因控制生物体的生长一样。

　　（5）进化发展

　　学习元具有与神经元类似的生长和分裂功能，可以自动在网络中搜集主题类似或具有母子联系的其它学习元，并建立动态联结。用户在使用过程中可以不断的丰富修正学习元的内容，当领域知识丰富到一定程度时，还可以分裂成更小的知识领域的学习元，分裂后原学习元继续在支持系统中运行，新旧学习元自动建立母子联结。此外，学习元还借鉴了Web2.0“以人为本，群建共享”的核心理念，允许学习者协同编辑创建学习元，以实现学习元的持续进化发展。

　　（6）智能性

　　学习元具有高度智能性，既可以根据显示终端的物理特性动态调整内容格式以适应多种显示终端（计算机、手机、掌上电脑、PDA等）与平台，又可以根据用户学习记录动态调整学习内容的呈现顺序以及反馈信息等，还可以通过服务接口自动搜集发现知识网络中的相似知识点并能够根据用户的不同需求实现学习内容的裂变和聚合。

　　（7）微型化

　　为了维持学习者非正式学习时的连续注意力和学习兴趣，学习内容的设计必须遵循低认知负荷原则，内容块的粒度要小，学习者不需要花费太多的时间就可以在轻松愉悦的气氛中学会某方面的知识。

　　（8）自跟踪

　　学习元具有自我跟踪的特性，分裂后的母子学习元会自动记录分裂信息（包括DividingTime、FromWhere、ToWhere、Operator等），并能持续跟踪不同层次学习元的状态信息（包括内容是否更改、是否添加新学习内容、用户使用次数等）。

　　学习元弥补了目前学习技术规范对非正式学习支持不足的缺陷，符合泛在学习环境下资源设计生成性、进化发展、智能性、微型化、适应性、多格式的基本原则，可以有效满足学习型社会按需学习的要求。学习者通过学习元可以实现随时随地基于任意设备，关于任意主题的学习，并能够组装来自各处的学习元，形成个性化的知识网络地图，还可以通过学习元知识网络找到兴趣相仿的学习伙伴，共享社会人际网络与认知网络。学习元的开放性允许学习者更新、发布自己的学习元，让自己的学习也能影响到他人，提升学习者的学习动机和成就感。学习元的出现将促进人类学习的最高境界——按需学习的早日实现。除了学习方式的改变，教学过程中产生的集体智慧也得以沉淀。适应泛在学习环境的学习元，使得教学方式大大拓展。结构松散耦合、内容便于重新定制、外部联结广泛的学习元使得教师构建个性化的在线学习内容更为方便快捷。

　　随着普适计算技术的发展，移动设备的情境感知（ContextSensitivity）能力将越来越强大。它将集成更多的传感器、探测器、采集器，通过这些电子化的微型感知设备，捕获用户、设备、场所、问题、应对策略方法等真实世界的信息，并将我们所处生活环境中人类感官不能直接感受到的各种信息，采集到方寸之间的移动设备中，进入到数字化的虚拟世界中，经过计算、处理，变成我们人类学习、决策的参考的知识，在一定程度上连通虚拟世界和现实世界，通过虚拟世界的知识学习来增强人对现实世界的理解和驾驭能力。

　　网格计算、云计算等计算技术的发展，我们的生活空间中将处处具有计算能力。无处不在的计算能力加上无处不在的由学习元组成的知识网络与学习服务，汇聚成各种学习情境，构成一个无处不在的无缝学习空间。在这个空间中，技术与资源（学习元）已不再仅仅作为教学的媒体承担信息载体的作用，而是分布式认知中的有机组成部分，在人、设备、学习内容构成的环境中，认知活动在系统的各要素之间共享。在无缝学习空间中探索学习，学习者通过情境感知设备采集到学习信息后，可以开展学习认知活动，获取信息，丰富、提升并内化自己的知识。同时，参照学习活动的建议与学习元交互，或者通过学习元的服务接口与他人交互，在体验学习活动的过程中交流、解释、组织并表达，实现外显知识与内隐知识的转换，促进对复杂事物的多元理解，实现高阶学习。在这样的环境中，学习者还可以积极主动参与进来，共享知识和创造性，并根据自身需要对学习元加以改造，将自己的学习智慧沉淀到学习元中，使其不断完善，学习者也通过对学习元的改造而不断进步。

　　在无缝学习空间中学习不是传统课堂一个教师对多个学生的模式翻版，而是一对一的学习，更是多对一的学习，通过学习元，学习者可以了解到学习内容的使用历史记录、学习内容的关联内容、学习内容的评估记录、学习内容的编辑更新记录、学习内容附加的学习活动、学习内容附加的学习工具等，通过学习的交互记录，学习者可以获得最适合自己的内容，真正实现按需学习。另外，还可以通过学习元的服务接口，访问学习服务，与正在学习本内容的学习者、编辑制作本学习内容的不同专家等产生联系，形成学习圈子，从多处获取高级智慧。

　　学习元是无缝学习空间重要构成要素，它嵌入到各种普适计算设备中，通过无处不在的技术链接不同情境下的学习元与附着其上的学习活动与人际网络，学习者身处其中，构成了一个开放的、多样的、可持续进化的学习生态系统。系统中的各个要素与环境相互作用，和谐共处，维持着动态的平衡，构成无处不在的人类智慧与认知网络。无缝学习空间中的学习充分体现了泛在学习的核心特征：

　　学习过程的情境性：学习空间中的知识都是以问题情境为核心来组织的，学习可以融入学习者的日常生活中。学习者所遇到的问题或所需的知识可以以自然有效的方式被呈现出来。

　　按需学习：学习者可以在任何地方，任何时间，得到他们所需要的文档、数据、视频等各种学习信息。这些信息的获取是基于学习者自身需求的，因此学习是一种自我导向的过程，是一个适量学习（justinenough）的过程。

　　学习环境存在的无意识：支持学习的计算机消失到环境中，学习过程是自然的，没有突出的学习者可以察觉到的变化，学习者不必意识到学习环境的存在。

　　普遍可及的学习内容：学习内容包括学习资料、嵌入的数据资源以及其他学习者提供的信息，它们无处不在，无时不在。不管学习者在哪里，都可以即时地获取信息，实现即时学习（justintime）。

　　自然的交互与学习方式：学习界面不是由菜单、鼠标和窗口组成，而是通过表情、动作、语言等人们自然的行为与学习情境进行交互，通过自然的方式与社会群体合作与互动。

　　学习是共享和构建个体认知网络和社会认知网络的过程：个人的知识组成了内部的认知网络，学习空间中的情境问题与其他学习者构成社会认知网络，学习者在情境交互过程中，完善和改进自己个人认知网络，同时也构成社会认知网络的一部分，分享和构建了社会认知网络。

　　学习元概念的提出是对学习对象技术的进一步发展和深化，弥补了当前学习技术规范在过程性信息共享缺失、资源智能型不足、内容难以进化等方面存在的缺陷，为泛在学习环境下的学习资源的设计与共享提供了很好的理念支撑和技术保障，将对传统的资源出版模式、资源共享方式带来根本性的变革。

　　1．资源出版模式的变革

　　传统的资源出版是单向的信息传递模式，资源生成者常常以专家学者为主，出版商负责资源的生成、出版与销售，用户购买消费资源。不可否认，这种出版方式对于传统的印刷业来说是适用的，但对于数字资源的生产与传播无论在资源的生产时效还是在更新时效上都无法满足知识爆炸时代人们对知识的需求。学习元的开放性与生成性允许用户编辑资源，并自动积累用户在资源使用过程中的生成性信息，使得原有固化、静态的学习资源更具持久的生命力。出版商撒下最初的学习元作为“种子”，广大用户在消费资源的过程中可以根据自身需要分裂学习元，对新学习元进行重新编辑并发布，正式发布的学习元又可以作为新资源产生的“种子”，以此循环，单一的学习资源就可以在短时间内变成丰富的资源网络。这种网状裂变式的资源出版模式，集合了众人的智慧与力量，大大缩减了资源的生成周期并提高了资源的更新频率。

　　2．资源共享方式的变革

　　学习技术规范产生的重要目的之一，是为了快速实现教育教学资源的大范围共享，解决教育资源的混乱无序、独占隔离、简单重复、缺乏共享、低效检索等问题。积件、学习对象、IMS-LD等技术规范采用的都是单点静态共享方式，即同一个标准化的资源可以在不同的软件系统中导入导出，从而实现资源的重复利用；而学习元除了可以运行在不同的终端设备和软件平台上，还借鉴了Web2.0“群建共享”的核心理念和神经元分裂进化的思想，主要采用多点动态共享方式，通过发挥用户的集体智慧方便地对学习元进行分裂操作，母子学习元自动建立永久性的动态联结，最终形成具有持续进化能力的知识网络。用户除了共享不同学习元建立的知识网络外，还可以共享由知识网络而附加产生的学习者、教师之间的人际网络和社会认知网络，大幅度提升了资源共享的范围和价值。