學習元

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　　學習元中“元”有兩層含義，一是指“元件”，按照辭海中的解釋即“機器、儀器的組成部分，其本身常由若幹零件構成，可以在同類產品中通用”，此處的“元”特指學習元的微型化和標準性，即學習元可以成為更高級別學習資源的基本組成部分；二是指“元始”，也就是開始的意思，即從無到有、從有到小、從小到大、從大到強、從強到久的過程，此處的“元”反應了學習元具有類似神經元不斷生長、不斷進化的功能，其本質指的是學習元的智能性、生成性、進化性和適應性。

　　在理解學習元中的“元”字含義的基礎上，我們將學習元定義為：具有可重用特性支持學習過程信息採集和學習認知網路共用，可實現自我進化發展的微型化、智能性的數字化學習資源。學習元是對學習對象的進一步發展，是在汲取學習對象、學習活動技術促進教育資源共用理念的基礎上，針對現有學習技術在非正式學習支持不足、資源智能性缺乏、學習過程中的生成性信息無法共用、學習內容無法進化等缺陷，提出的一種新型學習資源組織方式。

　　在學習元倡導的生成性、進化發展、微型化、智能性、學習認知網路共用等核心理念的指導下，借鑒學習對象的結構模型，我們建構了學習元的結構模型。

　　如果從計算技術的角度，學習元指的是一種可遠程訪問的、通過URL定址的學習服務，它提供對為聚合到Web頁面上下文而設計的學習內容與應用程式的訪問。學習元能夠幫助學習者在任何時間、任何地點通過任何途徑獲取所需資源，在一種輕鬆愉悅的學習體驗中學到特定領域的片段性知識。學習元面向具體的學習目標，既能夠自給自足、獨立存在，又可以實現彼此聯通，構建以學習者為中心的個性化知識網路，其內部包含元數據和聚合模型、領域本體、內容、練習、評價、活動、生成性信息、學習服務介面等多個部分。

　　元數據用於描述學習元的各種相關屬性，以方便對學習元進行結構描述、分類管理、瀏覽查找和共用互換等。

　　聚合模型規定了學習元內部不同要素以及學習元之間的聯結方式，與學習對象的層次聚合模型不同，學習元採取基於語義的網路聚合模型，不同的元素和學習元之間以網狀方式動態聯結。它既可以將不同的學習素材聚合成學習元，也可以將不同的學習元聚合成更大結構的學習元或數字課程。其中，學習元動態聯結的產生主要包含如下四種形式：

　　學習元的創作者將有關聯的學習元，按照一定領域知識的內在結構聚合成一個更大的知識網路；

　　學習元的使用者在使用過程中發現了相關的學習元和其它學習資源，將他們聯結成自己的個性化知識網路；

　　通過設定的領域知識本體，藉助一定的語義分析功能，自動的查找具有相同或相似主題的學習元和資源，產生聯結；

　　智能化的分析使用學習元的用戶訪問過的其它學習元，尋找可能相關的要素，從而產生聯結；

　　學習者也可以通過學習元的聯結，找到與之具有相似學習興趣和學習歷史的學友，從而透過資源產生人與人的網路聯結。

　　領域本體是學習元內容所屬領域包含的基本概念及概念間的關係，主要用於在相同或相似領域的學習元間自動建立動態聯結、共用交換信息。

　　內容是學習元的主要部分，學習者從這裡獲取學習材料，並對知識進行編碼，在長時記憶中將原有的認知結構重組，以建構新的認知結構。內容要有明確的主題和目標，粒度要小並且獨立完整。

　　練習主要用於促進新舊知識的整合，幫助學習者將新知識從短時記憶歸屬到長時記憶中進行重組以建構新的認知結構，練習的設計既要註重學習內容的細節又不能忽略學習內容的結構性。

　　評價能夠確定學習者對於內容的掌握情況，可以根據評價結果調整教學策略的應用。文本、聲音、視頻、程式語言、Flash動畫等任何所需的資源都可以作為說明、內容、練習和評估的材料，以便保證學習元的自給自足。

　　活動是指參照IMS-LD對學習活動的描述規範和運行機制，建構學習活動，從而實現學習過程、教學策略、教學活動層面的資源共用。

　　生成性信息是指學習元在使用過程中的生成性信息，包括用戶的基本信息、交互過程中產生的信息、對學習元歷次更新的信息等等。

　　多元格式是指學習元包含的學習內容、評估、練習、活動等允許以多種不同的文件格式存在，比如文本、圖片、動畫、視頻、音頻等。

　　服務介面是學習元與外部雲計算環境進行信息交換的核心“通道”，一方面定義了用於獲取和更新學習者在學習元內部進行學習活動的過程性信息的函數介面，另一方面定義了更新學習元內部各要素內容與結構的函數介面和數據結構，體現學習元的生成性（例如學習者對某段內容的筆記或者評論，提交的新的切合主題的資源，都會被以特定的格式標註，保存在學習元中，這些內容同樣可以無縫遷移，為其他系統上的學習者所分享）。

　　學習元作為學習對象的進化，在保持學習對象的可訪問性（Accessibility）、適應性（Adaptability）、可承受性（Affordability）、持久性（Durability）、互操作性（Interoperability）、重用性（Reusability）等特征的基礎上，又具有自身獨特的特點。其獨特性主要表現在生成性、開放性、聯通性、內聚性、進化發展、智能性、微型化、自跟蹤等八大方面。

　　（1）生成性

　　傳統的學習內容創建之後常常是固定不變的，既成的課程資源更新周期長，改造難度大，即便是SCORM課程包也只能實現對內容的重組和拆分，難以對內容本身進行再編輯，也就是說傳統學習內容的生成是靜態的、一次性的。學習元要改變學習資源一次生成難以更新的狀態，讓學習內容由“靜”到“動”，創建者（資源出版者或普通用戶）撒下最初的學習元作為“種子”，在廣大用戶的使用過程中收集子學習元產生的豐富的生成性信息，使得原有固化、靜態的學習資源更具持久的生命力。

　　（2）開放性

　　學習元具有較強的開放性，可以與外部媒介生態環境實現信息交換。每個學習元都內置了學習系統服務介面，通過類似SCORMRTE中的API函數實現系統對用戶學習過程性信息的追蹤以及母子學習元間的信息交換和狀態更新。

　　（3）聯通性

　　聯通主義學習理論認為學習是在知識網路結構中一種關係和節點的重構和建立，學習是一個聯結的過程。（GeorgeSiemens，2005）學習元除了可以作為獨立完整的學習單元存在外，還具有聯通性，每個學習元都可以作為資源網路中的一個節點，彼此可以按照某種規則建立聯結，這種聯結的建立依賴於用戶的不同需求，即用戶可以根據已有知識經驗和認知結構在不同學習元之間建立聯結，從而構建極具個性的知識網路。另外，學習相同或相似主題學習內容的學習者還可以透過學習元實現人際網路和社會認知網路的構建，這與聯通主義學習觀所倡導的“聯結和再造”價值取向是一致的。

　　（4）內聚性

　　學習元是不斷成長的，但又不是漫無邊際的雜亂的生長，其學習內容是根據學習元的領域本體結構進化而來的，領域知識本體控制著學習元的成長方向，類似基因控制生物體的生長一樣。

　　（5）進化發展

　　學習元具有與神經元類似的生長和分裂功能，可以自動在網路中搜集主題類似或具有母子聯繫的其它學習元，並建立動態聯結。用戶在使用過程中可以不斷的豐富修正學習元的內容，當領域知識豐富到一定程度時，還可以分裂成更小的知識領域的學習元，分裂後原學習元繼續在支持系統中運行，新舊學習元自動建立母子聯結。此外，學習元還借鑒了Web2.0“以人為本，群建共用”的核心理念，允許學習者協同編輯創建學習元，以實現學習元的持續進化發展。

　　（6）智能性

　　學習元具有高度智能性，既可以根據顯示終端的物理特性動態調整內容格式以適應多種顯示終端（電腦、手機、掌上電腦、PDA等）與平臺，又可以根據用戶學習記錄動態調整學習內容的呈現順序以及反饋信息等，還可以通過服務介面自動搜集發現知識網路中的相似知識點並能夠根據用戶的不同需求實現學習內容的裂變和聚合。

　　（7）微型化

　　為了維持學習者非正式學習時的連續註意力和學習興趣，學習內容的設計必須遵循低認知負荷原則，內容塊的粒度要小，學習者不需要花費太多的時間就可以在輕鬆愉悅的氣氛中學會某方面的知識。

　　（8）自跟蹤

　　學習元具有自我跟蹤的特性，分裂後的母子學習元會自動記錄分裂信息（包括DividingTime、FromWhere、ToWhere、Operator等），並能持續跟蹤不同層次學習元的狀態信息（包括內容是否更改、是否添加新學習內容、用戶使用次數等）。

　　學習元彌補了目前學習技術規範對非正式學習支持不足的缺陷，符合泛在學習環境下資源設計生成性、進化發展、智能性、微型化、適應性、多格式的基本原則，可以有效滿足學習型社會按需學習的要求。學習者通過學習元可以實現隨時隨地基於任意設備，關於任意主題的學習，並能夠組裝來自各處的學習元，形成個性化的知識網路地圖，還可以通過學習元知識網路找到興趣相仿的學習伙伴，共用社會人際網路與認知網路。學習元的開放性允許學習者更新、發佈自己的學習元，讓自己的學習也能影響到他人，提升學習者的學習動機和成就感。學習元的出現將促進人類學習的最高境界——按需學習的早日實現。除了學習方式的改變，教學過程中產生的集體智慧也得以沉澱。適應泛在學習環境的學習元，使得教學方式大大拓展。結構鬆散耦合、內容便於重新定製、外部聯結廣泛的學習元使得教師構建個性化的線上學習內容更為方便快捷。

　　隨著普適計算技術的發展，移動設備的情境感知（ContextSensitivity）能力將越來越強大。它將集成更多的感測器、探測器、採集器，通過這些電子化的微型感知設備，捕獲用戶、設備、場所、問題、應對策略方法等真實世界的信息，並將我們所處生活環境中人類感官不能直接感受到的各種信息，採集到方寸之間的移動設備中，進入到數字化的虛擬世界中，經過計算、處理，變成我們人類學習、決策的參考的知識，在一定程度上連通虛擬世界和現實世界，通過虛擬世界的知識學習來增強人對現實世界的理解和駕馭能力。

　　網格計算、雲計算等計算技術的發展，我們的生活空間中將處處具有計算能力。無處不在的計算能力加上無處不在的由學習元組成的知識網路與學習服務，匯聚成各種學習情境，構成一個無處不在的無縫學習空間。在這個空間中，技術與資源（學習元）已不再僅僅作為教學的媒體承擔信息載體的作用，而是分散式認知中的有機組成部分，在人、設備、學習內容構成的環境中，認知活動在系統的各要素之間共用。在無縫學習空間中探索學習，學習者通過情境感知設備採集到學習信息後，可以開展學習認知活動，獲取信息，豐富、提升並內化自己的知識。同時，參照學習活動的建議與學習元交互，或者通過學習元的服務介面與他人交互，在體驗學習活動的過程中交流、解釋、組織並表達，實現外顯知識與內隱知識的轉換，促進對複雜事物的多元理解，實現高階學習。在這樣的環境中，學習者還可以積極主動參與進來，共用知識和創造性，並根據自身需要對學習元加以改造，將自己的學習智慧沉澱到學習元中，使其不斷完善，學習者也通過對學習元的改造而不斷進步。

　　在無縫學習空間中學習不是傳統課堂一個教師對多個學生的模式翻版，而是一對一的學習，更是多對一的學習，通過學習元，學習者可以瞭解到學習內容的使用歷史記錄、學習內容的關聯內容、學習內容的評估記錄、學習內容的編輯更新記錄、學習內容附加的學習活動、學習內容附加的學習工具等，通過學習的交互記錄，學習者可以獲得最適合自己的內容，真正實現按需學習。另外，還可以通過學習元的服務介面，訪問學習服務，與正在學習本內容的學習者、編輯製作本學習內容的不同專家等產生聯繫，形成學習圈子，從多處獲取高級智慧。

　　學習元是無縫學習空間重要構成要素，它嵌入到各種普適計算設備中，通過無處不在的技術鏈接不同情境下的學習元與附著其上的學習活動與人際網路，學習者身處其中，構成了一個開放的、多樣的、可持續進化的學習生態系統。系統中的各個要素與環境相互作用，和諧共處，維持著動態的平衡，構成無處不在的人類智慧與認知網路。無縫學習空間中的學習充分體現了泛在學習的核心特征：

　　學習過程的情境性：學習空間中的知識都是以問題情境為核心來組織的，學習可以融入學習者的日常生活中。學習者所遇到的問題或所需的知識可以以自然有效的方式被呈現出來。

　　按需學習：學習者可以在任何地方，任何時間，得到他們所需要的文檔、數據、視頻等各種學習信息。這些信息的獲取是基於學習者自身需求的，因此學習是一種自我導向的過程，是一個適量學習（justinenough）的過程。

　　學習環境存在的無意識：支持學習的電腦消失到環境中，學習過程是自然的，沒有突出的學習者可以察覺到的變化，學習者不必意識到學習環境的存在。

　　普遍可及的學習內容：學習內容包括學習資料、嵌入的數據資源以及其他學習者提供的信息，它們無處不在，無時不在。不管學習者在哪裡，都可以即時地獲取信息，實現即時學習（justintime）。

　　自然的交互與學習方式：學習界面不是由菜單、滑鼠和視窗組成，而是通過表情、動作、語言等人們自然的行為與學習情境進行交互，通過自然的方式與社會群體合作與互動。

　　學習是共用和構建個體認知網路和社會認知網路的過程：個人的知識組成了內部的認知網路，學習空間中的情境問題與其他學習者構成社會認知網路，學習者在情境交互過程中，完善和改進自己個人認知網路，同時也構成社會認知網路的一部分，分享和構建了社會認知網路。

　　學習元概念的提出是對學習對象技術的進一步發展和深化，彌補了當前學習技術規範在過程性信息共用缺失、資源智能型不足、內容難以進化等方面存在的缺陷，為泛在學習環境下的學習資源的設計與共用提供了很好的理念支撐和技術保障，將對傳統的資源出版模式、資源共用方式帶來根本性的變革。

　　1．資源出版模式的變革

　　傳統的資源出版是單向的信息傳遞模式，資源生成者常常以專家學者為主，出版商負責資源的生成、出版與銷售，用戶購買消費資源。不可否認，這種出版方式對於傳統的印刷業來說是適用的，但對於數字資源的生產與傳播無論在資源的生產時效還是在更新時效上都無法滿足知識爆炸時代人們對知識的需求。學習元的開放性與生成性允許用戶編輯資源，並自動積累用戶在資源使用過程中的生成性信息，使得原有固化、靜態的學習資源更具持久的生命力。出版商撒下最初的學習元作為“種子”，廣大用戶在消費資源的過程中可以根據自身需要分裂學習元，對新學習元進行重新編輯併發布，正式發佈的學習元又可以作為新資源產生的“種子”，以此迴圈，單一的學習資源就可以在短時間內變成豐富的資源網路。這種網狀裂變式的資源出版模式，集合了眾人的智慧與力量，大大縮減了資源的生成周期並提高了資源的更新頻率。

　　2．資源共用方式的變革

　　學習技術規範產生的重要目的之一，是為了快速實現教育教學資源的大範圍共用，解決教育資源的混亂無序、獨占隔離、簡單重覆、缺乏共用、低效檢索等問題。積件、學習對象、IMS-LD等技術規範採用的都是單點靜態共用方式，即同一個標準化的資源可以在不同的軟體系統中導入導出，從而實現資源的重覆利用；而學習元除了可以運行在不同的終端設備和軟體平臺上，還借鑒了Web2.0“群建共用”的核心理念和神經元分裂進化的思想，主要採用多點動態共用方式，通過發揮用戶的集體智慧方便地對學習元進行分裂操作，母子學習元自動建立永久性的動態聯結，最終形成具有持續進化能力的知識網路。用戶除了共用不同學習元建立的知識網路外，還可以共用由知識網路而附加產生的學習者、教師之間的人際網路和社會認知網路，大幅度提升了資源共用的範圍和價值。