基于知识地图的中小学个性化在线学习服务模型

针对中小学生在线学习过程中存在的学习迷航、认知负荷超载以及学习安排不合理等问题，提出基于学科知识地图的思路进行在线课程内容组织，以及建立在线课程内容资源与学科知识地图中学科知识点之间的关联，然后结合学习者在学科知识点上的学习状态，最终实现个性化的课程内容组织及学习资源推荐服务。论文提出了四环节八步骤的知识地图构建方法，构建了基于知识地图的中小学个性化在线学习服务模型，提出了基于学习者能力水平的学习资源适应度计算方法，并以初中数学学科为例，构建了初中数学学科知识地图，设计了面向初中数学学习的个性化在线学习平台，开发了相应的软件原型系统。

在线学习(E-Learning)，是指在由计算机技术、通讯技术、人工智能、网络技术和多媒体技术等所构成的电子环境中，采用终端设备(笔记本、手机、iPad 等)进行知识获取和内容交流的学习方式。当前，线下课堂教学在固定时间、确定地点进行的教学活动，已经难以满足知识日益更新、终身自主学习的新形势和新需求。随着信息技术的飞速发展、知识快速更新的新形势和终身自主学习的新需求推动，各种在线学习平台如雨后春笋般的发展起来， 如edX、Coursera、MIT Open Courseware、Stanford Online、MOOC、ITS、腾讯课堂、百度传课、智学网和淘宝教育等等。在线学习(E-Learning)、开放学习(Open-Learning)为实现“人人皆学、处处能学、时时可学”和终身学习，为教育优质均衡发展和实现教育公平提供了技术上的保证；对于构建学习型社会，促进人的素质的全面提高，也具有重要的意义。

虽然在线学习所具有的开放性、在线性为学习者提供不受时空限制的学习机会，允许具有不同教育背景和不同学习能力的学习者随时参与一门课程学习。但是这种在线学习方式，使得师生时空分离，导致学习过程中学生与课程教师之间缺乏面对面的互动，教师难以判断学生是否感到课业太容易、内容是否乏味，难以评估学生学习过程参与质量，难以针对不同层次水平的学习者，提供个性化学习服务；其次，在线学习的课程内容缺乏结构性知识，而在线学习环境对学习者获取、组织和加工信息能力的高要求， 与人类认知系统本身容量限制之间的不匹配， 又容易导致学习者(尤其是中小学生)的学习迷航和认知负荷超载[1]；再者，这种高度自由的在线学习方式导致学习者对学习时间安排不知所措，无法利用零碎的时间按计划进行学习[2]，学习时间安排不合理，学习过程中遇到困难也得不到及时帮助[3]，容易导致学习者产生挫败感。