个性化网络学习空间的设计与开发
摘 要：网络学习空间是教育部教育信息化工作要点“网络学习空间人人通”的重要组成部分，规划和建设好网络学习空间对于推进现代教育信息化具有非常重要的意义。剖析网络学习空间的内涵和价值诉求，结合网络学习空间在实际建设过程中的具体情况，提出了网络学习空间的设计目标和需求分析，给出了系统架构设计和功能模块设计，详细阐述了开发过程中的关键技术细节，为网络学习空间的设计和开发提供了有益的借鉴。
关键词：网络学习空间；教育信息化；一体化平台
随着计算机、互联网技术以及教育技术的不断发展和深度融合，传统的以课堂为中心的教育模式正在向以学习者为中心的教育模式发展，利用现代信息技术构建以学习者为中心的网络学习空间，成为了教育信息化建设中的一项重要内容。2016年中国教育部教育信息化工作要点明确指出了要重点推动“网络学习空间人人通”，促进教学方式和学习方式的变革[1]。国内外网络学习空间的理论研究、实践应用也层出不穷，如明尼苏达大学开展活动学习教室(Active Learning Classrooms,简称 ALCs)研究，英国Pebble Learning公司开发的PebblePad3,中国湖南的世界大学城等项目。然而目前，在许多高校以及教育信息化企业中，网络学习空间大多需要建立在已有教务管理信息系统和课程学习平台的基础上，对网络学习空间的定位也较为零散，缺乏充分满足学习者个性化学习需求的设计，也没有较为通用可行的大众化应用模式。
本文以四川广播电视大学成人学习平台网络学习空间为例[2]，深入剖析个性化网络学习空间的内涵和价值诉求，并提供了网络学习空间的设计框架和开发中的关键技术详解，为个性化网络学习空间的设计与开发提供有益参考。
一、网络学习空间的内涵
网络学习空间平台是指经过专门设计的，利用现代信息技术和计算机网络构建的支持学习发生的虚拟空间[3]。网络学习空间的建立，充分利用现代信息技术，打破传统课堂受时间和空间限制的教学模式，创新发展教育形式，满足学习者随时随地进行学习的个性化学习需求。网络学习空间的设计，目的是为了让学习者能够通过学习空间获取较为完整丰富的各类信息，激发学习者学习兴趣参与学习过程，满足学习者学习过程中主要的价值诉求。其主要表现归纳总结为：
（一）获取较高的控制感、责任感和舒适感
学习者通过网络学习空间获取清晰明确的学习目的、学习内容、学习进度以及学习评价，学习者可以根据自身需求对学习的节奏和顺序做出调整。网络学习空间为加强学习者主人翁意识，更有安全感和自我控制感，以及较好的亲切度。
（二）丰富的学习形式
传统的课堂受到时间和空间的局限，学习形式较为单一。网络学习空间则可以提供较为多样化的学习形式，例如文本、声音、视频、在线练习与测试、虚拟实验等多种形式组合的学习资源，同时也充分利用PC、IPAD、手机等多种设备进行学习，将学习场所延伸到公园、公交车、图书馆等多种场合，为学习者利用碎片时间进行学习提供了支持。
（三）个性化的学习体验
网络学习空间记录较为完整学习者的学习日志、学习行为和学习结果，对其学习行为进行分析评价并及时反馈给学习者，以促进学习者对学习过程进行自我总结和反思，在此过程中体验自我学习自我提升的进步和乐趣。教师也可以获取学习者的学习行为分析与评价，并有针对性的给予学习者支持服务和个性化关怀。
（四）扩展社交体验和协作能力
学习者可以在网络学习空间中，自由地与他人进行大量的学习交流和沟通工作，可以建立虚拟的学习小组论坛，对共同感兴趣的问题进行讨论；建立共享项目实现分工协作、文件和资源分享等。很大程度地提升学习者的社交和沟通能力，还可以找到志同道合的伙伴。
二、网络学习空间的需求与设计
（一）网络学习空间的总体需求分析
网络学习空间的设计需要有明确清晰的目标定位，有利于充分利用和整合现有的各类平台和资源，成功的建立网络学习空间需要满足以下目标：
1.一体化平台
网络空间需要充分整合教学信息化管理系统、课程学习平台以及学校各类资源，为学习者提供以学习者为中心的网络学习平台，并实现各类平台的无缝连接。主要实现功能体现：
（1）多平台一体化：各平台无需重复登录，实现无缝切换。包括考试系统、课程平台、论坛等。
（2）多种信息一体化：多种信息的梳理和整合，并建立各类信息的逻辑联系。例如学习者毕业要求、学习成绩、学习进度、历史学习记录、考试信息、学习任务等，均已简洁明了的方式提供给学习者。
（3）多种设备一体化：通过自适应页面的开发方式，为学习者提供在电脑、IPAD、手机等多种终端设备均可进行学习的一站式学习空间。
2.个性化需求：
（1）整合多种学习媒体资源，包括文本、图片、声音、视频、在线试题、虚拟化实验等多种形式，满足学习者的各类需求。
（2）关联学习者的学习课程、学习目标，为学习者提供学习共同体途径，包括学习论坛、项目共享、朋友圈、社区群组等形式，形成良好的社会交往与沟通的平台。
（3）网络学习行为记录与分析，网络学习行为是指学习者利用网络以及数字资源主动地运用和调控自己的认知、动机和行为进行学习的活动[4]。学习分析的本质是对学习行为的分析，分析基础是学生生成的大量数据，主要目的是评估学生的学术进展，预测未来的表现，发现潜在的问题，促进学习反思[5]。通过记录学习者网络学习行为和阶段性学习成果，建立分析和反馈机制，为学习者定期推送学习分析和建议，例如根据学习者在线测试的结果，分析知识点掌握情况；根据学习者登录学习的频率，统计学习者对各类资源的访问记录，与整体访问情况做对比为学习者提供学习建议。向教师提供学习者信息、学习行为记录以及学习成果等，对于考核结果较差或者是具有潜在问题的学习者，启动教师特殊个性化关怀跟踪服务，为学习者提供更好的学习支持服务。
（二）网络学习空间的设计
系统开发基于.Net Framework 4环境开发，使用的开发语言为Visual C#，数据库采用SQL Server 2008。
1.系统架构设计
网络学习空间的数据和资源来源于多个平台，包括教务信息管理系统、课程平台、考试系统等。系统设计还需要考虑网络学习空间系统的高可靠性和运行性能、数据安全性问题、平台之间的统一身份认证、用户行为分析等。系统架构的设计重点关注以下四个部分：第一为了保证Web访问的高可靠性，采用nginx与IIS服务器搭建服务器集群实现负载均衡；第二是设立数据中心，将课程平台、教务信息管理系统、考试系统等数据通过数据库作业等方式，实时或定时的更新到数据中心，网络学习空间直接访问中间数据库，提高数据访问效率，同时避免大量的Web访问对各平台的数据访问效率造成影响；第三引入UCenter技术，通过在各个平台挂接接口的方式实现用户的一站式注册、登录、退出；第四引入Tableau大数据可视化分析软件，将学习者、教师等行为数据进行分析处理以可视化的方式推送给学习者、教师和管理人员。下图1所示，为网络学习空间的整体系统架构。
图1 网络学习空间系统架构
2.系统功能与设计
网络学习空间设计需要满足学习者、教师、管理者三种角色用户的功能需求，具体功能如下图2所示。
图2 网络学习空间功能需求
学习者可以进入课程进行学习，进入论坛组建学习小组进行学习讨论，通过问题求助得到教师和同伴的帮助，通过个人博客来记录学习心得。可以学籍信息、成绩、学习进度、考试信息进行浏览和查询，以保证学习者及时掌握自身的学习整体情况。通过对学习记录的浏览可以掌握学习的整体情况，行为分析及反馈则定时的对学习学习行为、学习过程进行记录并分析后反馈给学习者。
教师进入课程进行课程建设、资源发布，获取学习者学习行为分析及成果反馈来及时对教学资源的制作、学生针对性帮助、教学活动组织等方面及时做出响应，为学习者提供学习支持服务，帮助学习者更好进行学习。
管理者通过对教师教学成果检查，学习支持服务的监督和和为学习者提供协助来帮助学习者完成学习，设计均体现了以学习者为中心的设计理念。
三、网络学习空间关键技术
网络学习空间中自适应页面，一站式登录多个平台、学习行为分析等关键技术有效地提高了网络学习空间的学习者学习体验。更好的满足学习者个性化学习需求。
（一）自适应页面技术
网络学习空间的前端页面采用了Bootstrap开发框架，Bootstrap由Twitter的设计师Mark Otto和Jacob Thornton合作开发，在页面的流媒体网格布局、响应式设计和浏览器兼容性方面都有很好的表现，非常适用于开发适应多种设备的页面。网络学习空间以此为框架开发的页面，在多种设备上运行表现良好。
（二）Ucenter接口
网络学习空间需要统一身份认证到多个平台，包括考试系统、课程平台等，为了实现一站式登录、退出、注册等功能，引入Ucenter技术，结合项目采用.net开发，具体实施步骤为：
（1）安装UCenter服务;
（2）编写和UCenter通信的类库，类库包括相应Ucenter发出的通知信息类GetU和Ucent发送信息的类SentU，并将两个类引入到本项目中；
（3）编写与 Ucenter的 MySql通信的类MySqlU，由于Ucenter向其他应用发送信息是，只传送了UID值，因此如果需要更多信息就需要此类MySqlU；
（4）建立Ucenter消息相应页面uc.ashx，uc.ashx用于本地操作，例如UCenter发送了登录SynLogin(uid)信息，本地则根据MySqlU类向Ucenter获取username,本地则通过username进行登录操作；
（5）在本地 web.config中配置 UC_API、UC_APPID、UC_KEY等参数；
（6）在UCenter中添加相应服务及信息。通过Ucenter接口，可以实现在多个独立的平台中，其中一个平台登录退出后，其余的平台也一并登录退出。
（三）学习行为分析记录
网络学习空间通过对学习行为的记录与分析，并及时反馈给学生，根据学生个体差异化情况，及时作出有效的学习支持服务。是网络学习空间提升学习者为中心的有效措施。主要记录跟踪学习者数据和教师数据。具体的记录情况如表1所示。系统根据数据采集，建立分析模型分析后，通过Tableau建立数据可视化图表，将结果反馈给学生，教师和管理者。
表1 学习者及教师行为记录数据
四、网络学习空间应用测试
（一）自适应页面表现
分别使用三种不同分辨率设备包括PC、IPAD和iphone6s plus查看页面表现良好，均可以自适应不同的分辨率，图3和图4分别显示PC和iphone6s plus端的自适应页面情况。
图3 PC端自适应页面
（二）统一身份认证测试
在网络学习空间、课程平台、考试系统中分别建立学习者、教师、管理员多类角色用户，用户名分别为student1、teacher1、admin1三个账户，测试结果举例，例如学习者student1在网络学生空间登录后，打开课程平台页面、考试系统页面均可以进入student1本人的页面，在课程平台页面登出后，打开网络学习空间和考试页面，均已经提示SESSION失效并退回登录页面。测试结果表示纳入Ucenter的平台，可以实现一个平台登录退出，其余平台均同时登录退出。
图4 Iphone 6s plus自适应页面
（三）用户行为记录反馈
网络学习空间记录学习者和教师在网络学习空间中的行为，以可视化的方式反馈给学习者和教师，通过问卷调查的形式得到了学习者和教师的良好评价。
五、结语
网络学习空间是高校教信息化发展的重要内容之一，由于其应用需求复杂，涉及内容广泛，建设和开发周期也较长。本文是以四川广播电视大学成人学习平台网络学习空间的设计与开发为例，总结了需求分析、设计理念和开发关键技术。未来网络学习空间将更加开放和便捷，在学习者学习行为记录与分析方面将更加体贴和人性化，在大数据、物联网等技术在网络学习空间的运用还有待进一步加强，以构建更加精细化的学习支持服务，为学习者提供更为优质的个性化学习空间。
参考文献：
[1]教育部.教育部关于印发《教育部2016年工作要点》通知[EB/OL]〈http://moe.edu.cn/srcsite/A02/s7049/201602/t20160205/229509.html.2016-02-25.〉.
[2]四川广播电视大学，四川广播电视大学成人学习平台[OL]http://scou.scrtvu.net/.
[3]贺 斌,薛耀峰.网络学习空间构建 [J].开放教育研究2013,19(4):84-95.
[4]余 倩.基于校园网络环境的自主学习的群体性学习行为特征分析[D].西安：陕西师范大学，2007.
[5]毛 刚,刘清堂,等.网络学习环境下问题学习行为分析模型的研究与应用[J].电化教育研究,2016,11(5):32-37.
