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在線教育系統學習路線模塊的設計與實現論文
開放存取是基于自由、開放與共享的理念，依托網絡技術的一種全新的學術出版和信息交流模式，其在多個領域掀起了各種形式的開放存取運動。在線學習系統就是在此思想的推動下，伴隨網絡技術的成熟發展出的新的教學管理形式。并且伴隨著現代社會對高層次人才的需求和生存競爭的逐漸加大，提高教育質量將是高等教育發展的核心目標。在線學習系統的建設水平也早已成為衡量現代大學建設的重要指標。
現有的在線學習系統集成了網絡共享教學資源、教學資源管理、視頻課程和師生交互等多功能功能為一體。在國外已經設計實現了眾多虛擬學習環境模型，例如E - learning，并且在實際使用中不斷改進。它們應用簡便并具有很多教學工具，在很大程度上適應了教師與學生在實際教學中的需求。如允許發布教學大綱，更新布告欄，進行課程預設，通過搜索引擎對現有資料進行查找，提供豐富的參考教材、傳統教材和多媒體資料，并可以進行簡單的編輯，內置博客等新興的展示交流工具，以及在線交流、留言板和論壇等即時交互工具，以方便教師和學生進行及時的交流。另外，還有練習模塊，作業模塊，下載模塊等教學輔助模塊的支持。國內著名高校如北京大學、清華大學、上海復旦大學、浙江大學、武漢大學等高校早已相繼成立了大學課程中心。通過調查研究和使用實踐證明，大學課程中心能夠為課程建設提供必要的技術支持。
但是現有這些在線學習系統都忽略一個問題:他們全部既沒有預設的學習路線功能，也沒有針對特殊使用者的個性化學習路線，可以使使用者按照學習路線中的課程設置進行學習。比如當一名使用者申請某門課程的學習時，中國現有的在線學習系統不會提示使用者學習這門課程之前必須具備的知識和應具有的能力，導致課程的申請者申請課程之后發現無法繼續學習所選的課程。因為現實中申請者必須按照既定的課程順序進行學習，在前導課程得到及格的成績時才能學習當前選擇的課程。
而在線學習系統預設學習路線并修改學習路線模塊可以解決上述問題。首先分析課程與課程之間的關系，例如得到學習某門課程的前導課程和后續課程，將這樣的關系寫入數據庫表中，通過程序生成預設的學習路線，當使用者選擇學習某門課程時，使用者會清楚的得到學習這門課程所必需學習過的前導課列表，如果使用者前導課列表全部標記為完成，則可以學習所選課程; 否則將不能學習。其次如果前導課程是多門課程的情況出現則需并行學習多門前導課。第三如果前導課還存在沒有完成的前導課，則一直找到第一門課程從頭開始學習。第四為保證系統的靈活性，管理者也可以針對特殊使用者提出的需求修改預設的學習路線。并且上述方法還有另外一項重要的作用，由于在線學習的特殊性，教師無法有效監督網絡另外一端使用者的學習情況，而學習路線的預設功能則能為監督學生學習起到很大的作用。
文章以遼東學院課程中心為例主要講述在線學習系統學習路線預設與修改等技術，并對其中的關鍵技術的實現做了詳細的敘述。預設學習路線功能可以彌補學習者盲目選擇課程的缺陷，并且在一定程度上監督學習者的學習進度，在一定程度上完善了在線學習系統。在線學習系統的設計事先做了充足的準備，收集大量專業的人才培養計劃，根據人才培養計劃進行了課程關系的分析，發現其中存在串行路線、并行路線和混合路線，分別建立數據模型。根據上述數據模型建立了學習路線預設框架模型，將其加入到課程中心，大大提高了學校的教學管理效率。
1 現狀分析
1. 1 數據表的分析
對于在線學習系統的學習路線預設模塊需要以下兩個功能: 學習路線預設功能和對預設的學習路線按照特殊用戶的要求進行修改的功能。
一般來說在線學習系統的學習路線預設就是設置課程和課程之間的關系，也就是各門課程之間前導和后續的關系，是由授課者( 通常是一個人或者一個部門) 決定的，然后將其寫入授課計劃以便執行。對于學習路線的預設是，首先根據授課計劃將每個學生的學習路線歸納成一個實體，然后通過二維關系描述。其次根據事先的授課計劃將課程歸納成一個二維關系。兩個二維關系通過關鍵字約束，某學習者選擇學習當前課程，中國程序會通過約束關鍵字中所選當前課程的前導課號和完成狀態，如果前導課程已經被標記為完成狀態則可以學習當前課程，否則先學習前導課。對于修改預設的學習路線功能則可通過管理員強行修改二維關系表實現。
1. 2 課程關系類型的分析
根據學習常識某一門課程一定不是孤立的，一定會存在前導和后續課程。如果某門課程的前導課程只有一門課程的情況出現，那么學習者只需學完這一門前導課程就可以向后學習自己所需的課程;但是大多數情況是某門課程的前導課程是大于一門課程的情況，對于這種情況經過分析會出現三種常見的狀態，分別總結為串行學習路線、并行學習路線及混合學習路線。串行學習類型的學習路線鏈條來說，某一門課程的直接前導課程只有一門，但該前導課還存在自身的直接前導課程，如果學生希望學習課程D，只有先學習課程A，然后學習課程B，然后學習課程C，最終才能學習所選擇的課程D。
并行學習類型的學習路線鏈條來說，某一門課程的直接前導課程不只有一門，學生如果希望學習課程C，但是課程C 具有課程A 和課程B 兩門并行的前導課，那么學生只能同時選擇學習課程A 和課程B，完成后才能向后進行課程C 的學習。
混合學習路線來說，有時某門課程的前導課在學習鏈條的某一節點可能是并行學習的情況，有的時候可能是串行學習的情況，對于不同的情況可以分別進行串行學習路線、并行學習路線進行學習。
2 學習路線設計
2. 1 學習路線類型的判斷
在所有課程的信息都確定填入前面所述的二維關系中后，當學習著選擇某課程時便會進入預先設定好的學習路線，該路線首先判斷當前課程的前導課程數量，如果不大于1，則可以學習該課程的唯一門前導課或者直接學習該課程; 如果大于1，則判斷該課程的直接前導課程數量，如果不大于1 則進入串行學習路線，如果大于1 則進入并行學習路線，過程如圖4 所示:
2. 2 串并行學習路線的設計
在學習著選擇課程，并且進行了學習路線類型的判斷之后，學習者要按照預設的學習路線進行學習，為了簡化串行學習路線和并行學習路線設計流程圖。如串行學習所描述的那樣，當學習著選擇學習課程A 時，必須先學習課程B 和課程C。在學習課程B 和課程C 時需要經過和課程A 相同的判斷過程。經過類型判斷得到課程A 的前導課程數量大于1，并且又判斷出課程A 的直接前導課程為1門即課程B，不是并行學習路線，所以就要先學習課程B。中國課程B 所經過的判斷流程和課程A 一致，發現還有課程C 需要學習，還要進行課程C 的學習。如果系統判斷未學習完成，就繼續學習課程C，當課程C 學習完成就可以沿著串行學習路線學習課程B，然后是課程A。以此類推即為串行學習路線。
2. 3 修改預設學習路線的設計
如前所述得到預設學習路線的方法和學習路線類型判斷及如何在類型判斷后按照學習路線學習的方法，但是學習路線的預設又不是死板的、一成不變的，在設計中具有按照學習者的合理意愿進行學習路線修改的功能: 先由希望修改學習路線的學習者通過發送信息的方式發送修改學習路線的申請到任課教師，任課教師不具備修改學習路線的權利，所以任課教師再通過課程中心內信息的方式發送給管理員，管理員審核通過并備案后授權教師修改相關學生的學習路線，以達到因材施教的目的。學習路線預設與修改如圖7 所示:
3 功能測試
對于預設學習路線和修改學習路線功能的測試是在遼東學院課程中心這個在線學習系統上進行的，遼東學院課程中心是遼東學院自主開發的在線學習系統，其運行基于遼東學院校園網。參與測試的學習者人數達到2 300 人，課程數量5 門。共生成參與測試的學習路線實例11 500 個，其中預設串行學習路線2 300 個，預設并行學習路線2 300個，預設混合學習路線2 300 個，將前導課完成狀態標記為完成狀態的學習路線2 300 個，中國修改預設學習路線2 300 個。全部的預設學習路線都能按照設計的要求約束學習者沿路線進行學習，修改學習路線功能也能夠按照學習者的要求在管理員的權限下進行合理修改。
預設學習路線和修改預設學習路線模塊在遼東學院課程中心和校園網上可以順暢的運行，但是隨著學習者的增多，會產生越來越多的學習路線實例，這將產生大量的數據冗余，要求數據庫服務器的數據存儲、吞吐能力強，提高了教學成本和管理難度，這些都是今后需要進一步改進的地方。
4 總結與展望
隨著時代的發展，在線學習成為當今重要的學習方式之一，也產生了很多在線學習系統，但是目前的在線學習系統都沒有預設學習路線和修改學習路線這個功能，無法監督學習者的學習狀態，不方便教學管理。文章以遼東學院課程中心為例主要講述在線學習系統預設學習路線模塊的課程關系的分析、數據庫表的建立、學習路線預設與修改等技術，建立串行學習路線預、并行學習路線預設和混合學習路線預設框架模型，并對其中的關鍵技術的實現做了詳細的敘述，希望能為開發者提供一個實用模型，并且希望對其他應用的建設有一定的借鑒作用。
對于大量學習者的學習路線實例產生的數據冗余問題，功能開發者已經找到應對的思路和方法。可以參考目前流行的個性化推薦方法，例如基于關聯規則的推薦、基于內容的推薦、協同過濾推薦，根據學習者以往的選課信息，在線學習系統自動的將學習者可以進行學習的課程推薦給學習者實現智能預設。由于現實條件約束在這個版本的學習路線預設中無法體現，但是在接下來的學習路線預設版本中會加入這個功能。
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