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学习系统的软件建模方法研究
【摘要】 本文在总结大量学习系统设计与开发经验的基础上，提出一套综合了面向对象方法与教学系统设计方法的OO-ID学习系统软件建模方法，阐述了它的基本思想、建模过程和建模体系等。
【关键词】学习系统；软件建模；面向对象；教学系统设计
一、问题的提出
随着网络技术教育应用的深入发展，学习资源、学习系统的规划、复杂度也日益增加，其技术手段、设计思想、系统体系结构都将发生深刻的变化，从而对学习资源、学习系统的设计与开发提出了新的要求。现代的主流软件工程技术，主张采用模型驱动的方法。模型是现实系统的一个抽象，也是对现实世界的简化。模型是现实系统的一个抽象，也是对现实世界的简化。科学研究的绝大部分工作就是对问题进行形式化描述和建立模型。“建模，是捕捉系统本质的过程”(JamesRumbaugh,Modelingcaptureseentialpartsofthesystem)。所谓建模就是“把问题从问题领域转移到解决领域”的过程，它是用户与开发者之间最主要的沟通渠道，同时，也是整个软件系统开发过程中最困难的环节之一。因此，如何在充分理解与应用教学系统设计方法的基础上，吸收软件工程的理论与方法，为信息化学习资源、学习的平台的设计与开发提供一套规范、科学、具有实际应用价值的建模方法，解决长期以来学习资源、学习系统设计过程不完善、设计思想难以共享的问题，有着非常重大的现实意义。
二、学习系统的软件建模概述
信息化学习资源与学习系统的设计与开发是教育技术领域的重点研究内容之一。近年来，在基于网络的各种学习系统的软件模方面，领域研究者进行了广泛深入的研究。目前的主要研究集中在以下几个方面：（1）学习技术系统体系结构。如IEEELTSC提出的学习技术系统体系结构模型（LTSA），其目的是从较高的抽象层次建立学习技术的系统模型，对整个学习技术系统的框架、基本概念、规范作规范的定义，为建立学习技术标准体系提供框架基础。（2）学习资
[1]源与过程的信息模型。如IEEE提供的LOM模型、美国ADL研究机构提出的SCORM模型、荷兰开放大学提出的EML教育建模语言等，其目的是要实现学习资源的WEB模块化、共享、重用与系统间互操作等。[2]（3）学习系统建模方法。如荷兰Twente大学提出的基于RM-ODP的建模方法、加拿大LICEF研究中心提出的MISA的教学工程方法，其目的是为学习系统的开发提供科学、规范、有效的分析、设计方法与过程，为软件系统模型提供形式化或图形化描述。
本文着重讨论学习系统的建模方法。
1、基于RM-ODP（开放分布式处理参考模型）体系的系统建模方法[3][4] 荷兰Twente大学的学者在研究RM-ODP（开放分布式处理参考模型）的基础上，提出了基于RM-ODP体系实现教育信息系统建模的方法与实践，并从系统结构、建模语言、教学过程等方面提供了初步的研究成果。
RM-ODP开放分布式处理参考模型是随着分布处理技术的迅速发展，为满足开发复杂分布式系统各种模型的需要，由国际组织为各类系统建立集成的分布式环境提供的一种标准描述和规定框架。其核心思想是支持开放的互操作，在开放型分布式处理的基础上建立分布式应用。在RM-ODP框架下，他们从角色、活动两个不同的角度来建立信息化教学过程模型。他们认为，在信息化教学中，教学过程分为封闭式和开放式两种。
（1）封闭式过程：一种基于教师预设的教学计划，这一计划在教学过程中一般不会改变。这一过程主要体现在机械式学习、练习、训练、从示例中学等方式。
（2）开放式过程：教师只是在某种程度上预订计划，师生可能会在学习过程中共同制定计划。这一过程通常体现于基于问题求解的学习、基于项目的学习、学会学习等教学活动。
教育过程在一个教育组织中的实现，可以通过“教育模型构件”来描述。典型的构件有：（1）教学目标（educationalobjectives）;(2)进入条件(entrycondi-tins);(3)教学活动（educationalactivities）;（4）学习材料（learningmaterials）;(5)媒体与工具（mediaandtools）;(6)小组计划（groupschedules）;(7)时间表（timeschedules）;(8)教学结果（outcomes）;这一建模方法的特点是：对教学系统的建模框架、建模语言、教学过程建模作了初步的讨论，对建立基于网络的分布式学习系统有一定的指导意义。然而，它也存在一些缺陷，其中较大的缺点是：（1）缺乏方法上的指导，没有具体的建模过程；（2）没有形成统一的建模语言体系；（3）不能直接支持学习系统的软件开发。
2.MISA的工程方法
MISA是加拿大LICEF研究中心经过多年研究提出的一套教学工程方法，也是目前比较系统全面的一套教学系统软件工程方法。根据他们的定义，教学工程指的是分析、设计、开发和发布基于计算机的教学系统方法，它集成了概念、教学系统设计的过程和原则、软件工程和认知模型。MISA方法于1994发布第1个版本，目前已发展到第4个版本。
MISA方法主要是为了解决电子学习系统的分析、设计问题，使电子学习系统具有互操作、重用性、分布式等特点而提出的。它基于以下几个原则进行研究：（1）信息系统方法；（2）基于知识的设计；（3）多代理系统；（4）多样化媒体材料与宏观设计；（5）建构主义教学。
MISA教学系统工程方法的基本框架概念如图你所示。MISA方法把工程定义为6个阶段、4个领域。6个阶段分别是：（1）项目定义；（2）初步分析；（3）框架体系结构定义；（4）学习材料和资源设计；（5）学习系统产品与确认；（6）产品实施计划。4个领域如图1所示。MISA方法认为学习系统包括“学习系统蓝图”和“物理电子学习系统”两个方面，“学习系统蓝图”包括“知识模型”、“教学模型”和“媒体模型”；“物理电子学习系统”包括“传送模型”。MISA方法的过程基于其特定的模型进行，采用MISA方法进行电子学习系统的设计，要完成35个任务，每完成一个任务，产生一个可交付的结果，类似于软件工程中的分析设计文档。
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