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摘 要 在分析当前网络学习平台不足的基础上，提出自适应实验教学系统。该系统以自适应学习理论为依托，提供不同等级、类型的实验题库，对学习者的学习状态进行适应性评估和反馈，从而实现实验教学的高效操练测试功能。
关键词 自适应学习；实验教学；自适应实验教学系统
中图分类号：TP315 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）27-0030-04
1 引言
在知识“爆炸性”增长的当今时代，各国教育的改革均把着眼点和立足点放在培养学生的素质和提高学生的能力上[1]。由于学习者智力、性格、态度与学习环境等主客观因素引起的学习差异，导致在学习过程和教学活动中呈现出不同的学习态度和行为表现，从而影响了学习者对所学内容的理解和掌握。
在传统的实验教学中，接受性学习方式要求学生统一以教师的课程安排进度为基准进行实验练习，而没有考虑到学生中存在的学习能力差异，进而导致在实验过程中出现部分学生“吃不饱，跟不上”的普遍现象。而研究性学习方式虽然更加强调教师的启发作用，让学生主动地去认识问题，研究问题，但是对于由学生学习水平差异引起的实验困难问题，也不能得到有效的解决[2]。在此基础之上，提出能解决学生“学习不适应”现象的自适应实验教学模式，在实验教学中引入自适应学习的理论，是解决学生水平差距引起的实验困难的良好途径，帮助学生实现具有针对性的个别化学习。
2 系统总体设计
作为一种新型的网络学习形式，自适应教学平台将自适应测评和个性化学习有机地结合在一起[3]。对于教师而言，不仅能够在短时间内进行快速准确的题目查询，还可以快速组卷，协助教师快速批改作业等。对于学生而言，系统针对学习者普遍存在的认知水平的差异性，利用自适应功能对学习者的学习状态进行智能评估，学生可以通过比以往题海战术更少的练习，诊断出自身的学习弱点和学习难点，并将学习内容进行难度进阶。学生在逐步实验进阶的过程中，实现对知识的全面掌握和灵活应用。
本系统采用Visual Stodio 2008设计平台 SQL Server 2005数据库作为系统开发环境。系统总体结构设计如图1所示。
2.1 数据库结构设计
自适应实验教学系统数据库结构可分为三个部分，分别是个人信息库、学习状态库、试题库。
1）个人信息库，包括学生基本信息表和教师基本信息表，主要为用户的信息资料，如学号、姓名、密码、头像、联系方式等。
2）学习状态库：包括学生成绩表、断点记录表和错题表，主要记录不同学生的各等级测试成绩及总分、已做试题和答案的断点记录、错题集合。
3）试题库，包括低、中、高三个等级的选择题表、判断题表、填空题表和设计题表，用于实验前测、测试和练习模块的题目呈现。
2.2 系统功能结构
自适应实验教学系统分为学生角色和教师角色。学生角色的功能模块主要包括实验前测、实验测试、实验评价三大功能模块；教师角色的功能模块包括学生管理和题库管理两大功能模块。
1）实验前测。实验前测是考察学习者是否具备对相应实验内容进行实验测试的资格。前测阶段平台随机抽取习题数据库的章节对应前测习题，由学习者进行前测。通过前测分数，来界定与记录学习者的学习层次，为实验练习阶段提供可参考的初始水平。
2）实验测试。实验测试分为低中高三个等级。系统根据不同学习者的前测结果与初始水平判定，从习题数据库中抽取对应等级的实验习题供学习者测试。由学习者当前的学习结果，来对其是否进入更高等级的测试进行判断，若已能顺利完成当前等级的学习，则进入高一等级梯度的实验测试；若不能完成当前等级测试，则停留在当前等级。当学习者完成所有等级梯度的实验测试后，将可以选择最高等级的其他实验习题进行练习，以此来实现学习者的个别化学习。
3）实验评价。实验前测的题目为单选题、判断题两类客观题，其评价可以通过程序计算功能直接实现。实验测试的题型分为单选题、判断题、填空题以及设计题。其中，前三种类型的题目均可以通过程序计算功能直接进行评价，而设计题的评价方式则由两个部分组成：学习者根据自身的实验情况上交运行文档，由任课教师在课后通过实验教学平台进行评价；在学习者提交该等级的实验测试后，将出现针对该题的客观选项题，来检测学习者是否对本实验题有较好的完成情况，根据学习者对选项题回答的正误，来判定该学习者是否能进入更高等级的实验练习，或置换为同一等级的不同习题进行练习。
4）学生管理。学生管理是教师角色的功能。教师可以根据单元分类，调出所有学习者在相应单元的学习情况信息，并对学习者上交的设计题作品进行查阅、评价与反馈，以此进一步对学习者的学习等级状态进行控制，防止学习者以侥幸心理完成设计题。
5）题库管理。教师角色可以通过题库管理界面，对数据库中的题目进行调整，实现添加、修改、删除等基本操作，以此来完善实验平台的数据库资源。
3 系统关键技术及实现
3.1 实验试题的自适应调整
在习题数据库建设中，针对各知识点的要求，把每个单元的试题从易到难分为三个级别。学生在进行首次实验测试时，系统会随机从相应的习题库中抽取试题供学生测试。若学生在该级别进行了多次测试而未过关，系统会在下次组卷时增加该学生的错题比例，来检验学生是否真正掌握该知识点，实现有针对性的学习。关键代码如表1所示。
3.2 实验过程的断点记录
由于实验测试呈现的题量较多，学生在进行测试时，可能出现特殊情况而无法及时完成所有答题。本系统的设计开发充分从学生的角度考虑，为减少做题的重复率，在做题时增加了学习断点功能，将记录学习者最后一次使用实验测试时未完成的学情情景，以便在下次登录系统后可以选择继续未完成的测试，实现高效答题。关键代码如表2所示。
3.3 错题集的巩固练习
错题集是对学生自身各类错误的系统汇总。学生通过查看易错题，诊断出自身的当前学习状况，即学习弱点，从而更有针对性地复习，真正实现知识的全面掌握。在本系统中，后台会自动记录学习者在每次实验测试中的错题。事后学习者可以根据学习单元、题目类型、题目等级进行查找。学生可再次进行做题，并选择性查看正确答案。同时，也可根据掌握程度，选择删除错题集中的题目，来实现错题集的自定义编辑。另外，如果学习者有需要，还可以将错题集导出成Word文档，以备他用。关键代码如表3所示。
4 结束语
未来的网络学习系统不仅能为学习者提供静态的信息，更重要的是提供个性化的学习内容、学习过程和学习环境，从而适应每个学习者的需要[4]。本系统的设计开发点，是将自适应学习的理论与实验教学进行有效整合，其动态内容呈现和适应性学习反馈机制能够较好地克服当前网络实验系统的不足，为实验教学提供一种新的实践模式，实现有效的个别化教学。
目前本系统已进行了试运行，整体运行效果良好，用户体验之后表示能够解决其在实验教学中“吃不饱，跟不上”的状态。当然，本系统目前只对自适应理论进行了部分研究。学习者之间的差异不仅体现在学习者认知水平的不同，还应包括学习者认知风格、学习环境等。接下去将从学习者认知风格等方面着手，研究学习者对不同学习内容的呈现方式的适应性，实现学生的高度自适应。
参考文献
[1]马容生.基于.NET的自适应学习系统的设计与实现[J].制造业自动化，2011（4）.
[2]刘桓，曹红菊.自适应学习系统的研究与设计[J].软件导刊，2006（3）：39-41.
[3]孔祥忠.基于Web的自适应测评系统的教学应用研究[D].石家庄：河北师范大学，2011.
[4]张家华，张剑平.适应性学习支持系统：现状、问题与趋势[J].现代教育技术，2009（2）：18-20.
关键词 自适应学习；实验教学；自适应实验教学系统
中图分类号：TP315 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）27-0030-04
1 引言
在知识“爆炸性”增长的当今时代，各国教育的改革均把着眼点和立足点放在培养学生的素质和提高学生的能力上[1]。由于学习者智力、性格、态度与学习环境等主客观因素引起的学习差异，导致在学习过程和教学活动中呈现出不同的学习态度和行为表现，从而影响了学习者对所学内容的理解和掌握。
在传统的实验教学中，接受性学习方式要求学生统一以教师的课程安排进度为基准进行实验练习，而没有考虑到学生中存在的学习能力差异，进而导致在实验过程中出现部分学生“吃不饱，跟不上”的普遍现象。而研究性学习方式虽然更加强调教师的启发作用，让学生主动地去认识问题，研究问题，但是对于由学生学习水平差异引起的实验困难问题，也不能得到有效的解决[2]。在此基础之上，提出能解决学生“学习不适应”现象的自适应实验教学模式，在实验教学中引入自适应学习的理论，是解决学生水平差距引起的实验困难的良好途径，帮助学生实现具有针对性的个别化学习。
2 系统总体设计
作为一种新型的网络学习形式，自适应教学平台将自适应测评和个性化学习有机地结合在一起[3]。对于教师而言，不仅能够在短时间内进行快速准确的题目查询，还可以快速组卷，协助教师快速批改作业等。对于学生而言，系统针对学习者普遍存在的认知水平的差异性，利用自适应功能对学习者的学习状态进行智能评估，学生可以通过比以往题海战术更少的练习，诊断出自身的学习弱点和学习难点，并将学习内容进行难度进阶。学生在逐步实验进阶的过程中，实现对知识的全面掌握和灵活应用。
本系统采用Visual Stodio 2008设计平台 SQL Server 2005数据库作为系统开发环境。系统总体结构设计如图1所示。
2.1 数据库结构设计
自适应实验教学系统数据库结构可分为三个部分，分别是个人信息库、学习状态库、试题库。
1）个人信息库，包括学生基本信息表和教师基本信息表，主要为用户的信息资料，如学号、姓名、密码、头像、联系方式等。
2）学习状态库：包括学生成绩表、断点记录表和错题表，主要记录不同学生的各等级测试成绩及总分、已做试题和答案的断点记录、错题集合。
3）试题库，包括低、中、高三个等级的选择题表、判断题表、填空题表和设计题表，用于实验前测、测试和练习模块的题目呈现。
2.2 系统功能结构
自适应实验教学系统分为学生角色和教师角色。学生角色的功能模块主要包括实验前测、实验测试、实验评价三大功能模块；教师角色的功能模块包括学生管理和题库管理两大功能模块。
1）实验前测。实验前测是考察学习者是否具备对相应实验内容进行实验测试的资格。前测阶段平台随机抽取习题数据库的章节对应前测习题，由学习者进行前测。通过前测分数，来界定与记录学习者的学习层次，为实验练习阶段提供可参考的初始水平。
2）实验测试。实验测试分为低中高三个等级。系统根据不同学习者的前测结果与初始水平判定，从习题数据库中抽取对应等级的实验习题供学习者测试。由学习者当前的学习结果，来对其是否进入更高等级的测试进行判断，若已能顺利完成当前等级的学习，则进入高一等级梯度的实验测试；若不能完成当前等级测试，则停留在当前等级。当学习者完成所有等级梯度的实验测试后，将可以选择最高等级的其他实验习题进行练习，以此来实现学习者的个别化学习。
3）实验评价。实验前测的题目为单选题、判断题两类客观题，其评价可以通过程序计算功能直接实现。实验测试的题型分为单选题、判断题、填空题以及设计题。其中，前三种类型的题目均可以通过程序计算功能直接进行评价，而设计题的评价方式则由两个部分组成：学习者根据自身的实验情况上交运行文档，由任课教师在课后通过实验教学平台进行评价；在学习者提交该等级的实验测试后，将出现针对该题的客观选项题，来检测学习者是否对本实验题有较好的完成情况，根据学习者对选项题回答的正误，来判定该学习者是否能进入更高等级的实验练习，或置换为同一等级的不同习题进行练习。
4）学生管理。学生管理是教师角色的功能。教师可以根据单元分类，调出所有学习者在相应单元的学习情况信息，并对学习者上交的设计题作品进行查阅、评价与反馈，以此进一步对学习者的学习等级状态进行控制，防止学习者以侥幸心理完成设计题。
5）题库管理。教师角色可以通过题库管理界面，对数据库中的题目进行调整，实现添加、修改、删除等基本操作，以此来完善实验平台的数据库资源。
3 系统关键技术及实现
3.1 实验试题的自适应调整
在习题数据库建设中，针对各知识点的要求，把每个单元的试题从易到难分为三个级别。学生在进行首次实验测试时，系统会随机从相应的习题库中抽取试题供学生测试。若学生在该级别进行了多次测试而未过关，系统会在下次组卷时增加该学生的错题比例，来检验学生是否真正掌握该知识点，实现有针对性的学习。关键代码如表1所示。
3.2 实验过程的断点记录
由于实验测试呈现的题量较多，学生在进行测试时，可能出现特殊情况而无法及时完成所有答题。本系统的设计开发充分从学生的角度考虑，为减少做题的重复率，在做题时增加了学习断点功能，将记录学习者最后一次使用实验测试时未完成的学情情景，以便在下次登录系统后可以选择继续未完成的测试，实现高效答题。关键代码如表2所示。
3.3 错题集的巩固练习
错题集是对学生自身各类错误的系统汇总。学生通过查看易错题，诊断出自身的当前学习状况，即学习弱点，从而更有针对性地复习，真正实现知识的全面掌握。在本系统中，后台会自动记录学习者在每次实验测试中的错题。事后学习者可以根据学习单元、题目类型、题目等级进行查找。学生可再次进行做题，并选择性查看正确答案。同时，也可根据掌握程度，选择删除错题集中的题目，来实现错题集的自定义编辑。另外，如果学习者有需要，还可以将错题集导出成Word文档，以备他用。关键代码如表3所示。
4 结束语
未来的网络学习系统不仅能为学习者提供静态的信息，更重要的是提供个性化的学习内容、学习过程和学习环境，从而适应每个学习者的需要[4]。本系统的设计开发点，是将自适应学习的理论与实验教学进行有效整合，其动态内容呈现和适应性学习反馈机制能够较好地克服当前网络实验系统的不足，为实验教学提供一种新的实践模式，实现有效的个别化教学。
目前本系统已进行了试运行，整体运行效果良好，用户体验之后表示能够解决其在实验教学中“吃不饱，跟不上”的状态。当然，本系统目前只对自适应理论进行了部分研究。学习者之间的差异不仅体现在学习者认知水平的不同，还应包括学习者认知风格、学习环境等。接下去将从学习者认知风格等方面着手，研究学习者对不同学习内容的呈现方式的适应性，实现学生的高度自适应。
参考文献
[1]马容生.基于.NET的自适应学习系统的设计与实现[J].制造业自动化，2011（4）.
[2]刘桓，曹红菊.自适应学习系统的研究与设计[J].软件导刊，2006（3）：39-41.
[3]孔祥忠.基于Web的自适应测评系统的教学应用研究[D].石家庄：河北师范大学，2011.
[4]张家华，张剑平.适应性学习支持系统：现状、问题与趋势[J].现代教育技术，2009（2）：18-20.