基于Google Apps的协作式个性化学习环境cooperative PLE.docx
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基于GoogleApps的协作式个性化学习环境cooperativePLE
基于GoogleApps的协作式个性化学习环境(cooperativePLE)
摘要:
近年来,教育界利用计算机辅助学习呈改变的趋势:
越来越多的面向学习的应用程序都将其重心从以官方开发(即:
资源提供者或者教育工作者)的学习平台转向以学习者为中心的学习平台。
提出了由学习者自主订阅学习资源甚至开发各自的个性化学习环境,将通过iGoogle个人门户平台来构建个性化学习环境。
其包括了提供能够支持各个系统之间的协作以及个人学习活动的网络应用软件以及服务。
在很大程度上改变了单一的灌输式学习资源获取,为学习者提供了一个可以创造个性化学习环境的平台。
通过与学校资源的共享,教育工作者与学生之间,学习者与学习者之间,可以通过此环境进行协作性交流学习。
关键词:
远程教育;个性化学习环境;协作式学习环境;GoogleApps
基于现代教育理论,借助计算机网络以及不断更新的网络学习理念,实现一个开放式的网络学习环境来辅助学习者进行学习,已经不仅是教育形式多样化的时代要求,同时也是终身化教育发展的必然趋势。
越来越多的教育工作者致力于运用计算机网络来辅助学习者的学习。
网络学习环境以其良好的延展性,灵活的机动性,便于学习者学习等特点越来越为教育工作者所接受。
目前,包含了海量学习信息的网络资源平台能够通过站点平台进行发布;或以论坛的形式吸引学习者浏览,进行学习信息的交流;其中有一些远程教育培训网站,学习者可以通过在线登陆进行学习,得到在线服务和在线帮助。
然而随着网络资源的日益丰富,学习者也逐渐呈现个性化需求趋势。
庞杂、冗余的海量信息不能让我们即时有效地查找学习资源。
由上可见,已有的学习环境使学习者的信息交流具有背向性,教学平台以固定构架的网页为主,缺少适应性和针对性。
本文尝试使用GoogleApps技术来克服已有学习环境及教学平台的缺点,从而实现个性化的学习环境。
1协作式个性化学习环境(corporativepersonallearningenvironment)的提出近年来,我们亲身经历了社会软件、云计算、Webmashups和普适计算改变了我们现在所开发和使用的应用程序以及创建和使用信息的方式。
如果我们能够成功适应并且使这些技术逐步融合到大的环境中(即不能满足个性化要求的环境,如虚席学习环境),我们便能提高技术辅助学习的质量。
在此基础上,一些教育工作者提供给学习者一些基于Web2.0服务的一些辅助学习的应用。
如:
Wikipedia,blogging,upcoming.org和EVDB。
然而通过应用、研究这些应用所得出的大量数据表明:
这些辅助学习应用只有使数据交流能够更流畅、更密切地与用户进行互动,才能达到有益收效。
学习者经常处于各种的烦恼中:
每天都要打开无数个让人眼花缭乱的学习资源网站,查看每个网站的最新内容,艰难地搜索需要的信息,却同时需要接受汹涌而来的大量无关信息;与其他学习者进行交流时,必须进入他人的Blog或者twitter;曾经花费大量时间查找到的信息不慎丢失等等。
这一系列的烦恼使得学习者对于信息的个性化、精确性、高效性的要求正在替代旧有的“海量”性要求。
由此学习者迫切地希望以一个专门的能够满足用户个性化要求的平台用来作为各种信息资源的端口。
在这种情况下,一个学习者的挑战在于能否找到和进行信息过滤,以及能否达到甚至保持用户和用户以及用户和数据之间的联通来支持学习的目的。
由此协作式个性化学习环境应运而生。
这种学习环境完全是按照个体关注的咨询类型、个人需求及偏好而形成的集合体。
学习者获得的信息一定是精准的,是以学习者需求为前提的,不需要花大量的时间去选择。
每个学习者都可以制定自己的个性化门户来创造属于个人的个性化学习环境。
2协作式个性化学习环境的基本概念
2.1云计算
云计算指的是做为一种服务来提供的应用程序,支持这些应用程序的网络和硬件设备以及数据中心的系统平台。
这些服务长期以来被称为“软件即服务”(SaaS)。
数据中心的硬件及软件共同被称为“云”。
“云”往往被开放給公众使用,并且通过计算使用量的方式来收取费用。
图1云计算系统结构
相比于传统的计算模式,云计算和“软件即服务”的概念对于用户和服务提供商双方都有很大的优势。
服务提供商可以更简易的部署软件,维护软件。
例如,服务提供者不需要自己购买并且维护服务器的安全防护措施。
这些维护都由“云”的提供者来完成。
而对于用户来说,开发公共的“云”往往更加稳定,并且能保证随时随地的使用服务。
例如,Google的云服务是最稳定的云服务之一,使用GoogleE-Mail的用户不用担心他们的E-Mail无法使用,原因就是GoogleE-Mail服务是架设在Google的云服务之上的。
更加重要的一点是,架设在“云”之上的服务可以自动扩充容量和缩减容量,并且能够按用量来计费。
使用“云”的服务提供商不用担心系统负荷过大造成系统无法承载,也不用担心系统闲置造成资源的浪费。
Amazon的AWS,Microsoft的Azure和Google的GoogleApps是比较成功并且被广泛使用的“云”服务。
下一节将介绍GoogleApps,并且提出用GoogleApps来开发远程教育系统的优势以及如何避免现有远程教学系统的局限性。
2.2GoogleApps
GoogleApps是在Google的云计算底层结构之上架设的Web应用程序。
使用GoogleAppEngine开发的应用程序具有开发简单以及高容量和可承担的负载量大的特性。
使用GoogleAppEngine,Web服务提供者不用维护自己的服务器,只需要把应用程序部署在Google的云计算环境之上就可以供用户使用。
服务提供者可以像部署Web应用程序一样,给自己的应用一个域名。
这样用户就可以通过该域名来使用Web应用。
服务提供者还可以控制自己的应用程序是否对所有人开放或者有一定的访问限制。
GoogleAppEngine支持开发者使用多种开发语言来编写程序。
使用GoogleAppEngine提供的Java环境,开发人员可以用标准的Java来开发程序,例如Java虚拟机,Javaservlets及Java编程语言或者任何能够在Java虚拟机上被解释的语言。
例如Ruby。
GoogleAppEngine同时支持Python语言的运行环境,并且包括了Python高效解释器及类库。
Java和Python的运行环境保证了在Google云环境上运行的程序具有高效、安全的特征,并且不与其他的程序耦合。
iGoogle是在GoogleAppEngine支持下,可以被用户自定义的个人Web页面。
使用iGoogle的用户可以选择个人需要的插件来组成私人的个性化页面。
每个iGoogle页面上的插件,其底层都是运行在GoogleAppEngine之上的,并且每个插件都是一个GoogleApp。
与标准的云计算模式相同,服务提供者只需要付自己使用的费用。
GoogleAppEngine提供了免费的500MB的容量和足够的CPU以及带宽用来支持多达每月500万次访问量的Web应用程序。
在我们的研究和开发过程中,免费的服务已经能够完全满足我们的使用量。
如果我们开发的远程教育系统投入使用,使用该系统的学校只需要付超过免费容量部分的费用,而不需重新部署程序或者购买任何硬件设备。
3协作式个性化学习环境的技术基础
3.1程序运行环境技术
服务器:
GoogleAppEngine;
运行平台:
Web/Google云环境;
数据存储:
XML及Google云数据存储。
3.2程序开发技术
开发语言:
Python/Java;
Web设计:
HTML及JavaScript。
Python语言是GoogleApp的传统开发语言,其优势在于它的高级别脚本处理语言的快捷开发特性。
然而由于Java做为Web系统逻辑层传统的开发语言,有着广大的编程人员及类库的基础,GoogleAppEngine实现了应用Java做为GoogleApp的开发语言[28]。
对于有Java开发经验的开发人员,使用Java来开发GoogleApp是更好的选择。
由于程序运行在以Google云为底层基础的Web平台上,所有的用户界面均由HTML、JavaScript等开发。
3.3PLE的学习环境框架
目前,CPLE项目在西华师范大学的教育科学与技术学院正在筹备与规划阶段。
目的在于建设一个个性化学习环境的网络模型。
这种模型也将体现出这种以教育为目的社会服务实现起来的复杂性。
此项目的第一目标在于构建起协作式个性化学习环境的平台,此平台将为教育工作者所使用在专业领域来开发能够辅助学习的材料。
目前最新的进展是用Googleapps作为基础设施来运行PLE,本人将运用Google提供的无偿使用的共同特征性平台:
iGoogle,gadgetsandGoogleAppEngine。
其核心技术是Ajax,基于JavaScript的插件集合以及能够将公共网站的应用程序接口和个人应用相兼容的微格式。
iGoogle是协作式个性化学习环境的前台。
也可是说是个人的一个个性化学习环境的门户网站。
它以GoogleApps为基础,通过在GoogleApps的基础上构架起来的环境,来提供一个能提供各种挂件的接口。
这种本地控制环境(LCE)允许教学机构在此环境上构建一系列的基于使用者所需要的插件工具,这些插件包括:
提供服务的机构提供的日常工具,服务以及制定的信息频道。
同时也允许使用者添加自己所偏爱的工具插件。
另外,iGoogle同时还提供了一些对于构架个性化学习环境起到便利作用的一些特征工具。
如:
开放的社交环境(opensocial),画布视图(canvasview),插件共享(widgetsharing)以及自动化创建主题标签(automatictopic-basedtabcreation)等等。
开放的社交环境:
即是定义一个通用应用程序编程接口(ApplicationProgrammingInterfaces)来访问一个社会网络的用户和资源。
画布视图:
一种强大的可视化网页插件,能够有效地应用到浏览器接口。
插件共享:
可视使用所有网络上所开发的插件及其数据。
自动化创建主题标签:
即用户可以要求iGoogle提供一个主题(如:
“英语学习”),然后它就会自动把此标签的插件添加到iGoogle上,并且提供此关键词下的所有资料。
为了不断增加的后台服务,自我开发的插件成为了插件平台中重要的一部分。
为了达到这一目的,插件允许用XML,JavaScript,openAPIs以及REST范式来开发。
这些开发语言的开放性使得这些插件不仅仅可以在iGoogle上应用,也可以在更大的平台范围内使用。
谷歌应用引擎是云计算的新一代平台的服务器端应用。
这种引擎是把多种使用的交互作用以及数据进行分析和提取得到集体智慧的结晶。
这些应用用执行算法来构建新的服务,这种算法包括:
查找相同元素(用户的或者资源的),推荐资源,查找组,自定义搜索引擎等等。
GoogleApps并不提供插件制作工具。
因此,我们计划将eXe(elearningXHMLeditor)结合到框架中去。
eXe是基于IMS(instructionalmanagementsystems教学管理系统)和SCORM(thesharablecontentobjectreference可共享内容对象参考模型)标准下的创作工具。
其作为基于C/S模式存在的独立应用程序。
我们计划将客户端与服务器端分离。
将一个内容管理器加入到服务器端,在机构所提供的和自己所内在需要的服务的平台中来发布学习资源。
而客户端则是做为一种插件置于iGoogle中。
3.4实施于PLE的服务
这种能够为学习者所用的iGoogle包括了一系列的插件所提供的满足用户内在需求的服务,如:
Gmail,GoogleCalendar,GoogleDocs,GoogleTalk,StickyNotes,Delicious,Flicker,YouTubeandblogs.由于此项目并未申报,所以以教学服务为目的的插件目前仍不能为此项目的管理者所用。
教学服务一旦整合成功,那么信息组(如:
课程注册,学术人员,行政人员结构)就可以在学校服务器端进行备份,以便教学人员相互沟通,达到联通的效果。
在今后的几年,我们计划基于协作式个性化学习环境的门户来实现一些列的服务。
这些服务包括:
数字认证(运用LDAP服务器)、学习资源库、新插件的开发、创建社交网络、人物检索、点对点信息流、直接搜索引擎以及支持系列学习的电子档案。
4系统设计
4.1基于GoogleApps的远程教学系统设计原则
模块化:
每个远程教学的子功能都被设计成一个单独的GoogleApp模块或者一个单独的iGoogle插件。
学生和教师可以随意选择添加使用这些插件或者移除它们。
整合性:
我们设计的远程教学系统能与Google的其他开放的云计算服务相整合,最大程度上整合资源。
易用性:
我们设计的远程教学系统应提供易用友好的界面,使学生及教师从传统的远程教学平台转移到我们的远程教学平台上后仍然能熟练使用系统。
高效性:
由于GoogleApps是根据用量和负载来计算费用。
在实际的应用中,程序的效率以及数据的大小在一定程度上影响了该系统的费用。
图2基于GOOGLEAPP的远程教学系统设计结构
4.2基于GoogleAPP的远程教学系统的模块设计
我们设计的基于GoogleApps的远程教学系统分为管理系统、教师系统及学生系统3个子系统。
管理系统主要负责管理系统里的各种信息。
教师和学生系统共同具有以下5个模块:
(1)教学视频模块。
教师上传或相关教学视频,学生可以在系统内直接播放视频。
(2)教学资源模块。
教师或学生上传教学资源,如PPT课件,其他教师和学生可以下载。
(3)课程模块。
教师管理课程内容,如作业及分数。
学生上交作业及查询分数。
(4)互动讨论模块。
教师和学生通过即时消息及email讨论课程相关内容,学生和学生之间使用互动模块来协作完成作业。
(5)日程管理模块。
类似课程表,与Google日历结合,提供日程提醒。
在这些子系统和模块基础上,所有的模块均实现iGoogle插件。
用户可以选择自己需要的功能添加到页面上。
所有的数据都是用Google的云数据存储。
所有的模块使用特定的云数据存储接口来读取和写入数据。
5结束语
本文描述了一种协作式个性化学习环境的门户,这种网络构架既能够支持大的网络门户网站提供的服务,又能满足个性化自我需求的服务,而且并不需要购买其他昂贵的专业软件。
另外,个性化学习环境的开发能够实现自我调控需求。
这种基于教学目的的服务的实现和测试是本项目的核心要求。
这种方法需要一种平台,在此基础上,能够允许我们构建一种框架来更进一步深入此主题。
GoogleApps提供了能够符合我们目标的一种灵活的革新性的基础框架。
自定义插件能够应用外部GoogleApps构架。
当然,此插件也同时可以应用到任何首页及普通的页面,甚至支持现场数据转播的currentVLE。
但,当我们组建了这一框架的时候,我们发现GoogleApps的iGoogle并非最终版本(比如,它并不支持canvasview)。
然而,Google最终将更新这种版本。
尽管本文中提出的解决方法在某种程度上解决了Google的个性化软件的问题,但是其它相似的平台同样可以运用自己的C/S通路或者自己的外部资源应用服务产品。
我们之所以选择GoogleApps是因为它所存在的技术性问题并不直接影响着我们的最终目标。
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