分布式学习系统软件建模策略探讨

随着网络技术教育应用的深入发展，信息化学习资源、学习系统的规模、复杂度日益增加。其技术手段、设计思想、系统体系结构都发生了深刻的变化，网络教学系统正朝着分布式、协作化、智能化的方向发展。一方面，借助于网络技术，学习系统的规模日益膨胀，不断扩大，在结构上具有鲜明的分布式特征；另外一方面，人们又希望能够实现这些分布式学习资源与系统的统一共享、重用与互操纵。领域研究者从不同的角度对日益复杂化的分布式学习系统进行了广泛深入的研究。美国“高级分布式学习”(AdvancedDistributedLearning)研究机构从资源共享的角度出发，提出了一个“可共享课程对象参照模型”(SCORM)，旨在解决分布式学习的学习内容共享、互操纵与重用、更大范围的协作、智能指导等问题；国际标准化研究组织，如ISOSC36、IEEELTSC学习技术委员会、IMS全球联合学习机构等，则从体系结构、学习者、学习资源和学习管理系统的信息模型等角度出发，提出了一系列分布式学习系统开发可参照的信息模型、规范标准。但是，在方法论层次上如何构建这些日益复杂化的分布式学习系统，目前国际上尚缺乏可靠的理论模型。现代的主流软件工程技术主张采用模型驱动的方法进行软件系统的构建。因此，从教学系统设计与软件系统设计相结合的角度出发，构建一套分布式学习系统设计的模型化方法，实现分布式学习系统的软件建模，以支持分布式学习系统的有效开发，有着重要的现实意义与应用价值；同时，也将会从方法论上丰富教育技术学领域中教学系统的设计理论与开发理论。围绕这一问题，本研究从理论基础、分析方法、建模过程与模型表示几个角度出发，对建构主义学习环境设计理论、教学系统设计方法、面向对象方法、UML建模技术等相关理论、方法与技术进行了多角度、交叉性的研究。通过理论分析与实践研究，建立了一套以“学习角色—学习活动—学习环境”模型框架为核心，面向分布式学习系统(环境)开发的软件建模方法，简称为RAE(Role-Activity-Environment)方法。要全文共八章，其中第二、四、五章是本论文的重点。全文的框架如下:第一章:先容了本研究拟解决的关键问题、实践基础与研究的内容、目标与方法。第二章:综述了分布式学习系统的基本概念，分布式学习系统设计的理论基础、技术基础，从静态、动态两个角度提出了分布式学习系统的抽象模型，并以此为基础，从系统要素和建模方法两个维度界定了分布式学习建模研究的问题域。第三章:从现代软件建模技术的角度出发全面论述了分布式学习系统软件建模的基础。包括基本概念、面向对象的建模技术和分布式系统的软件模型表示方法、技术。第四章:从基本思想、模型抽象方法、建模过程、应用框架和模型表示几个层面论述了RAE的理论框架。阐述了RAE方法的核心思想:(l)分布式学习系统建模以“学习角色一学习活动一学习环境”抽象模型为框架核心，不断演化;(2)以学习用例为驱动，以“角色一活动一环境”模型为框架，多次迭代实现系统的建模;(3)以活动理论为框架指导系统的学习活动分析，构建系统的分析模型逐一|语文教学论文|需求模型和学习活动模型;(4)以“设计模式(DesignPattems)”方法指导系统的环境设计，构建系统的设计模型逐一|语文教学论文|学习环境模型与实现模型;(5)以UML、XML表示系统的软件模型。第五章:具体论述分布式学习系统的需求模型、学习活动模型、学习环境模型和实现模型的构建方法与模型表示问题。第六章:提供一套支持RAE方法的建模参考模板。第七章:RAE方法的应用研究，包括:(l)建模工具原型的研制;(2)通过RAE在实际项目开发中的应用案例，分析了RAE建模方法的应用，初步验证RAE方法的有效性。第八章:研究结论。【关键词】：分布式学习分布式学习系统学习环境学习活动教学设计学习设计软件建模面向对象学习对象EMLUMLXML建构主义学习环境活动理论分布式认知设计模式分布式对象学习技术标准
【论文提纲】：第一章课题研究概述17-241.1问题的提出171.2相关研究综述17-211.2.1相关研究先容18-201.2.2相关研究评述20-211.3本文的实践基础211.4课题的研究内容及目标21-221.5课题的研究意义22-231.6研究的方法23-24第二章分布式学习系统24-382.1分布式学习系统的概念24-262.1.1分布式学习系统发展的背景242.1.2分布式学习系统的概念24-252.1.3分布式学习系统的特点25-262.2分布式学习系统设计的理论基础26-312.2.1建构主义和社会建构主义理论26-272.2.2活动理论27-282.2.3分布式认知理论28-302.2.4ITT(InstructionalTransactionTheory)教学事务理论30-312.3分布式学习系统开发的技术基础31-342.3.1分布式系统与分布式学习系统31-322.3.2分布式学习系统的计算模型32-332.3.3分布式对象技术33-342.4分布式学习系统的软件建模34-382.4.1建模的概念34-362.4.2建模的层次36-372.4.3建模的方法技术37-38第三章分布式学习系统软件建模基础38-623.1软件建模概述38-443.1.1基本概念38-393.1.2模型驱动的软件开发39-413.1.3软件建模方法41-423.1.4软件模型的表示与建模语言42-443.2面向对象的软件体系结构与建模44-523.2.1OMG的建模标准与推荐体系结构~(28)44-483.2.2模型驱动的体系结构MDA~(28)48-513.2.3特定软件领域体系结构--DSSA51-523.3分布式系统建模52-583.3.1分布式系统建模概述52-533.3.2开放分布式处理参考模型RM-ODP53-553.3.3分布式对象软件框架55-583.4分布式学习系统的模型表示58-623.4.1EML教育建模语言58-603.4.2UML可视化建模60-613.4.3基于XML的语义信息模型61-62第四章RAE分布式学习系统建模方法62-834.1RAE的方法论基础62-714.1.1面向对象方法62-644.1.2以活动理论为框架的建构主义学习环境设计64-664.1.3软件过程方法66-694.1.4设计模式69-714.2RAE方法的基本框架71-814.2.1建模的条件|教育论文网|714.2.2RAE方法的适用范围714.2.3基本概念与相关定义71-724.2.4RAE方法体系72-734.2.5RAE的基本思想73-754.2.6RAE方法的建模过程75-794.2.7RAE方法的模型表示79-814.3学习技术标准在RAE建模方法中的应用81-83第五章分布式学习系统模型的构建与表示83-1315.1模型构建与表示的基础83-895.1.1分布式学习系统建模层次83-845.1.2模型的表示方法845.1.3关于学习的抽象模型84-855.1.4关于分布式学习系统的抽象模型855.1.5分布式学习系统的体系结构模型85-895.2系统需求模型89-935.2.1系统需求概述89-915.2.2需求的分析过程915.2.3需求模型的表示91-935.3学习活动模型93-1085.3.1学习活动概述945.3.2学习活动的分类94-985.3.3学习活动设计的要素98-1005.3.4学习活动的模型表示100-1085.4学习环境模型108-1275.4.1分布式学习环境的特征108-1095.4.2分布式学习环境设计的有关理论109-1105.4.3分布式学习环境的构成110-1125.4.4分布式学习环境的常用资源与工具112-1135.4.5分布式学习环境的构建113-1155.4.6分布式学习环境的模型表示115-1275.5系统实现模型127-1315.5.1系统实施模型的表示127-1285.5.2系统的分布特性建模128-131第六章分布式学习系统建模模板131-1346.1建模模板概述131-1326.2建模模板的应用132-1336.3设计模式描述文档133-134第七章应用研究134-1477.1分布式学习系统建模工具134-1397.1.1软件建模工具概述134-1357.1.2分布式学习系统建模工具的设计与开发135-1397.2案例分析139-1477.2.1研究性学习系统139-1447.2.2南方航空公司E-learning学习系统144-1467.2.3小结分析146-147第八章研究结论与展望147-1508.1本课题的研究成果147-1488.1.1研究工作1478.1.2研究成果147-1488.1.3本研究创新之处1488.2后续研究与展望148-1508.2.1后续研究问题148-1498.2.2后续研究项目1498.2.3展望149-150参考文献150-159附录159-198附录1分布式学习系统建模参考模板159-177附录2分布式学习环境设计模式177-187附录3研究性学习网络支持系统软件模型187-192附录4南方航空公司电子化学习系统网络课程的XML信息模型192-194附录5与本研究相关的研究课题和软件开发项目194-197附录6论文期间的研究成果及发表的学术论文197-198致谢198-201