引言

　　随着网络的普及应用和信息技术的发展，全国各地的中小学普遍接入Internet，更有大多数家庭已经是宽带入户。据2003年12月最新调查，我国现在互联网用户数量已超过7800万，较年初增长32%。对于教育来说，由此带来了教学模式的重大变化，从传统课堂的“以教师为中心”扩展到Internet环境下的“以学习者为中心”的远程教学。基于Internet的远程教育具有开放性、灵活性、学习终身性和资源共享性等优点[1]。充分利用这些优点不仅可以满足学习者个性化学习需要，而且可以在很大程度上提高学习效率。但据初步调查表明，大多数学习者在网络学习时，会遇到不同程度上的困难，主要原因是目前的网络学习系统中存在以下问题：

　　(1)网络课程堆砌化。

　　大多数网络课程只是简单的把课本内容网页化，生硬的堆砌到网络上，并没有考虑到远程网络教育环境和传统课堂教育环境之间差别，没有充分发挥出网络环境的优势，反倒使学习者对网络学习产生厌恶感。

　　(2)学习资源混杂化。

　　网络中的资源不仅多种多样，有文本、图形(图像)，音频、影视、动画等五种类型，而且来源途径更为广泛。大多数学习系统对资源缺少有效地组织、管理和引导，使学习者面对大量杂乱的资源却不能充分、有效地利用。

　　(3)缺少有效、敏感的响应与反馈、测试与评价系统。

　　对学习者在学习中出现的疑难问题，不能及时的给予响应和反馈信息，使其产生无助、孤立感。在学习过程中，学习者只是被动的接受教学内容，不能实际参与到系统中进行交互式、发现式的主动学习，很难达到最佳学习效果。练习、作业和测试系统中的题目多是事先放在Web页面上固定不变的，不能根据不同能力学习者的要求和学习情况自动选题组卷、变化题目，精确地对每一个学习者进行测试和评价。

　　尤其在基于Internet的自主学习系统中，由于自主学习在我国现实教学中刚刚倡导，学习者缺少这方面能力的培养，所以大多数学习者自主学习能力较差。通过分析比较国内著名的清华同方[2]和科利华等网络自主学习平台，与国外的Learn to Speak English 8.1 [3]和An Intelligent Tutoring System for Physics[4]等学习平台，目前国内自主学习平台存在更明显的问题：

　　(1)缺少有效的导学机制。

　　在当今新课程改革的探索的浪潮中，自主学习还处于初试阶段，学习者自主学习能力和控制能力比较差，所以在参加网络自主学习时，需要有效的引导。在网络学习中，学习者随意性较大，甚至很盲目的漫游，不知道要学什么，或者怎么学，既浪费时间又达不到学习目标，显然有效的导学系统是必要的。

　　(2)系统的智能性较低。

　　不能根据学习者的水平和学习情况提供合适的、个性化的、交互的学习环境，调动学习者的学习兴趣。仍然束缚在传统教育的模式中，不能根据学习者个性提供相应的指导，实现个性化教学。不能根据学习者当前的薄弱环节，提供学习者补漏的提示和相应的学习计划。系统的智能水平在设计阶段就已经基本定型，所谓智能只是对专家知识部分的、有限的、显性的反应，多是比较单纯的“推理智慧”，很大程度上依赖推理机的设计与知识的表示，不能根据实际应用情况不断的修改和丰富知识[5]。

　　为了解决上述基于Internet的学习系统，尤其是自主学习系统中的问题，设计开发一种智能性、适应性的导学系统是必要的。

　　1.ITS设计思想

　　根据认知建构主义理论、社会认知理论和人本主义理论，利用软件工程、数据挖掘和人工智能等技术，分析设计智能导学系统。首先，对网络学习系统中的知识点、学习资源、学习者和规则等对象建模，然后，根据Web日志和数据库信息挖掘学习者个性和共性规则，最后，对规则进行评价和自适应修改。

　　ITS在基于Internet学习系统中的应用，解决了以往网络学习系统的不足，提供一种具有智能引导学习的系统，这种系统具有以下优点：

　　(1)解决学习者在网络学习中的盲目性。让学习者明确学习目标和学习内容，诱发学习内因，产生一种“拉动”作用，促进学习者在完成学习内容后，主动对学习内容进行练习测试，对学习效果进行评估，检查学习目标完成的程度，激发学习者主动建构知识，适应新的学习内容。根据学习者的薄弱环节，提供补漏的提示和相应的学习计划[6]。

　　(2)智能性较高。ITS能根据学习者当前的实际情况，对其学习内容和方向以适当的引导。这极大地增加了学习情境的人性化色彩，对提高学习者的学习兴趣，改善教学效果有重要的意义。ITS分析得出的规则在学习过程中不断得到锻炼，即通过规则在学习过程中的绩效来修正自身，使其能够更加确切地反映学习者的真实情况。学习者登录学习的次数越多，时间越长，则其规则与其实际情况就越贴切。

　　(3)友好快速的个性化交互界面。根据学习者的媒体偏好规则，把文本、图形(图像)、音频、视频及互动式课件结合起来，形成个性化的学习环境，抓住学习者的注意力和思维，充分调动学习积极性和主动性，有效地组织和利用丰富的网络资源。

　　(4)因“才”施教、评价准确。ITS分析学习者的学习情况，根据他们的认知水平和学习风格，动态的组织、调整课程和试题难度。对于水平高者，课程和试题难度适当增加或者加快课程进度，低者则适当降低难度或减慢进度。这样能最大限度地挖掘每个人的潜力，改变传统教育的“一视同仁”，实施个性化教育。

　　2.ITS对象模型

　　在ITS中，主要涉及以下几个对象，考虑到系统的扩展性和移植性问题，在对象建模时，参考了“现代远程教育规范”和新课程改革的相关要求，并且每个对象都有相应的扩展基。

　　2.1 知识点模型

　　知识点是描述教学领域知识的完整的教学单元，知识点之间存在的各种关联及其关联程度称为知识点关系。若学习知识点A，必须先掌握知识点B，则B称为A的前驱知识点，而A称为B的后继知识点，其关联程度有强弱之分。知识点及其关系的集合称为知识树[7]。

　　知识点：：=<知识点标识，知识点名称，关键词，知识目标，情感目标，能力目标，学习内容，难易程度，教学重点，重要程度，学习时间，媒体资源，强前驱知识，弱前驱知识，强后继知识，弱后继知识，扩展基>。

　　在网络学习中，知识点为基本学习单元，相应某一学科的知识点编码和知识树如图1：

　　这样的知识点编码和知识树结构，清晰的反映了知识点之间的相互关系，以某一知识点为例，可以方便的找到该知识点前驱和后继知识点。树中的每一个知识点都被赋予唯一的编码，方便了知识点的查询、增加和删除。学习者在学习某一知识点时，ITS可以很容易的对其进行前驱知识测试和后继知识提示。根据Web日志挖掘出的频繁访问路径[8]，调整知识树结构，形成适应网络学习的知识点关系网络和导航。

　　2.2 学习资源模型

　　学习资源的媒体类型分为：文本、图形(图像)、音频、视频、动画五大类。

　　资源信息：：=< 资源标识，知识点标识，关键词，描述，有效学习时间，大小，使用环境，反馈评价，扩展基 >

　　资源标识编码如下规定：T开头表示文本，P开头表示图形(图像)，A开头表示音频，V开头表示视频，F开头表示动画，通过特定开头字母确定素材类型。