FODEM在分散学习社区和学习环境开发中的应用

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  [摘要]芬兰约恩苏大学计算机科学系Jarkko Suhonen和Erkki Sutinen提出了FODEM(FOrmative DEvelopment Method)法,并指出FODEM是在极为分散学习社区中开发数字化学习环境的一种有效开发方法。本文阐述了FODEM法,介绍其在ViSCos课程开发中的应用实践,最后指出FODEM对我国西部分散学习社区中开发数字化学习环境有一定的启示。
  [关键词] 数字化学习环境;形成性开发法;学习社区;芬兰
  
  在芬兰,同样存在着教育不平衡现象,芬兰东部的某些农村受文化、地理、世俗等影响,学生数量相对稀疏,是典型的极为分散的学习社区。芬兰约恩苏大学计算机科学系Jarkko Suhonen和Erkki Sutinen学者在ViSCoS在线学习中使用的FODEM法,对我国在西部欠发达地区分散学习社区中开发数字化学习环境有重要的借鉴意义。
  
  一、FODEM概述
  
  数字化学习环境(DLEs)是支持学习、教学及研究活动的技术解决方法。它包括教育软件、数字化学习工具、在线学习课程及学习资源等,因此DLEs被看作是开展数字化课程学习的基础。有效的DLEs要求开发者能够巧妙地、创造性地使用技术手段,旨在迎合不同技术、教育及文化背景下的教学需求。
  分散学习社区是指在一个相对广阔的地理区域内学生人口比较稀疏。在分散学习社区中,学生相互距离较远,在学习中无法进行互相帮助,因此迫切需要有效的DLEs支持进行学习。FODEM除了可以迎合极为分散学习社区的需求外,它本身也是一种能实行的DLEs开发法。尤为适用于整个开发过程都是全新的、学习环境的需求及期望都可能会随时改变的情境。
  1.“线”作为核心结构
  FODEM(Formative development method)形成性开发法中,“线”是最基本概念,是在数字化学习环境开发过程中确定的开发主题。如在开发课程中所“使用的视觉工具”就是一条“线”。使用“线”而非“阶段”、“过程”等术语,是因为FODEM开发过程是由几条平行的、异步的线同时展开而成。
  引入“线”结构,是为了说明开发过程中最重要的方面,因此“线”无需涉及到开发过程的方方面面。在极为分散学习社区情境下,受开发与实施的资源所限,关注其中最为重要的几个方面(即“线”)是为明智之举。
  每条“线”都有三个相互依存辨证的要素:需求分析(NA),实施(I)与形成性评价(FE),也可同时包括多个这些要素。每条“线”中都有一个确定的开发主题将各要素相互联系起来,如图1中指向右边的箭头表示各要素间的不定交互。FODEM的一个主要原则就是在从学习者、教师、管理人员和设计者等获得的反馈基础上,逐渐优化数字化学习环境。开发环境之初,或许只有一条“线”,随着FODEM在整个数字化学习环境开发生命周期中,强调研究方向,会衍生出多条不同类型的“线”,我们可以用线性或螺旋型描述这一周期。图1描述在开发过程中如何使得两条“线”同时开展,左边的“线”表示一条“线”的开发周期。
  


  图1 开发过程中的两条"线"
  
  2.FODEM三大要素
  需求分析(NA)是开发者应明确数字化学习环境的教学目标。需求分析包括:主要概念的定义、角色与开发环境的预期效果。在开发早期,最紧迫的问题应给予优先考虑。需求分析也可包括其他“线”中的形成性评价的分析结果。
  实施要素(I)是用来实施需求分析中的设计方案。最常使用的实施方法是快速原型法(fast prototyping),用来测试设计方案是否可行。实施过程或许不能使得任一预期结果得以实现,但至少能够实现开发的学习环境其最主要的功能。
  形成性评价(FE)是对学习者使用已设计好的环境体验进行评价。使用活动日志、数据库、浏览历史记录评价学习者体验学习环境的情况。作为形成性评价的一部分,开发者应通过采访、问卷调查等方法对学习者的个人情感、体验、对环境的感知得出数据。表1总括了FODEM各要素的任务、方法、结果和挑战。
  


  3.各“线”的相互依赖性
  FODEM的依赖性是指“线”与“线”间相互依存的结构,不同“线”中要素间的交互及批判性联系,可用箭头表示其交互方向。“线”与“线”间或其中某单一要素间的依存关系既有单向也有双向。“线”、“线”间的依赖是指整条“线”是在另一条“线”基础上发展而来。在图2 FODEM应用场景中,“线”1与“线”2间的依赖性指“线”2是“线”1的再开发成果,“线”3中的箭头是指“线”2中实施要素要考虑“线”3中的需求分析。
  理论上,多层“线”结构是存在的。当开发过程范围很广泛,一条“线”可分为多条子“线”。当子“线”范围足够大,又可重建一独立的环境开发过程。多层“线”结构的依赖性存在于“线”与其平行“线”间,而非“线”与子“线”。图3为一多层“线”结构图。
  4.FODEM与其类似方法比较
  FODEM的产生是从常规软件开发及教育技术设计模型中得到灵感的。系统发展生命周期(SDLC)和情境设计(CD)都来源于常规软件的开发,而教学设计(ID)和设计研究(DR)是专门关注于教育技术领域。这些方法的共同点是都包含三大要素:规范(S)、实施(I)、评估(E)。规范要素用来明确目标需求;实施要素是执行解决方案;评估要素是用来分析实施结果。
  SDLC模型通常是基于建构的方法。传统的SDLC方法中,评估只针对于软件成品,在新的SDLC中,强调对开发过程各阶段进行反复、螺旋状的测试。CD模型更为关注使用者所关心的问题,例如如何识别学习者的需求等。ID模型侧重于开发过程中的教育层面,现代的ID模型强调以学习者为中心、反思及形成性发展。DR包含在学与教过程中的一系列技术设计及实践方法,学习环境开发过程中带有着强烈的人本主义色彩。与其他类似的方法相比,FODEM的独特之处在于它是由几条平行的、互相依赖的、异步的单元所组成,即所谓的“线”。
  
  二、FODEM在ViSCos中的应用
  
  ViSCos(Virtual Studies of Computer Science)计算机科学虚拟学习是芬兰约恩苏大学计算机学院开发的一门在线计算机学习课程。ViSCos针对即将升入大学的芬兰东部农村学生开展的。课程于2000年开发,课程环境目前已经比较成熟,已有成千学生远程学习这一课程。当前在计算机学院及继续教育学院的合作下,芬兰的每一个人都可以申请学习ViSCos课程。这一课程内容包括三个主要部分:ICT基础知识;Java基础教程;计算机科学简介。
  在ViSCos开发中有五条“线”:课程开发第一版本;循环改进;新技术引入支持学习;ViSCos移动;英文版本。
  


  图2 FODEM的一个应用场景
  


  图3 多层“线”结构
  
  对计算机科学进行首次课程开发,尽快形成一课程体系,便于学习者进行学习。在2000—2001年间开发者完成第一版本的开发并试行。对学习者进行需求分析,课程实例及作业布置力求典型,与学习对象及兴趣密切相关。这条“线”主要是致力于探索在ViSCos学习中学习者为什么会遇到困难。通过问卷调查、访谈、日志、试卷分析及学习者提交的练习作业,分析表明:编程课程学习有一定的难度,是导致学生辍学率高的主要原因。
  在循环改进阶段,重心是对编程课程的改进。在对“线”1评价反馈基础上,对课程结构及学习材料作一定的调整。将编程课程一与编程课程二统合为一门课程,将课程学习时间由10周调整到12周。增加可选题,新的实例与作业等等。在循环改进过程中可以调查出学生在ViSCos学习中辍学的原因。从2001年始课程循环改进工作比较活跃,对学习者辍学的现象探究在持续进行。
  第三条“线”中主要是引入新技术解决方案,有助于ViSCos课程学习。在2002年开发者逐步引入新技术。其中包括四条子“线”:LEAP(LEArning Process companion)学习过程伙伴数字学习工具。LEAP的引入是应对ViSCos设计挑战,主要功能相当于一个数字化学习公文包;Ethicsar伦理论辩工具。Ethicsar是对与伦理有关的问题进行论辩和评价的一种基于网络的工具;Jeliot程序可视化工具。通过Jeliot,新手程序员可以呈现他们自己编写的Java 代码;Data mining数据挖掘技术;Data mining主要是对学生呈交的作业进行数据处理。ViSCos与技术解决方案间的依赖性是双向的,引入这些新技术能够给予学习者更好更全面的学习支持。
  在ViSCos开发中,ViSCos移动与ViSCos英文版本这两条“线”尚不成熟。ViSCos移动是指学习者通过移动设施就可以进行ViSCos课程的学习。ViSCos英文版本是为了英语母语的学习者而开发的。
  
  三、对我国开发数字化学习环境的启示
  
  综上所述,FODEM较其他数字化学习环境开发方法,应用于分散学习社区有其独特优势,表现在:①开发成本低,整个ViSCos课程开发仅花费$10,000。②其需求分析及研究定位能够开发出更具情境化更合理的学习环境。在ViSCos中,引进大量技术方法以优化课程安排及数字化学习材料,满足学习者的需求。③学习环境开发过程遵循简单、持续建构的开发方法。FODEM模型是由平行的、相互依赖的“线”组成,形成性评价能确保其开发过程的紧凑性与聚焦性。
  在我国,西部地区12省疆域辽阔、地势较高、地形复杂,相对我国东部,西部地区经济欠发达,教育水平较落后,是需要开发的地区,同时也是我国少数民族聚集的地区。因此政府非常重视西部地区远程教育实施,从2003年起,国家拿出100亿元为西部十三省区配置现代远程教育装备。在硬件设施建设具备一定的基础时,开发合理的数字化学习环境迫在眉睫。因此专家学者以及一线教师也积极投身于学习环境的开发,尤其是对分散学习社区的学习环境的开发既存在机遇又面临着挑战。
  许多教师利用校园网专题讨论区构建数字化学习环境;通过E-mail加强师生联系;利用FTP上传和下载学习材料等等技术手段实现ICT在教学中的应用。通常地,远程教育中网络课程的开发过于重视技术因素,这很大程度上导致了ICT在不同教育情境中并未得以充分应用。
  


  图4 FODEM应用于ViSCos课程开发
  
  而FODEM,较其他全面的课程开发方法而言更强调简易性。同时,FODEM内在的平行结构,能反映大多数教育情境的动态变化,能考虑到学习与教学的复杂性。开发成本低是FODEM应用于西部最大的优势,充分利用政府给予西部的教育支持费用;FODEM的需求分析及研究定向能为多民族的西部学习者带来福音,少数民族学生能远程学习自己民族语言的课程。其中的特定的研究定向,即所谓的“线”能梳理开发者的开发思路,优化远程学习环境;考虑到远程学与教过程中的种种不定因素,尤其是西部学习者,受固有的地理位置、世俗因素等的影响,学习需求极易发生变化,所以开发持续建构的学习环境非常有意义。因此,FODEM的使用需求分析同样也使用于我国西部地区远程教育的开展,它将有助于促进ICT在偏远分散学习社区中的普及。
  
  [参考文献]
  [1]Suhonen, J..A formative development method for digital learning environments in sparse learning Communities. http://joypub.joensuu.fi/publications/dissertations/suhonen_learning/suhonen.pdf.
  [2]Suhonen, J..& Sutinen, E..Fomative developing model in action--case of a digital learning tool. IEEE Computer Society Press, 2004.
  [3]Sutinen, E..& Torvinen, S. The candle scheme for creating an on-line computer science program--experiences and vision. Informatics in education, 2001.2.
  [4]Torvinen, S..Aspects of the evaluation and improvement process in an online programming course—case: the ViSCos program. Licentiate Thesis. Department of Computer Science, University of Joensuu, Finland, 2004.
  [5]Suhoen. J..Virtual studies of computer science.http://cs.joensuu.fi/cisos/?lang=eng.
  [6]Meisalo, V., Sutinen, E., &Torvinen, S..How to improve a virtual programming course.In Proceedings of the 32nd ASEE Frontiers in Education Conference,November 2002,Boston,MA,USA.
  [7]Laine, T., Myller, N., & Suhonen, J.ViSCos mobile: learning computer science on the road. In Proceedings of the 5th Annual Baltic Sea Conference on Computer Science Education, November 2005, Koli, Finland.
  [8]Jetsu, I., Meisalo, V., Myller, N., & Sutinen, E. Ethical argumentation with Ethicsar. In Proceedings of the IADIS International Conference on Web Based Communities (WBC2004), Lisbon, Portugal: IADIS, 2004.
  
  [作者简介]
  黄瑛,西北师范大学教育技术学硕士研究生。
  郑国军,江西省上饶市委党校信息中心助教。
  
  Application of FODEM in Developing Digital Learning Environments in Dispersed Learning Community
  Huang Ying1 & Zheng Guojun2
  (1.Educational technology and Communication College, Northwest normal university, Lanzhou Gansu 730070;
  2.Information center, Shangrao Party Institute, Shangrao Jiangxi334000 )
  【Abstract】 Jarkko Suhonen and Erkki Sutinen, who are in department of computer science of University of Joensuu in Finland, put forward FODEM (FOrmative DEvelopment Method) and indicate FODEM is an effective method of developing digital learning environments in dispersed learning community. This paper expatiates on FODEM, presents its application in ViSCos development, and finally offers its suggestions to developing digital learning environment in widely dispersed learning community in the west of China.
  【Keywords】 Digital learning environment; Formative development method; Learning community;Finland
  本文责编:陶 侃
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