计算机支持的协作学习活动的本体研究

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计算机支持的协作学习(Computer-Supported Collaborative Learning,简称CSCL)是当前教育技术学的新兴研究领域之一。   早期的研究者从“计算机支持的协同工作”(CSCW)出发,把CSCL界定为CSCW在学习中应用的一个特定的应用领域。他们更强调CSCW技术在教学和学习领域的应用。后来,研究者逐步认识到工作与学习存在着本质的不同,他们强调应从“学习”和“协作学习”的角度出发去研究如何利用计算机技术来支持协作学习。研究者在CSCL领域做了大量的开创性工作。但是,CSCL研究领域仍然存在两大核心问题。其一,是协作的本质,协作发生的机理与机制问题;协作的本质是什么?协作是如何进行的?如何有效地开展协作活动?其二,是协作学习过程中,协作活动共享的问题;协作活动如何被不同的设计者、参与者正确识别和执行?协作活动如何才能被计算机及其系统正确识别、共享和重用?   辩证唯物主义心理学的大量研究表明,学习是以人与环境之间的相互作用为中介的,这种相互作用就是学习活动。由此类推,本文认为协作学习也是以活动为中介的,协作的本质就是一种活动。因此,本文提出,计算机支持的协作学习活动(CSCL Activity)是CSCL研究领域的核心内容之一:从知识工程领域的本体论的视角去研究CSCL活动,提出一种可行的方法建立CSCL活动的本体,以解决CSCL活动为不同的人和机器所共享和重用的问题。为此,我们提出了“计算机支持的协作学习(CSCL)活动的本体研究”这一选题。通过CSCL活动的本体研究,可以明晰地界定CSCL活动的构成要素、建构CSCL活动过程的类比模型,并在此基础上扩展建立CSCL活动的核心概念集和概念层次体系,结合过程规范语言(PSL)和描述逻辑(DL)建造CSCL活动的本体。CSCL活动的本体研究将为CSCL活动的设计、组织实施和评价分析提供系统方法指导,为设计、开发基于活动的CSCL应用系统平台和工具提供智能化的实质支持。因此,CSCL活动的本体研究是实现CSCL活动应用系统智能化的基础,具有重要的理论和实践价值。   本文主要的研究工作是:   1、系统梳理了CSCL的研究领域、范畴和发展趋势,提出CSCL活动是CSCL,研究的核心内容,并对CSCL,活动的研究现状进行了综述;   2、以活动理论(Activity Theory)为基本分析框架,从本体论的视角分析、提取和总结CSCL活动的核心概念,探讨它们之间的关系,形成CSCL,活动的核心概念集;   3、运用解释结构模型方法(ISM)建立CSCL活动的过程类比模型;   4、应用本体的方法剖析CSCL活动的过程类比模型,提出一种基于过程规范语言(PSL)和过程描述逻辑(DL-P)的CSCL活动过程本体建造方法,对CSCL活动过程本体规范(DL-CSCLP)进行详尽定义,并参照KSL本体建造七步法建立了CSCL活动的本体;   5、使用本体工具Protégé实现CSCL活动本体的形式化表示(OWL表示);   6、分析CSCL活动本体的应用方向,提出CSCL活动本体在智能化CSCL活动管理系统(OB-CSCLAMS)的设计和实现中的应用方案,以检验CSCL活动本体及其建造方法的有效性。   通过研究,本文得到以下结论:   1、在活动理论框架下,CSCL活动由协作参与者、协作学习共同体、协作学习任务、计算机工具、协作学习规则、协作学习模式、协作学习目标和角色等要素构成;   2、运用ISM方法建构CSCL活动系统模型是可行的;   3、基于描述逻辑(DL)和过程规范语言(PSL)提出的CSCL活动过程的规范说明DL-CSCLP,能够有效表示CSCL活动过程,建立CSCL活动本体;   4、CSCL活动本体可以应用在CSCL活动设计、CSCL,活动分析和CSCL活动支撑平台、工具开发等领域。   通过建造CSCL活动的本体,使研究者对协作的本质有了一个清晰、明确和可共享的概念体系;透过CSCL活动本体的应用,也解决了CSCL活动在不同的系统和计算机之间实现共享和重用的问题。   本文共分为七章,其章节安排及内容如下。   第一章 导论(Introduction)。论述本研究面临的主要问题、问题提出的背景、研究的目的意义、研究的主要内容,以及研究的方法与步骤。   第二章 文献综述(Literature Review)。对计算机支持的协作学习(CSCL)、CSCL活动、本体及本体论,以及计算机支持的协作学习活动(CSCL-Activity)本体的研究进行文献综述,以掌握研究的前沿动态,并寻求解决问题的方法。   第三章 研究的方法论(Methodology)。主要论述建立CSCL活动系统的ISM方法,以及建造CSCL活动本体的理论与方法。   第四章 CSCL活动系统建立与分析(CSCL Activity System Analysis)。主要论述如何利用解释结构模型法(ISM)建立和分析CSCL活动系统的概念模型。   第五章CSCL活动本体的建造(Building Ontobgyu of CSCL Activity)。提出一种基于过程规范语言(PSL)和过程描述逻辑(DL-P)的CSCL活动过程本体建造方法,主要论述CSCL活动的结构要素分析、CSCL活动的本体获取、CSCL活动的本体编码、CSCL活动的本体集成,以及CSCL活动本体的形式化描述。   第六章 CSCL 活动本体的应用研究(Applications of CSCL-Activity   Ontology)。主要论述、列举CSCL活动本体的应用范畴和CSCL活动本体的应用案例。   第七章 研究结论与讨论。总结本研究的主要结论,并指出有待进一步研究的主要问题。
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