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情境信息及其在智慧学习资源推荐中的应用研究
2016年08月29日 09:09 来源:《电化教育研究》 作者:余平 管珏琪 等 字号

内容摘要:情境感知是智慧学习的必要条件,情境感知系统能够根据当前情境为用户提供合适的信息和服务,在情境式学习、个性化学习和资源推荐等领域有着非常广泛的应用。

关键词:智慧学习;情境感知;推荐系统;学习资源;推荐策略

作者简介:

  作者简介:余平(1972- ),女,江西抚州人,华东师范大学上海数字化教育装备工程技术研究中心助理研究员,博士,主要从事数字化教育资源和数据库与知识库研究,E-mail:pyu@eec.ecnu.edu.cn;管珏琪,华东师范大学教育信息技术学系;徐显龙,祝智庭,华东师范大学上海数字化教育装备工程技术研究中心。上海 200062

  内容提要:情境感知是智慧学习的必要条件,情境感知系统能够根据当前情境为用户提供合适的信息和服务,在情境式学习、个性化学习和资源推荐等领域有着非常广泛的应用。基于对情境与情境感知的概念剖析、特点分析及现有分类方式的分析,以学习资源推荐系统为例,提出情境信息建模方法,即通过情境相关实体的确定、实体情境信息的提炼、情境信息间关系的确定,形成情境信息描述模型;提出一种情境感知的系统框架,实现对情境信息的管理及高度共享。同时通过对当前推荐系统的推荐方式的分析,详细阐述了不同实体的情境信息在资源推荐系统中的应用策略及适用的推荐方式。最后明确了该领域在基础数据集建设、情境的获取与共享、情境信息的标准化等方面有待进一步研究的问题。

  关 键 词:智慧学习 情境感知 推荐系统 学习资源 推荐策略

  标题注释:教育部—英特尔信息技术专项科研基金“云服务模式下的教室与智能终端技术”(课题编号:MOE-INTEL-2012-05);上海市科委技术委员会工程技术研究中心能力提升项目“上海数字化教育装备工程技术研究中心”(课题编号:13DZ2280300)。

  [中图分类号]G434 [文献标志码]A   DOI:10.13811/j.cnki.eer.2016.02.008

  随着信息技术的发展,无处不在的智慧学习正逐步成为可能,人们可以在任何时间、任何地点,以任何方式开展学习,获取学习资源和学习服务。技术本身将逐步从人们的视线中消失,以“透明”的方式为人们学习提供服务,而让人们可以更加关注于学习本身(而不是技术),这是智慧学习系统今后的一个发展方向。情境感知技术是实现这一目标的重要手段,具有“情境感知”的系统能够根据“情境”为用户提供与其任务相关的信息和服务,当“情境”变化时,系统能够自动地、动态地调整自己的行为,让用户与系统进行“透明”的交互。这种特性将有助于更好地实现情境式学习、个性化学习和资源推荐,使智慧学习的特征得到较好体现。

  本文将从“情境”和“情境感知”的概念出发,以学习资源推荐为主要应用场景,研究情境的构成、建模及其在推荐系统中的应用策略。

  一、情境与情境感知的概念

  “情境”一词现在已被广泛使用,情境到底是什么?是一个框架、一个对象或是影响对象的一些元素?情境是针对人的,还是针对任务、交互活动或环境的?情境是静态的还是动态的?对情境的理解直接影响对其的使用。

  (一)情境的概念

  1994年,Schilit和Theimer首次提出了“情境感知”(Context-aware)这个词,[1][2]他们认为情境包括地点、周围的人和对象(Object),以及这些对象的变化。他们认为情境包括三个重要方面:在哪里,与哪些人在一起,周围有什么资源。Pascoe将情境定义为对特定实体所感兴趣的物理的和概念的状态子集。[3]

  目前被广泛采用的一种定义是Anind K.Dey于2001年给出的定义,可用于表征实体情形(Situation)的任何信息。[4]该实体是与用户和应用之间的交互相关的人、位置或者(物理的或信息空间中的)对象,包括用户和应用本身。

  根据这个定义,情境是一种信息,如果一种信息可以用来表征参与交互的实体(交互的参与者)的情形,那么这种信息就是情境。例如,GPS定位信息,对于一些户外的情境式学习系统来说,根据用户所处的位置,系统提供不同的学习内容和活动,[5][6]此时位置信息就是一种重要的情境;而对于课堂学习环境中的交互任务来说,具体的定位信息就不是一种情境信息,因为该信息并没有参与用户与课堂学习系统之间的交互。

  Bazire和Brezillon从解决心理学问题的角度分析了不同领域关于情境的150个定义,[7]以此确定情境的主要成分。他们的研究结果认为,情境可以通过六个基本成分进行分析:约束(Constraint)、影响(Influence)、行为(Behavior)、本性(Nature)、结构(Structure)和系统(System)。将这些成分串起来,就形成了对情境的一种理解:情境是一些影响系统行为的约束,具有本性和结构。

  虽然关于情境的定义较多,但在某一点上大家的看法基本一致,即情境与其使用是分不开的,因此情境也被看成在交互过程中,由参与者开发和使用的共享知识空间。[8]

  情境具有静态性和动态性。情境的静态性属于知识表征层面,这种静态情境知识附属于领域知识,在情境设计时就可以确定或在开始应用会话时可以获取相关情境;情境的动态性,是指在使用中呈现的情境的动态方面,包括情境中包含新的元素,或已有元素的信息随时间发生变化。

  (二)情境的分类

  根据Dey对情境的定义,情境信息是针对不同实体的,三类主要相关的实体是:地点、人和事物(Things)。

  Dey将情境信息分为四个基本类型:[9]标识、位置、状态(或活动)、时间。

  我们认为不同实体均可以采用上述四类信息来刻画其情境,其中标识、位置和时间的含义相对清晰,而针对不同应用领域,状态(或活动)的含义区别较大,需要根据具体应用进行细化。

  一些研究提出了不同的情境分类方法,例如徐光祐等将情境分为:[10]计算情境、用户情境、物理情境和时间情境。蒋艳荣等根据学习领域的特点,将情境分类为:物理情境、用户情境和学习情境。[11]张永和等提出学习情境识别的六种要素,包括:情境模型、学习者模型、学习目标空间、学习活动模型、领域知识模型和时空模型。[12]

  这些分类方法沿用了较早的关于情境定义的列举法,列举的内容存在维度不一致的问题,例如用户情境中可以包含与时间相关的具体的情境信息,因此在实际构建情境模型时从实体的角度结合情境信息的四个基本类型进行设计是一种更适合的方式。

  (三)情境感知的概念

  Schilit等认为,[13]情境感知系统能够根据用户位置、周围的人、主机、设备以及这些对象的变化,作出相应的反应。徐光祐等认为情境感知(计算)是指在用户需要时利用上下文向用户提供适合于当前情形(如任务、地点、时间和人物等)的信息或服务。[14]

  而基于对情境的定义,Dey将情境感知定义为:[15]利用情境向用户提供与用户任务相关的信息和服务。Dey认为情境感知应用的特征包括:[16](1)向用户描述信息和服务;(2)为用户自动执行服务;(3)为信息标注情境,以支持之后对信息的检索。

  情境感知应用主要是感知情境信息,并根据情境信息调整应用的行为,而不需要明显的用户干预。[17]

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