下一代學習管理系統：內涵、核心要素及其發展

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本文由《電化教育研究》雜誌授權發布

作者：徐振國、張冠文、石林、安晶

摘要

傳統學習管理系統注重內容管理，而忽視學習本身。教育理論發展和數字技術革新促使下一代學習管理系統的產生和發展。下一代學習管理系統又被稱為下一代數字學習環境，是指支持個性化，滿足通用設計標準，並在形成性學習評估中發揮更大作用的靈活學習空間。下一代學習管理系統主要有五個核心要素：互操作性和集成，個性化，分析、建議和學習評估，協作，無障礙性和通用設計，並在標準制定、組件開發、實踐探索等方面取得進展。下一代學習管理系統使學習者有能力塑造和定製學習環境，以支持他們的需求和目標，但仍面臨實現個性化同時兼顧一致性、更新相關政策和管理方法、提升學生數字素養、教育機構探索新型合作形式等挑戰。

關鍵詞：下一代學習管理系統；下一代數字學習環境；學習管理系統；個性化；協作

一、引言

2017年新媒體聯盟發布的《地平線報告》高等教育版將下一代學習管理系統（Next-generation LMS，NGLMS）作為2~3年內獲得普遍應用的中期技術[1]。學習管理系統（Learning Management System，LMS）起源於美國，最初應用於企業e-Learning領域。LMS具有管理、教學、學習等功能，可用於發布學習資源，跟蹤和管理學習進程，並能實現師生間、學習者間的協作交互。根據EDUCAUSE發布的數據顯示，99%的教育機構擁有LMS，85%的教師使用LMS，71%的教師認為LMS可以提高學生的學習成績[2]。可見，LMS在企業培訓、在線教育、高等教育領域得到廣泛應用，並得到教師的普遍認可。

雖然LMS隨著時間的推移而演變，但它們通常具有與二十世紀九十年代末相同的功能，並且最初的LMS設計以課程和教師為中心，而不是為學習者創造可定製的學習環境。技術的發展促進教育的變革，而教育的變革又促使技術革新以支撐新的教育理念和形態。高等教育正經歷快速發展，逐漸遠離舊的教育理論和方式，建構主義學習理論、能力本位教育（Competency Based Education，CBE）的盛行促使教育日益關注學習和學習者。WEB2.0向WEB3.0的過渡，自適應技術、學習分析技術的廣泛教育應用，都使目前的LMS難以滿足時代的需求。後現代主義的興起對「數字土著」網路思維的形成產生重要影響，並且「數字土著」對學習環境有新的訴求，也使傳統LMS與他們的期望產生較大差距。學習者和教師希望LMS具有鮮明的特色和增強的操作功能，並支持個性化設置，使用學習分析來提高學習成就。鑒於高等教育的多樣性，傳統的LMS將無法實現學習者的多元化發展，教育機構、教師、學習者都在呼喚NGLMS的到來。本文闡釋了NGLMS的內涵和核心要素，並對目前其已取得的進展和面臨的挑戰進行簡單介紹，以期引起國內學者對NGLMS的關注和重視，並為後續研究提供參考。

二、下一代學習管理系統的內涵

（一）學習管理系統的發展變遷

在過去二十年中，信息技術快速發展，學者對e-Learning的理論和實踐研究逐步深化，各種新的技術和理念被應用到LMS中，使其在教學和管理等方面取得長足進步。回顧LMS的發展歷史，可以將其劃分為四個階段[3]：第一，內容管理系統（Content Management System，CMS）；第二，學習管理系統（LMS）；第三，學習內容管理系統（Learning Content Management System，LCMS）；第四，學習活動管理系統（Learning Activity Management System，LAMS）。由於LMS、LCMS、LAMS間的互補大於差異，隨著時間發展，它們的功能逐漸整合。目前，廣泛應用的LMS已擁有LCMS和LAMS的部分或全部功能。NGLMS是LMS的發展和革新，既有區別，又有聯繫。NGLMS和LMS均是e-Learning平台，支持學生的在線學習。NGLMS既可保留LMS可行的部分作為組件，以開發新的系統，也可使用新的體系結構和學習組件對現有LMS進行修補。但是，NGLMS和目前使用的LMS也存在根本區別：第一，LMS側重學習內容或者學習活動的設計和管理，在某種程度上，是傳統課堂的在線複製，而對學習本身較少關注，NGLMS關注學習本身，圍繞學生學習而不是以教師或課程為中心進行設計；第二，LMS的學習環境由教師或管理員搭建，而NGLMS允許學生自主搭建個性化學習環境，自定學習步調，突破以往一對多的教學假設；第三，教育機構通常需要重新開發或者升級自身的LMS以應對新技術或理論的出現，而NGLMS僅需要依據標準開發新的組件，即可實現與原系統無縫連接。

（二）下一代學習管理系統的理論基礎

儘管今天的LMS提供了一些複雜的工具，幫助教師管理他們的學生和課程內容，但教師和教育機構不斷要求支持建構主義學習理論和CBE的新系統，以便促進協作和社會互動。

1.建構主義學習理論

建構主義起源於二十世紀二十和三十年代，皮亞傑（Jean Piaget）通過對兒童發展的研究奠定了建構主義的基礎。建構主義學習理論認為學習是在一定情境下，藉助教師或者他人的幫助，通過教師與學生、學生與學生間的協作活動而實現的意義建構過程。情境、協作、會話、意義建構是建構主義學習理論中學習環境的核心要素和基本屬性[4]。建構主義學習理論多採用支架式教學、拋錨式教學、隨機進入教學等教學方法，既強調學生的認知主體角色，又重視教師的指導、幫助作用。因此，NGLMS應關注學生及其學習過程本身，重視情境創設，支持協作和會話，有效促進學生的意義建構。

2.能力本位教育

CBE源於二戰時期的美國，強調以培養能力為目標，與知識本位教育有著顯著區別。CBE通常由項目計劃、課程開發、教學開發、教學實施、教學評估等五部分構成，其中課程開發是核心和關鍵[5]。CBE以已有能力為基礎，強調學生自學和個性化教學，並且重視和突出學生的個體性意識。隨著越來越多的機構採用CBE方法，NGLMS必須支持技能的獲取和評估過程。

（三）下一代學習管理系統的內涵解讀

目前的LMS能力有限，目標集中於學習的管理，而不是學習本身。NGLMS也被稱為下一代數字學習環境（Next-generation Digital Learning Environments，NGDLE），是指支持個性化，滿足通用設計標準，並在形成性學習評估中發揮更大作用的靈活學習空間[1]。NGLMS不是單個應用程序，而是遵守共同標準的信息技術系統和應用程序組件的集合，並且關注點將從內容管理轉變為深化學習行為，以其靈活性和多樣性來滿足各種學習需求。NGLMS必須基於新的、並以學習為中心的理論模型，注重培養學生的批判思維、創造思維、問題解決思維等高階思維能力。

首先，NGLMS是一個數字化組件集群，既包括傳統LMS中的內容存儲、人際交互，又包括學習分析等新的教育技術，是集合各種應用和數字服務的生態系統。該生態系統主要通過「混搭」構建，即學生可以使用不同機構的內容和應用創建網路學習空間[6]。其次，NGLMS支持個性化組建，學習者可根據自己的喜好或需要搭建屬於自己的學習情境。任何學生、教師或機構都將在NGLMS中「組裝」與他人不同的學習環境，這個學習環境類似於雲空間，發揮聚合應用、連接功能，學生通過自己的選擇使學習環境獨特和時尚。學習環境的主動搭建，會激發學生的學習興趣，促進其深度學習。最後，NGLMS類似於「樂高集」，每種應用可看作一個樂高積木，各積木塊之間可相互聯結，並擁有多種類的組成部件。NGLMS不是眾多教育應用搭建的超級應用，「混搭」可幫助學生和教師組建自身的數字化學習環境，使「混搭」成為可能的關鍵便是「樂高方法」[6]。「樂高」有明確的設計規範，促使各積木能無縫連接，彼此牢固地連接在一起。如果我們使應用組件符合標準，那麼隨著時間的推移，我們仍可以使用今天的許多功能，並且有益於機構去集中研發NGLMS中的某些組件。

學習環境的被動設置將導致學生的被動學習，而學生學習的被動將致使學習興趣的喪失。NGLMS將實現學習環境的自主搭建、學習資源的主動推送、學習活動的協作會話、學習過程的實時跟蹤、學習結果的自助分析，這有利於推動學生主動學習的發生和高階思維的培養。

三、下一代學習管理系統的核心要素

NGLMS被設想為不是單個大型應用程序，而是生態系統，其作為IT系統和應用組建的聯盟，遵守技術和其他方面的共同標準，使多樣性成為可能的同時又促進一致性。傳統的LMS可能只是一個組件，但NGLMS的目標是使數字環境直接支持學習。為此，NGLMS必須包括五個核心要素：互操作性和集成，個性化，分析、建議和學習評估，協作，無障礙性和通用設計[6]。

（一）互操作性和集成

互操作性和集成是NGLMS搭建數字化學習環境的前提和基礎，主要涉及四個方面：第一，構成學習環境的組件必須支持常見的教學資源格式，既有利於教師上傳課程大綱所需要的多媒體資源，也有利於學生自主選擇合適的教學內容，並使基本組件能夠獲取、交換和利用這些內容；第二，搭建學習環境應簡單、方便，易於操作，無須較高的技術能力，通過滑鼠的拖拽即可將組件添加到環境界面中，較高的技術要求將阻礙學生的學習體驗，並不利於深度學習的開展；第三，學習分析技術、自適應技術所需的數據主要來源於學習環境，收集、分析、推送學習數據依賴於便捷、暢通的數據交換；第四，NGLMS的學習環境由不同機構開發的組件構成，因此各組件必須遵守基本的標準，該標準應兼容主流的與教育相關的標準，組件造就了學習環境的獨特性，標準保證了學習環境的完整性和一致性。

在NGLMS中，學生可將電子書組件、教學大綱組件、測驗組件集合到一起。學生可根據教學大綱的內容和要求，通過電子書組件檢索、閱讀相關的教學內容，而測驗組件能夠推送貼合教學大綱的問題，以實現自適應學習。測驗組件收集到的學生成績，可推送至成績單組件，便於學生的反思和回顧。

（二）個性化

個性化是NGLMS設計的出發點，其依賴於一定的標準。標準是組件開發者需要遵守的規範，對於學生來說是無形的，而個性化是提升學生學習體驗的重要指標，並能被學生切身感受到。個性化主要包括兩個維度：第一，學生能夠自主搭配學習環境，然後使用該環境完成學習任務，達成學習目標；第二，實現自適應學習。近年來，自適應學習得到教育技術領域學者的高度重視，並進行了深入研究，《地平線報告》將其列為高等教育技術方面的重要技術進展，並認為將在一年內得到廣泛應用。通過自適應學習技術，系統能夠自動推送與學生學習目標、基礎能力相適應的教學內容，將實現個性化教學內容的智能推送[7]。通過學習分析技術和自適應學習技術，系統能夠跟蹤學習過程，評價學習結果，再將分析報告發送給學生，實現個性化指導。

（三）分析、建議和學習評估

分析、建議和學習評估是促進學生有效學習的重要環節，其中分析主要包括兩個方面：學習分析、綜合規劃和諮詢系統（Integrated Planning and Advising Systems，IPAS）。學習分析是指在學生學習過程中收集、分析、評測和報告與學生及其學習環境相關的數據，以理解和優化其學習和學習環境[8]。經過多年發展，學習分析已相對成熟，成為推動教育信息化發展的重要技術支撐。綜合規劃和諮詢系統是指通過為學生、教師和工作人員提供有助於完成學位或其他證書的整體信息和服務，為教育進步創造共享的所有權的機構能力[9]。兩者既有區別，也有聯繫。聯繫在於兩者均需藉助學習者的學習數據，通過收集、整理、分析形成學業報告。區別是兩者關注的層面不同，學習分析側重學生和課程層面，幫助學生完成某門課程的學習，而IPAS則側重學生群，通過數據分析督促其完成全部課程學習，並獲得學位。學習分析和IPAS已被證明是有效且成功的，因此NGLMS必須通過切實可行的措施將其集成到學生的數字學習環境中。

NGLMS應擴大學習分析的數據來源，既要包括學生的基本信息，又要包括學生學習過程中產生的相關數據，還要包括學生的學習成果。分析後的報告應通過內置或外置的「儀錶盤」顯示給學生或者教師，以指導學習和教學。需要注意的是，IPAS是新興技術，目前研究較少，尚處於探索階段，需要給予足夠的關注和重視，同時，學習分析需要思考學生賦權、持續改進學習和教學監督等問題。目前，分析多應用於學生，跟蹤學生學習，以形成學習反饋，但分析對於教師也有重要意義，既可幫助教師設計和開展課程，也可對教師選擇教學方法和策略提供建議。學習評估在傳統LMS中便已得到應用，評估對於LMS來說具有重要作用[10]。NGLMS不再側重研究評估的方式和方法，而是以切實可行的方法將標準化評估、學習分析技術、自適應技術等集成到學習環境中。

（四）協作

協作可以看作是建構主義學習理論中學習的方式。隨著多媒體技術和數字技術的發展，互聯網為學習者和教師提供了更加豐富的協作和會話工具，特別是社交軟體「海嘯」般湧來，可實現學生間和師生間的實時互動交流。NGLMS不僅要使學生不再局限於班級內部的協作，還要支持網路中選擇相似課程或擁有相同興趣愛好的不同地域學生的協作。支持協作是NGLMS設計的首要目標，傳統LMS多採用教師制定教學大綱，上傳教學資源，然後學生學習，最後由教師評估學習結果的模式。此模式側重課程的管理，忽視協作和會話。NGLMS將為學生提供個人網路學習空間，該網路空間融合檔案、內容創建等工具，並且不會因課程結束而消失，而是作為終身學習的一個基礎。

（五）無障礙性和通用設計

當人們嘗試創新的時候，很少考慮殘疾人如何使用以及是否受益於這些工具。NGLMS將通過努力確保所有學生和教師都能夠擁有獲取內容和創建學習環境的能力，包括殘疾人。這充分體現了NGLMS的人文關懷。通過在數字學習環境中採用通用設計的方法，來協助高等教育滿足殘疾人的學習需求。這是一個整體的、自下而上的，並在通用設計的大框架內解決無障礙性的方法，以期儘可能提供最方便的數字學習環境。

羅恩·梅斯（Ron Mace）將通用設計定義為：所有人可以最大限度地使用產品和環境的設計，而不需要適應性的改變或專門的設計[11]。在NGLMS中，通用設計意味著通過最簡單的方法，創建適用於所有學生和教師的學習環境。這將無障礙性從涉及用戶和技術轉變為專註於人和體驗，以使每個人都能在學習環境中取得成功。

學生在學習過程中既會接收內容，也會創造內容，而創造的內容是學生對學習活動的反饋和表達。NGLMS將通過通用設計解決這兩個方面的問題，以實現學習的接收和表達。無障礙性是互操作標準的重要組成部分，將使機構在研發組件時充分考慮殘疾人的需求。同時，無障礙性也為個性化和自適應學習提供了可能性，為所有學習者提供個性化定製體驗的機會。將通用設計作為NGLMS的核心要素，是為了有效解決無障礙性問題，並希望NGLMS組件設計者能從設計初始便將無障礙性作為核心要素考慮進來。

四、下一代學習管理系統的發展與挑戰

（一）下一代學習管理系統的發展

沒有獨立機構正在研發NGLMS或者負責該過程，NGLMS需要應用供應商、高校以及標準化組織之間的溝通和努力。當前關於NGLMS五個核心要素的部分研究已經取得了初步的進展。

1.下一代學習管理系統的標準制定

IMS成立於1995年，最初作為EDUCOM國家學習基礎設施倡議（現為EDUCAUSE）的一個項目。1999年，IMS Global成為一個獨立的組織，其使命是以可負擔得起的規模來推進技術的教育應用，以改善教育參與和成就[12]。IMS Global制定了眾多與教育技術相關的標準，其中四個標準與NGLMS密切相關。第一，無障礙性，IMS全民接入標準（IMS Access for All）；第二，分析，IMS Caliper分析標準（IMS Caliper Analytics）；第三，互操作性，LTI標準（Learning Tools Interoperability）；第四，協作和個性化，IMS社區應用共享框架（Community App Sharing Architecture，CASA）。

與無障礙性相關的標準還包括Web內容無障礙指南2.0（WCAG2.0）和開發工具無障礙指南2.0（ATAG2.0）。WCAG2.0由威斯康辛大學麥迪生分校無障礙研發中心、谷歌、W3C聯合制定，涉及範圍廣泛，並定義了一些方法，這些方法可使殘障人士也能方便地瀏覽Web內容[13]。ATAG2.0由W3C的開發工具無障礙指南工作組制定，ATAG2.0包括兩部分內容，第一部分主要涉及殘障人士創作工具用戶介面的無障礙性，使殘障人士能相對容易地使用這些工具；第二部分旨在支持和促進所有開發者（不再局限於殘障人士）開發更容易訪問的Web內容[14]。

2.下一代學習管理系統的組件開發

Desire2Learn（D2L）由約翰·貝克（John Baker）在1999年成立，嘗試利用技術來大幅改變學習。Brightspace LeaP是D2L新近推出的自適應學習引擎，可以根據學生的表現以推斷他們正在學習的內容，並自動推薦可以幫助他們學習的材料，即在正確的時間提供正確的內容。Student Success System是D2L研發的早期干預工具，通過預測分析和視覺診斷可幫助教師及早發現潛在的問題，從而為學生提供所需的幫助。[15]

Cerego可以幫助學習者獲取和量化知識。該工具使用經過驗證的學習科學原理創建持久、靈活和可用的知識，並且使用學習者表現、遺忘曲線和分散式練習方案來評估個人記憶力，以高效的方式提供最佳課程來指導學習。Cerego Memory Banks提供實時、可操作的評估，學習者可以跟蹤學習進度，並且教師可以看到學習者的學習情況，從而幫助學習者達到學習目標。同時，該工具還提供對內容的評估，以判斷哪些方面需要額外的關注和補充[16]。

除此以外，LoudCloud和Instructure已經發布了支持CBE和基於精熟學習的工具，EdCast允許教師和學生尋找更符合他們需要的內容，EduAppCenter提供符合LTI標準的應用程序集合。自適應技術還有McGraw-Hill的ALEKS、CMU的Open Learning Initiative等。

3.下一代學習管理系統的實踐探索

DoOO（Domain of One"s Own）是瑪麗華盛頓大學（UMW）和DTLT合作開發的一個項目。DoOO允許學生、教師和工作人員註冊自己的域名，並將其與託管網路空間關聯，在UMW內免費使用。憑藉域名和相應的網路空間，用戶將有機會靈活地去設計和構建有意義並充滿活力的數字環境。DTLT與教師和機構合作，將DoOO有意義地整合到他們的課堂實踐和計劃中，以確保學生在UMW期間獲得各種有價值的數字學習體驗[17]。

Osmosis是由約翰·霍普金斯大學醫學院學生Shiv Gaglani和Ryan Haynes開發的NGLMS，旨在幫助學生學習醫學專業所需的廣泛內容[18]。Osmosis的顯著特點在於：第一，集成Wiki、Picmomic、Medscape等組件，整合協作、自適應、學習跟蹤及分析、問題和注釋創建等工具，並支持各類資源，以促進有效學習，提高學習沉浸度；第二，學生可自定學習計劃和步調，創建個人課程，並且該系統支持學習偏好設置以及構建自定義測試，以適應自身學習風格和學習需求；第三，該系統可根據學生所選課程或者自動識別上傳內容中的關鍵詞，推送相關學習資源，還可跟蹤學習過程，形成可視化課程進度，並提供反饋和測驗，以督促學生學習和調整學習狀態；第四，學生可自主創建或加入班級，開展新型協作學習。

目前，路易斯國家大學（NLU）已和Acrobatiq開展合作，旨在通過自適應技術和CBE提高缺少教育服務的學習者的學習成就。Acrobatiq是依賴卡內基梅隆大學（CMU）認知和學習科學方面的優勢建立的學習優化平台，該平台快速響應的內容庫和專業服務使機構能夠快速創作、提供、評估和不斷改進適應每個學習者需求的基於結果的學習體驗。Acrobatiq的智能作者（Smart Author）是一個強大的創作和數據分析平台，使高等教育機構能夠開發和擴展個性化的自適應學習[19]。學習者只需要點擊，就可以添加、刪除或重新排序學習模塊。平台還擁有強大的自適應學習技術，可以通過實時動態評估學生的學習，為每位學生提供真正個性化的學習體驗。

（二）下一代學習管理系統面臨的挑戰

NGLMS既是新的數字學習環境，又是新的思維方式，將使學生和教師受益於教育和技術的全面發展。通過支持基於組件、標準和實踐的體系結構，NGLMS鼓勵探索新方法和開發新工具，但也面臨眾多挑戰。

滿足學習者、教師和高校的多樣化需求，並通過單一平台來支持這些需求本身就是一個巨大的挑戰。學習者不同，其學習風格、學習動機也不盡相同，NGLMS既要滿足學習者對學習環境的個性化搭建，又要使該學習環境支持學習者完成學習任務，達成學習目標。在高等教育中，教師經常獨立地進行課程設計，以適應自己的教學方法。這種風格在NGLMS中將得到實現，但這也在一致性方面提出新的挑戰。同時，如何使推送或定製的內容緊緊圍繞教學大綱的要求也是需要解決的問題。

在這個新的生態系統壓力下，現在的政策和管理方法難以應對可能出現的問題。具有更廣範圍和更多樣化組成部分的學習環境，將需要新的政策和關於這些環境管理的具體方法。例如：隨著學習數據量以前所未有的速度增長，我們需要重新審視隱私保護政策，或者重新修訂相關的章節。

由於對NGLMS缺乏完全的控制，教育機構的信息技術管理者可能會感到來自網路的安全威脅。同時，消除了可以插入學習環境中的一些工具的限制，這可能使學習者對選擇迷惑不解。學習者認為自己具有的數字素養與能在NGLMS中展現出來的能力有待驗證。教師和學習者需要學習如何利用NGLMS的優勢，並且支持廣泛收集數據的應用程序和功能可能很難提供。學習環境既要個性化，又要保證其完整性和一致性，因此，學生在搭建學習環境時，教師或專業人士應給予指導。

最大的挑戰來源於企業和教育機構，由於NGLMS既需要保證互操作性和無障礙性，又需要秉持開放、協作、共享的原則，這將導致資金投入減少，但約束相對增加。實現複雜的實時自適應和分析能力需要大量的機器學習演算法和技術支撐，這對企業來說也是不小的挑戰，並且教育帶給企業的收益有限。NGLMS的實施將使教育機構重新思考合作方式，需要他們擺脫對抗的競爭關係，朝著更加類似於合作夥伴和協作的方向發展。

新的教育形態開始挑戰僅僅圍繞課程、學分、學術概念、學習評估以及授予證書等傳統方法的高等教育。NGLMS的核心觀點是，學習者和教育者必須有能力塑造和定製他們的學習環境，以支持他們的需求和目標。通過NGLMS，高等教育正在創造一個共同的願景，即創造以個性化學習為重點的數字學習環境。

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Next-generation LMS: Connotation, Key Elements and Its Development

XU Zhenguo1, ZHANG Guanwen2, SHI Lin1, AN Jing1

(1.Faculty of Education, Shandong Normal University, Jinan Shandong 250014; 2.School of Journalism & Communication, Shandong Normal University, Jinan Shandong 250014)

[Abstract] Traditional LMS focuses on content management, but ignores learning itself. The emergence and development of the next-generation LMS (NGLMS) is promoted by the development of educational theory as well as the innovation of digital technology. NGLMS, also called next-generation digital learning environment (NGDLE), refers to the flexible learning space that supports personalization, meets the standard of universal design, and plays a bigger role in formative learning assessment. The NGLMS mainly has five key elements: interoperability and integration, personalization, analytics, advising and learning assessment, collaboration, accessibility and universal design. This system also makes progress in standard formulation, component development and practical exploration. The NGLMS enables learners to mold and customize learning environment, which supports their requirements and objectives. However, this system still encounters some challenges, such as realizing both personalization and consistency at the same time, updating related policies and management methods, promoting students" digital literacy, exploring the new forms of cooperation.

[Keywords] Next-generation LMS; Next-generation Digital Learning Environments; LMS; Personalization; Collaboration

作者簡介：徐振國（1989—），男，山東泰安人。山東師範大學教育學部博士研究生，主要從事計算機教育應用、傳媒文化及媒介素養教育等方面研究。張冠文為通訊作者。