互聯(lián)網(wǎng)+背景下的學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)開發(fā)：現(xiàn)狀與啟示

1、    “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀與啟示    四、個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用我國個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的發(fā)展還處于起步階段，幾乎沒有完備的個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，因此本節(jié)主要介紹國外個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)在中小學(xué)教育領(lǐng)域的一大重要應(yīng)用就是智能輔導(dǎo)系統(tǒng)（intelligent tutoring system，its）。亞歷克斯（aleks）和卡內(nèi)基學(xué)習(xí)認(rèn)知導(dǎo)師（carnegie learnings cognitive tutor）是在數(shù)學(xué)學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用最廣的智能輔導(dǎo)系統(tǒng)。它們與傳統(tǒng)教師教學(xué)的比較結(jié)果也體現(xiàn)了個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。除了數(shù)

2、學(xué)領(lǐng)域，在計(jì)算機(jī)及英語學(xué)習(xí)領(lǐng)域的相關(guān)研究結(jié)果也證明了個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的高效性。設(shè)計(jì)合理的個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)至少可以達(dá)到和傳統(tǒng)教育相等的教學(xué)效果，因此可以使其他重要的教學(xué)資源得到更有效的重新配置。個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)在高等教育方面的應(yīng)用與發(fā)展相對(duì)緩慢，但隨著發(fā)行商和教育科技公司合作，其發(fā)展也愈加迅速。在2010年，knewton公司開始與大型高校搭檔擴(kuò)展了它們經(jīng)企管理研究生入學(xué)考試（graduate management admission test，gmat）的預(yù)產(chǎn)品，形成了自適應(yīng)的數(shù)學(xué)補(bǔ)救教育課程。其中，2011年knewton公司與pearson公司合作開發(fā)的大型個(gè)性化學(xué)習(xí)平臺(tái)knewton最受矚目。

3、knewton這一個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式與前文所提到的個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)類似，但它也擁有獨(dú)特的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。它一共由三個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)成：第一部分是數(shù)據(jù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中的自適應(yīng)本體是將個(gè)體和概念進(jìn)行關(guān)系映射，對(duì)個(gè)體的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)興趣進(jìn)行整合分類，而模型計(jì)算引擎則用于處理及計(jì)算實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，為數(shù)據(jù)之后的使用做準(zhǔn)備；第二部分是推斷基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中的心理測(cè)量引擎用于評(píng)估學(xué)生能力、內(nèi)容參數(shù)等，學(xué)習(xí)策略引擎用于評(píng)估學(xué)生對(duì)教學(xué)、評(píng)價(jià)等變化的敏感度，反饋引擎可以使數(shù)據(jù)統(tǒng)一化，并將結(jié)果反饋給自適應(yīng)本體；第三部分是個(gè)性化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中的推薦引擎提供關(guān)于學(xué)生接下來需要做什么、平衡目標(biāo)、學(xué)生的優(yōu)缺點(diǎn)、參與水平等信息，預(yù)測(cè)分析引擎

4、用于預(yù)測(cè)學(xué)生的測(cè)量指標(biāo)，比如達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)的可能性，期望分?jǐn)?shù)等，統(tǒng)一的學(xué)習(xí)歷史使學(xué)生能夠?qū)⒉煌膶W(xué)習(xí)應(yīng)用程序、主題范圍和時(shí)間節(jié)點(diǎn)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來，使學(xué)生在任何一個(gè)knewton支持的應(yīng)用中都能輕松地開始學(xué)習(xí)。knewton可以將大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到認(rèn)知交互模型，評(píng)估者、排序者或數(shù)據(jù)框架中，這有利于教學(xué)管理人員及出版者對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析、調(diào)整和改善。knewton還提供了關(guān)于全班學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)過程中一個(gè)儀表盤，幫助老師理解學(xué)生在整個(gè)班級(jí)中的學(xué)習(xí)模式并且將學(xué)習(xí)相同材料的學(xué)習(xí)者分到一組，安排同伴評(píng)審并使學(xué)生形成互補(bǔ)的學(xué)習(xí)小組。knewton還可以通過及時(shí)的反饋幫助學(xué)生盡快自我修正，從而提高學(xué)生自信，減少

5、學(xué)生不安和挫敗。除此之外，knewton還充分利用了大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)。隨著使用knewton的學(xué)習(xí)者越來越多，學(xué)習(xí)對(duì)象或測(cè)驗(yàn)和知識(shí)屬性之間的關(guān)系就會(huì)越精簡(jiǎn)，通過系統(tǒng)給學(xué)生傳送的推薦就會(huì)越精準(zhǔn)。當(dāng)一個(gè)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)特定概念的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)找到之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過這一概念的和他相似的學(xué)習(xí)者，并將之前已經(jīng)證明有效的學(xué)習(xí)路徑告知給即將學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者。這樣一來，當(dāng)學(xué)習(xí)者經(jīng)歷一個(gè)特殊的問題時(shí)，他不會(huì)受制于周圍沒有和他經(jīng)歷同樣學(xué)習(xí)困難的同伴這一事實(shí)。knewton能將百萬其他學(xué)習(xí)者的綜合數(shù)據(jù)用于幫助每個(gè)人學(xué)習(xí)每個(gè)特定的概念。已有實(shí)踐證明knewton對(duì)學(xué)生考試通過率的增加、輟學(xué)率的減少、完成學(xué)業(yè)效率的提高都有顯著貢獻(xiàn)。五、個(gè)

6、性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)開發(fā)的政策建議縱觀國外個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建設(shè)之路，無論是2006年新加坡政府啟動(dòng)“智慧國2015計(jì)劃”，開展學(xué)校和教育部與開發(fā)個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的公司緊密合作；還是2011年韓國教育科學(xué)技術(shù)部向政府提交通往人才大國之路：推進(jìn)智慧教育戰(zhàn)略提案；或是美國將教育部發(fā)布的改變美國教育：技術(shù)增強(qiáng)的學(xué)習(xí)美國國家教育技術(shù)計(jì)劃2010作為未來五年美國教育發(fā)展的戰(zhàn)略藍(lán)圖，我們可以發(fā)現(xiàn)頂層設(shè)計(jì)、政企結(jié)合、以點(diǎn)帶面是世界各國在建設(shè)個(gè)性化系統(tǒng)過程中為之努力的方向。頂層設(shè)計(jì)。個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的開發(fā)并非一朝一夕之事，像美國、新加坡一類在建設(shè)個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)走在前列的國家也都是在政府相關(guān)部門深入調(diào)研了解本國教育發(fā)展現(xiàn)狀的

7、基礎(chǔ)上才制定出統(tǒng)領(lǐng)全局的發(fā)展方案。因此，國家政策支撐引領(lǐng)的頂層設(shè)計(jì)才是我們規(guī)劃和構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)需要遵循的原則。目前，在我國已經(jīng)相對(duì)成型的學(xué)生信息系統(tǒng)和其他各大教育機(jī)構(gòu)創(chuàng)建的在線教育平臺(tái)等大數(shù)據(jù)來源系統(tǒng)中都存在儲(chǔ)存數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)和格式上不統(tǒng)一的問題，這也是由于缺乏政府宏觀層面的統(tǒng)籌規(guī)劃。然而，在大數(shù)據(jù)背景下的個(gè)性化教育技術(shù)平臺(tái)中，學(xué)生及教育數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)是系統(tǒng)的核心，只有在政策制定方面統(tǒng)一個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的使用，解決學(xué)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及格式不規(guī)范的問題，個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)才能獲得全面的關(guān)于學(xué)習(xí)者的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄，從而為真正實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)間的無縫整合打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。政企結(jié)合。由于包括學(xué)校在內(nèi)的各級(jí)各類教育機(jī)構(gòu)之間的

8、組織體制存在差異，并且不同的教育機(jī)構(gòu)和教師對(duì)于教育大數(shù)據(jù)在個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的期望也有所不同，進(jìn)而導(dǎo)致研究人員在相關(guān)應(yīng)用開發(fā)的工作遇到困難，造成了許多個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)難以發(fā)揮作用。因此，相關(guān)的教學(xué)人員及學(xué)科專家也應(yīng)發(fā)揮各自領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，在個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的開發(fā)過程中獻(xiàn)言獻(xiàn)策，提供切合教學(xué)實(shí)際的個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建設(shè)思路，摒棄以往技術(shù)公司單獨(dú)決策的思想，確立由技術(shù)公司、教育管理部門和教學(xué)部門共同參與聯(lián)合的工作方針。美國通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析促進(jìn)教與學(xué)報(bào)告曾經(jīng)指出，對(duì)數(shù)據(jù)的使用明了清晰的教育相關(guān)人員將會(huì)使相應(yīng)的個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的開發(fā)省時(shí)省力，這包括幫助開發(fā)者確定數(shù)據(jù)的選擇性采集、呈現(xiàn)、解釋、建模等。因此，各

9、級(jí)教育機(jī)構(gòu)、人員及企業(yè)應(yīng)該展開廣泛合作，共同構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)。以點(diǎn)帶面。目前，我國在構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)方面還處于起步階段，利用大數(shù)據(jù)服務(wù)于個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的相關(guān)資源和技術(shù)，與美國、新加坡、韓國等走在該領(lǐng)域發(fā)展前列的國家相比，還比較薄弱。不僅如此，我國在建設(shè)個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)方面面臨著信息技術(shù)地區(qū)發(fā)展不平衡的問題，因此我國建設(shè)個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的道路上并不能一蹴而就，需要以點(diǎn)帶面，逐步在全國范圍內(nèi)普及個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)。我國可以借鑒新加坡、韓國等國的經(jīng)驗(yàn)，先選擇經(jīng)濟(jì)文化水平較發(fā)達(dá)、信息化水平較高的地區(qū)或?qū)W校進(jìn)行試點(diǎn)，作為示范，使較晚起步的地區(qū)或?qū)W校能從中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，更快更好地建設(shè)符合本地區(qū)或本校實(shí)際情況的

10、個(gè)性化學(xué)習(xí)平臺(tái)。具體到每個(gè)學(xué)校時(shí)，相關(guān)人員可以先對(duì)其中一個(gè)系統(tǒng)的學(xué)生及教育數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，然后再依次整合校內(nèi)其他系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，最后逐漸聯(lián)合地區(qū)內(nèi)的所有學(xué)校一同構(gòu)建覆蓋整個(gè)地區(qū)甚至全國的個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)。總之，個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的開發(fā)面臨著理論模型及算法整合的挑戰(zhàn)，需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移、互操作等無縫連接，還要建設(shè)并管理個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)資源，需要國家政策層面上的整體把關(guān)和引領(lǐng)。這一系列問題與挑戰(zhàn)即使是在這方面走在發(fā)展前列的國家也很難完全將它們有效解決。因此，我國的個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的發(fā)展與完善的道路必然也要經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)的理論研究與技術(shù)實(shí)踐的過程。注釋：教育部.基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）

11、z.2001.wang，margaret c.，and herbert j. walberg，“adaptive instruction and classroom time，”american educational research journal 20，4（1983）：601-626.wang，margaret c.，and c. mauritzlindvall，“individual differences and school learning environments，”review of research in education 11（1984）：161-225.龔志武等.新媒

12、體聯(lián)盟2015地平線報(bào)告高等教育版j.現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2015，（2）：3-22.shute，valerie，and brendon towle，“adaptive e-learning，”educational psychologist 38，2（2003）：105-114.catrambone，richard，and keith j. holyoak，“overcoming contextual limitations on problem-solving transfer，”journal of experimental psychology：learning，memory，and c

13、ognition 15，6（1989）：1147.shute，valerie j，“a comparison of learning environments：all that glitters，”computers as cognitive tools（1993）：47-73.shute，valerie j，“who is likely to acquire programming skills？”journal of educational computing research 7，1（1991）：1-24.姜強(qiáng)等.基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為模式挖掘的用戶學(xué)習(xí)風(fēng)格模型建構(gòu)研究j.電化教育研究，201

14、2，（11）：55-61.vatrapu，ravi，et al，“an eye-tracking study of notational，informational，and emotional aspects of learning analytics representations，”proceedings of the third international conference on learning analytics and knowledge. acm. 2013.徐鵬等.大數(shù)據(jù)視角分析學(xué)習(xí)變革j.遠(yuǎn)程教育雜志，2013，（6）：11-17.briggs，derek c.，and

15、mark wilson，“an introduction to multidimensional measurement using rasch models，”journal of applied measurement 4，1（2003）：87-100.neapolitan r e，learning bayesiannetworks（ny：prentice hall，2004）.craig，scotty d.，et al，“l(fā)earning with aleks：the impact of studentsattendance in a mathematics after-school p

16、rogram，”international conference on artificial intelligence in education. springer berlin heidelberg，2011.leu，jenq-shiou，cheng-wei tsai，and wei-hsiang lin，“resource searching in an unstructured p2p network based on cloning random walker assisted by dominating set，”computer networks 55，3（2011）：722-73