學習分析在中國大學MOOC課程中應(yīng)用的構(gòu)建框架

1、    學習分析在“中國大學mooc”課程中應(yīng)用的構(gòu)建框架    摘要：中國大學已逐步開始建設(shè)并實現(xiàn)大規(guī)模開放在線課程的本土化，面對大數(shù)據(jù)的急劇增長，學習分析技術(shù)通過數(shù)據(jù)整理、信息加工、知識轉(zhuǎn)換、智慧調(diào)整四個流程，實現(xiàn)了將巨大的數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)換為有用的知識與信息資源。本研究探討了學習分析技術(shù)的構(gòu)成，提出了一個基于中國大學mooc的學習分析系統(tǒng)框架，并給出了相應(yīng)的應(yīng)用設(shè)計，指出學習分析技術(shù)將在教育領(lǐng)域應(yīng)用中有著無限的潛力和待挖掘空間。關(guān)鍵詞：學習分析技術(shù)，大數(shù)據(jù)，中國大學mooc，本土化基金項目：本文系遼寧省教育科學“十二五”規(guī)劃研究課題“學習分析視角下的學習

2、資源網(wǎng)站優(yōu)化策略研究”(項目編號：jg13db337)的階段性成果。一、提出問題過去的幾十年里，各領(lǐng)域都出現(xiàn)了大規(guī)模的數(shù)據(jù)增長，如：最近快速發(fā)展起來的大規(guī)模開放在線課程mooc(massive open online classes)，數(shù)以萬計學習群體的學習數(shù)據(jù)都將被實時互動的mooc教學模式平臺及時記錄，產(chǎn)生各種結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化等數(shù)據(jù)類型，如何將巨大的數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)換為有用的知識與信息資源？這是當下亟待解決的問題，也是教育工作者、管理者和學習者們所關(guān)注的話題，學習分析技術(shù)是測量、收集、分析和報告有關(guān)學生及其學習環(huán)境的數(shù)據(jù)，用以理解和優(yōu)化學習及其產(chǎn)生環(huán)境的技術(shù)，運用相應(yīng)的學習分析技術(shù)對學

3、習者的基本信息數(shù)據(jù)和學習數(shù)據(jù)進行分析可以更深入、具體地了解教師的學習行為，找出影響培訓(xùn)效果的因素，從而有效地監(jiān)控、預(yù)測學習者的學習過程，給予學員以恰當?shù)膶W習指導(dǎo)，提升培訓(xùn)效果。為進一步分析中國大學mooc課程的學習情況，本研究旨在作為中國大學mooc課程的學習者和研究者對如何把學習分析技術(shù)更好地應(yīng)用到mooc當中，進行探究。二、學習分析及其系統(tǒng)構(gòu)成1.學習分析最早的學習分析定義源于educause的“下一代學習挑戰(zhàn)”，其中將學習分析定義為“使用數(shù)據(jù)和模型預(yù)測學生收獲和行為，具備處理這些信息的能力”1。很多學者也給出了不同的見解，加拿大阿塞巴斯卡大學的g.siemens教授于2012年對相關(guān)定義

4、進一步提煉之后提出：認為學習分析是“關(guān)于學習者以及他們的學習環(huán)境的數(shù)據(jù)測量、收集、分析和匯總呈現(xiàn)，目的是理解和優(yōu)化學習以及學習情境”2，劉清堂教授認為“學習分析”(learning analytics)指大范圍收集學生的學習數(shù)據(jù)并加以分析，從而評價學生的學習進度，預(yù)測其未來的學習表現(xiàn)，并查找潛在問題3。著名的地平線報告在2012版中將學習分析定義為：通過收集學生的大量數(shù)據(jù)進行分析，從而對其學習表現(xiàn)進行評價和預(yù)測，并發(fā)現(xiàn)潛在的問題4。本研究認為學習分析由數(shù)據(jù)整理、信息加工、知識轉(zhuǎn)換、智慧調(diào)整四部分構(gòu)成，如圖1所示。圖1 學習分析概念圖示(1)數(shù)據(jù)整理：包括聲音、圖片、文字、郵件等各種結(jié)構(gòu)化、非結(jié)

5、構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，乃至多媒體數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行篩選、搜集等。(2)信息加工：通過各種技術(shù)、算法、教學理論等各種技術(shù)手段過濾、處理、加工和分析數(shù)據(jù)，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。(3)知識轉(zhuǎn)換：提取有意義有價值的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為有用的知識和信息資源，強調(diào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換知識。(4)智慧調(diào)整：富有洞察力、綜合分析能力，在了解各方面信息后，能夠預(yù)測學習規(guī)律和學習行為的發(fā)生并采取行動進行干預(yù)?？梢?，學習分析技術(shù)針對海量數(shù)據(jù)的搜集整理，采用不同的技術(shù)手段、分析方法、教學理論以可視化的方式解讀數(shù)據(jù)，提取有價值的數(shù)據(jù)，從而發(fā)現(xiàn)學習規(guī)律，為其學習行為，教學模式，課程設(shè)計等方面提供及時反饋，促進有效學習。2.學習分析系統(tǒng)的構(gòu)成學

6、習分析系統(tǒng)集成了信息技術(shù)與教育信息化的深度融合，它實質(zhì)上是一種數(shù)據(jù)化、支持各種技術(shù)、算法服務(wù)的信息系統(tǒng)，與大數(shù)據(jù)平臺結(jié)合并使之轉(zhuǎn)化為有價值信息的系統(tǒng)。通常比較完善的學習分析系統(tǒng)由信息庫、在線支持服務(wù)系統(tǒng)、交互式測試系統(tǒng)、軟件與校對工具、預(yù)測和干預(yù)引擎、監(jiān)測系統(tǒng)等部分構(gòu)成，并集成在統(tǒng)一的用戶平臺，如圖2所示。學習分析系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)具有不同的支持服務(wù)。圖2 學習分析系統(tǒng)的構(gòu)成(1)信息庫：提供學習者的所有數(shù)據(jù)與信息，以便于搜索與獲得。(2)在線學習支持服務(wù)系統(tǒng)：提供在線學習平臺，高等教育相關(guān)課程，使用技能課程等的學習計劃、題庫、技能圖譜等功能。(3)交互式測試系統(tǒng)：提供自我控制、結(jié)構(gòu)化及互動的學

7、習方式，幫助學習者完成學習任務(wù)所需的知識和技能。(4)軟件與校對工具：幫助學習者完成特定任務(wù)，并進行校對，提供所需工具支持。(5)監(jiān)測系統(tǒng)：跟蹤學習者觀看視頻、作業(yè)和討論等學習行為表現(xiàn)，評價學習者的學習績效。(6)干預(yù)引擎：進行學習者進程追蹤和自動化以及人工干預(yù)。(7)預(yù)測引擎：綜合來自學生信息的統(tǒng)計學數(shù)據(jù)和學生信息庫的學習行為數(shù)據(jù)，跟蹤學習者的學習進展情況，預(yù)測未來學習者的學習狀況。三、基于“中國大學mooc”的學習分析系統(tǒng)框架設(shè)計1.“中國大學mooc”的發(fā)展現(xiàn)狀面對世界范圍內(nèi)mooc的急速發(fā)展，我國高校繼2012年與edx、coursera和udacity簽約合作后投入了大量人力物力于中

8、國大學mooc建設(shè)中，希望能樹立起自己的民族資源品牌。2014年4月由重慶大學組織成立的“wemooc東西部高校課程共享聯(lián)盟”成為中國最大的mooc式在線互動學堂；上海教委發(fā)起建設(shè)的大型在線教學服務(wù)平臺“上海高校課程中心”已經(jīng)在發(fā)展中國本土化的mooc方面有一些前期實踐積累5。2014年5月8日，網(wǎng)易云課堂承接教育部國家精品開放課程任務(wù)，與“愛課程網(wǎng)”合作推出的“中國大學mooc”項目正式上線。首批上線來自16所“985工程”高校的56門課程，截止8月份已有100門(包括已開課程和待開課程)課程，涵蓋北大、浙大、中科大、復(fù)旦大學等20所知名高等學府，課程的講師為各個領(lǐng)域內(nèi)的頂級名師，“中國大學

9、mooc”將根據(jù)成績，把證書分為合格和優(yōu)秀兩類。2.中國大學mooc的一般教學模式中國大學mooc的課程分為七大模塊：評分標準、教學安排、課件、測驗與作業(yè)、考試、討論區(qū)、分享，如圖3所示，不同的課程有不同的評分標準和教學安排，每門課程相關(guān)的課件、測驗、作業(yè)與討論是課程的主要模式包括：圖3 中國大學mooc的一般教學模式(1)觀看視頻：課程會提供幾段教學視頻，每段視頻都會講解重要知識點和教學內(nèi)容，學習者可以有選擇性和目的性地觀看。(2)講間練習促進知識內(nèi)化：視頻中增加一些小練習題，以單項和多項選擇等形式，讓學習者對視頻所學內(nèi)容進行消化并吸收。(3)隨堂交互：有些視頻結(jié)束學習者可以在討論區(qū)與教師、

10、學習者隨堂交互，討論相關(guān)學習內(nèi)容，發(fā)表自己的想法和理解。(4)完成回顧性測驗并提交作業(yè)：每周也安排了單元小測驗，讓學習者對本周所學重要內(nèi)容進行回顧練習，在線提交以獲得老師的批改反饋，也能讓教師及時了解階段教學的結(jié)果和學生學習的進展情況、存在的問題等，以便及時反饋、及時調(diào)整和改進教學工作。(5)討論區(qū)：中國大學mooc大部分課程每周都會提供學習者討論的話題，讓學習者在討論區(qū)討論，學習者也可自主的在老師答疑區(qū)、課堂交流區(qū)、綜合討論區(qū)和老師同學之間進行交流，或者可以自發(fā)形成討論組私底下再度學習探討，討論在有的課程中會作為課程計分的一部分。(6)中期測驗：在課程結(jié)束時，會有針對課程內(nèi)容、討論話題、提交

11、作業(yè)等結(jié)業(yè)考試。3.基于中國大學mooc的學習分析系統(tǒng)應(yīng)用的框架設(shè)計圖4描述了在中國大學mooc教學過程中，教學者、管理者和系統(tǒng)通過學習分析技術(shù)對學習者進行實施干預(yù)，首先學習者需要在網(wǎng)易云課堂上申請注冊，選擇參與課程進行學習，體驗預(yù)先設(shè)計好的課件，完成測驗與作業(yè)，在討論區(qū)和教師、學生相互討論問題，在此過程中系統(tǒng)會通過一種“反饋學習”的機制，利用自己產(chǎn)生的數(shù)據(jù)判斷自身算法和參數(shù)選擇的有效性，并實時進行調(diào)整，持續(xù)改進自身的表現(xiàn)6。另一方面對于mooc學習者產(chǎn)生的學習行為數(shù)據(jù)，都將即時地以網(wǎng)頁點擊流方式記錄下來，存儲在學習者用戶數(shù)據(jù)庫。圖4 基于中國大學mooc的學習分析系統(tǒng)框架學習分析系統(tǒng)對學習者

12、在中國大學mooc課程的學習數(shù)據(jù)研究常用方法：(1)社會網(wǎng)絡(luò)分析社會網(wǎng)絡(luò)分析(social network analysis)，是由社會學家依據(jù)數(shù)學方法、圖論等研究出來的一種定量分析方法，對網(wǎng)絡(luò)學習過程進行系統(tǒng)的分析，強調(diào)信息的分布和個別學習進展，需要使用很多相關(guān)的工具和方法。例如可以用mzinga工具來分析學習者在這門課程學習中的參與程度，影響學習者個性化學習過程的情景因素；可以用gephi工具可視化處理各種數(shù)據(jù)，判斷學習者在哪方面有學習認知的困難。(2)文本分析文本是最常見的存儲信息形式，如電子郵件、教學文件到網(wǎng)站頁面等.文本分析是從各種格式結(jié)構(gòu)的文本中提取有用的信息和知識的過程。例如：在

13、中國大學mooc中的測驗和考試環(huán)節(jié)主要用于處理如何尋找給定問題的最佳答案，它涉及問題分析、答案檢索和提取、回答演示方面的不同分析。(3)內(nèi)容分析內(nèi)容分析(content analysis)，是指對于明顯的傳播內(nèi)容進行客觀而有系統(tǒng)地量化并加以描述的一種研究方法。它通過特征分析、發(fā)展分析和比較分析對某一對象在不同問題、不同時期和不同樣本資料等情況下進行內(nèi)容分析，判定對象的特征、發(fā)展趨勢及與其他對象之間的異同。rost content mining工具，是一個大型的內(nèi)容分析工具平臺，對學習內(nèi)容、成績考核、作業(yè)完成情況等量化處理生成可視化的分析結(jié)果，研究學生的思想、意圖和動機，預(yù)測學生的行為動態(tài)。教學

14、者和管理人員根據(jù)學習分析系統(tǒng)對學生學習行為數(shù)據(jù)的分析情況，預(yù)測和干預(yù)學習者的學習表現(xiàn)及下一步所需要的教學內(nèi)容和形式，同時做出有效調(diào)整，以不斷達到理想中的結(jié)果，使教學、學習效果更優(yōu)化，從而實現(xiàn)因材施教。例如：適應(yīng)性學習系統(tǒng)就是建立在對學習行為的數(shù)據(jù)采集和分析基礎(chǔ)上，及時向教師反饋學習者的學習效果，并向?qū)W習者推薦下一步的學習策略(包括學習內(nèi)容的難度、學習環(huán)節(jié)的形式和順序等)7。在這個過程中，學生通過自我組織、制訂并執(zhí)行學習計劃，從而控制整個學習過程。圖5 拉斯維爾模型與傳播研究領(lǐng)域本研究以哈羅德·拉斯維爾傳播模型所揭示的教育技術(shù)研究五個方面的重要研究領(lǐng)域，如圖5所示為主要依據(jù)，針對圖4的

15、中國大學mooc，從應(yīng)用項目、研究問題和所需分析的數(shù)據(jù)三方面列出學習分析技術(shù)在這重要研究領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)計，如表所示。表 學習分析技術(shù)在中國大學mooc的應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用項目研究問題所需分析的數(shù)據(jù)學習者登錄參與中國大學mooc學習的學習者基本特征、分布及學習動機是什么？參與課程學習的人數(shù)及注冊信息；登錄時長；學習者在學習系統(tǒng)內(nèi)的表現(xiàn)(參與討論，不參與討論；按時提交作業(yè)，不按時提交作業(yè))；標準化測驗得分；有無按時提交作業(yè)，有無獲得結(jié)業(yè)證書課件學生是否掌握視頻內(nèi)容(例如課本基礎(chǔ)知識、具體應(yīng)用技能、高階知識)？對課件內(nèi)容、模塊、講授順序、設(shè)計效果的建議？觀看視頻時長；暫停視頻時長；停滯視頻原因；測驗1，2結(jié)

16、果(正確，不正確)；重復(fù)答錯題目次數(shù)；選錯的選項；學生參與討論1，2的次數(shù)測驗與作業(yè)哪些內(nèi)容是有利于提高學習效果的？學習者能否獨立完成？難易程度？測驗結(jié)果(正確，不正確)；作業(yè)完成情況(完成，沒完成，部分完成)；有無提交作業(yè)考試學生對考試的態(tài)度？有什么建議？考試得分；考試所用時長；提交人數(shù)討論區(qū)學生可以分為哪些類型？把參與討論加入評分標準是否有助于學習者學習？學生(參與討論，不參與討論；提問題，不提問題)；學生參與討的次數(shù)分享學生對他們的學習體驗是否滿意？分享；不分享；分享次數(shù)四、結(jié)束語隨著中國mooc本土化的快速發(fā)展，海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、挖掘、統(tǒng)計和分析也成為新的挑戰(zhàn)和機遇，學習分析技術(shù)以學習數(shù)

17、據(jù)為分析對象綜合運用各種相應(yīng)的分析工具，建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與知識信息的聯(lián)系。(1)在mooc這種動態(tài)、開放、大規(guī)模的學習環(huán)境中，學習分析技術(shù)很好的觀察反映出學生在學習內(nèi)容、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程性結(jié)果，學習者需要依據(jù)結(jié)果對自身的學習質(zhì)量做出評判和校正，實現(xiàn)教學中的知行統(tǒng)一。(2)學習分析技術(shù)通過統(tǒng)計處理的方式對學習數(shù)據(jù)進行量化分析，全面、客觀、準確地描述教學現(xiàn)象和規(guī)律，深入挖掘隱藏在復(fù)雜的數(shù)據(jù)后面的知識，使對中國大學mooc學習過程的研究結(jié)果更為真實、系統(tǒng)、科學，從而提高研究結(jié)果的水平。(3)基于中國大學mooc的學習，教師只能通過各種類別的數(shù)據(jù)來判斷學生的掌握程度，學習分析技術(shù)的應(yīng)用可以促使教師

18、利用圖形和可視化工具解析復(fù)雜的、海量的數(shù)據(jù)，同時教師也可以診斷自己的教學效果，如美國加州大學開發(fā)了qsp(the quality school portfolio)，目的是促進教師對學生績效的可視化分析能力。由此，如美國圣地亞哥州立大學副校長依山·辛格(ethan signer)校長在一次訪談中所說：“數(shù)字排放(digital exhaust)中有成千上萬名學生留下了他們參與mooc的學習數(shù)據(jù)，這是我們進行大數(shù)據(jù)分析并設(shè)計有效教學的寶貴資料。”學習分析技術(shù)在mooc領(lǐng)域的應(yīng)用潛力是有待更深地挖掘，大部分學者對學習分析的研究集中在表述現(xiàn)象，而對學習分析應(yīng)用的研究相對較少，就目前中國大學mooc的本土化發(fā)展現(xiàn)狀來說，學習分析技術(shù)的應(yīng)用是極具研究價值的。參考文獻：1吳永和，祝智庭.學習分析：教育信息化的新浪潮j.遠程教育雜志，2013(4)：11-19.2siemens, g. learning analytics a foundation for informed change in highe