學(xué)習(xí)分析:在線學(xué)習(xí)研究與實(shí)踐的新方向*

嚴(yán)琴琴+戴心來+陳峰

摘 要：隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨以及數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的發(fā)展，分析技術(shù)日益成熟。學(xué)習(xí)分析關(guān)注于E-learning教與學(xué)過程的動(dòng)態(tài)發(fā)展，可為教師的教學(xué)決策與學(xué)生的學(xué)習(xí)優(yōu)化提供有力支持，將成為當(dāng)前在線學(xué)習(xí)研究與實(shí)踐的重要技術(shù)與方法。文章探討了學(xué)習(xí)分析的概念，闡述了學(xué)習(xí)分析的過程、方法以及應(yīng)用案例，分析了學(xué)習(xí)分析應(yīng)用于在線學(xué)習(xí)需注意的問題。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)分析；在線學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)環(huán)境

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2014）07-0021-04

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在線學(xué)習(xí)成為了傳統(tǒng)學(xué)校教育和終身教育的一個(gè)重要模式。它以其不受時(shí)空限制、資源豐富且開放、服務(wù)對象廣泛等特征倍受學(xué)習(xí)者青睞，也得到了研究者的持續(xù)關(guān)注，從初期研究課堂模式的轉(zhuǎn)變、學(xué)習(xí)資源豐富性的設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)者參與性的激勵(lì)逐步演變?yōu)樘骄吭诰€學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)的發(fā)生過程，評估學(xué)習(xí)者的過程性成果，進(jìn)而制定個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案等，這也為合理地評估教學(xué)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量、優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)提供了必要支撐。然而要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，通常需要依賴網(wǎng)絡(luò)后臺日志，并運(yùn)用復(fù)雜的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件來實(shí)施，這無疑給當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代提出了挑戰(zhàn)。面對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中越來越龐大的數(shù)據(jù)集，以往分析軟件可獲取的數(shù)據(jù)非常有限，需要大量的人力進(jìn)行篩選與清洗，造成數(shù)據(jù)可能丟失、研究結(jié)果的信度不高、而且分析結(jié)果非實(shí)時(shí)、用于干預(yù)周期過長、效果較差等。鑒于此，學(xué)習(xí)分析技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)就被越來越多的研究機(jī)構(gòu)和研究者所推崇。

美國新媒體聯(lián)盟（NMC）與美國高校教育信息化協(xié)會(huì)（EDUCAUSE）在其聯(lián)合發(fā)布的地平線報(bào)告（Horizon Report）2011 至2013均提出了基于數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)分析技術(shù)將在未來的幾年內(nèi)成為主流。隨著研究者對學(xué)習(xí)分析的關(guān)注，由社會(huì)分析研究協(xié)會(huì)（SOLAR）組織的第三屆學(xué)習(xí)分析和知識國際會(huì)議，于2013 年4 月在比利時(shí)的勒芬大學(xué)召開，該會(huì)議在概念、意義建構(gòu)上的技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用和使用案例這三個(gè)維度進(jìn)行探討，并對學(xué)習(xí)分析涉及的相關(guān)領(lǐng)域和發(fā)展前景等前沿問題進(jìn)行了深入探討。

一、學(xué)習(xí)分析的概念

學(xué)習(xí)分析是近年來迅速發(fā)展的一種教學(xué)技術(shù)，目前學(xué)術(shù)界對其尚未形成一個(gè)統(tǒng)一的界定，不同學(xué)者或研究機(jī)構(gòu)給出了多種理解。學(xué)習(xí)分析專家Siemens（2010年）教授指出，學(xué)習(xí)分析是利用智能數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)和分析模型去發(fā)現(xiàn)信息和社會(huì)聯(lián)系情況，對學(xué)習(xí)進(jìn)行預(yù)測和建議。2013年的地平線報(bào)告認(rèn)為學(xué)習(xí)分析是從與學(xué)生相關(guān)的海量數(shù)據(jù)中辨別其學(xué)習(xí)行為發(fā)展趨勢和模式，以此促進(jìn)個(gè)性化的高等教育支持系統(tǒng)。還有些學(xué)者認(rèn)為學(xué)習(xí)分析是從不同的學(xué)習(xí)環(huán)境來跟蹤學(xué)習(xí)者與不同的工具和資源的交互數(shù)據(jù)，使教師和學(xué)校為每個(gè)接受教育的孩子根據(jù)其不同程度的水平和需求提供個(gè)性化學(xué)習(xí)方式，通過適當(dāng)干預(yù)、預(yù)測和映射學(xué)習(xí)過程，為創(chuàng)造更有效的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)提供了美好的愿景。

由上可見，專家學(xué)者們對學(xué)習(xí)分析概念的界定存在著一定的差異，但其基本觀點(diǎn)仍趨于一致，如學(xué)習(xí)分析的服務(wù)群體面向?qū)W生和教師，且具有數(shù)據(jù)來源多樣化、分析工具現(xiàn)代化、結(jié)果展示可視化等特點(diǎn)。學(xué)習(xí)分析專注于如何優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境，并提供了如社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析、連結(jié)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)等分析工具，能夠進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)的可視化處理，可為在線學(xué)習(xí)提供有力支持。對于學(xué)習(xí)者來說，可以于在線學(xué)習(xí)時(shí)監(jiān)控自己的學(xué)習(xí)行為，增加自我反思意識、提高學(xué)習(xí)參與活躍度，從而成為一個(gè)更好的學(xué)習(xí)者。對于教育者及學(xué)校而言，利用學(xué)習(xí)分析可識別困難學(xué)習(xí)者與改變教師教學(xué)方式，為不同需要、能力水平的學(xué)生提供合適的教育機(jī)會(huì)，給予更優(yōu)的評估路徑，幫助學(xué)習(xí)者最大化地發(fā)揮其潛能。

二、學(xué)習(xí)分析的過程與方法

1.學(xué)習(xí)分析過程

Diaz和Brown（2012年）認(rèn)為學(xué)習(xí)分析是一個(gè)反復(fù)循環(huán)的過程，其中包括：收集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、清理或調(diào)整數(shù)據(jù)、集成相關(guān)的數(shù)據(jù)集、分析數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)可視化。Mark van Harmelent（2012年）等根據(jù)Diaz等人提出的分析過程的要素，建構(gòu)了分析過程模型如圖所示。由圖可知，從機(jī)構(gòu)戰(zhàn)略開始到結(jié)束是一個(gè)不斷循環(huán)迭代改進(jìn)的過程。在這個(gè)模型中有兩個(gè)反饋循環(huán)需要特別注意：

（1）基于數(shù)據(jù)分析進(jìn)行建模的過程，我們注意到在數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)調(diào)查和數(shù)據(jù)清洗、建模之間存在潛在的反饋。我們所設(shè)計(jì)或者是構(gòu)建的模型決定于所獲得的數(shù)據(jù)，當(dāng)然現(xiàn)有的模型也會(huì)影響數(shù)據(jù)的采集和清理。

（2）分析不應(yīng)該是一個(gè)靜態(tài)的過程，而是一個(gè)循環(huán)過程，它根據(jù)分析的評價(jià)結(jié)果（分析任何行動(dòng)的類型將會(huì)影響分析結(jié)果）改善分析過程模型。

2.學(xué)習(xí)分析方法

學(xué)習(xí)分析是由商業(yè)智能、網(wǎng)絡(luò)分析、教育數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)術(shù)分析、動(dòng)作分析等多種學(xué)習(xí)技術(shù)領(lǐng)域綜合發(fā)展而來，其涵蓋了多種分析方法，如認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法。

（1）認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析（ENA）

認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析法是由威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的David Williamson Shaffer教授根據(jù)認(rèn)知游戲發(fā)展而來，是一種學(xué)習(xí)者在虛擬認(rèn)知游戲環(huán)境中評估認(rèn)知能力的技術(shù)。采用的技術(shù)類似于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法（SNA），是在一個(gè)互動(dòng)的空間里，檢查、表征、量化關(guān)系，研究內(nèi)部復(fù)雜動(dòng)態(tài)關(guān)系系統(tǒng)。認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析方法通過定位五大認(rèn)知元素：技能、知識、個(gè)性、價(jià)值觀和認(rèn)知論來評估認(rèn)知框架，建構(gòu)學(xué)習(xí)者認(rèn)知模型。利用認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析，可以檢測和衡量在不同的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)者的認(rèn)知思維所發(fā)生的變化。

（2）社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析（SNA）

社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析由社會(huì)學(xué)家根據(jù)數(shù)學(xué)方法、圖論等發(fā)展起來的定量分析方法，被用來建立社會(huì)關(guān)系的模型，發(fā)現(xiàn)群體內(nèi)行動(dòng)者之間的社會(huì)關(guān)系，學(xué)習(xí)者在網(wǎng)絡(luò)課程中的學(xué)習(xí)成績、網(wǎng)絡(luò)模型和社區(qū)影響力，描述社會(huì)關(guān)系的結(jié)構(gòu)，研究這種結(jié)構(gòu)對群體功能或者群體內(nèi)部個(gè)別影響。通?？梢暬鐣?huì)網(wǎng)絡(luò)分析工具有Gephi、NodeXL、Tulip、UCINET、GISMO、SNAPP、Network workbench、Pajek，按其是否開源的特點(diǎn)可以分成表1和表2。

上述表中同時(shí)給出了各分析工具對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出格式和其功能特性，其中在開源的學(xué)習(xí)分析工具中，UCINET因其功能強(qiáng)大受到很多研究者的關(guān)注。而在非開源的學(xué)習(xí)分析工具中，GISMO、SNAPP的界面友好，且無需了解原數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，可以智能化生成可視化網(wǎng)絡(luò)交互圖形，相比其他網(wǎng)絡(luò)分析工具具有更強(qiáng)的操作性。

三、學(xué)習(xí)分析的應(yīng)用案例

國外關(guān)于學(xué)習(xí)分析的研究早期主要聚焦在評價(jià)和分析學(xué)生在一門課程或項(xiàng)目學(xué)習(xí)中所面臨的困難，根據(jù)這些困難設(shè)計(jì)具有針對性的人工干預(yù)方案，以解決學(xué)生短期內(nèi)面臨的學(xué)習(xí)問題。密歇根大學(xué)的“E2Coach”項(xiàng)目則根據(jù)學(xué)生的不同特點(diǎn)量身定制個(gè)性化系統(tǒng)，使學(xué)習(xí)者能夠了解自己的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，認(rèn)識自己的優(yōu)勢和劣勢,并幫助他們順利地完成課程?！癊2Coach”項(xiàng)目是在密歇根大學(xué)的個(gè)性化系統(tǒng)上開發(fā)的，是一個(gè)相對比較成熟的開源軟件。首先在開課前告訴每個(gè)學(xué)習(xí)者這個(gè)系統(tǒng)的功能，然后調(diào)查學(xué)習(xí)者專長、教育者和行為專家的建議，最后結(jié)合調(diào)查的信息，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)建個(gè)性化內(nèi)容。

奧斯汀皮耶州立大學(xué)關(guān)注于學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，Tristan Denley博士應(yīng)用學(xué)習(xí)分析技術(shù)設(shè)計(jì)了“學(xué)習(xí)導(dǎo)向”模型，該模型為在即將到來的學(xué)期選課中，根據(jù)學(xué)習(xí)者現(xiàn)有的學(xué)習(xí)能力成功地匹配到適合他們自己的課程。該模型系統(tǒng)是根據(jù)過去成千上萬的學(xué)生成績與每個(gè)特定學(xué)生的成績單作比較，最后個(gè)性化推薦給每個(gè)學(xué)生。而里奧薩拉多學(xué)院不僅可對學(xué)習(xí)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，還可以根據(jù)當(dāng)前學(xué)習(xí)情況預(yù)測未來的學(xué)習(xí)趨勢，通常學(xué)習(xí)者在完成8天課程后，即可對其進(jìn)行分?jǐn)?shù)預(yù)測。與之相類似的美國公立大學(xué)系統(tǒng)(APUS)，研究者對97000名學(xué)生參與的在線學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控和分析，對他們的入學(xué)穩(wěn)定率進(jìn)行深入觀察。如果學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間減少，那么可能瀕臨退學(xué)，學(xué)校則給出預(yù)警信號，使之減少輟學(xué)率的上升。

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四、學(xué)習(xí)分析應(yīng)用于在線學(xué)習(xí)需注意的問題

學(xué)習(xí)分析將學(xué)習(xí)過程的動(dòng)態(tài)以透明的方式呈現(xiàn)出來，給在線學(xué)習(xí)的研究與實(shí)踐帶來了全新的視角，但同時(shí)也帶來了一些問題。如隱私和道德問題、研究平臺問題、學(xué)習(xí)分析模型問題。

1.隱私和道德問題

在學(xué)習(xí)分析這一新的概念出來以后，很多學(xué)者都在探究隱私和道德問題?？梢哉f，利用學(xué)習(xí)分析技術(shù)監(jiān)視學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為相當(dāng)于窺探學(xué)生的隱私。為此普渡大學(xué)的Campbell提出了兩個(gè)關(guān)鍵問題:一是誰決定由誰收集什么樣的數(shù)據(jù)；二是教育機(jī)構(gòu)應(yīng)該有哪些責(zé)任去使用這些已經(jīng)收集好的數(shù)據(jù)。毫無疑問，數(shù)據(jù)收集的措施和干預(yù)政策將會(huì)影響學(xué)校的文化、目標(biāo)以及校訓(xùn)。我們認(rèn)為將學(xué)習(xí)分析應(yīng)用于在線學(xué)習(xí)時(shí)，數(shù)據(jù)的獲取需注意以下幾點(diǎn)：

（1）收集的數(shù)據(jù)應(yīng)保持可控的范圍，不要試圖包涵所有方面，如學(xué)習(xí)者的個(gè)人經(jīng)濟(jì)狀況以及家庭狀況等。

（2）建立彼此信任，分析過程清晰。

（3）從多角度參與商議和討論，從而建立更多的透明機(jī)制、規(guī)范分析問題、評估風(fēng)險(xiǎn)，以避免不必要的法律糾紛。

2.研究平臺問題

首先網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺最好是開源的，這樣允許拓展并完善其功能，使其更加多元化。智能手機(jī)、平板電腦等的普及應(yīng)用，隨之而來的移動(dòng)學(xué)習(xí)以及碎片化學(xué)習(xí)理念的發(fā)展，使得分析數(shù)據(jù)可獲取的數(shù)據(jù)源越來越多樣化，這需要網(wǎng)絡(luò)平臺支持多終端用戶的數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口與格式，獲取數(shù)據(jù)信息。其次隨著在線學(xué)習(xí)人數(shù)的增長，需要分析的數(shù)據(jù)集也越來越龐大，這對于網(wǎng)絡(luò)平臺的容載性以及分析能力也是一個(gè)挑戰(zhàn)。最后如何對數(shù)據(jù)流進(jìn)行分流處理，快速穩(wěn)定地對數(shù)據(jù)分析，都需要在平臺設(shè)計(jì)之初就有所考慮。

3.學(xué)習(xí)分析模型問題

學(xué)習(xí)分析模型在在線學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，我們可以了解到影響學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)的因素以及在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境下支持教師的最佳模式，進(jìn)而可以設(shè)計(jì)創(chuàng)新型在線教育模式。有學(xué)者根據(jù)學(xué)習(xí)分析的目的、要求與方法，從不同角度建構(gòu)了學(xué)習(xí)分析的模型，其目的是使分析流程更加規(guī)范化。但學(xué)習(xí)分析涉及到數(shù)據(jù)挖掘、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析、數(shù)據(jù)可視化、機(jī)器學(xué)習(xí)、心理學(xué)、語義學(xué)、在線學(xué)習(xí)、教育理論和實(shí)踐等多方面內(nèi)容，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)分析模型時(shí)需從多方面考慮，對已有學(xué)習(xí)分析模型進(jìn)行更進(jìn)一步優(yōu)化。

五、研究結(jié)論

從學(xué)習(xí)分析的提出到現(xiàn)在才不過三年的時(shí)間，但已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)非常重要的研究領(lǐng)域。雖然是一個(gè)興新的研究方向，需要解決的問題還很多，但我們相信隨著越來越多的人關(guān)注學(xué)習(xí)分析，正如地平線報(bào)告所述在未來的兩年到三年內(nèi)將得到廣泛應(yīng)用。而學(xué)習(xí)分析通過大數(shù)據(jù)集的獲取，挖掘?qū)W習(xí)者在正式學(xué)習(xí)、非正式學(xué)習(xí)或混合學(xué)習(xí)時(shí)的特征價(jià)值，為教育主管部門、教育研究者和學(xué)習(xí)者提供參考與幫助，提高在線學(xué)習(xí)的績效評估、過程檢測和活動(dòng)干預(yù)，從而對在線學(xué)習(xí)的有效學(xué)習(xí)提供了有力的保障。

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（編輯：楊馥紅）

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