基于學(xué)習(xí)分析的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建途徑和實(shí)證研究

史 偉，劉衛(wèi)蘭，董 均

（洛陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，洛陽，471000）

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基于學(xué)習(xí)分析的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建途徑和實(shí)證研究

史 偉，劉衛(wèi)蘭，董 均

（洛陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，洛陽，471000）

摘 要：本文基于網(wǎng)絡(luò)課程調(diào)查、文獻(xiàn)分析和問卷調(diào)查這三個(gè)途徑構(gòu)建醫(yī)學(xué)護(hù)理專業(yè)數(shù)字化課程平臺(tái)，并通過學(xué)習(xí)分析技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)一步分析課程平臺(tái)功能模塊的合理性和科學(xué)性，以期此研究方法為構(gòu)建其他課程的數(shù)字化教學(xué)環(huán)境提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境；護(hù)理；學(xué)習(xí)分析技術(shù)；實(shí)證研究 頻次年份類別網(wǎng)絡(luò)課程232004形式和目的教學(xué)122006教學(xué)系統(tǒng)102005自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)32008遠(yuǎn)程教育62008遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)活動(dòng)22007網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)22007專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)22006模擬練習(xí)系統(tǒng)22008小組合作學(xué)習(xí)22006方式和方法授課技巧22004護(hù)理程序22008護(hù)理操作技能22008學(xué)習(xí)成績(jī)22006學(xué)生互動(dòng)22006人機(jī)互動(dòng)22008實(shí)驗(yàn)班22006

目前，教育領(lǐng)域存儲(chǔ)著海量的學(xué)習(xí)者信息及學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)，如何利用數(shù)據(jù)挖掘（Data mining）和學(xué)習(xí)分析（Learning analytics）技術(shù)使這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袃r(jià)值的信息，更好地服務(wù)于構(gòu)建高校數(shù)字化教學(xué)環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)決策和學(xué)習(xí)服務(wù)，已成為教育工作者以及學(xué)習(xí)者們所關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建的途徑

1.1 途徑一：網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)的抽樣調(diào)查

利用軟件SPSS（統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案）和自擬的網(wǎng)絡(luò)課程要素多維度分析表，對(duì)近50門醫(yī)學(xué)專業(yè)（重點(diǎn)是護(hù)理專業(yè)）的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽樣、統(tǒng)計(jì)和分析，分析維度包括關(guān)聯(lián)維度、基本描述維度、教學(xué)維度、知識(shí)維度、交互維度等。每個(gè)維度下面分若干條目，如：“基本描述維度”的“站點(diǎn)創(chuàng)設(shè)”、“目標(biāo)人群”、“站點(diǎn)規(guī)?！焙汀爸黝}”等條目。每個(gè)條目又包括多個(gè)選項(xiàng)。調(diào)查醫(yī)學(xué)課程網(wǎng)站時(shí)，就是根據(jù)這些選項(xiàng)對(duì)每個(gè)網(wǎng)站進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，最后再進(jìn)行總結(jié)，得出醫(yī)學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)存在的主要共性問題：

（1）重視教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)，輕視學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)，并且教學(xué)內(nèi)容的表現(xiàn)形式單一。（2）學(xué)生自主學(xué)習(xí)資源不足及導(dǎo)航系統(tǒng)功能不強(qiáng)。（3）教學(xué)情景和評(píng)價(jià)主體單一且學(xué)習(xí)結(jié)果的反饋不及時(shí)。（4）師生缺乏情感交流及缺少對(duì)教學(xué)過程的有效監(jiān)控，并且忽略學(xué)生人文情懷和職業(yè)道德的培養(yǎng)。（5）學(xué)生被動(dòng)接受課程信息，且無法參與課程資源的構(gòu)建。

1.2 途徑二：基于Citespace的護(hù)理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的文獻(xiàn)研究

基于對(duì)上述問題的分析，結(jié)合前期研制的數(shù)字化課程平臺(tái)并且查閱相關(guān)著作和期刊，展開有關(guān)護(hù)理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的文獻(xiàn)研究。為了研究范圍的全面性，基于知網(wǎng)和萬方中文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，時(shí)間跨度為十年（2004—2013年），以主題為“護(hù)理”，題名或關(guān)鍵詞為“網(wǎng)絡(luò)課程”、“課程平臺(tái)”、“課程支持系統(tǒng)”、“教學(xué)平臺(tái)”、“教學(xué)系統(tǒng)”、“學(xué)習(xí)平臺(tái)”、“學(xué)習(xí)系統(tǒng)”分別進(jìn)行文獻(xiàn)搜索，結(jié)果是知網(wǎng)61篇，萬方75篇，經(jīng)過文獻(xiàn)的去重、合并以及內(nèi)容分析（針對(duì)研究主題，兩名研究者分別進(jìn)行文獻(xiàn)分析，如有疑問或爭(zhēng)議，由第三名研究者共同參與分析）等環(huán)節(jié)剔除與研究主題無關(guān)的文章，最后獲得有效文獻(xiàn)110 篇。

研究采用美國(guó)費(fèi)城德雷塞爾大學(xué)陳超美博士 (Drexel University, Philadelphia, PA, USA)開發(fā)的知識(shí)圖譜工具Citespace[1]。為了對(duì)相關(guān)研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行總體把握，利用科學(xué)知識(shí)圖譜工具Citespace對(duì)這110篇文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量和分析，可視化地呈現(xiàn)出數(shù)字化護(hù)理教學(xué)平臺(tái)的研究主題和熱點(diǎn)，期望提出一種解決以上問題的數(shù)字化課程平臺(tái)的新思路和框架。具體步驟是：先以RefWork格式導(dǎo)出獲得的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)換成Citespace能夠處理的格式，最后再進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)演算。按照每1年一個(gè)時(shí)間片等分（Years Per Slice:1），經(jīng)過選擇節(jié)點(diǎn)類型 “關(guān)鍵詞”（Node Types: Keywords），聚類閾值調(diào)試c，cc，ccv：（2，3，15），（3，3，20），（6，3，20）以及Pathfinder 算法簡(jiǎn)化后，得到圖譜節(jié)點(diǎn)數(shù)108，連接數(shù)341的有關(guān)護(hù)理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（篇幅原因，不顯示圖像）。通過以上各參數(shù)的分析，列出對(duì)研制數(shù)字化護(hù)理教學(xué)平臺(tái)有指導(dǎo)作用的關(guān)鍵詞，見表1-1。

表1-1 關(guān)鍵詞和頻次表

通過上表分析，可以把關(guān)鍵詞分為三類：（1）形式和目的：網(wǎng)絡(luò)課程、教學(xué)、自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)活動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)等；（2）方式和方法：教學(xué)模式、教學(xué)方法、小組合作學(xué)習(xí)、護(hù)理程序、護(hù)理操作技能、學(xué)習(xí)成績(jī)、學(xué)生互動(dòng)、多媒體課件、教學(xué)評(píng)估、系統(tǒng)論、整體優(yōu)化、合作關(guān)系和模擬教學(xué)等；（3）科目和類別：內(nèi)科護(hù)理、外科護(hù)理和應(yīng)用心理學(xué)等?！靶问胶湍康摹闭f明了要研制什么類型的教學(xué)平臺(tái)，是整個(gè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；“方式和方法”和“科目和類別”說明了建設(shè)平臺(tái)的技術(shù)和方法（系統(tǒng)論、整體優(yōu)化、多媒體課件等）、各教學(xué)模塊的功能和用途（小組合作學(xué)習(xí)、教學(xué)評(píng)估、師生網(wǎng)上互動(dòng)率、內(nèi)科護(hù)理、外科護(hù)理等）、以及教學(xué)手段的設(shè)計(jì)和開發(fā)（護(hù)理程序、臨床模擬教學(xué)、授課技巧、多媒體教學(xué)等）。總之，這些關(guān)鍵詞對(duì)護(hù)理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)、開發(fā)及應(yīng)用都起到了良好的指導(dǎo)和借鑒作用。

1.3 途徑三：護(hù)理專業(yè)師生數(shù)字化教學(xué)需求現(xiàn)狀調(diào)查

1.3.1 調(diào)查工具和調(diào)查問卷

通過參考相關(guān)文獻(xiàn)、咨詢護(hù)理專業(yè)和教育技術(shù)專家，由研究者自行設(shè)計(jì)問卷主要從教師和學(xué)生兩個(gè)方面考慮信息技術(shù)環(huán)境下護(hù)理課程的教學(xué)需求。為保證調(diào)查對(duì)象的廣泛性和真實(shí)性，教師問卷和學(xué)習(xí)者調(diào)查問卷在網(wǎng)上公開發(fā)布且限制每臺(tái)電腦僅能有一個(gè)被訪者答題。教學(xué)者問卷和學(xué)習(xí)者問卷的Cronbach’sα系數(shù)分別為0.89和0.91，說明各問卷具有良好的內(nèi)部一致性。采用網(wǎng)上發(fā)放和現(xiàn)實(shí)郵寄的方式進(jìn)行問卷調(diào)查，發(fā)放教學(xué)者問卷230份，回收問卷213份，回收率92.6%，有效問卷196份，有效率92%；網(wǎng)上填寫學(xué)習(xí)者問卷共667份，有效問卷632份，有效率94.7%。[2]

1.3.2 需求分析和數(shù)字化課程平臺(tái)的研制

根據(jù)問卷的需求分析（具體內(nèi)容省略），結(jié)合上述途徑一和途徑二的研究，加之之前的研究成果:河南省職業(yè)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（編號(hào)：ZJC14102）和2015年8月獲得河南省信息技術(shù)優(yōu)秀成果（二等獎(jiǎng)）。研究者設(shè)計(jì)出護(hù)理數(shù)字化課程平臺(tái)的功能模塊：教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于問題學(xué)習(xí)、教學(xué)設(shè)計(jì)案例、師生互動(dòng)、教學(xué)目標(biāo)反思、教學(xué)活動(dòng)、教師使用幫助、教學(xué)資源庫、職業(yè)道德和法律、自主學(xué)習(xí)、課外拓展、學(xué)習(xí)共同、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和教學(xué)資源等。

2 實(shí)證研究

2.1 數(shù)字化課程平臺(tái)的試用與效果評(píng)價(jià)

根據(jù)試用教學(xué)計(jì)劃的安排，本校所有護(hù)理專業(yè)課程的教師及大專護(hù)理3個(gè)班的學(xué)生進(jìn)行平臺(tái)的試用，試用平臺(tái)后，讓其填寫相關(guān)的調(diào)查問卷，主要了解課程平臺(tái)各功能模塊設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性和實(shí)用性等，以及課程平臺(tái)的應(yīng)用情況。

通過上表學(xué)生的調(diào)查結(jié)果可知，70%到80%甚至更高比例的人認(rèn)為實(shí)踐課程平臺(tái)的“護(hù)理課程”、“實(shí)踐操作”、“交流社區(qū)”、“學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)”、“Seminar教學(xué)活動(dòng)”等各模塊實(shí)現(xiàn)了各自的功能；67.4%的人認(rèn)為通過使用課程平臺(tái)，自身的學(xué)習(xí)效率明顯提高，63.3%的人認(rèn)為增強(qiáng)了學(xué)習(xí)信心，76.7%的人認(rèn)為提高了學(xué)習(xí)護(hù)理課程的興趣和主動(dòng)性。教師的試用情況與學(xué)生基本相同，67%到83%的教師認(rèn)為課程平臺(tái)的各模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的教學(xué)功能，對(duì)護(hù)理實(shí)踐教學(xué)起到了較好的輔助作用。[3]同時(shí)，絕大部分使用者對(duì)平臺(tái)是非常滿意、滿意和無意見和建議，但也有使用者指出：“護(hù)理操作的視頻可以再劃分的細(xì)一些；最好能多加入一些護(hù)理專業(yè)資格考試的歷年真題和習(xí)題解析；多增加一些拓展性的學(xué)習(xí)資源；多一些學(xué)生自行拍攝的護(hù)理操作視頻?！边@些寶貴的意見和建議為護(hù)理專業(yè)實(shí)踐課程平臺(tái)的改進(jìn)和完善提供了依據(jù)和方向。

2.2 數(shù)字化平臺(tái)各模塊的進(jìn)一步研究

為了進(jìn)一步量化平臺(tái)各模塊與學(xué)習(xí)目標(biāo)和成績(jī)匹配的合理性和科學(xué)性，課題基于學(xué)習(xí)分析技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)平臺(tái)各模塊進(jìn)行研究。調(diào)查對(duì)象本校13級(jí)大專護(hù)理專業(yè)班的40名學(xué)生為研究對(duì)象，本課程平臺(tái)的主要模塊包含護(hù)理課程、教師專區(qū)（教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)踐活動(dòng)、seminar教學(xué)、教學(xué)評(píng)價(jià)、醫(yī)療律法），學(xué)生專區(qū)（實(shí)踐操作、習(xí)題與測(cè)試、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、成果展示、職業(yè)道德與法律），交流社區(qū)（FAQ、交流驛站），教學(xué)資源（課件資源、視頻資源、教學(xué)工具）等。通過實(shí)證研究驗(yàn)證模塊的可行性和有效性，根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果對(duì)課程平臺(tái)的相關(guān)模塊進(jìn)行修改與優(yōu)化。為了進(jìn)一步確定各教學(xué)模塊對(duì)學(xué)生課程成績(jī)的影響，保證準(zhǔn)確性，排除缺失值的干擾，去掉各模塊成績(jī)中存在缺失的樣本10人，得到有效樣本為30人。

開展研究的目的：確定課程平臺(tái)的試用過程中，哪些模塊與學(xué)生的最終學(xué)業(yè)成績(jī)呈顯著相關(guān)；對(duì)教學(xué)模塊進(jìn)行及時(shí)的修正，不斷進(jìn)行優(yōu)化。具體步驟：對(duì)課程平臺(tái)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，提取得到含有變量的初始數(shù)據(jù)集即初始集，對(duì)變量的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行初步的判斷，各模塊的設(shè)計(jì)按照教學(xué)大綱和實(shí)際教學(xué)目標(biāo)的要求設(shè)定，最終學(xué)習(xí)成績(jī)與每個(gè)模塊的學(xué)習(xí)內(nèi)容的得分呈相關(guān)性，共30個(gè)樣本。

**. 在 .01 水平（單側(cè)）上顯著相關(guān)

*. 在 0.05 水平（單側(cè)）上顯著相關(guān)

表2-1相關(guān)性示意圖

課程平臺(tái)每個(gè)模塊與學(xué)習(xí)成績(jī)的相關(guān)性如上表2-1所示，教學(xué)活動(dòng)P＜0.01、實(shí)踐操作P＜0.01、習(xí)題與測(cè)試P＜0.01、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)P＜0.01、成果展示P＜0.01、職業(yè)道德P＜0.05、FAQ P＜0.01和交流驛站P＜0.01。

通過對(duì)數(shù)據(jù)初始集進(jìn)行繪制散點(diǎn)圖，發(fā)現(xiàn)各模塊與學(xué)習(xí)成績(jī)都呈正相關(guān)（“實(shí)踐操作”和“習(xí)題與測(cè)試”為例）。

圖2-2 散點(diǎn)圖

為了進(jìn)一步確定收集到的變量對(duì)學(xué)生成績(jī)的定量相關(guān)性，對(duì)其進(jìn)行多元線性回歸分析，由表8-3可以看出各相關(guān)變量B值，B值為回歸方程中各相關(guān)變量的系數(shù)。因此該多元回歸方程為：

Y=44.692+0.124X1+0.115X2+0.430X3+1.544X4+0.148X5+1.10 7X6+0.244X7+0.488X8+0.396X9+1.228X10。其中因變量Y為學(xué)生成績(jī)，自變量X為各教學(xué)模塊。

表2-3 多元回歸分析圖

根據(jù)上表的呈現(xiàn)結(jié)果，從自變量系數(shù)可以看出：對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)影響較大的因子來源于實(shí)踐操作、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和交流驛站三個(gè)部分；在教學(xué)過程中，各模塊的權(quán)重是不同的。醫(yī)療律法、成果展示、職業(yè)道德和FAQ對(duì)學(xué)生成績(jī)的影響較大。

3 總結(jié)

本文基于網(wǎng)絡(luò)課程調(diào)查、文獻(xiàn)分析和問卷調(diào)查這三個(gè)途徑構(gòu)建醫(yī)學(xué)護(hù)理專業(yè)數(shù)字化課程平臺(tái)，并通過學(xué)習(xí)分析技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)證實(shí)課程平臺(tái)功能模塊的合理性和科學(xué)性，以期此研究方法為構(gòu)建其他課程的數(shù)字化教學(xué)環(huán)境提供參考。

[參考文獻(xiàn)]

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Approach and Empirical Research on the Construction of Digital Learning Environment Based on Learning Analysis

Shi Wei, Liu Weilan, Dong Jun
(Career Technical College, Luoyang, Luoyang, 471000)

Abstract:Based on web-based survey courses, literature analysis and survey of the three ways to build nursing majors digital course platform, and through learning analysis and data mining technology proven rational and scientific curriculum platform modules, to provide other courses method constructing digital teaching environment a reference.

Key words:digital learning environment; nursing; learning analytical techniques; empirical study

作者簡(jiǎn)介：史偉，男，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用、教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、職業(yè)教育信息化。劉衛(wèi)蘭，女，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教育，職業(yè)教育信息化。