大數(shù)據(jù)背景下學習分析技術對遠程教育教學模式的影響

摘 要：作為大數(shù)據(jù)分析在教育信息化領域中的重要應用，學習分析技術為教師教學決策、優(yōu)化教學提供有效支持，為學生自我導向學習、學習危機預警、自我評估以及個性化學習設計提供數(shù)據(jù)參考。本文在介紹學習分析技術的基礎上，構建出基于學習分析技術的遠程教育基本模型，并就其對遠程教育的教學模式改革所起到的作用進行探討。

關鍵詞：大數(shù)據(jù)；學習分析；教育模式

在線學習系統(tǒng)中包含了大量與學習者學習行為相關的數(shù)據(jù)，例如，學習日志、學習途徑、學習成果數(shù)據(jù)、課程數(shù)據(jù)、學習管理數(shù)據(jù)等。充分集中整合這些大數(shù)據(jù)，再對學習過程和學習效果進行評價分析，更有效地支持學習，優(yōu)化教學服務，為教學管理與決策提供依據(jù)已成為遠程教育工作者面臨的重大課題。

一、目前遠程教育存在的問題

遠程教育中學生可以隨時隨地利用網(wǎng)絡進行課程學習，不受時間和空間的限制，但同時也存在一些問題，例如：

1.評價數(shù)據(jù)單一化。

教師通常采用總結性評價對學習者的學習過程進行評價，如利用課后作業(yè)、論文、測驗、出勤情況等評價數(shù)據(jù)。

2.評價方法靜態(tài)化

目前評價方法采集的數(shù)據(jù)是靜態(tài)的，缺乏對學習過程進行實時監(jiān)測，不能實現(xiàn)動態(tài)的反饋，不能準確反映學習者的參與程度。

3.評價的真實性難以把握

對于一些視頻課程的學習，很難判斷出學習者是認真參與學習還是開著視頻人卻離開，而對于課后測驗與作業(yè)是否獨立完成也很難保證。

利用上述方法考核、分析和評估遠程教育，教師既不能實時把握學習者真實的學習情況，也無法確定學生個體的學習方式、認知習慣和學習興趣。學生也無法對自身學習效果有一個客觀而明晰的認識，不能較好地制訂下一步的學習計劃。

二、學習分析的特征

學習分析技術是運用數(shù)據(jù)挖掘、信息可視化等智能技術來分析學習系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并利用分析結果提供恰當?shù)母深A、評估，其主要目的是優(yōu)化學習過程，促進學習。學習分析技術具有以下特征：

1.復合化的數(shù)據(jù)采集

多樣化的數(shù)據(jù)為自動化的學習支持和針對性的學習服務提供了可能性。學習分析技術采集的數(shù)據(jù)來源：一是由學習管理系統(tǒng)、移動終端、社會性軟件中所記錄的學生的學習行為數(shù)據(jù)；二是內(nèi)容管理系統(tǒng)中的學習記錄數(shù)據(jù)；三是學生學習成果數(shù)據(jù)，如作業(yè)、作品。這些不同來源的多樣性數(shù)據(jù)通過第三方分析軟件整合并導入到同一個分析框架中，就可得出學生學習情況的分析結果。

2.多角度的分析技術

要進行有效的分析，必須使用多種研究方法、技術與工具。學習分析技術應從網(wǎng)絡交互、交流內(nèi)容、交互內(nèi)容等多個角度展開，并對數(shù)據(jù)進行挖掘、聚合、分析，結合定量研究與定性研究的數(shù)據(jù)為學習提供支持。

3.可視化的分析結果

通過可視化分析結果，使學生對學習狀況、教師對教學情況有直觀地了解，并作出有效的判斷和分析。

4.多層次的服務對象

學習分析技術從教師、學生以及管理者的角度對學生的學習過程進行客觀的預測，方便教師優(yōu)化教學，改進過程評價手段，幫助學生進行自我評價、自我診斷，給教育機構和管理者提供決策依據(jù)。

三、基于學習分析技術的遠程學習系統(tǒng)模型

學習分析技術利用數(shù)據(jù)分析探究學習過程的發(fā)生機制，改進學習，這一過程包含了數(shù)據(jù)的選擇、獲取、綜合與報告、預測、使用、完善和分享等活動。因此需要基于學習分析技術初步規(guī)劃學習系統(tǒng)運行的步驟。第一步，學習者結合自身興趣和系統(tǒng)推薦，選取學習內(nèi)容；第二步，系統(tǒng)記錄下學生者產(chǎn)生的學習數(shù)據(jù)，結構先定義好再存入數(shù)據(jù)庫；第三步，對預測模塊進行分析，在采集學習者行為數(shù)據(jù)的基礎上，與學習者的特征信息相結合，利用分析工具及模型對預測模塊進行分析；第四步，在參照上一步預測模塊預測結果的基礎上，利用數(shù)據(jù)挖掘技術為學生推薦適合學生學習特征的學習策略及指導方法；第五步，可以利用可視化的形式將上述數(shù)據(jù)挖掘結果、分析結果傳遞給學生、教師和教學管理者。

該學習系統(tǒng)包含六大模塊：（1）學習的內(nèi)容。管理、維護、傳遞個性化的學習內(nèi)容與評價給學習者，以支持學習者的學習行為。（2）學習行為數(shù)據(jù)。記錄學習者在學習系統(tǒng)中的學習行為（比如學習時間、學習次數(shù)、學習路徑、學習進度等）。（3）分析預測模塊。這是整個模型的核心，整合學習者信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和學習者學習行為數(shù)據(jù)，通過多種技術（語義分析、社會網(wǎng)絡分析）對數(shù)據(jù)處理和分析，對學習者未來的學習行為和結果進行預測。（4）可視化面板。根據(jù)用戶角色的不同，將預測模塊中的結果以可視化、圖形化的方式呈現(xiàn)。（5）推薦模塊。根據(jù)分析預測模塊的運行結果，再根據(jù)學習者的學習水平和興趣，對學習內(nèi)容等進行個性化的定制和推送。（6）干預模塊。允許教師、教學管理者和系統(tǒng)開發(fā)人員根據(jù)預測模塊的運行結果，對系統(tǒng)實施人工干預、自動化干預。

基于學習分析的遠程學習系統(tǒng)模型能夠及時量化跟蹤學習過程，提出較好的學習建議，并以可視化的形式呈現(xiàn)給學生和老師，幫助他們更加清楚地了解自己學習的變化過程，幫助學生更好地認知自己的學習狀態(tài)，激發(fā)學習者的學習興趣和學習激情。

模型利用采集到的學生學習興趣發(fā)展的數(shù)據(jù)，了解學習者狀態(tài)，包括學習者已掌握的相關知識、學習習慣等；建立合理的學習者分析模式與數(shù)據(jù)分析框架，從簡單的資源推送逐步完善為提供基于大數(shù)據(jù)分析的適時、貼切的個性化指導，幫助學生完善知識結構，挖掘自身興趣愛好和特長。整個學習過程既實現(xiàn)了學習者的自制學習和自我學習，以及教師個性化干預指導，又實現(xiàn)了系統(tǒng)根據(jù)用戶特征適應性推送資源輔助學習者學習的目的。

四、學習分析技術對遠程教育模式改革的價值

1.提供有針對性的教學干預

隨著支持網(wǎng)絡學習活動的工具種類的劇增，教師可從學習者網(wǎng)絡學習的表現(xiàn)（如學習時間投入、學習活動頻率、學習資源瀏覽、師生交互行為、考試成績等）等多方面統(tǒng)計描述學習者的各種活動因素，預測學習者的需要，開展面向教學的社交網(wǎng)絡分析。教師可根據(jù)本課程課件的評價和反饋合理組織教學，根據(jù)學習者的學習狀態(tài)來組織教學內(nèi)容，實施教學計劃，改進課程的適應性，提高個性化水平。

2.幫助學員實現(xiàn)自我導向學習

學習分析技術可以為每個學生建立個性化的學習檔案，記錄學生的學習行為和學習習慣。這種基于學習行為的數(shù)據(jù)分析，站在學生的角度了解學生學習過程的發(fā)生機制，幫助學生開展自適應性學習，并針對學生的學習特點向其推薦適合的學習活動、學習資源及學習任務，以改進其學習效果，引導學生積累更豐富的學習經(jīng)驗。由此可見，學習分析技術可以將學生過去的學習行為描述、解釋出來，對正在發(fā)生的學習行為進行預警及干預，并對未來的發(fā)展趨勢做出預測，將學習過程中積累的數(shù)據(jù)的作用充分發(fā)揮出來。

3.變革和創(chuàng)新評價方法

利用學習分析開展學習評價，采集全面的過程數(shù)據(jù)，豐富評價指標；分析結果通過可視化的形式反饋給學生、教師等相關人員，大大提高了反饋信息的直觀性、實效性及針對性；對正在學習的行為進行預警及干預，使得學習評價的價值也隨之提升，這種學習評價體現(xiàn)出發(fā)展性的特點，以科學的數(shù)據(jù)分析為參考，提高了教學活動的科學性與有效性。

4.優(yōu)化教學資源的組織

對于學校管理者而言，學習分析技術可幫助教師用來評估相關課程，綜合完善現(xiàn)有的考核制度和方法，提供更為深入的教學分析，不僅能根據(jù)學生的興趣、能力和學習計劃，安排個性化的教學課程和練習，還通過了解學校的辦學情況優(yōu)化配置學校的教學資源和教育產(chǎn)品。

大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)來臨，學習分析技術使數(shù)據(jù)成為學習過程優(yōu)化的重要依據(jù)，使個性化的教學服務成為可能。學習分析技術對于使用者以及技術開發(fā)人員均具有重要的意義和價值。但是，學習分析技術也存在一定的安全問題，如數(shù)據(jù)如何保存，數(shù)據(jù)是否準確等。數(shù)據(jù)包括了學生的相關私人信息，怎樣確保他們的信息不被不法分子盜取用作他途，確定數(shù)據(jù)由誰負責存儲和維護，誰有權對數(shù)據(jù)進行二次開發(fā)利用等，都需要深入研究。解決了這些問題，將會真正發(fā)揮大數(shù)據(jù)背景下學習分析技術的作用。

參考文獻：

[1]徐鵬，王以寧，劉艷華，等.大數(shù)據(jù)視角分析學習變革——美國《通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學習分析促進教與學》報告解讀及啟示[J].遠程教育雜志，2013（12）.

[2]顧小清，張進良，蔡慧英.學習分析：正在浮現(xiàn)中的數(shù)據(jù)技術[J].遠程教育雜志，2012（2）.

[3]以智慧教育引領信息化教育變革與創(chuàng)新祝智庭[J].中國教育信息化，2014（5）.

[4]姜強，趙蔚，王朋嬌，等.基于大數(shù)據(jù)的個性化自適應在線學習分析模型及實現(xiàn)[J].中國電化教育，2015（1）.

基金項目：江蘇開放大學（江蘇城市職業(yè)學院）“十二五”規(guī)劃2014年度課題“基于大數(shù)據(jù)的學習分析技術研究與應用”（編號14SEW-Q-049）。

作者簡介：張紅霞（1980- ），女，江蘇城市職業(yè)學院任教，研究方向：計算機、教育技術。