學(xué)習(xí)分析技術(shù)和計算機自適應(yīng)測驗在基于Moodle的混合式教學(xué)中的應(yīng)用

石云 陳偉 管彥允

摘要：混合式教學(xué)是傳統(tǒng)教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的“融合”。用學(xué)習(xí)分析技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)產(chǎn)生的海量學(xué)習(xí)記錄進行大數(shù)據(jù)分析挖掘，實現(xiàn)教學(xué)預(yù)測；用計算機自適應(yīng)測驗技術(shù)對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力進行動態(tài)檢測，實現(xiàn)個性化評估。然后指導(dǎo)改進課堂教學(xué)方法，最終提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)分析；自適應(yīng)測驗；Moodle；混合式教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0212-02

一、引言

毋庸置疑，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”是2015的熱詞之一，它的出現(xiàn)極大地推動了在線教育平臺的蓬勃發(fā)展，它為學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)、知識建構(gòu)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，同時海量的學(xué)習(xí)痕跡留存到平臺服務(wù)器，為進一步的學(xué)習(xí)行為的大數(shù)據(jù)分析提供了數(shù)據(jù)保障。在線教育平臺在教學(xué)上的瓶頸顯而易見，如無法監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、無法與學(xué)生有效開展教學(xué)互動、無法根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)背景的差異性因材施教等。

線上教育與線下教育相結(jié)合的混合式教學(xué)模式可以實現(xiàn)教學(xué)的優(yōu)勢互補。將在線教育中教育大數(shù)據(jù)分析獲取的學(xué)生學(xué)習(xí)行為特征，融入到傳統(tǒng)教學(xué)方法和策略的設(shè)計中，能達到教育的無縫對接。

Moodle是一款基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、采用動態(tài)模塊化設(shè)計的在線課程管理系統(tǒng)。用Moodle搭建在線教育平臺，教師可以根據(jù)教學(xué)設(shè)計對已有模塊進行組合，或者根據(jù)教學(xué)需要自行開發(fā)插件，再把它組織到教學(xué)過程中，從而實現(xiàn)課程的個性化教學(xué)。

本文著重從學(xué)習(xí)分析技術(shù)與自適應(yīng)技術(shù)兩個角度，對教育大數(shù)據(jù)分析在混合式教學(xué)中的具體實現(xiàn)，以及其對于提升課堂教學(xué)效果的現(xiàn)實意義。

二、學(xué)習(xí)分析技術(shù)及其在混合式教學(xué)中的應(yīng)用

（一）學(xué)習(xí)分析技術(shù)概述

2011年“學(xué)習(xí)分析和知識國際會議”給出學(xué)習(xí)分析技術(shù)的明確定義：“學(xué)習(xí)分析技術(shù)是測量、收集、分析和報告有關(guān)環(huán)境的數(shù)據(jù)，用以理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)及其學(xué)習(xí)產(chǎn)生的環(huán)境的技術(shù)”。2012年“NMC地平線報告（高教版）”明確指出：“學(xué)習(xí)分析技術(shù)是對學(xué)生生成的海量數(shù)據(jù)的解釋和分析，以評估學(xué)生的學(xué)術(shù)進展，預(yù)測未來的表現(xiàn)，并發(fā)現(xiàn)潛在的問題?！?/p>

學(xué)習(xí)分析技術(shù)可以為學(xué)生提供實時、準確的數(shù)據(jù)反饋信息，實現(xiàn)學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)；可以對教師進行課堂管理和生成學(xué)生評價數(shù)據(jù)提供第一手的資料，便于教師管理及開展因材施教的活動。其在混合式教學(xué)的實施過程為：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)產(chǎn)生的海量學(xué)習(xí)痕跡數(shù)據(jù)，經(jīng)過學(xué)習(xí)分析得到學(xué)習(xí)行為特征，從而指導(dǎo)教師調(diào)整傳統(tǒng)課堂教學(xué)方法和策略，最后實施教學(xué)。此流程反復(fù)迭代，直到課程教學(xué)結(jié)束。

（二）學(xué)習(xí)分析技術(shù)在Moodle教學(xué)平臺上的實現(xiàn)

Moodle教育管理平臺通過日志文件記錄下所有登錄平臺的學(xué)生的一切學(xué)習(xí)行為，比如：登錄平臺次數(shù)、訪問模塊的次數(shù)、論壇發(fā)帖次數(shù)等。Moodle自帶有一些可用于學(xué)習(xí)分析的模塊，在不進行額外的數(shù)據(jù)挖掘的情況下，對學(xué)習(xí)分析的兩個關(guān)鍵維度——分數(shù)和課程，有較為深入和全面地追蹤分析，但當需要對學(xué)生、課程、分數(shù)進行綜合比較分析及其可視化時，Moodle自帶的學(xué)習(xí)分析模塊就不能很好地滿足分析需求了，這時可以將Moodle的數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出，用額外的輔助分析工具進行分析。

Moodle自帶的GISMO插件可以實現(xiàn)對某一門課程的個別學(xué)生或整個班級學(xué)生在線學(xué)習(xí)的出勤情況、活動參與情況、課程資源瀏覽情況、作業(yè)提交情況進行統(tǒng)計與分析，從時間、課程、資源和學(xué)生四個維度產(chǎn)生可視化報表。GISMO以圖表的形式呈現(xiàn)學(xué)生訪問課程的次數(shù)、學(xué)生完成與提交作業(yè)的情況、學(xué)生訪問課程資源的情況等，從而可以獲知學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的態(tài)度和特點，判斷哪些課程資源需要撤掉或更改，等等。GISMO插件的下載地址為：http：//sourceforge.net/projects/gismo/。GISMO的安裝、配置及使用在文獻[1]中有詳細的介紹，本文不再贅述。

進一步講，希望通過學(xué)生的平時表現(xiàn)，如在線學(xué)習(xí)的出勤情況、活動參與情況、作業(yè)提交情況來預(yù)測其期末考試成績，這就需要用到數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對數(shù)據(jù)作關(guān)聯(lián)規(guī)則的分析。WEKA是一款免費的、基于JAVA環(huán)境的開源數(shù)據(jù)挖掘軟件。WEKA軟件可在http：//weka.wikispaces.com/下載。WEKA所處理的數(shù)據(jù)集是一個二維的表格。創(chuàng)建一個新表，表結(jié)構(gòu)由課程編號、課前測試成績、提交作業(yè)的次數(shù)、考試總次數(shù)、通過考試的次數(shù)、沒有通過考試的次數(shù)、登陸課程的次數(shù)和期末考試成績構(gòu)成。首先用Moodle自帶的、從數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)的工具Phpmyadmin對Moodle數(shù)據(jù)庫進行讀取，并將獲取的數(shù)據(jù)寫入上述表格。然后用WEKA進行關(guān)聯(lián)分析，得到可以指導(dǎo)教學(xué)策略制定的關(guān)聯(lián)規(guī)則：課前測試成績好的學(xué)生，期末考試成績也好；測試通過率高的學(xué)生，期末考試成績也好；期末考試成績高的學(xué)生不一定平時作業(yè)完成次數(shù)多；登陸課程次數(shù)最多的學(xué)生不一定獲得期末考試成績的高分；等等。WEKA的安裝、配置及使用在文獻[1]中有詳細的介紹，本文不再贅述。

（三）學(xué)習(xí)分析技術(shù)對混合式教學(xué)的積極影響

通過學(xué)習(xí)分析工具GISMO和WEKA，對Moodle在線教育平臺上，海量學(xué)習(xí)痕跡數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)行為的可視化分析，可以讓教師及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)行為并及時做出分析，不斷優(yōu)化教學(xué)策略。如：對Moodle平臺上很少被學(xué)生瀏覽的課程資源進行撤掉或更改；對登陸課程的次數(shù)多但測試通過率低的學(xué)生，在課堂教學(xué)中給予關(guān)注，發(fā)現(xiàn)其問題根源，對癥下藥；等等。這對于改善教學(xué)效果有著不言而喻的作用。

三、計算機自適應(yīng)測驗及其在混合式教學(xué)中的應(yīng)用

（一）計算機自適應(yīng)測驗概述

計算機自適應(yīng)測驗是以項目反應(yīng)理論為基礎(chǔ)建立題庫，由計算機根據(jù)被試者能力水平自動選擇測試題，最終對被試者能力做出估計的一種新型測驗。它不同于傳統(tǒng)的紙筆測驗，測驗試題的呈現(xiàn)和被試者對試題的解答均通過計算機來完成。它也不同于一般的計算機化測驗，計算機在測驗過程中不僅是呈現(xiàn)題目、輸入答案、自動評分、得出結(jié)果，而且能根據(jù)被試者對試題的不同回答，自動選擇最適宜的測試題讓被試者回答，最終達到對被試者能力做出最恰當?shù)墓烙?。因此，計算機自適應(yīng)測驗是因人而異的測驗。

（二）計算機自適應(yīng)測驗在Moodle教學(xué)平臺上的實現(xiàn)

首先進行Moodle的二次開發(fā)，設(shè)計與實現(xiàn)具有數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層三層B/S結(jié)構(gòu)，采用三參數(shù)邏輯斯蒂項目反應(yīng)模型的計算機自適應(yīng)測試模塊。由于本文的重點是模塊的應(yīng)用，有關(guān)二次開發(fā)的細節(jié)在本文不作闡述。其次，編寫config.html、mod.html、view.php、lib.php、mod_form.php、version.php、index.php、icon.gif、db/mysql.php和db/mysql.sql平臺整合文件，實現(xiàn)新開發(fā)模塊與Moodle平臺的整合，具體細節(jié)可以參看官網(wǎng)http：//docs.moodle.org/en/Development。然后，在完成Moodle平臺的安裝后，將計算機自適應(yīng)測試模塊文件夾放到Moodle平臺安裝目錄下的mod文件夾中，從平臺管理界面進入維護模式，對模塊進行檢測和安裝，安裝工作完成后，就可在Moodle平臺中使用。

學(xué)生由Moodle平臺的計算機自適應(yīng)測驗登陸界面進入。首先，計算機給出一個難度中等的題目，如果學(xué)生答對，計算機就會估計他的能力高于中等水平，第二題會給他一個難度高一點的題目；如果學(xué)生答錯，計算機就會估計他的能力低于中等水平，第二題會給他一個難度較低一點的題目。然后，計算機根據(jù)學(xué)生第二題的作答情況，對其能力再次估計，調(diào)整估計值，并在題庫中選擇最接近此估計值的題目。接著根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)，對其能力再進行估計。這樣，隨著學(xué)生做題數(shù)目的增多，計算機對其能力的估計值精度越來越高，最后其估計值將收斂于一點，該點就是該生能力較為精確的估計值。

（三）計算機自適應(yīng)測驗對混合式教學(xué)的積極影響

計算機自適應(yīng)測驗與其他測驗相比，能因人而異地選題，題目針對性強，可以用較少的題目較精確地估計學(xué)生的能力。不必規(guī)定測驗舉行的時間，學(xué)生可選擇自己最理想的時間進行測驗。這是因為計算機自適應(yīng)測驗是因人而異的，不必因害怕泄露試題而規(guī)定統(tǒng)一的測驗時間?？刹捎枚嗝襟w技術(shù)，可創(chuàng)設(shè)各種生動、形象的情景，使測驗呈現(xiàn)方式能滿足多種測驗?zāi)康?，同時更能激發(fā)學(xué)生的測驗動機，能及時了解測驗結(jié)果，并能方便地通過網(wǎng)絡(luò)將測驗結(jié)果傳送給教師，從而為教師因材施教提供了強有力的支撐，也為實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的教學(xué)資料的呈現(xiàn)形式提供了參考，更為傳統(tǒng)課堂教學(xué)的教學(xué)方法與策略的設(shè)計提供了依據(jù)。

四、結(jié)語

傳統(tǒng)課堂教學(xué)以“教”為主，學(xué)生動手和動腦的機會較少，不利于學(xué)生自主性和獨立性的培養(yǎng)，不易于發(fā)揮學(xué)生的潛力和創(chuàng)造力。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)以“學(xué)”為主，更嚴苛于學(xué)生的自學(xué)能力和自律能力?；贛oodle的混合式教學(xué)將傳統(tǒng)課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在學(xué)習(xí)理論、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)方式等方面進行“配合”與“融合”，充分利用學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生的海量學(xué)習(xí)痕跡，在分析技術(shù)的支撐下發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)行為特征，依托計算機自適應(yīng)測驗獲取客觀的教學(xué)效果評價，調(diào)整課堂教學(xué)的策略和方法，從而在固定的時空里激發(fā)學(xué)生的潛力和創(chuàng)造力。

參考文獻：

[1]陳春燕.學(xué)習(xí)分析在Moodle網(wǎng)絡(luò)課程中的應(yīng)用研究[D].上海師范大學(xué)，2014.