借鑒與反思：學(xué)習(xí)分析在國外高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用*

楊 旸 胡姍姍 邢宏根祝文芳

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借鑒與反思：學(xué)習(xí)分析在國外高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用*

楊 旸1胡姍姍1邢宏根2[通訊作者]祝文芳1

（1．湖北大學(xué) 教育學(xué)院，湖北武漢 430062；2．湖北大學(xué) 知行學(xué)院，湖北武漢 430062）

學(xué)習(xí)分析是一門集搜索、存儲、統(tǒng)計、整合、應(yīng)用、干預(yù)、反饋等功能于一身的信息化教學(xué)行為與技術(shù)。在國外高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用中，Course Signals、Student Success System、Connect4success學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)因其具有預(yù)測風(fēng)險學(xué)生、進(jìn)行及時干預(yù)、存儲大量數(shù)據(jù)、可視化呈現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)而被美國、加拿大、澳大利亞等國家采用。文章對以上三個典型的學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)進(jìn)行深入反思，在肯定其價值的基礎(chǔ)上，指出學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)存在的問題，以期為學(xué)習(xí)分析在我國的研究和實(shí)踐應(yīng)用提供借鑒，從而推動我國高等教育內(nèi)涵式發(fā)展。

學(xué)習(xí)分析；高等教育；實(shí)踐應(yīng)用

學(xué)習(xí)分析能夠借助信息化手段對高校學(xué)生學(xué)習(xí)情況的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)剖析，并以高度圖表化的形式把結(jié)果反饋給師生。學(xué)習(xí)分析便于學(xué)生彌補(bǔ)學(xué)習(xí)缺陷，促進(jìn)學(xué)業(yè)進(jìn)步；便于教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，優(yōu)化教學(xué)方案；便于高校進(jìn)行高等教育資源的優(yōu)化配置，促進(jìn)學(xué)校管理機(jī)制改革。在學(xué)習(xí)分析領(lǐng)域，國外學(xué)者針對學(xué)習(xí)分析在高等教育領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用開展了大量研究，涉及計算機(jī)科學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)、管理學(xué)、控制學(xué)等，研究成果非常豐富，值得國內(nèi)學(xué)者的學(xué)習(xí)與借鑒。

一學(xué)習(xí)分析在國外高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用概述

學(xué)習(xí)分析是“分析學(xué)”的重要組成部分。下面擬從學(xué)習(xí)分析的緣起、算法、數(shù)據(jù)源和應(yīng)用層次四個維度進(jìn)行闡述。

1 學(xué)習(xí)分析的緣起

目前，學(xué)術(shù)界對高等教育領(lǐng)域數(shù)據(jù)分析的范圍界定已基本達(dá)成共識。如祝智庭等[1]認(rèn)為，分析學(xué)的具體應(yīng)用包括學(xué)習(xí)分析和教育數(shù)據(jù)挖掘兩大類；而國外學(xué)者普遍認(rèn)為，分析學(xué)應(yīng)涵蓋學(xué)習(xí)分析、教育數(shù)據(jù)挖掘和社會學(xué)習(xí)分析三大類。為便于研究，本研究采用國外的分類方式。

①學(xué)習(xí)分析。搜集和分析高校學(xué)生與各類學(xué)習(xí)系統(tǒng)在交互過程中產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)，并將分析結(jié)果反饋給師生，并自動產(chǎn)生干預(yù)措施，這一系列過程稱為學(xué)習(xí)分析。

②教育數(shù)據(jù)挖掘。教育數(shù)據(jù)挖掘是一種通過依托學(xué)生與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互融合產(chǎn)生的各種原始數(shù)據(jù)，采用特定算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動分析，以尋求學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)結(jié)果之間的相關(guān)性，并對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行自動預(yù)測的方法或技術(shù)。

③社會學(xué)習(xí)分析。社會學(xué)習(xí)分析主要通過分析學(xué)生使用社交媒體的具體情況，為需要幫助的學(xué)生提供及時的干預(yù)和有效的反饋。

2 學(xué)習(xí)分析的算法分類

高等教育領(lǐng)域內(nèi)的分析方法是指以系統(tǒng)觀點(diǎn)為基礎(chǔ)，以具體算法為核心，進(jìn)而對分析過程進(jìn)行詳盡描述的策略機(jī)制，它對算法提出了嚴(yán)格要求。國外相關(guān)文獻(xiàn)研究成果表明，學(xué)習(xí)分析的算法具有多樣化特點(diǎn)，其優(yōu)缺點(diǎn)也比較明顯，如表1所示。

表1 高等教育領(lǐng)域分析算法比較

3 數(shù)據(jù)源的類型

教育信息化的大力推進(jìn)和深度發(fā)展，為國外教育領(lǐng)域積累了豐富的數(shù)據(jù)資源。數(shù)據(jù)是信息的載體，數(shù)據(jù)的質(zhì)量決定了分析的價值，即有價值的輸入信息可以產(chǎn)生更有價值的輸出信息。在國外高等教育領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析研究中，數(shù)據(jù)源種類繁多，數(shù)據(jù)源具體可以概括為三種類型：

①學(xué)生基本信息。個人成績記錄、考勤記錄等是分析過程中的重要數(shù)據(jù)源。工作原理是在搜集和分析學(xué)生個人基本信息的前提下，對未來趨勢進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)而提出適當(dāng)?shù)膽?yīng)對措施。

②目前學(xué)習(xí)進(jìn)度數(shù)據(jù)。課程的出勤率、學(xué)習(xí)成績等學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程數(shù)據(jù)，可為學(xué)生的當(dāng)前學(xué)業(yè)狀態(tài)提供近期概覽。

③社交媒體數(shù)據(jù)。一方面，社交媒體數(shù)據(jù)通過分析學(xué)生的社交網(wǎng)絡(luò)狀況，讓學(xué)?；蚪處熥R別出需要干預(yù)的“孤立”學(xué)生，進(jìn)而改善他們的學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)和教育狀況；另一方面，通過分析社交媒體上發(fā)布的信息，挖掘?qū)W生和學(xué)業(yè)成功相關(guān)的人本因素，對潛在干預(yù)進(jìn)行深入研究。

4 學(xué)習(xí)分析的應(yīng)用層次

在國外高等教育領(lǐng)域數(shù)據(jù)的應(yīng)用中，學(xué)習(xí)分析具體劃分為以下四個層次：在學(xué)生學(xué)習(xí)層，學(xué)習(xí)分析有助于理解學(xué)生的個體需求[7]，幫助學(xué)生完成學(xué)業(yè)；在教師和院系層，學(xué)習(xí)分析技術(shù)有助于改進(jìn)教師干預(yù)手段[8]，完成資源的有效配置；在學(xué)校層，使用學(xué)習(xí)分析技術(shù)可以建立困境學(xué)生預(yù)警系統(tǒng)，減少教師工作的負(fù)載量，最終減少學(xué)校對學(xué)生個體的投資成本[9]；在國家層，學(xué)習(xí)分析技術(shù)可增加高等教育群體的比例，進(jìn)而提高人們的生活質(zhì)量，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[10]。

鄭旭東等[11]指出，學(xué)習(xí)分析在高等教育領(lǐng)域主要應(yīng)用于三個基本范疇：從學(xué)習(xí)視角看，如何利用學(xué)習(xí)分析促進(jìn)學(xué)生學(xué)業(yè)成功；從教學(xué)視角看，如何利用學(xué)習(xí)分析提升教師教學(xué)效能；從管理視角看，如何利用學(xué)習(xí)分析優(yōu)化配置教育教學(xué)資源。本研究認(rèn)為，該思路雖然存在某種偏差，但基本能概括出學(xué)習(xí)分析在高等教育領(lǐng)域應(yīng)用的具體層次。

二學(xué)習(xí)分析在發(fā)達(dá)國家高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用案例

在全球多元文化交融的時代發(fā)展趨勢下，學(xué)習(xí)分析在發(fā)達(dá)國家高等教育領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用案例對我國具有較強(qiáng)的參考價值。因此，本研究通過對國外文獻(xiàn)進(jìn)行綜合梳理，選取美國、加拿大、澳大利亞三個國家的典型案例進(jìn)行了分析。

1 學(xué)習(xí)分析在美國的實(shí)踐應(yīng)用——以Course Signals為例

Course Signals是一款由美國普渡大學(xué)于2007年引入的學(xué)習(xí)分析工具，其主要作用是通過分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)信息，自動建立“風(fēng)險學(xué)生”識別—預(yù)警模型，并施以有效干預(yù)。全面了解Course Signals，可從以下三種不同視角進(jìn)行解讀：

從系統(tǒng)流程的視角來看，涉及：①風(fēng)險等級預(yù)測變量。該系統(tǒng)包括學(xué)生表現(xiàn)、學(xué)生努力、學(xué)習(xí)歷史記錄、學(xué)生個性特點(diǎn)四個基礎(chǔ)變量。其中，學(xué)生表現(xiàn)主要用迄今為止該學(xué)生獲得的積分點(diǎn)進(jìn)行百分比測量；學(xué)生努力與學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)進(jìn)行連接，最后提取交互行為即可；學(xué)習(xí)歷史記錄包括學(xué)習(xí)準(zhǔn)備、高中平均成績、標(biāo)準(zhǔn)化考試分?jǐn)?shù)；學(xué)生個性特點(diǎn)則指與學(xué)生生活背景相關(guān)的信息。②紅黃綠三色信號提示。Course Signals包括三種等級的預(yù)警信號：紅燈代表高風(fēng)險（學(xué)生的學(xué)習(xí)失敗率高），黃燈代表中等風(fēng)險（學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中存在一定問題），綠燈代表低風(fēng)險（學(xué)生的學(xué)習(xí)成功率很高）。該系統(tǒng)依據(jù)特定算法（Sch?nhage–Strassen Algorithm，SSA）計算出學(xué)生的風(fēng)險等級，并以交通信號燈樣式呈現(xiàn)給師生。當(dāng)師生操作該系統(tǒng)時，風(fēng)險等級會隨數(shù)據(jù)資源的變化及時更新。③干預(yù)管理方式。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出風(fēng)險信號時，教師可以采取多種干預(yù)措施。

從實(shí)際干預(yù)的具體應(yīng)用視角來看，國外相關(guān)研究表明，教師和學(xué)生可以通過多種方式建立聯(lián)系。其中，最為普及的方式是郵件溝通，屬于線上交互模式，即以電子郵件互發(fā)的形式進(jìn)行交流[12]；而較少采用的方式是文本推送，主要通過學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)給學(xué)生發(fā)送文本消息[13]。

從實(shí)證數(shù)據(jù)分析的視角來看，學(xué)生使用Course Signals系統(tǒng)以后，高達(dá)89%的學(xué)生認(rèn)為Course Signals系統(tǒng)是有用的：輟學(xué)率降低了10%～20%，D等級成績學(xué)生的人數(shù)減少了10%，A和B等級成績學(xué)生的人數(shù)增加了10%。

2 學(xué)習(xí)分析在加拿大的實(shí)踐應(yīng)用——以Student Success System（S3）為例

Student Success System（S3）由加拿大教育科技公司“渴望學(xué)習(xí)”（Desire 2 Learn）研制開發(fā)，是一款在掌握學(xué)生之前的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過預(yù)測學(xué)生目前的課程學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)，輔助學(xué)生進(jìn)行課程優(yōu)化選擇，并以高度圖表化的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化分析的系統(tǒng)模型。該系統(tǒng)具有完整的學(xué)習(xí)分析引擎，并建立了適應(yīng)不同課程和不同院校的學(xué)習(xí)情境變化預(yù)測模型，還包括豐富多樣的個性化干預(yù)措施，通過系統(tǒng)可視化界面?zhèn)鬟f數(shù)量龐雜的學(xué)生個人信息，進(jìn)一步克服了三色預(yù)測信號的單一性。S3系統(tǒng)設(shè)計了多種功能：

①學(xué)生個人數(shù)據(jù)清單。教師登錄系統(tǒng)之后可以看到學(xué)生集體頭像列表，每個學(xué)生與一個風(fēng)險指標(biāo)相聯(lián)系：綠色表示無風(fēng)險，黃色表示可能風(fēng)險，紅色表示有風(fēng)險；學(xué)生學(xué)習(xí)成績提高或下降的軌跡由向上和向下的箭頭表明。

②系統(tǒng)界面。S3系統(tǒng)包含檔案界面、課程界面、注釋界面、推薦界面等，為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)進(jìn)度查看權(quán)限，當(dāng)系統(tǒng)界面呈現(xiàn)出具有風(fēng)險和潛在風(fēng)險的學(xué)生資料時，教師可以將呈現(xiàn)的資料作為設(shè)計干預(yù)措施的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和推薦依據(jù)。

③數(shù)據(jù)可視化。分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可視化是S3系統(tǒng)的關(guān)鍵性特征，指系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的信息通過應(yīng)用程序以某種方式在用戶界面呈現(xiàn)[14]。在數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方面，系統(tǒng)通過動態(tài)的交互圖表來達(dá)到信息的呈現(xiàn)；在教師使用方面，教師可以通過分類策略查看特定學(xué)生的個人信息，也可以使用附加功能（如應(yīng)用程序中提供的某時段內(nèi)某學(xué)生的某項(xiàng)課程的表現(xiàn)圖），為這些學(xué)生選擇有用的學(xué)習(xí)資料；在課程推薦方面，輸出信息可以先發(fā)送至學(xué)術(shù)教師，然后通過電子郵件等途徑發(fā)送至學(xué)生；在學(xué)校應(yīng)用方面，僅涉及有效的資源分配，并沒有對學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)做進(jìn)一步詳細(xì)研究。

3 學(xué)習(xí)分析在澳大利亞的實(shí)踐應(yīng)用——以Connect4success為例

在澳大利亞，學(xué)習(xí)分析的應(yīng)用研究表現(xiàn)出“重系統(tǒng)功能、輕系統(tǒng)測評”的特點(diǎn)。Connect4success（C4S）是澳大利亞埃迪斯科文大學(xué)采用的一款學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)，它可以自動識別和預(yù)測問題學(xué)生，并對其提供相應(yīng)的幫助和支持。C4S系統(tǒng)主要包括以下兩個關(guān)鍵部分：

①自動標(biāo)注問題學(xué)生。為充分掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)信息，防范學(xué)生輟學(xué)情況的出現(xiàn)，埃迪斯科文大學(xué)利用豐富的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析和整理，自動識別出最需要幫助的學(xué)生。

②建立干預(yù)管控團(tuán)隊(duì)。埃迪斯科文大學(xué)建立了一個溝通管理機(jī)制，為需要幫助的學(xué)生提供支持，團(tuán)隊(duì)成員能與學(xué)生保持緊密聯(lián)系、時刻關(guān)注學(xué)生需求。

4 學(xué)習(xí)分析在國外高等教育領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的實(shí)踐總結(jié)

①對以上三個典型案例的分析表明，在教育事業(yè)與新興科技結(jié)合緊密的時代，學(xué)習(xí)分析在高等教育領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用已成熱點(diǎn)，學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)具有眾多優(yōu)點(diǎn),不僅能促進(jìn)學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)的發(fā)展，還能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高教師的教學(xué)效果，對整個教育系統(tǒng)的改進(jìn)具有重要作用。

②學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)并非十全十美，國內(nèi)學(xué)者應(yīng)用辯證的眼光看待它們——在看到Course Signals、Student Success System、Connect4success等系統(tǒng)給國外優(yōu)質(zhì)大學(xué)帶來益處的同時，也應(yīng)同時看到它們存在著數(shù)據(jù)交互繁雜、后續(xù)分析不足等缺陷，應(yīng)立足實(shí)際、合理借鑒、認(rèn)真反思。

三學(xué)習(xí)分析在國外高等教育領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用中存在的問題與反思

通過對國外教育數(shù)據(jù)分析的相關(guān)研究脈絡(luò)進(jìn)行梳理，本研究認(rèn)為學(xué)習(xí)分析在未來高等教育領(lǐng)域內(nèi)有著廣闊的應(yīng)用前景，但是研究者需對其中的諸多問題進(jìn)行深入反思，不可盲目崇拜。

1 學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)難以在不同學(xué)科之間移植

由于大學(xué)的不同學(xué)科在本質(zhì)上有很大的差異，因而很難有一個通用系統(tǒng)可以在不同學(xué)科之間進(jìn)行切換。現(xiàn)有研究中的分析系統(tǒng)過于專門化，只能應(yīng)用于特殊課程或?qū)W科[15]，并不具有可移植性和通用性。因此，開發(fā)一個能應(yīng)用于所有學(xué)科的通用系統(tǒng)是一個亟待解決的問題。

2 學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)信息輸出范圍較窄

相關(guān)研究認(rèn)為，有些學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)僅僅專注于教師干預(yù)應(yīng)用，信息輸出的流通渠道太少[16]。在實(shí)際應(yīng)用中，學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)需要設(shè)計針對學(xué)生、教師、學(xué)校管理者等不同角色的功能模塊，擴(kuò)大信息流通范圍。因此，學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)的渠道靈活性如何實(shí)現(xiàn)，也是未來的一個研究方向。

3 學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)的作用難以最大發(fā)揮

研究表明，由于數(shù)據(jù)可視化因素，教師常常很難利用分析系統(tǒng)輸出結(jié)果信息，因而使分析系統(tǒng)的作用受到很大局限[17]。學(xué)習(xí)分析起源于信息系統(tǒng)和商業(yè)智能領(lǐng)域，部分學(xué)者認(rèn)為其在教學(xué)法、教學(xué)理論、教學(xué)實(shí)踐和教育成效最大化方面缺乏必要的應(yīng)用[18]。

4 數(shù)據(jù)源比較單一

現(xiàn)有學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)只能使用人力資源信息數(shù)據(jù)，或使用特定課程系統(tǒng)的使用情況數(shù)據(jù)等[19]。因此，學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)應(yīng)擴(kuò)大數(shù)據(jù)源，通過從人力資源信息數(shù)據(jù)庫、學(xué)習(xí)系統(tǒng)中使用情況數(shù)據(jù)和分?jǐn)?shù)信息、從招生注冊系統(tǒng)中系統(tǒng)使用情況數(shù)據(jù)和分?jǐn)?shù)信息等進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入[20]。

四結(jié)束語

相較于國外學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，目前我國還處在“學(xué)習(xí)分析”理論體系構(gòu)建的準(zhǔn)備階段。從大數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析的視角來看，國內(nèi)多數(shù)高校（如復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)等）已經(jīng)建成了日常業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)，通過基本的數(shù)據(jù)處理為院校管理決策提供服務(wù)[21]，但并未涉及具有“促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)、優(yōu)化教學(xué)體制”等功能的學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)，學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)在國內(nèi)高等教育領(lǐng)域內(nèi)的建構(gòu)任重而道遠(yuǎn)。在學(xué)習(xí)分析的研究過程中，國內(nèi)學(xué)者應(yīng)當(dāng)深入國家高等教育的實(shí)踐，采取合理的研究方法，做好各項(xiàng)調(diào)查研究，尤其是對學(xué)生的學(xué)習(xí)要做詳細(xì)而全面的調(diào)查——只有這樣，我們才能設(shè)計出真正適合學(xué)生并促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)，從而推動我國高等教育的內(nèi)涵式發(fā)展。

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[21]張俊超.院校研究如何通過數(shù)據(jù)分析為大學(xué)管理決策服務(wù)——“院校研究數(shù)據(jù)分析的對象、內(nèi)容和方法”研討會暨2013年中國院校研究會年會綜述[J].高等教育研究,2013,(8):105-109.

2魯棒性即抗變換性，是一種統(tǒng)計學(xué)術(shù)語。魯棒性指在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過程中出現(xiàn)某種異常或波動時，仍能維持自身的穩(wěn)定性，保障相關(guān)內(nèi)容的正確和相關(guān)性能的不變。

編輯：小西

Reference and Reflection: the Application of Learning Analysis in the Field of Foreign Higher Education

YANG Yang1HU Shan-shan1XING Hong-gen2[Corresponding Author]ZHU Wen-fang1

Learning analysis is a collection of information teaching behaviors and technology, such as search, storage, statistics, integration, application, intervention, feedback, etc. In the field of foreign higher education, learning analysis systems such as Course Signals, Student Success System, Connect4success are applied by some developed countries like the United States, Canada and Australia. The main reason for adopting these systems is their typical advantages, such as the ability to predict the at-risk students, timely intervention, storage of large amounts of data, visual presentation, etc. The present study carried out an in-depth reflection of the above three typical learning analysis systems, in which some existing problems of the systems were pointed out while affirming its evident research values. Therefore, the present study expects to provide support for theoretical research and practical application of learning analysis in China, thus promoting the connotative development of higher education in China.

learning analysis; higher education; practical application

G40-057

A

1009—8097（2018）02—0107—06

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.02.016

本文受湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究計劃重點(diǎn)項(xiàng)目“基于模糊邏輯的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究——以英語學(xué)習(xí)為例”（項(xiàng)目編號：094736）資助。

楊旸，主任，副教授，博士，研究方向?yàn)檎n程與教學(xué)論、學(xué)習(xí)理論、素質(zhì)教育發(fā)展理論，郵箱為juecheng88@163.com。

2017年6月7日