基于數(shù)據(jù)挖掘的成人學習者在線學習行為與學習效果分析

陳圓圓,劉盛峰,董 克,陳彥彥,宋 陽

(安徽廣播電視大學 教育科學學院，合肥 230022)

一、引言

根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心(CNNIC)公布的第41次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》，截至2017年12月，我國網(wǎng)民規(guī)模達7.72億，普及率達到55.8%，手機網(wǎng)民占比達97.5%[1]。隨著現(xiàn)代教育技術日新月異地發(fā)展，在線學習不僅已然成為傳統(tǒng)學習方式的有效補充，也是促使終身學習理念得以實現(xiàn)的最有效途徑。在線學習在時間與空間上的自由度和靈活度為成人提供了公平受教育的機會，對構建學習型社會起著不可或缺的作用。在線學習方式是由多媒體網(wǎng)絡學習資源、網(wǎng)上學習社區(qū)及網(wǎng)絡技術平臺構成的全新的學習環(huán)境，相對于其他的學習模式來說，具有個性化學習、豐富的交互性和協(xié)作性、自主式學習以及教學資源的共享性特征，可以讓學生得到全新的學習體驗。鑒于此，本文擬開展基于數(shù)據(jù)挖掘的成人學習者在線學習行為與學習效果分析方面的研究。

一些學者對于在線學習的基本理論、模型構建以及學習者的學習行為、學習效果等方面進行了系統(tǒng)的研究。如以學習投入理論為視角，探討學習投入、學習行為、學習效果之間的關聯(lián)[2]。利用邏輯回歸的機器學習方法建立學習行為和學習效果之間的模型，檢驗了邏輯回歸對于在線學習效果研究的價值[3]。近些年大數(shù)據(jù)在各個教育領域得到廣泛應用，對在線學習行為進行數(shù)據(jù)挖掘分析，可以更加客觀地反映學習過程中存在的問題，預測學習者未來學習趨勢并幫助研究者找到合理的對策，進而實現(xiàn)教師、學習者和學習資源的有效交互。傅鋼善、王改花以“現(xiàn)代教育技術”網(wǎng)絡學習系統(tǒng)學習的2 801名學習者為研究對象，運用數(shù)據(jù)挖掘方法和統(tǒng)計學方法對在線學習行為進行定量分析，探討網(wǎng)絡學習行為特征與學習效果的關系[4]。還有學者對學習者及其所在情境中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行記錄和分析，構建數(shù)字化學習環(huán)境下個性化行為分析模型，基于學習行為分析模型對學習結果預測框架進行分類設計等[5]。

我們注意到，由于在線學習過程的復雜性和隨機性，研究者們得出的結論有所不同，對影響在線學習效果的因素也存在不同看法。學習者在線學習行為，如觀看視頻資源有效時長、文本閱讀次數(shù)、作業(yè)成績、專業(yè)類別、年齡、論壇發(fā)帖數(shù)量等因素是否與最終的學習效果正相關？為了探明這個問題，有必要通過對真實有效的在線學習行為數(shù)據(jù)進行分析，做可視化處理，探討在線學習行為與學習效果的關聯(lián)度，進而優(yōu)化網(wǎng)絡課程結構，提升在線學習滿意度，達到理想的學習效果。

遠程教育專家霍姆伯格認為，遠程教育的主要目標群體是有工作、家庭和社會責任的成人。他們之所以選擇遠程教育，是為了解決工學矛盾、利用工余時間提升自己的專業(yè)技能或拓寬知識面[6]。目前以大數(shù)據(jù)和在線學習為主題在中國知網(wǎng)上檢索到248篇期刊論文，其中針對成人的在線學習研究占比很小，而且大部分成果集中在理論研究層面，基于網(wǎng)絡學習平臺的有針對性的數(shù)據(jù)采集分析研究相對較少，不利于挖掘在線學習行為的影響因素及其與學習效果之間的關聯(lián)。安徽繼續(xù)教育在線學習平臺是由安徽省教育廳主導依托安徽廣播電視大學搭建的安徽省統(tǒng)一的成人高等教育教學與管理平臺，入駐園區(qū)的各普通高校共享共建課程網(wǎng)絡教學資源，共同推進符合成人學習特點的遠程化教學模式改革，構建適應現(xiàn)代遠程教育發(fā)展的支持服務體系[7]。經(jīng)過幾年的建設，基于安徽繼續(xù)教育在線平臺的教學模式已逐漸成形，并且不斷發(fā)展成熟。在線平臺教學資源的創(chuàng)建與應用，使學習行為不受時空限限制，對實現(xiàn)高等學歷繼續(xù)教育教學效果最大化具有非常重要的現(xiàn)實意義。

二、研究設計與實施

(一) 研究方法

本研究采用量性研究和數(shù)據(jù)挖掘方法。量性研究即“通過數(shù)字資料來研究現(xiàn)象的因果關系, 認為獲得數(shù)字的研究可達到測量精確, 能較客觀地描述問題和現(xiàn)象, 并用統(tǒng)計學方法分析資料和設對照組來避免研究中的偏差?！盵8]數(shù)據(jù)挖掘一般是指通過統(tǒng)計、在線處理分析、情報檢索和模式識別等算法從大量數(shù)據(jù)中搜索隱藏于數(shù)據(jù)背后的信息的過程。以安徽繼續(xù)教育在線學習平臺為支撐，利用SPSS22.0統(tǒng)計軟件數(shù)據(jù)挖掘成人學習者的在線學習記錄，并對其進行量性分析，一方面可以發(fā)現(xiàn)在線學習行為規(guī)律與內(nèi)在驅(qū)動力，另一方面可以反思課程教學設計的不足之處，探索優(yōu)化在線學習效果的方法與路徑。

(二) 研究實施過程

1.研究框架

成人學習者在線學習行為特點與特征，主要包括學習進度、已學視頻時長、作業(yè)成績、考試成績、專業(yè)、年齡等指標，本研究從以下三個方面進行分析：(1) 成人在線學習行為數(shù)據(jù)挖掘分析；(2) 不同性別、不同年齡、不同專業(yè)在線學習者學習過程中的差異性表現(xiàn)；(3) 在線學習行為與綜合成績之間的關聯(lián)。

2. 研究對象

本研究的對象為2018春季參加《大學英語1》網(wǎng)絡課程學習的成人本科生。《大學英語1》課程針對成人學習者的特點，基于安徽繼續(xù)教育在線平臺開展網(wǎng)上教學，通過設定模塊安排、任務驅(qū)動、多元交互、立體評價的教學設計安排教學活動和在線考試，為在線網(wǎng)絡學習課程。在線學習者共計136人，其中男生51人，女生85人；文科專業(yè)109人，理科專業(yè)27人。與全日制高校相比，本研究的對象是成人學生，存在年齡跨度大、在線學習時間不穩(wěn)定等情況。

三、結果與分析

利用關聯(lián)規(guī)則對所采集的數(shù)據(jù)進行挖掘，研究結果可為優(yōu)化成人在線學習效果提供理論依據(jù)。下述內(nèi)容將分別從成人在線學習行為數(shù)據(jù)挖掘分析、成人在線學習差異表現(xiàn)以及在線學習行為與學習效果之間的關聯(lián)度三個方面進行研究。

(一)成人在線學習行為數(shù)據(jù)挖掘分析

成人在線學習行為數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 成人在線學習行為數(shù)據(jù)挖掘分析(N=136)

1.學習進度

學習進度范圍在0～100%之間，均值為92.34%，該課程要求學習者學習進度至少達到90%。數(shù)據(jù)顯示，4名學生學習進度是0，8名學生學習進度有數(shù)據(jù)，但是不足90%，這12名學生考試成績均不及格，同時，也是造成及格率(85.3%)不夠理想的一個因素。

2.已學視頻時長

學習進度范圍在0～22.83小時之間，均值為20.72小時。根據(jù)教學文件，學習者完成視頻資源90%的進度即可達到應學視頻資源的時長要求，即20.55小時。從均值20.72小時來看，有18人未達到應學視頻時長要求，其中13人不及格，包括4位網(wǎng)上學習活動為0的學習者，該課程共有20人未通過考試，可見學習視頻資源與最終獲取該課程的學分有直接關聯(lián)。

3.在線作業(yè)成績

在線作業(yè)成績范圍在0～24分之間，均值為15.93分。在線作業(yè)成績未達平均值的有22人，10.3分以下13人，其中11人作業(yè)成績?yōu)?，10人考試不及格，可見在線作業(yè)是與最終能否通過課程考試有直接關系的。同時，值得教師進一步思考和了解的是，這些學習者沒完成在線作業(yè)的原因是什么？是不熟悉教學文件的要求，還是未得到提醒，抑或沒有能力完成？了解之后可以有針對性地加以改進。

4.平時成績

平時成績范圍在0～60分之間，均值為49.05分。平時成績包括在線作業(yè)成績和網(wǎng)上學習行為成績兩個部分，前者占60%，后者占40%。四次作業(yè)的權重均為25%，總分24分；網(wǎng)上學習行為權重為40%，考核分值按學習任務完成的難易程度進行分配，總分為36分。網(wǎng)上學習行為成績包括視頻資源的學習時長和文本輔導的瀏覽學習。有30人未達到平均值，其中13人考試不及格。經(jīng)分析，主要癥結在于在線作業(yè)成績不理想。

5.在線考試成績

在線考試成績范圍在0～40分之間，均值為25.54分。38人未達平均值，其中21人未參加在線考試，18人考試不及格。經(jīng)匹配發(fā)現(xiàn)有8人既沒有完成在線作業(yè)也沒有參加在線考試，這也是造成整個班級及格率不理想的一個重要因素。課程責任教師應該追蹤到底是什么因素導致這樣的無效學習。

6.綜合成績

綜合成績是由平時成績(60%)和在線考試成績(40%)兩項成績合成。學習者的綜合成績平均分為74.67分，不及格人數(shù)為20人，60分至69分為12人，70分至79分為21人，80分至89分為57人,90分以上26人，及格率達85.2%(見圖1)。大部分學習者考試成績較為理想，也反映出他們學習積極性較高。

圖1 綜合成績分布圖

(二)成人在線學習差異性表現(xiàn)

《大學英語1》在線學習人數(shù)共計136人，他們的性別差異、年齡差異和專業(yè)差異是否與在線學習效果存在關聯(lián)度，或者說從學習者的性別、年齡以及專業(yè)數(shù)據(jù)背后可以挖掘出哪些與在線學習相關的信息，這都是值得思考的問題。

1.性別差異

在線學習男生51人，女生85人，男女生比例(男：37.5%，女：62.5%)并不懸殊，具有一定的代表性。男女生的平均分分別為74.40分和74.84分，幾近無差別，足以說明在線學習英語時性別差異影響因子不顯著，男女在線學習能力和資質(zhì)相當。

2.年齡差異

表2 學生年齡分析

學習者年齡差異見表2，年齡分布較為集中，大部分學生的專科文憑獲取時間大約在2010年前后。經(jīng)知網(wǎng)文獻篩查，與在線學習研究相關的論文從2014年(354篇)起開始激增，2017年(614篇)達到高峰，從一個側面反映出直到2010年前后在線學習和在線學歷繼續(xù)教育模式尚不普及。學習者承擔著工作和家庭的雙重責任，同時希冀空閑時間提升個人學歷和知識，因此在有選擇的情況下絕大多數(shù)人目的明確，會認真把握學習機會。

3.專業(yè)差異

表3 專業(yè)差異

專業(yè)差異見表3。本課程學習者來自7個專業(yè)，總體可以分文理兩類，文理學生比例差異明顯。數(shù)據(jù)分析表明：文科生比理科生平均分高出12.55分，就標準差數(shù)值來看，理科生與文科生的標準差相差較大，是各組數(shù)據(jù)分析中標準差最為顯著的一組?？梢?，專業(yè)差異對在線學習效果的影響呈正相關。

(三)在線學習行為數(shù)據(jù)與綜合成績之間的關聯(lián)度

數(shù)據(jù)挖掘分析在線學習行為的各方面因素，旨在探索在線學習特征與學習效果之間的關聯(lián)度，通過對成人學習者學習行為的相關分析，得出以下結果(見表4)。結果表明：在線學習效果與各類分析指標，如作業(yè)成績、卷面成績、學習行為、已學視頻時長、年齡以及專業(yè)等均呈正相關。作業(yè)成績、平時成績、在線考試成績、以及已學視頻時長等均呈強相關，這也是因為這些指標在教學文件里有明確的硬性規(guī)定，與學習者的最終成績直接掛鉤。而年齡、專業(yè)與綜合成績的關聯(lián)度呈弱相關，性別與最終得分無關聯(lián)性。

表4 在線學習特征與綜合成績之間的關聯(lián)度分析(*P<0.05, **P<0.01)

四、結論與討論

(一)結論

(1)成人在線學習者的學習行為包括學習進度、已學視頻時長、在線作業(yè)成績、平時成績以及在線考試成績等學習痕跡構成。(2)作業(yè)成績、平時成績、在線考試成績、已學視頻時長和學習進度因素與綜合成績呈強相關；年齡、專業(yè)與綜合成績的關聯(lián)度呈弱相關，其中文科專業(yè)和理科專業(yè)學生的學習效果差異性明顯；性別與綜合成績無關聯(lián)性。

(二)討論

遠程教育專家Moore提出，遠程教育的交互包括學習者與學習資源交互，師生交互，以及生生交互[9]。學習者與學習資源交互具有單向性特點，對學習者的自覺性和自主性要求較高。師生交互是最有價值的交互行為，能有效產(chǎn)生教學臨場感。教師是學習資源的設計者，他們知道如何督促學習者學習，提高學習者的興趣以及通過測評關注學習效果。生生交互指的是學習者之間在線互相交流和協(xié)作。

研究表明，學習者與學習資源之間的交互表現(xiàn)較滿意。因為本課程是純網(wǎng)絡教學模式，對在線學習周期、學習總時長、作業(yè)完成次數(shù)均有最低限制，所以大多數(shù)學習者能按教學文件要求完成學習進度與任務。通過問卷調(diào)查與電話回訪發(fā)現(xiàn)，93%的學習者對課程的隨學隨考的考核方式表示滿意；93%的學習者認為該課程的課程資源豐富，能滿足在線學習需求；87%的學習者認為通過該課程學習有所收獲；94%的學習者反饋平臺的在線學習功能可以滿足學習的需求。但仍有少部分學習者(17.6%)未能按時完成學習，其原因可能有：第一、學習意識淡薄，學習動力不足。在線學習對學習者的自覺性要求較高，如果缺乏自律，極有可能半途而廢；第二、學習時間不充裕。大部分學習者都存在工學矛盾，如何兼顧家庭、工作和學習對很多人來說確實是個難題。第三、自學能力較弱，單向?qū)W習資源的能力不強，導致學習受挫、容易放棄。

研究發(fā)現(xiàn)，在線學習在師生交互和生生交互方面表現(xiàn)不盡如人意。在線學習缺少面授教學的情感交流效果，教學臨場感的缺失容易造成學習者的孤獨感與無助。由于師生交互和生生交互不做考核要求，學習者在論壇的交流痕跡明顯稀少，但是據(jù)統(tǒng)計，積極參與互動交流的學習者成績均在90分以上；遇到問題(如視頻無法觀看)沒有及時解決的學習者最終由于未完成設定的學習指標而導致成績不及格，可見師生交互的重要性。教師并非是學習資源的搬運工，而應該是學習資源的生產(chǎn)者、引導者、監(jiān)督者與協(xié)助者，應在學習者的全程學習過程中發(fā)揮積極作用。

基于以上數(shù)據(jù)分析，對于提高該課程的質(zhì)量、在線學習效果以及學習效率提出以下幾點改進建議。(1)優(yōu)化學習資源。進一步完善課程資源的設計，適度降低學習者的學習難度；提高試題庫與教學視頻匹配度，有針對性地錄制期末復習指導視頻；提高播放視頻資源的流暢度，適當切割長視頻，滿足學生碎片化時間學習要求，方便學習者手機客戶端觀看。(2)提高師生交互。適當安排網(wǎng)上集中答疑和若干次面授教學，為學習者提供提問、解惑的窗口，增強同步交互性；嘗試混合式教學模式，開展《大學英語1》智慧課堂試點教學，強化教學臨場感。(3)跟蹤學習者學情。及時跟蹤學習者的學習進度，發(fā)揮各班級輔導員的促學作用，鼓勵學習者積極學習；并針對理科專業(yè)群體做問卷調(diào)查，了解他們的學習困難和學習需求，提高理科生的學習成績。

綜上，利用數(shù)據(jù)挖掘研究與在線學習效果相關聯(lián)的影響因素有著積極意義，有助于促進課程改革，優(yōu)化教學設計。通過分析和總結在線學習行為，可以為下一步預測學習者在線學習效果提供充分依據(jù)，進而深入研究并檢驗數(shù)據(jù)挖掘的結果，為今后的在線學習深入研究做鋪墊。