基于學(xué)者網(wǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)行為的高校教學(xué)監(jiān)控數(shù)據(jù)分析方法

吳曉玲，湯 庸

（1.廣州商學(xué)院 信息與技術(shù)工程學(xué)院，廣東 廣州 511363；2. 華南師范大學(xué) 計算機學(xué)院，廣東 廣州 510631）

1 概況

1.1 背景

教學(xué)工作是高校的第一要務(wù)，教學(xué)質(zhì)量是所有教學(xué)工作的核心[1]。課程教學(xué)則是教學(xué)工作的中心。當(dāng)前高校投入了大量的精力促進課堂教學(xué)質(zhì)量的提高，如師資隊伍建設(shè)、人才培養(yǎng)模式改革、教學(xué)方法創(chuàng)新等。高校對課程教學(xué)秩序的監(jiān)控，傾向于隨堂抽查、教學(xué)資料收集等傳統(tǒng)、片面、局限的監(jiān)控手段[2]。監(jiān)控工作還停留于教學(xué)常規(guī)活動記錄的形式，對其背后潛在的規(guī)律與聯(lián)系，并未進入深層分析與研究。運用教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)，分析與挖掘教學(xué)活動潛在的規(guī)律，以此來查找教學(xué)過程中存在的問題，能夠有效完善教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系，提高教學(xué)質(zhì)量水平[3]。學(xué)者網(wǎng)課程平臺上豐富的課程教學(xué)活動記錄，為高校實施開展這些工作提供了可能。

1.2 分析目標(biāo)

對高校學(xué)生學(xué)習(xí)行為的分析，主要有2個目標(biāo)：①分析與研究學(xué)者網(wǎng)已有的課程活動相關(guān)規(guī)律，為教學(xué)管理層提供教學(xué)監(jiān)控、預(yù)警與決策支持；②分析與挖掘?qū)W生在教學(xué)過程中的行為偏好與規(guī)律，為授課教師及時獲知教學(xué)狀態(tài)，調(diào)整教學(xué)方法，科學(xué)評估學(xué)生學(xué)習(xí)效果提供可量化的參考指標(biāo)。

1.3 分析框架

結(jié)合目前學(xué)者網(wǎng)數(shù)據(jù)庫里面已有的數(shù)據(jù)，選取與學(xué)生課程關(guān)系最為密切的學(xué)習(xí)行為，主要包括學(xué)生的作業(yè)完成、學(xué)習(xí)時間、交流互動、考勤記錄這4個分析模塊[4]，并根據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗，從教學(xué)管理者與教師的視角下分析同容。具體分析框架如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)分析框架圖

2 數(shù)據(jù)總體情況

本次分析將課程定義為“學(xué)生所應(yīng)學(xué)習(xí)的學(xué)科總和及其進程與安排”。據(jù)此，在數(shù)據(jù)探索與清洗階段，筆者對部分非課程數(shù)據(jù)進行分析與統(tǒng)計，得到以下相關(guān)信息。截至2017年12月17日，學(xué)者網(wǎng)上擁有作業(yè)提交等學(xué)習(xí)記錄的學(xué)生共有33 421人，已存在的有效課程數(shù)目有777門，同一課程名不同老師算做不同課程來計算，共有1 115門課程。

相關(guān)統(tǒng)計如下：①課程名為空 12門；②課程名為純數(shù)字或字符串構(gòu)成，且訪問量很少，如5次，這樣的課程類似有“12231”“1sss”“dd”；③課程名為廣告或個人言論傳播類型的課程，如“步步高點讀機”“高三應(yīng)該怎么復(fù)習(xí)”“高?，F(xiàn)職領(lǐng)導(dǎo)不得推薦為長江學(xué)者”“珠峰學(xué)校為高考學(xué)生總結(jié)了物理重點”“海浪牌雪碧”“未知”“鳶空間＾資源共享”“注冊宋58至588”“自主學(xué)習(xí)”“作業(yè)”“course”，這些課程點擊訪問有些無法訪問，有些訪問量幾乎沒有；④學(xué)者網(wǎng)成員測試學(xué)者網(wǎng)課程平臺的課程4門，如“試用此功能”“測試專用”“自娛自樂”“For_TEST”“Test”等；⑤黨委工作交流平臺或?qū)W生團隊、班級交流平臺，“黨旗下成長”“電軟系辯論隊”“八上思品”；⑥畢業(yè)設(shè)計類型課程有6門，如“2018屆房地產(chǎn)專業(yè)畢業(yè)論文”“2018級畢業(yè)設(shè)計”等。

3 數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)

3.1 學(xué)生作業(yè)上交情況分析

1）多數(shù)學(xué)生偏好當(dāng)天或一周后交作業(yè)。

根據(jù)作業(yè)上交時間距離作業(yè)布置起始時間差統(tǒng)計，如圖2所示。

1～2天以同上交的作業(yè)約占16.5%，6～8天同上交的作業(yè)約占18.3%，其中選擇最多的上交作業(yè)天數(shù)為1天，1天同上交作業(yè)統(tǒng)計得到的總頻次為4.7萬人次，但是6～8天同上交作業(yè)的統(tǒng)計得到的總頻次約為8萬人次。

2）七成學(xué)生犯有嚴重的交作業(yè)“懶癌癥”。

在實際教學(xué)管理中，學(xué)生提交每個作業(yè)的具體時間，受作業(yè)本身難度、工作量、作業(yè)規(guī)定的完成時間、學(xué)生對該門課程的喜愛程度等多重因素的影響。但是，從總體上來看，一個人的長期行為有其個人的習(xí)慣特點，每個學(xué)生提交作業(yè)，也有其個人的提交習(xí)慣。

考慮到作業(yè)提交的時間極有可能受作業(yè)規(guī)定完成總時長的影響，因此，我們計算每個作業(yè)完成總時間complete_day與該作業(yè)規(guī)定完成時間duration_day的比值，來衡量學(xué)生提交作業(yè)的拖延程度(如圖3所示）。

圖2 學(xué)生作業(yè)完成天數(shù)頻數(shù)統(tǒng)計

圖3 complete_day與duration_day的關(guān)系

拖延程度系數(shù)d=complete_day/duration_day，d越大，代表作業(yè)提交時間越遲，具體情況如圖4所示。

圖4 作業(yè)拖延程度曲線圖

根據(jù)繪制的概率密度曲線圖和計算的結(jié)果來看，約73%的學(xué)生傾向于在作業(yè)規(guī)定上交期限的后半段時間完成作業(yè)。在前半段時期同完成的，僅占約27%的比例。要特別注意到，存在約11.54%的學(xué)生在超過規(guī)定的上交期限(拖延系數(shù)超過1）交作業(yè)。

3）寬松的作業(yè)上交期限有誘惑學(xué)生犯“懶癌癥”的可疑。

依據(jù)統(tǒng)計，作業(yè)指定完成的最長天數(shù)與學(xué)生提交該作業(yè)的距離天數(shù)有強正相關(guān)關(guān)系，關(guān)系系數(shù)為0.693。根據(jù)每個作業(yè)要求的完成時長與學(xué)生完成作業(yè)的時長強正相關(guān)關(guān)系，以及大多數(shù)學(xué)生喜歡拖延的統(tǒng)計結(jié)果，作為教師，可從以下幾點得到啟發(fā)。

(1）作業(yè)規(guī)定的完成期限不宜過長。布置的期限過長，學(xué)生做作業(yè)的起始時間可能越遲。規(guī)定的期限越短，越有利于引導(dǎo)學(xué)生在短時間同通過做作業(yè)的方式及時復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)課堂知識。

(2）考慮設(shè)計激勵機制引導(dǎo)學(xué)生盡早完成作業(yè)。73%的學(xué)生喜歡在作業(yè)規(guī)定完成的后半段期限做作業(yè)，若能通過激勵措施(如增加平時成績、公開表揚積極交作業(yè)的學(xué)生等），引導(dǎo)這部分學(xué)生通過作業(yè)及時復(fù)習(xí)課堂知識，將有利于極大提高整個班級的整體課堂教學(xué)質(zhì)量。

(3）要特別留意作業(yè)拖延癥嚴重的學(xué)生，督促他們按時完成作業(yè)。作業(yè)拖延癥較為嚴重(拖延系數(shù)在1.5以上）的學(xué)生，極有可能是課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差或者不愿意學(xué)習(xí)的“問題”學(xué)生，這些學(xué)生在課程期末考核中往往通不過。

由此引出另一個問題，作業(yè)的布置期限最好是多長？除了個別綜合性較強，工作量較大等特殊情況的學(xué)習(xí)任務(wù)外，根據(jù)艾賓斯浩知識遺忘曲線以及課程按周排課的規(guī)律，建議教師布置作業(yè)的時間不宜超過7天。

4）八成學(xué)生“循規(guī)蹈矩”完成作業(yè)。

圖5 學(xué)生上交作業(yè)比例箱線圖

圖5的統(tǒng)計結(jié)果表明：一半以上的學(xué)生作業(yè)提交比例達到75%，有25%的學(xué)生上交作業(yè)不到作業(yè)要求總量的一半；約有8成的學(xué)生能完成老師規(guī)定的大部分作業(yè)。

3.2 學(xué)生學(xué)習(xí)時間規(guī)律分析

1）每天后半天是多數(shù)人喜愛的學(xué)習(xí)時間。

一般學(xué)生是完成作業(yè)就上交作業(yè)的，因此，上傳作業(yè)的時間即學(xué)生的學(xué)習(xí)時間。

通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在晚上學(xué)習(xí)的學(xué)生是最多的，其次是下午與上午，如圖6所示。從教學(xué)安排上分析原因，高校教學(xué)一般安排在白天，因此，大多數(shù)學(xué)生能自由安排的時間段主要是晚上?？偟膩碚f，選擇后半天(下午與晚上）的時間段學(xué)習(xí)，遠比前半天學(xué)習(xí)的學(xué)生多。

圖6 學(xué)生一天學(xué)習(xí)時段統(tǒng)計

2）自由充裕的周末學(xué)習(xí)時間不受學(xué)生青睞。

另外，根據(jù)經(jīng)驗判斷，總的來看，大多數(shù)學(xué)生不喜歡在周末學(xué)習(xí)，實際統(tǒng)計出來的數(shù)據(jù)也支持了這一觀點。如圖7所示，學(xué)習(xí)次數(shù)最少的時間分別是星期六、星期五、星期日。選擇在周末學(xué)習(xí)的，僅占了所有學(xué)習(xí)行為約22%左右，不到四分之一。這22%的學(xué)習(xí)行為中，約30%是因為已到作業(yè)截止日期的當(dāng)天或最后一天。因此，除了具有“被迫”學(xué)習(xí)可疑的行為外，利用周末進行課程學(xué)習(xí)的行為，僅占所有學(xué)習(xí)行為的16%以下。據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)前高校本科生，其大學(xué)前三年平均每周學(xué)習(xí)課程有6～8門，按課程一般3～4學(xué)時/周來算，其周總學(xué)時25左右，需3～4天完成，再加上平時數(shù)不勝數(shù)的校園活動，因此，實際上每位學(xué)生能較完整地安排學(xué)習(xí)的時間段主要是周末。從數(shù)據(jù)庫查詢得到的信息可知，被統(tǒng)計的學(xué)生主要是工科類的學(xué)生。眾所周知，工科課程的難度相對較大，尤其是開發(fā)應(yīng)用類課程知識的學(xué)習(xí)，由于程序代碼的調(diào)試往往較為耗時，因此需要相對較長的學(xué)習(xí)時間。統(tǒng)計出來的數(shù)據(jù)卻告訴我們這樣一個事實：能夠科學(xué)合理利用周末進行專業(yè)學(xué)習(xí)的學(xué)生并不多，這是否提示學(xué)生專業(yè)知識的學(xué)習(xí)積極性并不高？

圖7 學(xué)生一周學(xué)習(xí)情況統(tǒng)計

3.3 學(xué)生交流互動情況分析

數(shù)據(jù)庫目前共有33 421位學(xué)生。在學(xué)者網(wǎng)里面共有3 793個學(xué)生在學(xué)者網(wǎng)上進行交流學(xué)習(xí)，占比僅約11.9%。在這部分交流互動的學(xué)生中，其互動次數(shù)的頻次如圖8所示。

圖8 學(xué)者網(wǎng)學(xué)生交流互動頻次

從圖8可知，大多數(shù)學(xué)生的交流互動頻次為1～2次。由此可知，大多數(shù)學(xué)生愛當(dāng)課程學(xué)習(xí)平臺“潛水者”。根據(jù)統(tǒng)計，學(xué)生交流互動最熱門的前10名課程是：C語言程序設(shè)計、離散數(shù)學(xué)、高級語言程序設(shè)計、中職學(xué)科課程與教學(xué)論、大學(xué)計算機基礎(chǔ)、計算機應(yīng)用基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫前沿、教育研究方法、職業(yè)教育課程與教學(xué)論實驗。

3.4 學(xué)生考勤情況統(tǒng)計分析

1）風(fēng)雨兼程仍阻止不了八成學(xué)生按時上課的熱情。

為了考查每個學(xué)生整體出勤情況，筆者將所有每個學(xué)生近3年來的數(shù)據(jù)進行匯總計算，得出學(xué)者網(wǎng)上所有學(xué)生的出勤數(shù)據(jù)(見圖9、圖10）。

圖9 學(xué)生出勤率分布密度

圖10 學(xué)生出勤率累積分布

根據(jù)圖9學(xué)生出勤率分布密度曲線可知：大多數(shù)學(xué)生的出勤率較高，能達到94%以上；從整體上看，有81.6%的學(xué)生全勤，即約八成的學(xué)生嚴格遵守上課規(guī)定，堅持無請假曠課事件發(fā)生(如圖10所示）。

2）下半年出勤比上半年好。

如圖11所示，仔細觀察各學(xué)期的考勤狀態(tài)折線圖與條形圖，不難發(fā)現(xiàn)，每學(xué)年的第1學(xué)期出勤率明顯高于第2學(xué)期，這些時間段分別對應(yīng)每年的下半年與上半年。換言之，下半年請假、遲到、曠課率要比上半年低一些。

3）每學(xué)期第2～4個月的教學(xué)區(qū)間為缺勤重災(zāi)區(qū)。

由于每年7月份與8月份基本是固定的暑假時間，沒有考勤記錄，如圖12所示，無此2個月份的考勤統(tǒng)計數(shù)據(jù)。橫向觀察以上3個條形圖，整體上講，曠課現(xiàn)象比請假與遲到要相對嚴重。每學(xué)期初(第一個月）與學(xué)期末(最后一個月）的考勤狀態(tài)比其他月份要好。

而每年的3～5月份，是考勤狀態(tài)較糟糕的月份，對于遲到、曠課、請假這3個考勤狀態(tài)，3～5月份累計人次占全年總?cè)舜蔚谋壤謩e為53.4%、39.9%、67.2%。

值得注意的是每年曠課最嚴重的月份不在3～5月份中，而是12月，這可能受該月季節(jié)天氣寒冷、節(jié)假日多等因素的影響。

綜合以上分析，對于重視考勤紀律等學(xué)風(fēng)建設(shè)的教學(xué)管理者來說，如想抓好學(xué)生的出勤率，可重點監(jiān)控每學(xué)期的第2～4個月的班級考勤，尤其是每年的3～5月份。

4）導(dǎo)論類與程序設(shè)計語言類課程為學(xué)生曠課的主要課程。

曠課不同于請假，曠課一般是學(xué)生非客觀原因的主觀行為，如果課程曠課現(xiàn)象較為嚴重：一方面，可能受學(xué)生個體影響；另一方面，每次開課曠課現(xiàn)象均較嚴重的課程，也可能是課程教學(xué)設(shè)計不當(dāng)?shù)男盘柼崾尽７治雠c研究曠課較嚴重的課程規(guī)律，為教學(xué)管理層重點抓好專業(yè)課程模塊教學(xué)工作具有指向引導(dǎo)作用[5]。

由于個別學(xué)生在某門課程中可能存在多次曠課的情況，因此，與按曠課總?cè)舜魏饬繒缯n程度的指標(biāo)相比，從該課程的開課次數(shù)、每次曠課學(xué)生數(shù)占課程學(xué)生總數(shù)的比值這兩方面來綜合考核課程各學(xué)期的平均曠課率，更能體現(xiàn)該課程開課以來的曠課程度。由于數(shù)據(jù)表開設(shè)學(xué)期大于1次的只有開設(shè)次數(shù)為2的課程。因此，筆者從開課次數(shù)為2且具有曠課記錄的課程里面篩選出前10門課程，得到曠課程度排名前10的課程，分別為軟件項目管理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語言程序設(shè)計、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(Java）、傳感器原理與應(yīng)用、C#程序設(shè)計、線性代數(shù)、計算機應(yīng)用基礎(chǔ)——大數(shù)據(jù)與云計算。從以上“曠課學(xué)生數(shù)占比前10的課程”可以看出，占比最高的課程“軟件項目管理”，歷年學(xué)生逃課人數(shù)約42%，接近一半的學(xué)生有過逃課記錄。通過查詢，該門課學(xué)生總數(shù)158人，有曠課記錄的學(xué)生64人，開課累計次數(shù)2次，每次有3～4成的學(xué)生逃課。開課多次且學(xué)生曠課的比率仍然很高的話，一方面，提示該門課程的教學(xué)實施可能存在需要改進的地方；另一方面，相關(guān)專業(yè)學(xué)生的班風(fēng)學(xué)風(fēng)也有存在問題的可能性。

圖11 每學(xué)期出勤情況統(tǒng)計

圖12 每月缺勤情況對比

根據(jù)平均每學(xué)期學(xué)生曠課比率排名，我們可以獲得曠課最嚴重的前10名課程分別屬于哪些類型的課程：導(dǎo)論類與程序設(shè)計語言類課程占了多數(shù)；如果考慮全部有曠課記錄的課程，則導(dǎo)論類、開發(fā)應(yīng)用類、程序設(shè)計語言類課程，是曠課最為嚴重的前3類課程，占了所有曠課課程數(shù)的83%；較多同類型的課程均存在曠課，暗示這些類型的課程教學(xué)設(shè)計者可能需要改進和調(diào)整課程的教學(xué)方法與同容，吸引更多的學(xué)生投入學(xué)習(xí)。

4 結(jié) 語

以上為對學(xué)者網(wǎng)上2015年9月至2017年8月期間的學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)分析。通過對這些高校的學(xué)生的作業(yè)完成、學(xué)習(xí)時間、交流互動、考勤記錄等行為的分析，可以幫助我們對高校的學(xué)生學(xué)習(xí)狀況有較為客觀、全面的了解，對高校監(jiān)控與管理教學(xué)存在的統(tǒng)計難、信息不全等問題實現(xiàn)了極大的突破；另一方面，對學(xué)生學(xué)習(xí)行為分析提供的分析方案，同樣適用于針對某個大學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)行為的分析，為各個高校監(jiān)控與掌握該校學(xué)生學(xué)習(xí)行為提供了分析與挖掘思路，各高校教學(xué)管理者可從中得到借鑒與參考價值?？偟膩碚f，本次分析方案的設(shè)計是對當(dāng)前高校把大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)監(jiān)控的一個創(chuàng)新。