在線協(xié)作學習中學習分析工具對教師干預的影響研究

李艷燕 邢爽 包昊罡 蘇友 張媛

摘要：教師干預對促進高效的在線協(xié)作學習具有重要作用。然而，受班級學習小組數(shù)量多、討論信息量大等因素的影響，教師難以同時監(jiān)控各組學生的學習表現(xiàn)，無法對小組的學習給予及時有效的干預。學習分析技術(shù)可以將學生協(xié)作學習的過程和問題進行可視化呈現(xiàn)，是支持教師干預的重要手段。但當前研究仍停留在設(shè)計開發(fā)學習分析工具的階段，鮮有實證研究關(guān)注工具對教師干預的支持作用。因此，該文采用準實驗研究的方法，從干預關(guān)注點、干預方式、干預對象三個維度出發(fā)，探究學習分析工具對教師干預行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在線協(xié)作學習中學習分析工具對教師的干預行為有顯著影響，實驗組教師在干預的總頻次、認知方面的干預，以及對個人干預的頻次上顯著高于控制組。此外，該文進一步提出了在教學實踐中使用學習分析工具的建議，為適應大數(shù)據(jù)時代的教育教學提供了新思路。

關(guān)鍵詞：學習分析;教師干預;在線協(xié)作學習

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

一、研究背景

在線協(xié)作學習是在線教育的重要形式，對提升在線教育質(zhì)量起著不可或缺的作用。學習者通過學習管理平臺、協(xié)作討論平臺等組成學習共同體，來協(xié)作交流以實現(xiàn)知識共建與能力增長。教師及時恰當?shù)母深A有助于提高小組成員參與協(xié)作學習的積極性、增進成員之間的交互、促進學習者深入思考和知識共建，進而提高協(xié)作學習質(zhì)量。相反，如果缺乏及時有效的教師干預，則會出現(xiàn)學習者參與的積極性不高、小組協(xié)作分工不均、任務(wù)完成進度緩慢、疑問無處求助和“搭便車”等問題，影響協(xié)作學習的學習效果。在線協(xié)作學習活動中，教師不僅是學習資源的提供者，更是協(xié)作學習的組織者、指導者和管理者。教師需同時監(jiān)督多組學生進行協(xié)作學習，發(fā)現(xiàn)各組學生出現(xiàn)的問題并給予恰當?shù)母深A。然而，受班級學習小組數(shù)量多、討論信息量大等因素的影響，教師往往承受較大的工作負荷，難以對小組協(xié)作學習的問題進行準確的診斷并給予及時恰當?shù)母深A。

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，利用學習分析技術(shù)支持教師干預在線協(xié)作學習，已成為研究者重點關(guān)注的領(lǐng)域。學習分析技術(shù)可以從在線協(xié)作學習的內(nèi)在機制出發(fā)，實時地可視化呈現(xiàn)學習小組及其成員的知識進展和參與交互情況，從而幫助教師及時了解各組協(xié)作學習存在的問題和取得的進展，輔助教師恰當?shù)馗深A協(xié)作學習，進而提高協(xié)作學習的質(zhì)量。然而，當前支持教師干預的協(xié)作學習分析工具大多停留在工具設(shè)計開發(fā)層面，缺乏實證研究來探究工具支持對教師干預的影響。在此背景下，本研究采用準實驗研究的方法，探究學習分析工具對教師干預行為的影響以期能為學習分析工具支持教師干預的研究與實踐提供依據(jù)，進而更好地支持教師指導學生達成高質(zhì)量的在線協(xié)作學習。

二、文獻綜述

（一）在線協(xié)作學習中的教師干預研究

隨著在線協(xié)作學習的廣泛應用，教師在協(xié)作學習中的重要作用受到關(guān)注。在協(xié)作學習過程中，教師通過觀察各組協(xié)作情況，診斷其存在的問題和把握學習者的學習情況，然后以提問、解釋、暗示、指導、鼓勵等方式來干預協(xié)作學習。有效的教師干預可以提高小組成員參與在線協(xié)作活動的積極性，促進成員之間交流互動。Furberg等研究者通過實證研究發(fā)現(xiàn)教師干預可幫助學習者理解概念、共建知識并解決復雜問題。可見，教師干預有助于促進成員參與配合，進而推進協(xié)作學習進度、提高學習效率和效果，對保證在線協(xié)作學習質(zhì)量具有重要作用。

教師在干預協(xié)作學習的過程中，需同時兼顧多組及其成員的學習情況，以及時地發(fā)現(xiàn)學習小組及其成員學習中的問題和進展并給出相應的干預。已有研究表明有效的干預需要教師根據(jù)小組及其成員的知識理解、認知調(diào)節(jié)、參與情況、成員之間的組織配合等多方面情況，采用恰當?shù)姆绞絹硪龑W習者深入思考和積極參與。此外，教師干預既要關(guān)注個人學習情況，又要關(guān)注小組和全班層面的問題。當小組遇到無法回答問題，小組成員間交流不暢、配合失當，出現(xiàn)“一言堂”以及“搭便車”等知識理解或協(xié)作溝通方面的問題時，都需要教師及時恰當?shù)馗深A。然而，教師同時監(jiān)督多組時理解各組協(xié)作討論內(nèi)容的工作負荷較大，因此難以及時發(fā)現(xiàn)各組出現(xiàn)的問題，及時有效地干預在線協(xié)作學習存在一定困難。

（二）利用學習分析工具支持教師干預的研究

為幫助教師及時發(fā)現(xiàn)學生問題，進行有效的教學干預，提升協(xié)作學習教學效果，越來越多的研究者對學習分析工具開展研究。國內(nèi)學者鄭燕林等采用問卷調(diào)查分析了中小學教師對學習分析工具的需求。Abel等研究者以數(shù)學教師為研究對象，總結(jié)出教師可接受的學習分析結(jié)果可視化方式，為設(shè)計開發(fā)學習分析工具提供了參考。Xhakaj等研究者通過對中學教師的調(diào)研，總結(jié)出在智能教學系統(tǒng)中教師需要個人和全班兩個層次的學習表現(xiàn)分析結(jié)果，以幫助教師干預協(xié)作學習。牟智佳等研究者通過訪談教師對學習分析工具功能的需求，總結(jié)出學習分析工具需呈現(xiàn)任務(wù)完成度、學習表現(xiàn)、學習參與度、學習行為四方面的可視化圖表。

基于教師對學習分析工具功能的需求研究來設(shè)計開發(fā)工具，當前已有學習分析工具從以下三個方面呈現(xiàn)了協(xié)作學習行為數(shù)據(jù)：（1）學習分析工具在社交維度上，通過分析小組成員在協(xié)作學習過程中的交互行為，可視化學習者的參與度和交互關(guān)系，以幫助教師了解小組成員參與積極性，辨別協(xié)作關(guān)系中處于核心或邊緣的成員，診斷小組協(xié)作交互質(zhì)量;（2）在協(xié)作學習行為表現(xiàn)維度上，通過收集匯總學習者學習時間、使用學習資源、參與協(xié)作等活動，可視化小組及其成員呈現(xiàn)的學習行為表現(xiàn)，幫助教師了解學習者學習過程;（3）在認知維度上，對協(xié)作學習過程中產(chǎn)生的語料加以分析，通過分析重點詞匯和潛在語義，幫助教師了解學習者的知識掌握情況。

通過比較支持教師干預的學習分析工具功能，發(fā)現(xiàn)多數(shù)工具僅呈現(xiàn)了學習者的學習行為和交互關(guān)系。也有研究者嘗試構(gòu)建多維學習分析工具，幫助教師了解小組協(xié)作學習過程中知識理解和任務(wù)解決的情況，但都有待進一步完善。為幫助教師及時了解協(xié)作學習的情況，國內(nèi)鄭婭峰等研究者[利用語義分析技術(shù)、時間序列分析等技術(shù)開發(fā)KBS（K=Knowledge，B=Behavior，S=Social）學習分析工具，分別在個人和小組水平上呈現(xiàn)學習者知識加工、行為模式和社交表現(xiàn)的可視化圖，幫助教師了解學習者在協(xié)作學習過程中的知識水平、協(xié)作行為表現(xiàn)和參與交互情況。

雖然支持教師干預在線協(xié)作學習的工具層出不窮，但當前探究工具對教師干預有何影響的研究，只是呈現(xiàn)認知或者社交某一維度的可視化圖，不能幫助教師了解學習者的知識進展、行為表現(xiàn)和交互關(guān)系等多方面的情況。因此，我們有必要運用多維學習分析工具，進一步探究協(xié)作學習分析工具支持對教師干預行為的影響?；谝陨涎芯楷F(xiàn)狀，本研究運用KBS學習分析工具來支持在線協(xié)作學習中的教師干預，并探究該工具對教師干預行為的具體影響。本研究提出的研究問題是：在線協(xié)作學習中，學習分析工具是否對教師干預的關(guān)注點、關(guān)注對象以及干預方式有影響？

三、研究設(shè)計與實施

（一）學習分析工具

本研究采用KBS-T學習分析工具來支持教師干預在線協(xié)作學習。KBS-T學習分析工具在已有研究基礎(chǔ)上，從知識加工、行為模式和社交關(guān)系三個維度出發(fā)，深入挖掘協(xié)作學習過程數(shù)據(jù)，提煉學習表現(xiàn)指標來可視化呈現(xiàn)學習者在線協(xié)作學習表現(xiàn)。如下頁圖1所示，KBS-T學習分析工具通過實時收集和分析Moodle平臺中學習者協(xié)作學習行為數(shù)據(jù)，從個人水平和小組水平分別呈現(xiàn)知識加工、行為模式和社交關(guān)系三個維度的可視化圖。教師可以隨時結(jié)合學生協(xié)作討論的內(nèi)容和KBS-T呈現(xiàn)的多維可視化圖，來了解學習小組及其成員的學習進展，發(fā)現(xiàn)學習者在協(xié)作學習中出現(xiàn)的問題并給出及時恰當?shù)母深A。

教師使用的KBS-T學習分析工具界面如下頁圖2所示。教師可以分別從知識加工、行為模式和社交關(guān)系三個維度來查看小組水平或個人水平的學習表現(xiàn)可視化圖。在小組水平上，教師可選擇查看單個或多個小組的協(xié)作學習表現(xiàn)，來發(fā)現(xiàn)各組在協(xié)作學習過程中出現(xiàn)的個性問題，并總結(jié)多組存在的共性問題，進而恰當?shù)馗深A某個小組或全班的協(xié)作學習。在個人水平上，教師同樣可自定義選擇一位或多位學習者，來查看其在小組協(xié)作學習過程中的表現(xiàn)，了解其知識進展、行為模式以及社交關(guān)系的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)問題并對學習者個體給予恰當?shù)母深A。

具體來說，在知識加工維度上，KBS-T學習分析工具通過語義分析技術(shù)對協(xié)作討論的內(nèi)容進行分析，呈現(xiàn)討論標簽云、知識覆蓋圖和討論內(nèi)容相關(guān)度等圖表，以幫助教師掌握小組在概念理解和知識加工方面的情況。如圖3所示，標簽云顯示了各組協(xié)作討論內(nèi)容的高頻詞;知識覆蓋圖展示了各組協(xié)作討論內(nèi)容是否涉及相關(guān)知識點;話題相關(guān)度圖顯示了協(xié)作討論內(nèi)容與話題相關(guān)的帖子比例。在行為模式維度上，根據(jù)學生在線協(xié)作學習中討論行為表現(xiàn)，將協(xié)作學習行為劃分為：陳述、協(xié)商、提問、管理、情感交流，可視化呈現(xiàn)了交互行為占比，幫助教師了解小組成員的交互行為及交互策略。在社交關(guān)系維度上，通過社會網(wǎng)絡(luò)分析等方法分析小組成員的交互行為，分別呈現(xiàn)發(fā)帖量和交互關(guān)系的可視化圖，幫助教師掌握學生的參與和互動情況，如圖4所示。

（二）研究對象及過程

本研究采用準實驗研究法，研究對象為某師范大學具有計算機及教育學專業(yè)背景的31名職前教師（8名男生，23名女生）。實驗開始前，研究對象被隨機分配到實驗組（16名）和控制組（15名）。實驗開始前，實驗組通過培訓充分了解了學習分析工具的功能和使用方法。實驗過程中，研究對象作為在線協(xié)作學習教師，在Moodle平臺上同時監(jiān)督和干預6組學生在線協(xié)作討論。其中，實驗組可隨時結(jié)合學習分析工具，查看討論內(nèi)容來監(jiān)控學習小組的協(xié)作學習;控制組只能通過討論內(nèi)容來監(jiān)控學習小組的協(xié)作學習。教師發(fā)現(xiàn)某一學習小組需要干預時，將干預內(nèi)容發(fā)送給對應的小組;發(fā)現(xiàn)多組需要干預時，將干預內(nèi)容發(fā)送給全班。此實驗時長與真實課堂一致，為90分鐘。為保證完整地記錄過程數(shù)據(jù)，實驗全程錄屏。實驗結(jié)束后，研究者就教師干預協(xié)作學習的過程進行訪談。

（三）數(shù)據(jù)收集與分析

本研究主要采用內(nèi)容分析法對教師干預內(nèi)容進行編碼分析。結(jié)合Leeuwen等研究者對教師干預方式和干預對象的編碼表，以及Furberg等研究者對學習者問題分類的編碼表，最終確定教師干預關(guān)注點、干預方式和干預對象的編碼表（如表1所示）。首先，兩名研究者根據(jù)教師干預內(nèi)容的含義共同切分干預的意義單元。而后，隨機抽出10位研究對象（研究對象總體的30%）的干預內(nèi)容，兩名研究者根據(jù)編碼表分別對干預的關(guān)注點、干預方式和干預對象三維度編碼。而后檢驗兩名編碼者在三個維度上的編碼一致性，得到三個維度的編碼一致性分別為0.90、0.77和0.82。兩名研究者就編碼有分歧的地方，進行討論并達成一致。最后剩余的干預內(nèi)容由一名研究者完成編碼，并進行統(tǒng)計分析。

四、研究結(jié)果

（一）總體分析

為研究學習分析工具對教師干預行為的整體影響，本研究統(tǒng)計了實驗組和控制組的教師對協(xié)作學習的干預頻次，結(jié)果如表2所示。通過描述統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)：實驗組教師的平均干預頻次高于控制組。利用曼-惠特尼U檢驗對兩組教師的干預頻次進行差異性檢驗，結(jié)果顯示兩組教師的干預頻次具有顯著性差異（z=2.02，p=.045<.05），此結(jié)果表明學習分析工具對教師干預在線協(xié)作學習有影響。接下來，本研究將從干預關(guān)注點、干預方式、干預對象三個方面來詳細分析工具如何對教師干預行為產(chǎn)生影響。

（二）教師干預關(guān)注點

為研究學習分析工具對教師干預關(guān)注點的影響，本研究分別統(tǒng)計了實驗組和控制組的教師對各組在認知、認知調(diào)節(jié)、社交和社交調(diào)節(jié)方面的干預頻次，結(jié)果如表3所示。從描述統(tǒng)計結(jié)果看，兩組教師在認知方面的干預占總體的一半以上。其中，在認知和認知調(diào)節(jié)方面，實驗組的干預頻次高于控制組;在社交和社交調(diào)節(jié)方面，實驗組的干預頻次略少于控制組。通過實驗組和控制組在干預關(guān)注點上的差異性檢驗，實驗組在認知方面的干預顯著高于控制組（Mann-Whitney-U-Test，z=-2.354，p=.017<.05），其他方面則無顯著性差異。

（三）教師干預方式

為研究學習分析工具對教師干預方式的影響，本研究對實驗組和控制組采用診斷、提示、解釋、指導、鼓勵以及批評的方式進行了干預頻次的分析，結(jié)果如表下頁表4所示。從描述統(tǒng)計來看，實驗組和控制組采用指導、提示和鼓勵的方式來干預協(xié)作學習較多。其中，實驗組采用診斷、批評的方式干預協(xié)作學習的頻次低于控制組;實驗組采用提示、解釋、鼓勵和指導的方式干預協(xié)作學習的頻次高于控制組。曼-惠特尼U檢驗對實驗組和控制組的干預方式進行差異性檢驗，兩組在干預方式上均無顯著性差異。

（四）教師干預對象

為研究學習分析工具對教師干預對象的影響，本研究對實驗組和控制組的教師在個人層面、小組層面以及全班層面的干預頻次進行了分析，結(jié)果如表5所示。從描述統(tǒng)計來看，在個人、小組、全班三個層面上，教師的干預行為主要聚焦在小組層面。另外，實驗組在個人層面和小組層面的干預次數(shù)均高于控制組。通過對實驗組和控制組的干預對象進行差異性檢驗，兩組教師對學生個人層面上的干預頻次存在顯著性差異（Mann-Whitney-U-Test，z=-2.048，p=0.041<0.05），而在小組和全班兩個層面上無顯著性差異。

五、討論

KBS-T學習分析工具通過收集、分析和可視化呈現(xiàn)學習者學習行為，來輔助教師了解在線協(xié)作學習情況并給出相應干預。研究結(jié)果表明，實驗組教師干預的總頻次顯著高于控制組，說明學習分析工具對教師干預有影響。由此可見，通過學習分析工具可視化呈現(xiàn)各學習小組的知識進展、協(xié)作行為和交互關(guān)系，可以支持教師及時了解協(xié)作學習情況，發(fā)現(xiàn)問題并給出恰當干預。此外，學習分析工具也可以增強教師給出干預的信心，促進教師的合理干預。在訪談中，實驗組教師提到：“在監(jiān)控各組協(xié)作學習過程中，結(jié)合學習分析工具可以較快地發(fā)現(xiàn)該組協(xié)作學習存在的問題，并給予干預”。學習分析工具對教師干預的影響具體體現(xiàn)在以下三個方面：

首先，學習分析工具能支持教師及時診斷協(xié)作學習中出現(xiàn)的認知問題。在教師干預關(guān)注點的分析結(jié)果中，實驗組在認知方面的干預頻次顯著高于控制組，顯示出教師可以更好地發(fā)現(xiàn)學生學習過程中的認知問題。這與Leeuwen等研究者的研究結(jié)果一致。Leeuwen等研究發(fā)現(xiàn)，利用學習分析工具可視化呈現(xiàn)學習者知識進展，有助于教師關(guān)注學習小組在認知方面的表現(xiàn)并給予干預，同時還可以增強教師給出干預的信心，提升教師干預頻率。在本研究的訪談中，實驗組教師也提到“會結(jié)合學習分析工具和小組討論的內(nèi)容來確認學習小組知識理解、任務(wù)解決的情況”。表明工具呈現(xiàn)協(xié)作學習的知識覆蓋度、話題相關(guān)度等內(nèi)容，有助于教師發(fā)現(xiàn)各學習小組在認知方面的問題并給出恰當?shù)母深A。已有研究表明，教師給予認知方面的干預有助于協(xié)作小組知識共建、任務(wù)解決，甚至對保證協(xié)作學習質(zhì)量具有重要作用?？梢?，學習分析工具通過可視化呈現(xiàn)學習小組知識加工的情況來支持教師干預，對保證協(xié)作學習質(zhì)量具有重要意義。

其次，學習分析工具有助于教師在協(xié)作學習中關(guān)注個體學習者學習效果，并給予針對性干預。從教師干預對象的分析結(jié)果看，實驗組教師對個人的干預頻次顯著高于控制組，說明結(jié)合工具查看小組及其成員的協(xié)作學習情況，有助于教師關(guān)注到小組成員的學習表現(xiàn)并給予相應的干預。在協(xié)作學習中，教師往往關(guān)注小組整體的學習表現(xiàn)而忽略個人的學習效果。而小組成員對小組的整體學習表現(xiàn)具有重要影響，教師適當?shù)馗深A小組成員有利于提高小組協(xié)作學習質(zhì)量。學習分析工具可視化呈現(xiàn)個人學習情況可促進教師對個人的干預，在訪談中實驗組教師也提到“可以通過學習分析工具了解小組成員學習的情況并發(fā)現(xiàn)其在知識掌握或參與配合上的問題”。這對提高在線協(xié)作學習質(zhì)量具有重要作用。

最后，本研究發(fā)現(xiàn)學習分析工具對教師的干預方式影響較小。教師干預方式的分析結(jié)果表明，兩組教師在具體的干預方式上無顯著差異。教師的干預方式是建立在對學生的充分了解和其長期以來形成的教學經(jīng)驗基礎(chǔ)上。在本研究中，教師對教學環(huán)境、教學內(nèi)容以及可視化支持工具了解時間較短，因此難以在短期內(nèi)改變干預習慣。因此，本研究中短時間地使用工具對教師干預方式無顯著性影響。但從干預方式頻次的描述性統(tǒng)計結(jié)果看，實驗組教師采用提示、鼓勵和指導的方式進行干預的平均頻次高于對照組。教師采取提示和鼓勵的干預方式是在教師充分了解學習者學習情況基礎(chǔ)上進行的，有助于促進學習者積極思考和參與活動。說明在學習分析工具的支持下，教師可以獲取多維度多層次的學習表現(xiàn)信息，綜合了解協(xié)作學習情況并進行恰當?shù)母深A。

六、結(jié)語

教師的有效干預是促進在線協(xié)作學習順利開展，引導學習者高效學習的重要保證。隨著在線協(xié)作學習環(huán)境下學習者數(shù)量與任務(wù)復雜度的增加，利用學習分析工具支持教師進行干預，提升教師教學體驗，提高教學效果，成為教育研究者的取向和一線教師的訴求。本研究采用準實驗研究法，從多個維度出發(fā)深入探討了在線協(xié)作學習情境中學習分析工具對教師干預的影響，為明晰學習分析工具的支持效果和優(yōu)化學習分析工具提供了依據(jù)。

為充分發(fā)揮學習分析工具對教師的支持作用，在本研究的研究結(jié)果基礎(chǔ)上，教師在教學實踐中可以從以下三個方面利用學習分析工具優(yōu)化教學。首先，教師作為在線協(xié)作學習的引導者，應利用學習分析工具提供的多維實時可視化信息，綜合了解學習者的認知、社交和行為表現(xiàn)，采用恰當?shù)母深A方式來引導學習者深入討論問題，積極參與協(xié)作學習。其次，在線協(xié)作學習中，教師應同時關(guān)注群體和個體學習發(fā)展，在教學實踐中應充分利用學習分析工具提供的多層次分析功能來診斷小組水平和個人水平的協(xié)作學習表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)學習者的共性與個性問題，及時有效地進行針對性干預。另外，教師應合理利用學習分析工具記錄全過程數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，對在線協(xié)作學習進行過程性評價，不斷反思教學組織和教學方法，提升自身教學能力，促進在線協(xié)作學習效果的提升。

本研究還存在研究樣本數(shù)量較少、研究場景單一的局限。未來研究可以深入挖掘教師在實際教學中使用學習分析工具的過程，促進學習分析工具更好地支持課堂教學。同時，可以開展不同學習分析工具的對比研究，并進一步探究多場景下的教師使用需求。

作者簡介：

李艷燕：教授，博士生導師，研究方向為計算機支持的協(xié)作學習、學習分析、調(diào)節(jié)學習（liyy@bnu.edu.cn）。

邢爽：在讀碩士，研究方向為學習分析（xingShuang13@163.com）。

包昊罡：在讀博士，研究方向為學習分析、在線協(xié)作學習（haogangbao@126.com）.

蘇友：講師，在讀博士，研究方向為調(diào)節(jié)學習（suyoubupt@163.com）.