基于PSLC平臺(tái)的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為分析及研究

李夢(mèng)琦 劉靜涵

摘 要：在線環(huán)境下的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為研究對(duì)解決教學(xué)資源開發(fā)及利用、探索學(xué)習(xí)效果的影響因素等問題具有重大的理論價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。本研究在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為分析中采用PSLC（Pittsburgh Science of Learning Center，譯為匹茲堡科學(xué)學(xué)習(xí)中心）平臺(tái)對(duì)在線環(huán)境下影響學(xué)習(xí)結(jié)果的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分析，便于資源管理者及任課教師掌握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，為以后調(diào)整教學(xué)資源、改善教學(xué)效果提供實(shí)踐基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：在線學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)行為分析;PSLC

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）02-0255-02

0引言

隨著“教育”+“互聯(lián)網(wǎng)”模式的愈發(fā)成熟，學(xué)堂在線、中國(guó)大學(xué)慕課等在線教育平臺(tái)受到了學(xué)習(xí)者的關(guān)注與喜愛，隨著注冊(cè)用戶數(shù)量與課程數(shù)量的逐漸增加，對(duì)在線環(huán)境下學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分析具有重大的理論價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。從理論價(jià)值來講，在線學(xué)習(xí)不同于傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)，在線環(huán)境下，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程更加自主化、個(gè)性化，對(duì)在線環(huán)境下進(jìn)行的學(xué)習(xí)者進(jìn)行行為分析，有助于完善教與學(xué)分離所產(chǎn)生的問題，解決個(gè)性化學(xué)習(xí)開展等問題;從現(xiàn)實(shí)意義講，對(duì)在線環(huán)境下學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分析便于對(duì)學(xué)習(xí)者的各種特征進(jìn)行規(guī)律性總結(jié)，從而得出對(duì)學(xué)習(xí)行為產(chǎn)生影響的因素，有助于教師進(jìn)行針對(duì)性的教學(xué)改進(jìn)、在線課程的合理設(shè)計(jì)和教學(xué)資源的有效利用。為此，本研究從在線學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為的研究出發(fā)，歸納現(xiàn)有的學(xué)習(xí)行為內(nèi)涵，并對(duì)其與學(xué)習(xí)結(jié)果的關(guān)系進(jìn)行總結(jié)。提出學(xué)習(xí)者作答持續(xù)的時(shí)間對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果存在負(fù)向影響的假設(shè)，使用基于PSLC平臺(tái)下的在線學(xué)習(xí)行為分析模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明影響學(xué)習(xí)行為的因素的可靠性，并提出相應(yīng)的教學(xué)資源調(diào)整的策略。

1概念界定

1.1學(xué)習(xí)行為界定

學(xué)習(xí)行為指的是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中所產(chǎn)生的一系列與學(xué)習(xí)有關(guān)的行為，一般可分為可被觀測(cè)的學(xué)習(xí)行為和不可被觀測(cè)的學(xué)習(xí)行為。其中可被觀測(cè)的學(xué)習(xí)行為包括學(xué)習(xí)者在作答時(shí)的情況（作答時(shí)間、是否使用提示等）、作答所用的時(shí)間等學(xué)習(xí)過程結(jié)束顯現(xiàn)的行為等在學(xué)習(xí)過程中可被觀測(cè)的行為，如學(xué)習(xí)的內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)、題目類型等。不可被觀測(cè)的學(xué)習(xí)行為即在作答過程中不可被觀測(cè)到的行為或狀態(tài)，包括學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的掌握情況、學(xué)習(xí)態(tài)度是否積極、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)等。

對(duì)于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為的分析，多數(shù)研究者對(duì)于學(xué)習(xí)行為的研究集中在可被觀測(cè)的學(xué)習(xí)行為的研究上，許紅彩[1]通過對(duì)學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探討了影響學(xué)習(xí)結(jié)果的因素并提出了改善建議。在對(duì)不可觀測(cè)的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分析時(shí)，研究者通過結(jié)合計(jì)算機(jī)工具，對(duì)學(xué)習(xí)者的知識(shí)掌握情況進(jìn)行估測(cè)，進(jìn)一步完善教學(xué)平臺(tái)開發(fā)和學(xué)習(xí)者個(gè)性化推薦系統(tǒng)的開發(fā)。例如，王卓和張銘[2]將貝葉斯知識(shí)跟蹤模型應(yīng)用到慕課學(xué)習(xí)（Coursera）中，通過對(duì)學(xué)習(xí)者的知識(shí)掌握情況進(jìn)行估測(cè)，發(fā)現(xiàn)針對(duì)知識(shí)點(diǎn)劃分不夠精確的問題。在本文中，筆者主要對(duì)可被觀測(cè)的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行研究，采用計(jì)算機(jī)工具即PSLC平臺(tái)分析工具進(jìn)行分析對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果會(huì)造成影響的因素。

1.2在線學(xué)習(xí)行為

關(guān)于在線學(xué)習(xí)行為這個(gè)概念目前在學(xué)術(shù)界還沒有統(tǒng)一的認(rèn)定，與之相似的概念還有“網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為”、“遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)行為”等?？娂鸭裑3]認(rèn)為在線學(xué)習(xí)力的體現(xiàn)形式即在具體網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)情景中展現(xiàn)的有意識(shí)的主動(dòng)學(xué)習(xí)行為，學(xué)習(xí)者在某種動(dòng)機(jī)牽引下，為了得到某種學(xué)習(xí)結(jié)果而與線上網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行雙向交互活動(dòng)，則產(chǎn)生了在線學(xué)習(xí)行為。蔣艷翔[4]認(rèn)為在線學(xué)習(xí)行為由動(dòng)機(jī)而產(chǎn)生，為了教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施及開展而產(chǎn)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，是一種新型的學(xué)習(xí)模式，學(xué)習(xí)者可根據(jù)自身的實(shí)際需求自行選擇課程，使學(xué)習(xí)過程更加自主化。

2 PSLC平臺(tái)在教育領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著互聯(lián)網(wǎng)教育平臺(tái)學(xué)習(xí)者數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化方法對(duì)學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析變得越來越實(shí)用。在國(guó)外有許多的學(xué)習(xí)平臺(tái)將學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并進(jìn)行存儲(chǔ)， PSLC[5]就是這樣一個(gè)包含相關(guān)的可視化和分析工具的存儲(chǔ)庫。

文獻(xiàn)[6]通過PSLC平臺(tái)對(duì)現(xiàn)有學(xué)生模型中潛在缺陷進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了學(xué)生模型應(yīng)該區(qū)分不需要執(zhí)行問題分解計(jì)劃的問題步驟與需要執(zhí)行問題分解計(jì)劃的問題步驟，并應(yīng)用在輔導(dǎo)系統(tǒng)的修改上，解決了學(xué)生模型對(duì)講師的問題選擇的問題。

通過PSLC平臺(tái)將在線學(xué)習(xí)者產(chǎn)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)和分析，與傳統(tǒng)的問卷調(diào)查相比，數(shù)據(jù)更加真實(shí)可信，具有說服力，分析得到的結(jié)論更適用于大多數(shù)學(xué)習(xí)者，具有客觀性。

3基于PSLC的在線學(xué)習(xí)行為分析實(shí)驗(yàn)

3.1研究對(duì)象與數(shù)據(jù)采集

為了對(duì)影響學(xué)習(xí)結(jié)果的學(xué)習(xí)因素進(jìn)行分析，筆者使用了PSLC平臺(tái)下的一個(gè)公開數(shù)據(jù)集，名為“Geometry Area（1996-97）”，此數(shù)據(jù)集在對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行建模及學(xué)習(xí)分析領(lǐng)域?qū)I(yè)性強(qiáng)且認(rèn)可度高。這些數(shù)據(jù)是由學(xué)習(xí)者在認(rèn)知輔導(dǎo)平臺(tái)下學(xué)習(xí)幾何知識(shí)的過程產(chǎn)生的，數(shù)據(jù)包括59名學(xué)生完成的5104個(gè)問題步驟，問題具體為解答三角形等幾何圖形面積，其中學(xué)生均為小學(xué)三年級(jí)學(xué)生。

采集的數(shù)據(jù)包括兩部分：第一部分是學(xué)生登錄系統(tǒng)的身份信息、課程學(xué)習(xí)期間的相關(guān)題目信息及作答時(shí)間;第二部分是學(xué)生作答所產(chǎn)生的正確與錯(cuò)誤的結(jié)果反饋信息，通過0或1來標(biāo)注學(xué)習(xí)者的正確或錯(cuò)誤的作答反饋。通過采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證筆者提出的假設(shè)。

3.2實(shí)驗(yàn)假設(shè)與變量設(shè)定

為了研究對(duì)于學(xué)習(xí)結(jié)果存在影響的學(xué)習(xí)行為及具體影響結(jié)果，本文假定學(xué)習(xí)者作答持續(xù)的時(shí)間對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果存在負(fù)向影響，即學(xué)習(xí)者對(duì)于相同題目的作答時(shí)間越長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致作答結(jié)果的錯(cuò)誤率越高。

為了驗(yàn)證提出的假設(shè)，在實(shí)驗(yàn)中使用PSLC平臺(tái)下的加法因子模型（AFM）分析工具，一種用于建模學(xué)習(xí)和性能的統(tǒng)計(jì)算法，它通過對(duì)“錯(cuò)誤率”學(xué)習(xí)曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯回歸建模。相對(duì)于傳統(tǒng)的因子分解機(jī)模型（FM），加法因子模型（AFM）通過引入基于池化的注意力機(jī)制（attention-based pooling），將其學(xué)習(xí)出來的參數(shù)值用于判斷不同特征之間交互的重要性。在本次試驗(yàn)中以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)結(jié)果（0或1）為因變量，以每個(gè)學(xué)生的自變量項(xiàng)、每個(gè)知識(shí)組件和知識(shí)組件的交互機(jī)會(huì)為因變量。在具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，分別使用平均錯(cuò)誤率、使用提示的數(shù)量、解題所用時(shí)間作為因變量，對(duì)Geometry Area（1996-97）數(shù)據(jù)集進(jìn)行規(guī)范化操作并導(dǎo)入到PSLC平臺(tái)下，在PSLC平臺(tái)下使用加法因子模型（AFM）分析工具，研究這些因變量與學(xué)習(xí)結(jié)果即做題錯(cuò)誤率之間是否存在影響。

3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

在本次實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置因變量為解題所用時(shí)間，問題的排列順序根據(jù)學(xué)習(xí)者對(duì)于相應(yīng)問題的解答時(shí)間從上至下依次遞增。不同學(xué)習(xí)者對(duì)“加法運(yùn)算”同一問題的回答錯(cuò)誤率運(yùn)行結(jié)果如圖1所示。

在圖1中橫坐標(biāo)代表學(xué)習(xí)者作答的錯(cuò)誤率，從0%到100%從左至右進(jìn)行遞增，縱坐標(biāo)表示不同的學(xué)習(xí)者，圖中平滑的條狀表示的是不同學(xué)習(xí)者對(duì)于問題的作答錯(cuò)誤率，根據(jù)圖1可以發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者對(duì)于相同題目的作答時(shí)間越長(zhǎng)，其結(jié)果的錯(cuò)誤率越高，可知學(xué)習(xí)者作答持續(xù)的時(shí)間對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果存在負(fù)向影響。

為了更深層次的探討學(xué)習(xí)者作答持續(xù)時(shí)間對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的影響，在模型中引入試題難度系數(shù)，學(xué)習(xí)者對(duì)于相同題目的作答時(shí)間越長(zhǎng)，結(jié)果的錯(cuò)誤率越高，對(duì)于不同難度的題目，影響關(guān)系不變，時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)影響結(jié)果的程度存在相應(yīng)的變化。

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，可以得到以下結(jié)論：學(xué)習(xí)者作答持續(xù)的時(shí)間對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果存在負(fù)向影響，且在不同難度題目下此結(jié)論仍然成立。

3.4教學(xué)資源的調(diào)整策略

在線環(huán)境下，對(duì)于不同難度的數(shù)學(xué)試題，如何保證學(xué)習(xí)者的作答錯(cuò)誤率保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定且可接受的浮動(dòng)范圍內(nèi)，以作答時(shí)間為因素進(jìn)行思考，對(duì)于指定難度的題目當(dāng)學(xué)習(xí)者超過了一定的作答時(shí)間，很有可能說明學(xué)習(xí)者對(duì)于該知識(shí)點(diǎn)并沒有準(zhǔn)確掌握，平臺(tái)即可根據(jù)遇到此類型問題的學(xué)習(xí)者補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講解或檢查知識(shí)點(diǎn)視頻講解是否清晰，平臺(tái)管理者可以有效整合教學(xué)資源，完善教學(xué)平臺(tái);而對(duì)于難度值較高的題目，限制學(xué)習(xí)者作答時(shí)間不可太短，避免學(xué)習(xí)者對(duì)于問題的題干并沒有了解清楚即作答，導(dǎo)致錯(cuò)誤率增高并影響學(xué)習(xí)的效果。通過對(duì)學(xué)習(xí)者作答時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將分析的結(jié)果應(yīng)用到教學(xué)平臺(tái)的資源整合與教學(xué)管理中，動(dòng)態(tài)地調(diào)整資源配置、實(shí)現(xiàn)在線環(huán)境下的教學(xué)成果合理化與優(yōu)化。

4結(jié)語

隨著互聯(lián)網(wǎng)科技的迅猛發(fā)展，基于在線環(huán)境下的教學(xué)輔助平臺(tái)應(yīng)用變得越來越廣泛，從小學(xué)到高等教育不同階段的學(xué)習(xí)者可以利用這一方便的工具進(jìn)行線上學(xué)習(xí)。對(duì)在線學(xué)習(xí)者進(jìn)行學(xué)習(xí)行為分析，針對(duì)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者存在的影響學(xué)習(xí)結(jié)果的因素并進(jìn)行干預(yù)，優(yōu)化學(xué)習(xí)效果，利用在線環(huán)境下用戶數(shù)量大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化好的優(yōu)勢(shì)，對(duì)學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分析與研究，豐富教學(xué)資源、合理配置資源、完善教學(xué)平臺(tái)，力求更優(yōu)化的教學(xué)效果。

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