新冠肺炎疫情下小初中在線學(xué)習(xí)平臺的研究分析

張芯量 謝柳泳 翁焯敏 鄔琪峰

摘要：自新冠肺炎疫情以來，在“停課不停學(xué)”的要求下，在線教育迅速走進(jìn)大部分學(xué)校和家庭。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國在線教育用戶規(guī)模達(dá)4.23億，較2018年底增長110.2%。如何推動線上教育行業(yè)走向完善，對我國線上教育提出了新的要求。

關(guān)鍵詞：知識圖譜;線上教育;智易星

在大數(shù)據(jù)時代背景下，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化遍布了社會生產(chǎn)生活的方方面面，信息技術(shù)與教育教學(xué)的深入融合是必然趨勢，是順應(yīng)智能環(huán)境下教育發(fā)展的必然選擇。疫情期間大量在線學(xué)習(xí)用戶的涌入，要求信息教育平臺不斷完善，需要系統(tǒng)性知識點(diǎn)的歸納總結(jié)、穩(wěn)定運(yùn)營狀態(tài);同時，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”被視為轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)觀念的契機(jī)，強(qiáng)調(diào)推動線上學(xué)習(xí)中由被動走向自主學(xué)習(xí)，摒棄單純復(fù)制線下學(xué)習(xí)方式。而知識圖譜是互聯(lián)網(wǎng)時代下新興的計算機(jī)技術(shù)產(chǎn)物。通過優(yōu)質(zhì)課程內(nèi)容系統(tǒng)歸納最大化，增強(qiáng)名師課堂利用率，有利于教育數(shù)據(jù)平臺的完善。通過教師、家長和學(xué)生們大量的反饋樣本將有助于平臺往正確的方向調(diào)整，推動數(shù)字教育資源公共服務(wù)體系的進(jìn)步。

本團(tuán)隊針對噴井式爆發(fā)超過兩億的線上學(xué)習(xí)用戶，一是學(xué)生無法把握線上線下學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換的效率問題，對線上名師的資源接受程度不夠，學(xué)生個體出現(xiàn)成績偏差傾斜程度大。二是忽略線上教學(xué)中學(xué)習(xí)個體差異化，缺乏教學(xué)差異化，無法達(dá)到充分利用線上教育指標(biāo)的現(xiàn)象?！爸且仔恰眲?chuàng)新的通過知識圖譜的應(yīng)用，注重知識圖譜與題目知識點(diǎn)的創(chuàng)新模式，引導(dǎo)學(xué)生更好利用互聯(lián)網(wǎng)資源，形成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，為小學(xué)初中學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的線上學(xué)習(xí)服務(wù)系統(tǒng)。

針對國內(nèi)線上教育發(fā)展的現(xiàn)狀分析

在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用教育領(lǐng)域中，以下問題持續(xù)影響著我國線上教育的發(fā)展。一是城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，城鄉(xiāng)差距日益增大，偏遠(yuǎn)地區(qū)學(xué)生現(xiàn)代教學(xué)條件不充分，硬件設(shè)施不完善，線上教學(xué)難度較大。二是云端教學(xué)的題海戰(zhàn)術(shù)忽視了學(xué)習(xí)中的個體差異問題，缺乏精準(zhǔn)判斷、個性化教學(xué)分析容易導(dǎo)致學(xué)成產(chǎn)生厭倦心理、抵抗心理。三是無法掌握線上被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為自主學(xué)習(xí)，而學(xué)生線上互動頻次低，質(zhì)量不高，難以利用好線上教學(xué)的開放、互動、技術(shù)增值等優(yōu)勢，所形成與線下實體課堂的結(jié)合補(bǔ)充優(yōu)勢。

1.問卷調(diào)研分析

本團(tuán)隊于2020年4月開始在各大學(xué)習(xí)平臺上投放調(diào)查問卷，對線上課堂情況進(jìn)行了初步調(diào)查，調(diào)查顯示學(xué)生進(jìn)行線上課程學(xué)習(xí)中積極表現(xiàn)度低，表現(xiàn)形式為學(xué)生積極討論占總13.4%，回答問題積極占總7.2%、自行知識點(diǎn)梳理僅占6.8%，可看出學(xué)生在線上學(xué)習(xí)中，課后知識梳理和周期性復(fù)習(xí)方面存在明顯欠缺。

通過本團(tuán)隊的調(diào)查分析，統(tǒng)計超過89.4%的學(xué)生依然不能完全良好的運(yùn)用線上知識點(diǎn)，說明學(xué)生并不能完全利用好名師課堂與梳理線上考點(diǎn)，并且在線上學(xué)習(xí)中出現(xiàn)消極表現(xiàn)的學(xué)生數(shù)量占比較高，說明通過知識圖譜的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)出現(xiàn)，有很大可能引發(fā)人群迅速關(guān)注;同時，可看出線上學(xué)習(xí)系統(tǒng)中需要通過知識圖譜分析教學(xué)形式，以避免單一教學(xué)形式讓學(xué)生產(chǎn)生的枯燥和怠倦心理，根據(jù)課堂表現(xiàn)找出問題并反饋給教師，以便采取相應(yīng)的干預(yù);

2.調(diào)研數(shù)據(jù)分析

本團(tuán)隊從圖譜構(gòu)建、應(yīng)用需求以及項目必要性出發(fā)，通過BIS端的小初中數(shù)學(xué)在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，具備以下創(chuàng)新功能：

第一，針對網(wǎng)絡(luò)信息的多樣性、無序性、復(fù)雜性，打造出多元化、結(jié)構(gòu)化、特色化的適用于小初中生高效學(xué)習(xí)的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，減少學(xué)生對資源篩選的工作，增大學(xué)習(xí)資源利用率，提高學(xué)習(xí)效率。為小初中生提供方便、快捷的學(xué)習(xí)服務(wù)，解決學(xué)生學(xué)習(xí)時間、空間限制;

第二，針對教師學(xué)生學(xué)習(xí)情況難以實時把握，構(gòu)建小初中生在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，為教師提供學(xué)生測試成績排名，以及根據(jù)學(xué)生線上學(xué)習(xí)時間、習(xí)題測試數(shù)據(jù)、錯題統(tǒng)計生成學(xué)生學(xué)習(xí)情況的分析報表;

第三，利用知識圖譜技術(shù)對每個知識點(diǎn)都進(jìn)行了劃分，并且能夠按需推送學(xué)生需要的學(xué)習(xí)資源及訓(xùn)練習(xí)題方便學(xué)生對需要強(qiáng)化的知識點(diǎn)進(jìn)行“補(bǔ)弱”。同時，系統(tǒng)還可以通過學(xué)生瀏覽內(nèi)容、停留時間、測驗記錄等為學(xué)習(xí)成績或?qū)W習(xí)情況較好的知識點(diǎn)模塊進(jìn)行加深理解題型、拓展題型的推送;

第四，達(dá)到知識資源創(chuàng)建、知識共享，打破了地域隔絕，讓各地的小初中生都能享受到高質(zhì)量的師資教育;無需進(jìn)行二次檢索，便可直接獲取需要的答案或知識點(diǎn)，相對普通搜索引擎更加高效快捷。

著眼線上教學(xué)中題量大、考查方面廣，知識圖譜在線上學(xué)習(xí)的系統(tǒng)中刪除多余考點(diǎn)、準(zhǔn)確定位教材中的考點(diǎn)部分并有機(jī)的聯(lián)系起來，經(jīng)過規(guī)則的處理，考點(diǎn)提取的準(zhǔn)確率達(dá)到97%。另外，系統(tǒng)將根據(jù)學(xué)生在線瀏覽時間、瀏覽記錄等進(jìn)行計算，為學(xué)生推薦最個性化、最具適應(yīng)性的學(xué)習(xí)內(nèi)容，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率。通過信息反饋，大量的反饋樣本將有助于平臺往正確的方向調(diào)整，推動數(shù)字教育資源公共服務(wù)體系的進(jìn)步。

知識圖譜的構(gòu)建

1.獲取數(shù)據(jù)。使用基于Python的soapy爬蟲框架獲取網(wǎng)絡(luò)上具有權(quán)威性的教育網(wǎng)站下公開、免費(fèi)的初中數(shù)學(xué)題目數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)以CSV的格式進(jìn)行存儲，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理做準(zhǔn)備。

2.數(shù)據(jù)預(yù)處理。由于題目數(shù)據(jù)來源的多樣性，會造成相同題目和相似題目的存在，為了獲得高質(zhì)量題目數(shù)據(jù)，需要通過數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊完成兩類數(shù)據(jù)的去重工作。針對相似題目，本文采用基于題干和答案解析字段的相似度計算結(jié)果，融合多元線性回歸的策略，進(jìn)行判別。

3.信息抽取。從預(yù)處理之后的數(shù)據(jù)中抽取題目實體、知識點(diǎn)實體以及題目和知識點(diǎn)實體之間的關(guān)系。

4.概念模型設(shè)計。結(jié)合應(yīng)用場景需求和存在數(shù)據(jù)，設(shè)計知識圖譜的概念模型，確定題目知識圖譜中所包含的實體、實體的屬性以及實體與實體之間的關(guān)系。

5.數(shù)據(jù)填充。以CSV格式存儲，批量導(dǎo)入Neo4j圖數(shù)據(jù)庫，將完成數(shù)據(jù)的填充工作。

6.可視化展示。最終將構(gòu)建好的知識圖譜的可視化展示。

痛點(diǎn)分析

1.線上線下學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換的效率問題。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，線上學(xué)習(xí)是順應(yīng)智能時代下教育發(fā)展的必然選擇。在突發(fā)的新冠肺炎疫情中，“停課不停學(xué)”的要求下，在線教育迅速走進(jìn)大部分學(xué)校和家庭。線上線下學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換的效率問題成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。

2.無法利用好線上名師資源、接容納度不夠。城鄉(xiāng)差距日益增大，出現(xiàn)教育布局不合理現(xiàn)象。在農(nóng)村或偏遠(yuǎn)地區(qū)，多為一鄉(xiāng)一校、教學(xué)點(diǎn)教師嚴(yán)重不足。

3.無法追上善于利用線上資源的同學(xué)，成績偏差傾斜程度變大。線上資源知識點(diǎn)過于分散，查找過程繁瑣單一，搜索結(jié)果往往是“一對一”的。容易對學(xué)生造成厭倦、抵抗心理，影響學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

4.無法掌握線上被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為自主學(xué)習(xí)。線上被動學(xué)習(xí)往往由于學(xué)生跟不上學(xué)習(xí)進(jìn)度而產(chǎn)生的厭倦心理造成的，課堂上的學(xué)習(xí)時間有限，線上學(xué)習(xí)基本上是靠學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成的，學(xué)習(xí)過程中往往需要網(wǎng)上尋找相關(guān)擴(kuò)展知識點(diǎn)，知識點(diǎn)整合更能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣和能力。

結(jié)語與前景展望

以習(xí)近平總書記新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，全面貫徹習(xí)近平總書記致國際人工智能與教育大會賀信精神，信息技術(shù)與教育教學(xué)的深入融合成為時代要求。新冠肺炎疫情下，為了全國兩億多大中小學(xué)生居家學(xué)習(xí)，教育系統(tǒng)緊急行動，打響了一場“停課不停學(xué)”的攻堅戰(zhàn)，在線教育迅速走進(jìn)社會。圍繞加快教育現(xiàn)代化兩億學(xué)生用戶的涌入要求需要系統(tǒng)性的知識點(diǎn)上的歸納總結(jié)、穩(wěn)定運(yùn)營狀態(tài)，信息教育平臺必須不斷前進(jìn)和完善，推動數(shù)字教育資源公共服務(wù)體系的進(jìn)步。

“智易星”基于“互聯(lián)網(wǎng)+”知識圖譜的基礎(chǔ)構(gòu)建，信息教育普遍的觀念轉(zhuǎn)變，以及信息教育行業(yè)的先進(jìn)性和專業(yè)化的特點(diǎn)促使學(xué)生更多樣化、全面的學(xué)習(xí)由大數(shù)據(jù)所帶來的優(yōu)勢，在傳統(tǒng)課堂與信息教育的融合中，面對海量題庫與知識點(diǎn)，要求智慧教育行業(yè)必須完善自身完成過渡，應(yīng)當(dāng)通過系統(tǒng)性的知識點(diǎn)過濾，準(zhǔn)確的信息定位，使學(xué)生避免無法把握線上線下學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換的效率問題，對線上名師的資源接受容納程度不夠，學(xué)生個體出現(xiàn)成績偏差傾斜程度大。線上學(xué)習(xí)個體差異的統(tǒng)一的題海戰(zhàn)術(shù)等而導(dǎo)致的厭倦心理、抵抗心理極大程度的浪費(fèi)國家數(shù)字教育資源。

相關(guān)文獻(xiàn)：

[1] 劉尚偉，劉夢迪; 在線教育理論發(fā)展與研究——評《在線教育理論與實踐》化學(xué)教育（中英文），2020，41（04）：113.

[2] 華經(jīng)情報網(wǎng) 《2020-2025年中國線上教育行業(yè)市場調(diào)研分析及投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告》

2020/04/21， https：//www.huaon.com/channel/edu/604314.html

[3]陳定君，宋海湖.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”對傳統(tǒng)教育的挑戰(zhàn)和機(jī)遇[J].科學(xué)咨詢（教育科研），2020（08）：63-64.

[4]陳飛燕，張俊全，李媛媛.線上教學(xué)背景下的“新”病案管理實訓(xùn)課教學(xué)探索[J].繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2020，34（07）：48-49.

[5]《2020年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》;2020/02/26，

http：//www.ict.edu.cn/news/jrgz/xxhdt/n20200303_66025.shtml