基于學(xué)習(xí)技術(shù)的個(gè)性化自適應(yīng)在線學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陸玉書

摘? 要 教育信息化伴隨著信息技術(shù)的不斷更新發(fā)展成為教育改革創(chuàng)新的熱門話題，大數(shù)據(jù)產(chǎn)生并在多個(gè)領(lǐng)域迅速推廣。如何應(yīng)用自適應(yīng)的學(xué)習(xí)方式來促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)成為研究關(guān)鍵點(diǎn)，而通過學(xué)習(xí)分析技術(shù)獲取學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格和特點(diǎn)更是成為核心。以Windows 7操作系統(tǒng)為開發(fā)平臺(tái)，以Visual Studio?2010為開發(fā)工具，以SQL Server 2008為數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)平臺(tái)，以ASP.NET為開發(fā)技術(shù)，以IIS網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用信息服務(wù)為應(yīng)用服務(wù)器，基于C#語(yǔ)言開發(fā)的B/S模式的學(xué)習(xí)分析技術(shù)，對(duì)個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行分析，構(gòu)建并設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)和功能模塊。

關(guān)鍵詞 學(xué)習(xí)分析;個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng);初中語(yǔ)文;教育信息化

中圖分類號(hào)：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）17-0029-03

0? 引言

教育信息化和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析技術(shù)的發(fā)展，把業(yè)界各種信息化的教育教學(xué)平臺(tái)推到研究的浪潮中。那么，如何充分利用信息化手段來記錄教學(xué)過程，并把這些數(shù)據(jù)變成有效的教學(xué)反饋信息和繼續(xù)學(xué)習(xí)的知識(shí)，進(jìn)而指導(dǎo)教學(xué)過程，優(yōu)化教育資源，并為教學(xué)決策、學(xué)習(xí)優(yōu)化服務(wù)，最后實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)績(jī)效提高？這一切引起教育者以及學(xué)習(xí)者的關(guān)注[1]。學(xué)習(xí)分析技術(shù)主要的教育價(jià)值在于能充分發(fā)揮學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)的反饋價(jià)值，為教育大數(shù)據(jù)背景下的個(gè)性化教學(xué)發(fā)展提供新途徑。然而，目前許多網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)（如Blackboard、Moodle 、Sakai等）在學(xué)習(xí)資源、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)進(jìn)度等方面的呈現(xiàn)和展示幾乎千篇一律，完全忽略了學(xué)生的個(gè)性化差異[2]。自適應(yīng)學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)能自動(dòng)診斷學(xué)習(xí)人員能力，根據(jù)每個(gè)學(xué)習(xí)人員不一樣的學(xué)習(xí)活動(dòng)記錄為其制定專屬的學(xué)習(xí)風(fēng)格，推薦不同類型的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法，從而真正做到為學(xué)習(xí)人員提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)。本研究主要以初中語(yǔ)文個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)作為研究主體，為自適應(yīng)在線學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)提供學(xué)習(xí)技術(shù)的個(gè)性化服務(wù)。

1? 系統(tǒng)總體建構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)用的是B/S結(jié)構(gòu)，結(jié)合系統(tǒng)的功能和模塊設(shè)計(jì)，各種功能模塊配合設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的前端設(shè)計(jì)選擇采用母版頁(yè)的思路和CSS樣式表。根據(jù)該系統(tǒng)分析的配置方案，結(jié)合軟件分層開發(fā)的設(shè)計(jì)思想，用戶使用瀏覽器來發(fā)送請(qǐng)求，瀏覽器在收到用戶的請(qǐng)求后發(fā)給服務(wù)器，當(dāng)服務(wù)器接收到請(qǐng)求后，相應(yīng)的數(shù)據(jù)由Web瀏覽器反饋給發(fā)送請(qǐng)求的用戶，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從服務(wù)器端到瀏覽器的傳輸。系統(tǒng)選擇SQL Server 2008作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)平臺(tái)，存儲(chǔ)平臺(tái)的資源和用戶的數(shù)據(jù)，記錄平臺(tái)使用者的使用過程和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析處理，以反饋給學(xué)習(xí)者，并及時(shí)更新和完善平臺(tái)的相關(guān)功能。系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)如圖1所示。

個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要滿足于初中語(yǔ)文學(xué)習(xí)者個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的需要，系統(tǒng)框架可以分為兩條線：一條是根據(jù)不同年級(jí)學(xué)習(xí)者的需求設(shè)計(jì)初中一到三年級(jí)三個(gè)階段的學(xué)習(xí)模塊，每個(gè)年級(jí)下分為古詩(shī)詞、文言文、現(xiàn)代文和寫作等內(nèi)容模塊;另一條是根據(jù)初中語(yǔ)文的學(xué)習(xí)內(nèi)容分為古詩(shī)詞、文言文、現(xiàn)代文和寫作四大內(nèi)容模塊，如圖2所示。用戶可以根據(jù)自身發(fā)展需求選擇合適的內(nèi)容和模塊，可以直接確定學(xué)習(xí)內(nèi)容而不限制任何年級(jí)，這樣的學(xué)習(xí)對(duì)象就是所選模塊里整個(gè)初中語(yǔ)文的所有包含內(nèi)容;也可以根據(jù)實(shí)際需要選一個(gè)適合自己的年級(jí)，再進(jìn)入該年級(jí)的模塊學(xué)習(xí)。不同的學(xué)習(xí)者也可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求，向系統(tǒng)請(qǐng)求開設(shè)另外的內(nèi)容模板，系統(tǒng)管理人員經(jīng)過審核后對(duì)申請(qǐng)者作出請(qǐng)求反饋。

2  功能模塊設(shè)計(jì)

2.1? 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的功能和使用者的需求來設(shè)計(jì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要是通過四個(gè)數(shù)據(jù)表來管理相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息：用戶信息表，包含用戶名、密碼和郵件等基本用戶個(gè)人信息以及用來存儲(chǔ)用戶人際關(guān)系的同學(xué)或者同事等同伴信息;共享資源信息管理數(shù)據(jù)表，包含信息資源的標(biāo)題、資源類型、上傳下載等資源基本信息;用戶評(píng)價(jià)信息管理數(shù)據(jù)表，包含評(píng)價(jià)的發(fā)布者、發(fā)布時(shí)間以及評(píng)論的內(nèi)容和對(duì)象等基本信息;用戶交互信息管理數(shù)據(jù)表，包含交互的時(shí)間、對(duì)象和內(nèi)容等基本信息。

2.2? 信息發(fā)布

初中語(yǔ)文個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的明顯優(yōu)勢(shì)在于借助信息技術(shù)進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)傳遞，使用戶能夠及時(shí)了解最新信息;而不是像傳統(tǒng)的教學(xué)模式，一個(gè)領(lǐng)域的新動(dòng)態(tài)出來后要通過一級(jí)一級(jí)傳遞，存在很顯著的滯后性?，F(xiàn)有的很多平臺(tái)對(duì)于信息和資源公開這一塊做得還不是很完善，大多平臺(tái)都更偏向于教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)效果的建設(shè)。根據(jù)這個(gè)現(xiàn)狀，本研究的學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要功能模塊包括最新的初中語(yǔ)文相關(guān)教學(xué)新聞動(dòng)態(tài)的平臺(tái)發(fā)布和相關(guān)用戶的提醒關(guān)注。比如一個(gè)最新的中考語(yǔ)文信息動(dòng)態(tài)出來，平臺(tái)可以智能地優(yōu)先傳輸?shù)匠跞耙獏⒓又锌嫉膶W(xué)生個(gè)人模塊中，可以通過短信或者郵件等自動(dòng)提醒用戶及時(shí)查看。

2.3? 資源管理

一個(gè)開放式的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)在于可以最大限度地進(jìn)行資源共享，用戶不僅可以自動(dòng)訪問第三方平臺(tái)用戶數(shù)據(jù)，還可以在本平臺(tái)里和其他用戶單獨(dú)或者群體共享?？梢越梃bQQ或微信的群模式來創(chuàng)建一個(gè)虛擬的共同學(xué)習(xí)班級(jí)或者交流社區(qū)，大家可在感興趣或者有共同話題的群體中進(jìn)行交流學(xué)習(xí)和資源共享。用戶也可以根據(jù)自己的教學(xué)需求來建立自己的學(xué)習(xí)圈，添加自己的個(gè)人教師和同學(xué)好友，方便以后的交流和學(xué)習(xí)，好友和非好友的功能權(quán)限也不一樣。這樣大家可以把這個(gè)平臺(tái)當(dāng)成學(xué)習(xí)的一個(gè)虛擬小社區(qū)，而自己就是自己的個(gè)人社區(qū)的最高權(quán)限管理者。同時(shí)，用戶可以在系統(tǒng)的各功能模塊中上傳下載文件、圖片、音視頻等各種多媒體資源，可以根據(jù)個(gè)人的需求和看法進(jìn)行個(gè)性化的增刪查改、收藏、智能搜索等個(gè)性化編輯操作，優(yōu)化自己的個(gè)人學(xué)習(xí)平臺(tái)園地。系統(tǒng)中的相關(guān)資源會(huì)顯示被收藏量、下載量等一些基本使用信息，可以給用戶提供使用和資源共享參考，可以從一些硬性數(shù)據(jù)的角度給學(xué)生基本的數(shù)據(jù)分析和篩選。

2.4? 師生評(píng)價(jià)

在一個(gè)互動(dòng)式的學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，評(píng)價(jià)是給用戶一個(gè)很實(shí)用的學(xué)習(xí)參照物，用戶在確定是否要選擇此教師或者學(xué)習(xí)同伴前，可以去看該用戶的相關(guān)學(xué)習(xí)活動(dòng)及相關(guān)評(píng)價(jià)，從而有效地選擇對(duì)自己學(xué)習(xí)有幫助或者有意義的同伴。教師和學(xué)生的評(píng)價(jià)功能除了對(duì)教學(xué)活動(dòng)的基本評(píng)價(jià)外，還能對(duì)教師和學(xué)生在系統(tǒng)中的互動(dòng)及其內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以對(duì)用戶上傳或下載的教學(xué)資源及相關(guān)的學(xué)科新聞動(dòng)態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)用戶在教學(xué)活動(dòng)中產(chǎn)生的教育數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析與評(píng)價(jià)，再通過系統(tǒng)反饋給教學(xué)活動(dòng)，以提升教學(xué)效率、優(yōu)化學(xué)習(xí)效果。

2.5? 師生互動(dòng)交流

互動(dòng)交流是一種最直接有用的形式。在線系統(tǒng)的個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)模式中，學(xué)習(xí)者通過系統(tǒng)進(jìn)行非面對(duì)面的交互，目前現(xiàn)有的學(xué)習(xí)系統(tǒng)很多都是簡(jiǎn)單的留言板形式發(fā)帖交流互動(dòng)，大多不是即時(shí)的，都有一定的滯后性。本研究嘗試在交互技術(shù)上可以有實(shí)質(zhì)性的變革，借鑒微信、QQ這樣各項(xiàng)功能相對(duì)完備的交互技術(shù)，系統(tǒng)有相關(guān)新動(dòng)態(tài)時(shí)可以給用戶發(fā)一個(gè)電子郵件，提醒用戶有新動(dòng)態(tài)并及時(shí)查看;并且可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)在線和離線兩種交互方式，可以是文本、動(dòng)圖、照片、語(yǔ)音、視頻等多種形式。用戶可以實(shí)時(shí)對(duì)話交流討論，也可以離線留言備注。在一個(gè)班級(jí)式的群體交流中，教師和管理員可以看到學(xué)生每個(gè)人的互動(dòng)信息，盡量讓用戶在有需要的時(shí)候可以獲得滿足，提高學(xué)習(xí)效率，減少非面對(duì)面教學(xué)活動(dòng)對(duì)象因分離式的教學(xué)活動(dòng)而產(chǎn)生的孤獨(dú)和無助，優(yōu)化用戶的使用效果，給用戶一個(gè)最佳的數(shù)字化在線學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

2.6? 用戶角色

在線個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)要求用戶通過一個(gè)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)自主和個(gè)性化學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)人員是學(xué)習(xí)的主體。首先，每個(gè)學(xué)習(xí)人員都需要有自己的個(gè)人學(xué)習(xí)園地，而這個(gè)園地在系統(tǒng)中需要每個(gè)學(xué)習(xí)人員都擁有一個(gè)自己的賬戶。注冊(cè)和登錄模塊就是此目的實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，學(xué)生、教師、管理員等不同角色用戶的角色功能都有所差異。這一模塊也是教師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間能夠進(jìn)行直接互動(dòng)和溝通的基礎(chǔ)。進(jìn)入登錄界面完成登錄后，用戶可進(jìn)入個(gè)人后臺(tái)進(jìn)行管理。新使用者可通過點(diǎn)擊注冊(cè)按鈕進(jìn)入新用戶注冊(cè)界面，實(shí)現(xiàn)注冊(cè)。

3? 學(xué)習(xí)分析

個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程作出個(gè)別化的適應(yīng)性智能指導(dǎo)，有效地收集、測(cè)量、分析、報(bào)告與自主學(xué)習(xí)、自主探究過程及行為有關(guān)的各種信息，從中提取隱含的、對(duì)自主學(xué)習(xí)和自主探究有指導(dǎo)意義的信息、知識(shí)與模式。通過使用者對(duì)學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)使用一段時(shí)間后，可以進(jìn)入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)頁(yè)得到對(duì)應(yīng)注冊(cè)者的學(xué)習(xí)行為，了解在某個(gè)時(shí)段內(nèi)網(wǎng)頁(yè)有多少訪問數(shù)量、訪問了哪些網(wǎng)頁(yè)，了解學(xué)習(xí)人員個(gè)性特征分布情況。并可以在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的瀏覽課程信息表信息中得到學(xué)習(xí)人員學(xué)習(xí)課程的過程數(shù)據(jù)，包括課程學(xué)習(xí)了多少次、課程學(xué)習(xí)到哪里。對(duì)個(gè)人帖子等學(xué)習(xí)活動(dòng)行為進(jìn)行分析，可以得到使用者學(xué)習(xí)中討論互動(dòng)或提問最多的問題，利用學(xué)習(xí)分析技術(shù)對(duì)這些教育數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)分析，知道學(xué)生的個(gè)性學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)興趣等。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，從中可以知道哪些內(nèi)容是學(xué)習(xí)人員訪問最多的，哪些是學(xué)習(xí)人員比較喜歡的，對(duì)比訪問量最多的內(nèi)容和訪問量較少內(nèi)容，進(jìn)而分析學(xué)習(xí)人員的學(xué)習(xí)行為，并為有關(guān)課程提出改進(jìn)的方案和建議，讓課程開發(fā)者設(shè)計(jì)出更多更合適個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源。

4? 小結(jié)

基于學(xué)習(xí)技術(shù)的個(gè)性化自適應(yīng)在線學(xué)習(xí)分析，為大數(shù)據(jù)環(huán)境下的教育實(shí)踐與研究提供了更為高效的方法，迎合了當(dāng)前在線個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要，可以為在線個(gè)性化學(xué)習(xí)、教育管理、教育研究提供科學(xué)客觀的依據(jù)和寬廣的視野。本文所提出的基于學(xué)習(xí)分析技術(shù)的個(gè)性化在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)通過分析學(xué)習(xí)人員的學(xué)習(xí)活動(dòng)數(shù)據(jù)，識(shí)別學(xué)習(xí)人員的學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)規(guī)律，推送適應(yīng)性的學(xué)習(xí)資源，及時(shí)給予適當(dāng)?shù)姆答伕深A(yù)，既滿足了學(xué)生的個(gè)人學(xué)習(xí)需求，又有助于教師把握學(xué)情并動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。在平臺(tái)后續(xù)研究維護(hù)完善中，將繼續(xù)對(duì)自適應(yīng)的學(xué)習(xí)分析和學(xué)習(xí)方案進(jìn)行優(yōu)化與提升，以更好地滿足用戶的自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化發(fā)展需求。

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