應(yīng)榮斌 涂現(xiàn)峰 陳夢(mèng)露 張寅昊
摘要:本文主要討論在教育大數(shù)據(jù)的背景下,如何利用數(shù)據(jù)進(jìn)行教學(xué)管理的問(wèn)題。隨著線上教學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)混合式教學(xué)的不斷發(fā)展,教學(xué)數(shù)據(jù)不斷積累,利用好教學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)于學(xué)生、服務(wù)于教學(xué)是值得探索和實(shí)踐的,本文對(duì)學(xué)生線上學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘,發(fā)現(xiàn)影響學(xué)生最終成績(jī)的判別指標(biāo),建立線上教學(xué)數(shù)據(jù)的預(yù)警機(jī)制,為教師及時(shí)干預(yù)學(xué)生線下學(xué)習(xí)提供依據(jù)。
關(guān)鍵字:大數(shù)據(jù);學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù);教學(xué)管理;預(yù)警機(jī)制;
一、引言
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)收集技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的快速發(fā)展,使得各行各業(yè)的數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長(zhǎng),同時(shí)分析方法的逐步完善也使挖掘數(shù)據(jù)背后的價(jià)值稱(chēng)為可能,大數(shù)據(jù)對(duì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生深刻影響,大數(shù)據(jù)的相關(guān)研究和應(yīng)用也稱(chēng)為世界各國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要衡量指標(biāo)。疫情期間將網(wǎng)絡(luò)教育推到了最高點(diǎn),這是在中國(guó)教育發(fā)展的一次契機(jī),也是教育史上濃墨重彩的一筆。國(guó)外教育依托于大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)行為分析已日趨成熟,但中國(guó)線上教育和教育平臺(tái)上的數(shù)據(jù)如何運(yùn)用仍需探索,隨著教育資源的不斷開(kāi)發(fā)分享以及越來(lái)越多的平臺(tái)支持,通過(guò)學(xué)習(xí)行為的數(shù)據(jù)分析更好的提升學(xué)習(xí)者的體驗(yàn),提升教師在教學(xué)過(guò)程中與學(xué)生之間對(duì)接能力仍需挖掘。本文通過(guò)對(duì)教學(xué)平臺(tái)學(xué)生學(xué)習(xí)行為產(chǎn)生的多維度數(shù)據(jù)處理分析,以期達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生線下學(xué)習(xí)的把控性,及時(shí)干預(yù)學(xué)生線下學(xué)習(xí)情況,提高教學(xué)管理的精準(zhǔn)性的目的。
二、數(shù)據(jù)分析在高校教育中的可行性
在高校傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,教師和學(xué)生接觸時(shí)間和機(jī)會(huì)不多,教師了解學(xué)生的平常學(xué)習(xí)情況的渠道也有限,這樣就導(dǎo)致教師對(duì)大多數(shù)學(xué)生課下學(xué)習(xí)情況掌握度基本為零。即使教師通過(guò)最后學(xué)生的成績(jī)以及錯(cuò)誤地方能夠判斷出學(xué)生的共性問(wèn)題,但老師仍無(wú)法了解到學(xué)生的個(gè)性問(wèn)題。隨著程序語(yǔ)言的普及以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、數(shù)據(jù)分類(lèi)技術(shù)的不斷發(fā)展,教師可以通過(guò)學(xué)生的日常行為運(yùn)用這些技術(shù)來(lái)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘來(lái)判斷學(xué)生的問(wèn)題,可以在第一時(shí)間知道自己的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)情況,所以在大數(shù)據(jù)時(shí)代,高校教育依托于大數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行教學(xué)管理的變革與創(chuàng)新迫在眉睫。
(一)學(xué)習(xí)教育平臺(tái)的崛起
首先大數(shù)據(jù)分析要依托于學(xué)習(xí)平臺(tái),隨著網(wǎng)絡(luò)資源不斷的開(kāi)放,各大學(xué)習(xí)平臺(tái)已有數(shù)據(jù)沉淀,如“中國(guó)大學(xué)MOOC”、“超星”等平臺(tái)觀看教學(xué)視頻的記錄數(shù)據(jù)。教育平臺(tái)的不斷完善能讓學(xué)生更容易的找到自己需要的課程以及來(lái)彌補(bǔ)線下課程中的不足,在線教育也成為一種主流模式,不少高校采取線上線下雙線程教育模式(OMO模式)成為現(xiàn)在發(fā)展的方向。
(二)智能產(chǎn)品的高校普及率
在中國(guó)大學(xué)智能產(chǎn)品的普及率是100%,有些學(xué)生不止有智能手機(jī)更有ipad,電腦都電子化產(chǎn)品可以使用,這證明高校的學(xué)生是一定有機(jī)會(huì)以及一定有能力進(jìn)行線上教學(xué)的,所以在線上教育的模式是可行的。
三、數(shù)據(jù)分析在高校教育模式中的國(guó)內(nèi)外探索
(一)國(guó)內(nèi)研究狀況
在我國(guó),教育是一項(xiàng)大事業(yè),另有根據(jù)十九大研究報(bào)告提出的,建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)是中華民族偉大復(fù)興的基礎(chǔ)工程,同時(shí)國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃,指出利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù),推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展,促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源共建共享?;谕苿?dòng)教育現(xiàn)代化,國(guó)內(nèi)教育、科研工作者在不斷研究和探索[1],互聯(lián)網(wǎng)混合式教育方法不斷呈現(xiàn)以及實(shí)踐[2]、MOOC數(shù)量和質(zhì)量的不斷提升、部分高校利用學(xué)情分析、分層輔導(dǎo)推行“1+N”教學(xué)課堂等,都是對(duì)教育大數(shù)據(jù)的嘗試。國(guó)內(nèi)關(guān)于教育大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)化、個(gè)性化的應(yīng)用主要集中在K12階段,在高校應(yīng)用方面仍需探索。在我國(guó),高校教育模式中還存在不少落后的地方,需要不斷的追進(jìn)與世界的距離,取得較為成功的結(jié)果。
(二)世界范圍內(nèi)研究狀況
近些年來(lái),隨著人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代,大數(shù)據(jù)在各個(gè)領(lǐng)域影響著人類(lèi),教育大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的子集。教育大數(shù)據(jù)在美國(guó)各高校也得到實(shí)際的應(yīng)用,比如美國(guó)普渡大學(xué)為應(yīng)對(duì)校內(nèi)日益下降的新生保有率的課程信號(hào)項(xiàng)目,此項(xiàng)目是能夠幫助學(xué)生取得學(xué)習(xí)成功的系統(tǒng),授課教師基于預(yù)測(cè)模型為學(xué)生在課程學(xué)習(xí)階段提供有意義的學(xué)習(xí)反饋;[3]再比如Knewton自學(xué)習(xí)適應(yīng)平臺(tái),將內(nèi)容供應(yīng)商(如劍橋)所提供的優(yōu)質(zhì)內(nèi)容與其獨(dú)特的技術(shù)和個(gè)性化服務(wù)對(duì)接,進(jìn)而提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn),支持建構(gòu)新型學(xué)習(xí)方式,自適應(yīng)學(xué)習(xí);[4]再比如希維塔斯跨校學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)對(duì)海量數(shù)據(jù)的分析查找導(dǎo)致輟學(xué)和學(xué)習(xí)成績(jī)表現(xiàn)不良的警告性信號(hào),[5]很多心理學(xué)家提出多元智能理論強(qiáng)調(diào),每個(gè)人都是獨(dú)特的,學(xué)校和教師的任務(wù)就是尋找出符合學(xué)生特點(diǎn)的教育模式?,F(xiàn)如今的教育大數(shù)據(jù)可以很好的完成這項(xiàng)任務(wù),通過(guò)數(shù)據(jù)篩選,幫助高校學(xué)生進(jìn)行選課,充分挖掘?qū)W生潛力,培養(yǎng)更多專(zhuān)業(yè)化且個(gè)性化的學(xué)生。
四、線上學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)分析實(shí)際案例
大學(xué)生在校學(xué)習(xí)和生活過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量顯性和隱形數(shù)據(jù),這些教育大數(shù)據(jù)經(jīng)整合分析可產(chǎn)生較大的價(jià)值,比如信息管理系統(tǒng)涵蓋學(xué)生基本信息、學(xué)習(xí)成績(jī)、大賽成果、獎(jiǎng)助貸以及處分記錄等;一卡通系統(tǒng)可記錄學(xué)生生活信息,如何時(shí)就餐,何時(shí)出勤歸寢,何時(shí)上網(wǎng)以及上網(wǎng)時(shí)長(zhǎng)等;圖書(shū)館系統(tǒng)可記錄學(xué)生去圖書(shū)館次數(shù)、借閱書(shū)籍、借閱時(shí)長(zhǎng)等信息等,這些都屬于課外數(shù)據(jù)。在線上教學(xué)和線上線下融合教學(xué)理念大力倡導(dǎo)下以及各大學(xué)習(xí)平臺(tái),如雨課堂、微助教、學(xué)習(xí)通等發(fā)展和完善下,使得在學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的PPT、視頻、試題、作業(yè)、考試、討論題等產(chǎn)生的考勤記錄、課件觀看時(shí)長(zhǎng)、視頻回放觀看時(shí)長(zhǎng)、課堂習(xí)題參與以及正確度、課堂討論參與以及次數(shù)、作業(yè)提交時(shí)間、作業(yè)完成次數(shù)、作業(yè)評(píng)分等學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)得以沉淀,這類(lèi)課內(nèi)數(shù)據(jù)的分析可以很好的建立成績(jī)預(yù)警,精準(zhǔn)及時(shí)干預(yù)學(xué)生的課程學(xué)習(xí),糾正學(xué)生課程學(xué)習(xí)不良態(tài)度,提高課程學(xué)習(xí)效果。
(一)高校教育新模式管理模型
根據(jù)平常使用的線上教學(xué)平臺(tái)、網(wǎng)課學(xué)習(xí)平臺(tái),再加上學(xué)校所有的教學(xué)管理平臺(tái)和教務(wù)管理系統(tǒng)共同構(gòu)成后端數(shù)據(jù)支撐,這是所有數(shù)據(jù)的來(lái)源以及分析所用到的,再將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到事先所設(shè)計(jì)的因式之中,分析出數(shù)據(jù)結(jié)果,再將結(jié)果反饋到前端頁(yè)面中,如圖1。
(二)線上授課問(wèn)題點(diǎn)
學(xué)生線下學(xué)習(xí)不易把控,特別是線上授課,容易出現(xiàn)如下問(wèn)題:①資源空置,教師上傳的課件、電子教材、教學(xué)視頻、練習(xí)題等資源利用率不高;②測(cè)驗(yàn)檢測(cè)真實(shí)性下降,靠教師主觀甄別難度大,測(cè)驗(yàn)、作業(yè)等互發(fā)答案;③直播出勤易造假,無(wú)法確保學(xué)生線上學(xué)習(xí)是否真實(shí)參與,這為基于教學(xué)數(shù)據(jù)的預(yù)警機(jī)制探究提供了應(yīng)用前提。
(三)核心內(nèi)容和數(shù)據(jù)管理行為
本研究主要對(duì)課內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,借助教師在微助教平臺(tái)線上授課線性代數(shù)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù):學(xué)生的簽到情況、課堂參與討論、回答問(wèn)題、課后作業(yè)評(píng)分、課后作業(yè)提交時(shí)間、課后錄像觀看時(shí)長(zhǎng)等,以及學(xué)生的最終卷面成績(jī),通過(guò)分析向老師反饋該注意哪些學(xué)生,幫助任課老師改善教學(xué)管理以及學(xué)習(xí)教程和進(jìn)度,保證學(xué)生清晰認(rèn)識(shí)到自己學(xué)習(xí)程度,基本研究路徑為線上教學(xué)多維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集獲取→數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理→確定變量→選用分析方法→結(jié)論分析應(yīng)用,即研究的基本思路是根據(jù)學(xué)生多維度學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù),對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行合理分類(lèi),選用合適的分析方法,建立各類(lèi)學(xué)生的判別指標(biāo),建立線上教學(xué)數(shù)據(jù)的預(yù)警機(jī)制,識(shí)別學(xué)習(xí)態(tài)度不端正易出現(xiàn)掛科的學(xué)生,及時(shí)進(jìn)行干預(yù),增強(qiáng)對(duì)學(xué)生線下學(xué)習(xí)的把控性。
借助教師的線上授課微助教平臺(tái)賬號(hào),獲取作業(yè)提交時(shí)間、作業(yè)得分、簽到、觀看直播時(shí)長(zhǎng)、觀看回放、參與討論、參與課堂答題以及最終期末考試卷面成績(jī)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集,原始數(shù)據(jù)比較雜亂,不便于直接分析,故需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,變量說(shuō)明以及數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理如表1所示。
判斷xi對(duì)y值的影響,調(diào)用R語(yǔ)言,得出y=1.33x1-0.33x2+0.66x4+1.62x5-0.09x6+0.46x7-0.81,其中x1與x5在p=0.05下有顯著意義,由結(jié)果可以分析,學(xué)生在布置完線上作業(yè),越早提交,對(duì)應(yīng)的卷面成績(jī)?cè)礁?學(xué)生在線上授課結(jié)束后,主動(dòng)觀看回放,對(duì)應(yīng)的卷面成績(jī)?cè)礁?其中線下作業(yè)成績(jī)高、課堂討論參與度高并不一定對(duì)應(yīng)卷面成績(jī)高;簽到對(duì)最終成績(jī)的高低沒(méi)有影響。也就是說(shuō),對(duì)于線上授課,容易掛科的同學(xué)會(huì)有平時(shí)作業(yè)成績(jī)較好、作業(yè)截止時(shí)間將近提交、觀看直播、不觀看回放、課堂討論參與、課堂答題參與度不高的特征,數(shù)據(jù)表明,需特別注意作業(yè)截止前提交或遲交、與未主動(dòng)觀看回放交集的學(xué)生,此類(lèi)學(xué)生掛科概率較高,線上授課的教師可提前干預(yù)此類(lèi)學(xué)生,做好疏導(dǎo)工作。
通過(guò)此操作可以基本模擬大數(shù)據(jù)下高校教育的一種新的模式。首先運(yùn)用數(shù)據(jù)加工以及大數(shù)據(jù)相關(guān)理論和技術(shù)在對(duì)應(yīng)模塊進(jìn)行應(yīng)用操作,然后我們通過(guò)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)分析歸納,在此之前,因?yàn)閿?shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的核心,數(shù)據(jù)的兼容性是我們需要面對(duì)的,所以在操作前要統(tǒng)一好數(shù)據(jù)的形式。
四、結(jié)語(yǔ)
本研究是在大數(shù)據(jù)背景下,對(duì)課內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘的嘗試,利用教師在線上教學(xué)所沉淀的學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù),結(jié)合大數(shù)據(jù)分析方法,對(duì)多維復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以分析結(jié)果為依托,識(shí)別學(xué)生分類(lèi)的關(guān)鍵指標(biāo),以期為教師提供一定正確度的學(xué)生掛科預(yù)警,在實(shí)踐過(guò)程中,數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的方法是否恰當(dāng)、選擇的變量是否完備以及分析的方法是否科學(xué)仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。毋庸置疑的是在數(shù)據(jù)更容易積累和獲取的前提下,利用好數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生更大的價(jià)值。
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作者簡(jiǎn)介:
應(yīng)榮斌,2001.02.18,男,漢,浙江臺(tái)州人,嘉興南湖學(xué)院,本科在讀,
涂現(xiàn)峰,1993.1.5,男,漢,河南信陽(yáng)人,嘉興南湖學(xué)院,碩士,助教;研究方向:隨機(jī)微分方程。
陳夢(mèng)露,2001.8.18,女,漢,浙江溫州人,嘉興南湖學(xué)院,本科在讀
張寅昊,1986.5.27,男,漢,浙江嘉興人,嘉興南湖學(xué)院,碩士,工程師;研究方向:計(jì)算機(jī)應(yīng)用。
本文是嘉興南湖學(xué)院2020年度SRT計(jì)劃項(xiàng)目教育大數(shù)據(jù)—基于判別分析教學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)警機(jī)制探究(NH8517203112)的研究成果