自適應(yīng)輔助教學(xué)一體化平臺(tái)構(gòu)建方法

蔣昌猛 黃佳文 袁梅琴 賴文俊 鐘世龍

（上饒師范學(xué)院 江西省上饒市 334001）

1 引言

近年來(lái)，教育部大力支持信息化教育發(fā)展，因而各類(lèi)輔助教學(xué)平臺(tái)勢(shì)如破竹的涌現(xiàn)出來(lái)，如中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線、騰訊課堂等。作為對(duì)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的補(bǔ)充和延伸，輔助教學(xué)平臺(tái)擁有優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源，為學(xué)習(xí)者提供隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的便利。然而面對(duì)日益增長(zhǎng)的海量學(xué)習(xí)資源，輔助教學(xué)平臺(tái)在學(xué)習(xí)資源知識(shí)點(diǎn)提取功能、個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦功能和學(xué)習(xí)互動(dòng)功能這三方面存在不足：

1.1 學(xué)習(xí)資源知識(shí)點(diǎn)提取功能有待完善

知識(shí)點(diǎn)是知識(shí)體系的基本單元，完整的知識(shí)體系整合視頻、習(xí)題、課件等各種學(xué)習(xí)資源。現(xiàn)有的輔助教學(xué)平臺(tái)缺少知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注功能，不易發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的特點(diǎn)和類(lèi)別，從而不能有效管理學(xué)習(xí)資源。況且后續(xù)的工作與知識(shí)點(diǎn)息息相關(guān)，缺少知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注的學(xué)習(xí)資源，就難以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦、學(xué)習(xí)互動(dòng)等功能。因此，構(gòu)建學(xué)習(xí)資源知識(shí)點(diǎn)提取功能是輔助教學(xué)平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)。

1.2 個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦功能有待加強(qiáng)

教育革新最積極的領(lǐng)域之一是個(gè)性化教學(xué)。當(dāng)前的輔助教學(xué)平臺(tái)無(wú)法根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力差異以及個(gè)性化的需求，為學(xué)習(xí)者提供需要的學(xué)習(xí)資源。針對(duì)這一現(xiàn)象，構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦功能成為輔助教學(xué)平臺(tái)的核心技術(shù)。

1.3 教師、家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)互動(dòng)功能薄弱

信息化教育發(fā)展離不開(kāi)教師與家長(zhǎng)的共同努力。當(dāng)前的輔助教學(xué)平臺(tái)功能過(guò)于單一，缺少家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)互動(dòng)功能，以致家長(zhǎng)無(wú)法及時(shí)了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況。教師與學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)互動(dòng)功能同樣非常薄弱，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者在某個(gè)知識(shí)點(diǎn)存在的困難。因此，基于當(dāng)前的線上教育模式，教師家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)互動(dòng)功能是輔助教學(xué)平臺(tái)的緊要技術(shù)。

綜上所述，自適應(yīng)輔助教學(xué)一體化平臺(tái)構(gòu)建想法應(yīng)運(yùn)而生，旨在打造一體化的新型教育模式。平臺(tái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦、為教師定制個(gè)性化教學(xué)、家長(zhǎng)參與信息化教育，從而達(dá)到教與學(xué)的一體化優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)思想的來(lái)源是以指導(dǎo)的大學(xué)生國(guó)創(chuàng)項(xiàng)目，平臺(tái)設(shè)計(jì)主要以學(xué)習(xí)資源管理和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析管理兩大模塊。

2.1 學(xué)習(xí)資源管理模塊

該模塊是以知識(shí)點(diǎn)為中心，將學(xué)習(xí)資源進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注處理并按知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)分類(lèi)管理，下面將從知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注和學(xué)習(xí)資源追蹤兩個(gè)子模塊進(jìn)行描述。

2.1.1 知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注管理模塊

設(shè)計(jì)該模塊是便于管理和最大化地利用學(xué)習(xí)資源。教師和學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)資源所考查的知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注處理，將標(biāo)記好的知識(shí)點(diǎn)作為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)依據(jù)，依次滿足學(xué)習(xí)者的各種學(xué)習(xí)需求，如專(zhuān)項(xiàng)練習(xí)、隨心練習(xí)、個(gè)性化練習(xí)等。

2.1.2 學(xué)習(xí)資源追蹤模塊

該模塊將標(biāo)記好的知識(shí)點(diǎn)分類(lèi)管理后。知識(shí)點(diǎn)做索引，學(xué)習(xí)者通過(guò)知識(shí)點(diǎn)檢索感興趣的學(xué)習(xí)資源。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)做索引，分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)掌握程度，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦，鞏固知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，對(duì)成績(jī)的提升有著顯著幫助。

2.2 學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析管理模塊

該模塊是為個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦和學(xué)習(xí)互動(dòng)而設(shè)計(jì)的模塊，將從四個(gè)子模塊進(jìn)行描述。

2.2.1 個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦模塊

學(xué)習(xí)者如何從海量的學(xué)習(xí)資源中尋找自己合適的學(xué)習(xí)資源是極其困難的，雖然學(xué)習(xí)者通過(guò)關(guān)鍵詞檢索自己需要的學(xué)習(xí)資源，但查找到的學(xué)習(xí)資源可能是已掌握的或不感興趣的，使得學(xué)習(xí)者對(duì)檢索到的學(xué)習(xí)資源感到失望。在此背景下，個(gè)性化推薦功能應(yīng)運(yùn)而生，在學(xué)習(xí)者不明確的學(xué)習(xí)情況下，分析學(xué)習(xí)者的知識(shí)模型、答題數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)行為，從而向?qū)W習(xí)者推薦合適的學(xué)習(xí)資源，輔助學(xué)習(xí)者完成學(xué)習(xí)內(nèi)容。

該模塊分析學(xué)習(xí)者的日常學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，挖掘?qū)W習(xí)者對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度和興趣，從而為學(xué)習(xí)者推薦薄弱知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)資源和感興趣的學(xué)習(xí)資源，以此加強(qiáng)鞏固、進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績(jī)。

2.2.2 試卷分析報(bào)告模塊

該模塊適用于線上線下考試導(dǎo)出試卷分析報(bào)告。學(xué)習(xí)者選擇平臺(tái)上考試，客觀題系統(tǒng)自動(dòng)閱卷和主觀題教師閱卷，利用數(shù)據(jù)分析評(píng)估班級(jí)的試卷區(qū)分度、試卷難度等得分失分情況，進(jìn)一步計(jì)算出學(xué)習(xí)者知識(shí)點(diǎn)薄弱之處。學(xué)習(xí)者參加線下考試，教師需手動(dòng)批量錄入和管理學(xué)習(xí)者的成績(jī)，進(jìn)一步分析考試數(shù)據(jù)，導(dǎo)出試卷分析報(bào)告。

2.2.3 教師與學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)互動(dòng)模塊

傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師在講臺(tái)上傳授知識(shí)，學(xué)習(xí)者在臺(tái)下認(rèn)真聽(tīng)課，兩者之間缺乏互動(dòng)。該模塊是建立在試卷分析報(bào)告基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)習(xí)者在平臺(tái)上互動(dòng)交流。該模塊為教師實(shí)時(shí)把控學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀況、定制相應(yīng)的教學(xué)措施和更精細(xì)化的個(gè)性化教學(xué)。

2.2.4 家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)互動(dòng)模塊

家長(zhǎng)參與信息化教育，目的是為了破除過(guò)度的教育，同時(shí)防止家長(zhǎng)拔苗助長(zhǎng)、急功近利。通過(guò)該模塊的學(xué)習(xí)互動(dòng)模式，家長(zhǎng)可關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)者的賬號(hào)，查看學(xué)習(xí)報(bào)表，幫助家長(zhǎng)隨時(shí)隨地了解孩子的真實(shí)學(xué)習(xí)情況。平臺(tái)為家長(zhǎng)獨(dú)自定制一套學(xué)習(xí)計(jì)劃，幫助學(xué)習(xí)者走出知識(shí)盲區(qū)、弱區(qū)。家長(zhǎng)還可獨(dú)立進(jìn)行組題，設(shè)定所需的知識(shí)點(diǎn)，平臺(tái)根據(jù)需求導(dǎo)出相關(guān)習(xí)題，以此免除家長(zhǎng)的教育焦慮，更高效地幫助學(xué)習(xí)者提高學(xué)習(xí)成績(jī)。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1 知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注功能的實(shí)現(xiàn)

本功能劃分學(xué)習(xí)者和教師兩個(gè)角色，學(xué)習(xí)者只負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)資源知識(shí)點(diǎn)的標(biāo)注，教師負(fù)責(zé)審核學(xué)習(xí)者已標(biāo)注的知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)資源知識(shí)點(diǎn)的標(biāo)注，對(duì)于標(biāo)注不合格的知識(shí)點(diǎn)，教師有權(quán)退回給學(xué)習(xí)者重新標(biāo)注或教師修改，合格標(biāo)注的知識(shí)點(diǎn)給予審核通過(guò)。以高一上冊(cè)數(shù)學(xué)為例，該題考查了函數(shù)的解析式法、單調(diào)性和對(duì)數(shù)函數(shù)三個(gè)知識(shí)點(diǎn)，標(biāo)注者選中知識(shí)點(diǎn)前面的復(fù)選框，并提交到系統(tǒng)等待審核，如圖1所示。

圖1：知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注功能實(shí)現(xiàn)

教師對(duì)標(biāo)注員提交的知識(shí)點(diǎn)審核，由通過(guò)、修改和退回組成的，教師對(duì)這兩道題的知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注是通過(guò)的，如圖2所示。

圖2：查看已標(biāo)注的知識(shí)點(diǎn)

3.2 個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦功能的實(shí)現(xiàn)

本功能主要是根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，為其推薦合適的學(xué)習(xí)資源。平臺(tái)存有學(xué)習(xí)者的作業(yè)練習(xí)、視頻觀看、課件瀏覽等學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，而習(xí)題、視頻、課件等學(xué)習(xí)資源是由事先標(biāo)注的知識(shí)點(diǎn)組成的，將學(xué)習(xí)資源個(gè)性化推薦轉(zhuǎn)換為對(duì)知識(shí)點(diǎn)的分析。

作業(yè)練習(xí)有得分失分記錄，通過(guò)計(jì)算得出知識(shí)點(diǎn)的得分失分概率。視頻觀看和課件瀏覽的時(shí)間長(zhǎng)短和觀看次數(shù)，通過(guò)計(jì)算得出對(duì)知識(shí)點(diǎn)的感興趣程度。將知識(shí)點(diǎn)的得分失分概率和知識(shí)點(diǎn)的感興趣程度結(jié)合起來(lái)，通過(guò)特定的算法，得到知識(shí)點(diǎn)的掌握概率。知識(shí)點(diǎn)掌握概率越高表明學(xué)習(xí)者對(duì)該知識(shí)點(diǎn)掌握的越好，反之對(duì)該知識(shí)點(diǎn)掌握的比較薄弱。本功能的實(shí)現(xiàn)是針對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握概率，向?qū)W習(xí)者推薦帶有掌握薄弱知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)資源，來(lái)加以鞏固學(xué)習(xí)，從而解決學(xué)習(xí)者尋找學(xué)習(xí)資源的困惑。

3.3 教師試卷分析報(bào)表功能的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)前的教育是以線下為主線上為輔，期末考試采用的是線下方式，教師要了解班級(jí)考試狀況，可通過(guò)平臺(tái)的試卷分析報(bào)表功能來(lái)了解學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況。本功能的實(shí)現(xiàn)主要是計(jì)算試卷分析的常用參數(shù)并導(dǎo)出試卷分析報(bào)告。首先，教師初始化試題個(gè)數(shù)、試題分值、考試日期等基本信息；其次，教師批量導(dǎo)入學(xué)習(xí)者試題得分?jǐn)?shù)據(jù)，最后，計(jì)算試卷分析的常用參數(shù)并導(dǎo)出試卷分析報(bào)告PDF文件。以大數(shù)據(jù)導(dǎo)論課程為例，初始化該課程，共考查了6道大題，之后將學(xué)習(xí)者的每道大題分?jǐn)?shù)導(dǎo)入到系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3：初始化試卷課程基本信息

導(dǎo)入學(xué)習(xí)者的每道大題成績(jī)后，單擊導(dǎo)出試卷分析報(bào)告功能，可導(dǎo)出試卷分析報(bào)告，結(jié)果如圖4所示。

圖4：大數(shù)據(jù)導(dǎo)論課程試卷分析報(bào)告

3.4 家長(zhǎng)學(xué)習(xí)分析報(bào)表功能的實(shí)現(xiàn)

在信息化的教育當(dāng)中，家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者的互動(dòng)也是至關(guān)重要的。在當(dāng)前的教育模式中，家長(zhǎng)更多的是通過(guò)考試或詢問(wèn)方式了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，而沒(méi)有直觀了解學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)更多的細(xì)節(jié)。本功能的實(shí)現(xiàn)主要是學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的處理并導(dǎo)出學(xué)習(xí)分析報(bào)表。通過(guò)特定的算法分析數(shù)據(jù)，得出知識(shí)點(diǎn)掌握程度，并針對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度給出一些分析，預(yù)測(cè)為什么沒(méi)有掌握，預(yù)測(cè)需要補(bǔ)充哪些知識(shí)，并分析得分失分情況，并給出學(xué)習(xí)分析報(bào)告PDF文件并制定學(xué)習(xí)計(jì)劃。

3.5 家長(zhǎng)定制學(xué)習(xí)計(jì)劃功能的實(shí)現(xiàn)

該功能的靈活在于系統(tǒng)根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況智能定制學(xué)習(xí)計(jì)劃，家長(zhǎng)也可以根據(jù)分析報(bào)表手動(dòng)制定學(xué)習(xí)計(jì)劃。對(duì)于手動(dòng)制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，家長(zhǎng)搜索學(xué)習(xí)者的薄弱知識(shí)點(diǎn)以及感興趣的知識(shí)點(diǎn)，得到大量的相關(guān)學(xué)習(xí)資源，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)檢索到的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾觿h除操作，確定的學(xué)習(xí)資源，該系統(tǒng)將會(huì)制定一個(gè)合理的學(xué)習(xí)計(jì)劃。手動(dòng)制定學(xué)習(xí)計(jì)劃需要家長(zhǎng)更高的文化水平和更多的時(shí)間精力。智能定制學(xué)習(xí)計(jì)劃，更多的是分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)越多，那么定制的學(xué)習(xí)計(jì)劃越準(zhǔn)確。

3.6 免考緩考功能的實(shí)現(xiàn)

本功能是試卷分析報(bào)表功能的前提條件，在項(xiàng)目調(diào)研期間，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者向教務(wù)處申請(qǐng)免考緩考登記表，然后交給任課教師簽字并等考試結(jié)束，教師將登記表和期末試卷裝訂在一起，最后上交到二級(jí)學(xué)院保存。申請(qǐng)免考緩考整個(gè)過(guò)程，學(xué)習(xí)者未告知教秘，導(dǎo)致安排的考場(chǎng)出現(xiàn)了空位，給監(jiān)考教師造成誤判缺考。

教務(wù)處管理員在考試前一個(gè)月開(kāi)通申請(qǐng)免考緩考功能，學(xué)習(xí)者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)申請(qǐng)免考緩考。學(xué)習(xí)者選擇學(xué)年學(xué)期、課程和申請(qǐng)免考緩考類(lèi)型，最后提交申請(qǐng)并由教秘審核，學(xué)習(xí)者可查看申請(qǐng)是否成功。教秘審核提交或者錯(cuò)過(guò)了操作時(shí)間，可由教務(wù)處管理員操作免考緩考功能。本功能還實(shí)現(xiàn)了免考緩考統(tǒng)計(jì)，為教秘安排考場(chǎng)和教師監(jiān)考服務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文探討了自適應(yīng)輔助教學(xué)一體化平臺(tái)，具有知識(shí)點(diǎn)提取、個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦、學(xué)習(xí)互動(dòng)等功能。該平臺(tái)旨在提高學(xué)習(xí)資源的利用率；學(xué)習(xí)者獲得精準(zhǔn)的個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦；輔助教師精細(xì)化的教學(xué)服務(wù)；加強(qiáng)教師家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者之間的學(xué)習(xí)互動(dòng)，從而提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績(jī)。

本文的初探是應(yīng)用領(lǐng)域的熱門(mén)話題，具有一定的研究意義，但還有很多工作值得探討。首先學(xué)習(xí)資源的知識(shí)點(diǎn)提取功能是人工標(biāo)注的，下一步將圍繞學(xué)習(xí)資源的知識(shí)點(diǎn)自動(dòng)化標(biāo)注開(kāi)展工作；其次試卷分析報(bào)表功能的批量導(dǎo)入學(xué)習(xí)者成績(jī)應(yīng)更細(xì)化，今后考慮大題下的每小題成績(jī)也批量導(dǎo)入，進(jìn)一步提高試卷分析報(bào)表的準(zhǔn)確度；最后為解決個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦的冷啟動(dòng)問(wèn)題，未來(lái)的工作是完善學(xué)習(xí)者的個(gè)人信息和學(xué)習(xí)者主動(dòng)提供學(xué)習(xí)興趣，從而提高學(xué)習(xí)資源的預(yù)測(cè)。