學(xué)習(xí)分析技術(shù)綜述

1、學(xué)習(xí)分析技術(shù)綜述一、學(xué)習(xí)分析技術(shù)的起源與發(fā)展學(xué)習(xí)分析是一個(gè)新興的、正在發(fā)展的學(xué)科，是技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)研究中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一，也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。美國(guó)新媒體聯(lián)盟與美國(guó)高校教育信息化協(xié)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)組織合作“新媒體聯(lián)盟地平線項(xiàng)目(TheNewMediaConsortium'sHorizonProject)”的2010年度和2011年度報(bào)告中，預(yù)測(cè)基于數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)分析技術(shù)將在未來(lái)的四到五年內(nèi)成為主流，并對(duì)學(xué)習(xí)分析技術(shù)在教學(xué)、學(xué)習(xí)、研究和知識(shí)生成等方面所具有的作用進(jìn)行了分析，勾勒了其廣泛的應(yīng)用前景。近年來(lái)，在教育技術(shù)領(lǐng)域，學(xué)習(xí)分析逐漸成為了迅速發(fā)展的新熱點(diǎn)之一。我們可以看出，各種學(xué)習(xí)技術(shù)系統(tǒng)中己經(jīng)獲取

2、并儲(chǔ)存了大量的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，而且這些學(xué)習(xí)行為的數(shù)據(jù)還在迅速增加，這就急迫需要一種新的技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為改進(jìn)學(xué)習(xí)實(shí)踐、增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果提供依據(jù)。盡管在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中也能夠評(píng)估學(xué)生的成績(jī)、分析教學(xué)過(guò)程，從而提高教學(xué)的質(zhì)量，但是所采集的數(shù)據(jù)往往不到充分，信息化程度較低，而且分析結(jié)果用于干預(yù)教學(xué)的周期過(guò)長(zhǎng)，效果不明顯。因此，學(xué)習(xí)分析技術(shù)逐漸浮現(xiàn)出來(lái)，并受到越來(lái)越多的關(guān)注。二、學(xué)習(xí)分析技術(shù)背景在學(xué)習(xí)分析概念形成之前，相關(guān)方法、技術(shù)和工具都已經(jīng)發(fā)展起來(lái)了。學(xué)習(xí)分析從一系列研究領(lǐng)域汲取技術(shù)，如數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、商業(yè)智能(BusinessIntelligence)、網(wǎng)頁(yè)分析(WebAnalytics)、運(yùn)籌

3、學(xué)(OperationalResearch)、人工智能(AI)、教育數(shù)據(jù)挖掘(EDM)、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析、信息可視化等。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)歷來(lái)作為一個(gè)行之有效的手段用來(lái)解決假設(shè)檢驗(yàn)問(wèn)題。商業(yè)智能以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、聯(lián)機(jī)分析處理、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)為基礎(chǔ)，從不同的數(shù)據(jù)源中提取數(shù)據(jù)，將之轉(zhuǎn)換成有用的信息，它與學(xué)習(xí)分析有相似之處，但它歷來(lái)被定位于通過(guò)可能的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和績(jī)效指標(biāo)總結(jié)使生產(chǎn)更高效。網(wǎng)頁(yè)分析工具，如Googleanalytics通過(guò)網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)量，與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站、品牌等的關(guān)聯(lián)做出報(bào)告，這些技術(shù)可以用來(lái)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)資源(課程,材料等)以追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡。運(yùn)籌學(xué)通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和統(tǒng)計(jì)方法使目標(biāo)最優(yōu)化。人工智能和數(shù)據(jù)挖掘

4、中的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)建立在數(shù)據(jù)挖掘和人工智能方法上，它能夠檢測(cè)數(shù)據(jù)中的模式。在學(xué)習(xí)分析中的類似技術(shù)可用于智能教學(xué)系統(tǒng)，以更加動(dòng)態(tài)的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行分類而不是簡(jiǎn)單地進(jìn)行人口統(tǒng)計(jì)分類，可以通過(guò)協(xié)同過(guò)濾技術(shù)對(duì)特定的資源建立模型。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析可以分析出隱含的人與人(如在論壇上的互動(dòng))和外顯的人與人(如朋友或者關(guān)注對(duì)象)之間的關(guān)系，在學(xué)習(xí)分析中可用于探索網(wǎng)絡(luò)集群、影響力網(wǎng)絡(luò)、參與及不參與狀況。信息可視化是很多分析的重要一步(包括上面列出的那些分析方法)，它可以用來(lái)對(duì)所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行意義建構(gòu)，JohnTukey1977年在他的探索性數(shù)據(jù)分析一書(shū)中給我們介紹了如何更好地利用信息可視化，Turkey強(qiáng)調(diào)使用可視化的

5、價(jià)值在于幫助在形成正式的假設(shè)之前做檢驗(yàn)。以上這些學(xué)習(xí)分析技術(shù)都可以對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，形成分析報(bào)告為教育提供幫助。：2：三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2011年2月底，首屆“學(xué)習(xí)分析技術(shù)與知識(shí)國(guó)際會(huì)議”在加拿大的阿爾伯達(dá)省班芙市舉行，主題之一就是學(xué)習(xí)分析技術(shù)。美國(guó)新媒體聯(lián)盟發(fā)布的2010年度和2011年度地平線報(bào)告均預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)分析技術(shù)將在未來(lái)的四到五年內(nèi)成為主流?？梢?jiàn)，學(xué)習(xí)分析技術(shù)已逐漸成為教育中的一項(xiàng)新興技術(shù)。事實(shí)上，在“學(xué)習(xí)分析技術(shù)”概念出現(xiàn)之前，與之相關(guān)的技術(shù)、工具及其應(yīng)用研究已經(jīng)開(kāi)展起來(lái)。2004年在高等教育中出現(xiàn)的“智能導(dǎo)師系統(tǒng)”和“人工智能系統(tǒng)”掀起了“教育數(shù)據(jù)挖掘”研究的熱潮，也促使學(xué)術(shù)

6、分析技術(shù)這一關(guān)注學(xué)習(xí)者行為的分析技術(shù)的誕生。Romero&Ventura(2007)以及Baker&Yacef(2009)對(duì)10余年的教育數(shù)據(jù)挖掘研究進(jìn)行分析，歸納出5類教育數(shù)據(jù)挖掘方法，它們是統(tǒng)計(jì)分析與可視化；聚類(聚類、離群點(diǎn)分析)；預(yù)測(cè)(決策樹(shù)、回歸分析、時(shí)序分析);關(guān)系挖掘(關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、序列模式挖掘、相關(guān)挖掘);文本挖掘。另外，隨著網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)及相關(guān)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的不斷普及，數(shù)據(jù)挖掘方法在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中得到應(yīng)用，并開(kāi)啟了利用網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)者行為加以分析的研究，Romer灣人(2005)對(duì)Moodle學(xué)習(xí)平臺(tái)的日志分析是這方面研究的典范。記錄在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)者行為數(shù)

7、據(jù)，經(jīng)過(guò)聚集、分類、可視化以及關(guān)聯(lián)規(guī)則分析等操作，生成實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)報(bào)告，或者利用從行為數(shù)據(jù)中反映出的常模來(lái)生成預(yù)測(cè)模型。隨著學(xué)習(xí)分析研究與實(shí)踐的不斷7入，除了數(shù)據(jù)挖掘方法外，一些原本屬于社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的方法如社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法、話語(yǔ)分析法、內(nèi)容分析法等也得到成功應(yīng)用并成為學(xué)習(xí)分析的關(guān)鍵技術(shù)，這些方法的典型應(yīng)用之一是師生交互行為分析。四、學(xué)習(xí)分析技術(shù)的內(nèi)涵學(xué)習(xí)分析技術(shù)是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，學(xué)習(xí)分析技術(shù)是對(duì)學(xué)生生成的海量數(shù)據(jù)的解釋，以評(píng)估學(xué)生的學(xué)術(shù)進(jìn)展，預(yù)測(cè)未來(lái)的表現(xiàn)，并發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題。簡(jiǎn)單地說(shuō)，學(xué)習(xí)分析技術(shù)旨在應(yīng)用數(shù)據(jù)分析為教育系統(tǒng)的各級(jí)決策提供參考，關(guān)鍵內(nèi)容就是應(yīng)用于教育領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)分析。這一研究方法

8、原先來(lái)自于商業(yè)領(lǐng)域，商家通過(guò)對(duì)消費(fèi)者的活動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)掘分析來(lái)把握消費(fèi)趨勢(shì)。比如淘寶網(wǎng)會(huì)根據(jù)用戶購(gòu)買(mǎi)和瀏覽過(guò)的產(chǎn)品，來(lái)推斷用戶對(duì)某類產(chǎn)品的偏好。又如在社交網(wǎng)站中，新浪微博會(huì)根據(jù)個(gè)人的關(guān)注對(duì)象推薦該用戶可能感興趣的其他對(duì)象。這類技術(shù)的實(shí)質(zhì)，就是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的提取、歸類、分析與總結(jié)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性的預(yù)測(cè)和判斷?；趯W(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)的分析則是以學(xué)生群體為主體，以設(shè)計(jì)出更完善的教學(xué)方法為目標(biāo)，致力于為學(xué)生提供高質(zhì)量、個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，并評(píng)估制定的學(xué)習(xí)計(jì)劃是否能有效幫助學(xué)生加強(qiáng)學(xué)習(xí)，這些分析結(jié)果對(duì)于教學(xué)雙方來(lái)說(shuō)都具有重要的意義。對(duì)教育工作者和研究人員而言，學(xué)習(xí)分析在剖析學(xué)生與在線文本、課件之間的互動(dòng)中發(fā)揮著至關(guān)重要

9、的作用。對(duì)學(xué)生而言，通過(guò)開(kāi)發(fā)用于分析學(xué)生具體數(shù)據(jù)的移動(dòng)軟件和在線平臺(tái)，能夠?yàn)閷W(xué)生提供符合他們學(xué)習(xí)需求的支持服務(wù)系統(tǒng)，使他們受益于學(xué)習(xí)分析，提高學(xué)習(xí)成績(jī)和學(xué)習(xí)效率。五、組成學(xué)習(xí)分析的成分由定義可知，學(xué)習(xí)分析的核心是收集相關(guān)的分析數(shù)據(jù)。目的是評(píng)估、預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)群體的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效果；最終目標(biāo)是提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持。學(xué)習(xí)分析由五個(gè)部分組成：1 .數(shù)據(jù)收集：這些數(shù)據(jù)可以來(lái)自學(xué)生的基本信息，也可以是學(xué)生在學(xué)習(xí)生活中的行為信息，如學(xué)生的興趣愛(ài)好、經(jīng)常使用的學(xué)習(xí)工具等數(shù)據(jù)信息。2 .分析：使用學(xué)習(xí)分析工具將手機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行需要分析。結(jié)果以表格、圖表等可視化的形式呈現(xiàn)在各種媒體上。3 .學(xué)生學(xué)習(xí)：學(xué)習(xí)分析核心的分

10、析對(duì)象就是學(xué)生的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)分析告知教師：學(xué)生在做什么，他們將時(shí)間花在什么地方，他們獲取了哪些內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)展如何等方面的問(wèn)題。4 .反饋：學(xué)習(xí)分析的結(jié)果可以提供給教師、學(xué)生以及管理者。學(xué)生可以將分析結(jié)果作為自身學(xué)習(xí)的一個(gè)監(jiān)督量表。而教師和管理者則是依據(jù)分析結(jié)果重新規(guī)劃教學(xué)活動(dòng)，提高教學(xué)質(zhì)量。5 .干預(yù)：學(xué)習(xí)分析不僅僅是判定學(xué)生處在什么樣的一個(gè)學(xué)習(xí)狀態(tài)中。更是通過(guò)學(xué)生課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，掌握學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的特定階段和特定活動(dòng)，為學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)和指導(dǎo)提供了依據(jù)。"六、學(xué)習(xí)分析技術(shù)的分析方法學(xué)習(xí)分析技術(shù)除了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法外，充分吸收了大數(shù)據(jù)時(shí)代下各個(gè)領(lǐng)域的新技術(shù)，包括社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析

11、法、話語(yǔ)分析法和內(nèi)容分析法。這些新技術(shù)的引入，使得學(xué)習(xí)分析逐漸科學(xué)化、現(xiàn)代化和智能化。1 .社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法(SocialNetworkAnalysis)原先是一種社會(huì)學(xué)研究方法,它是對(duì)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系結(jié)構(gòu)及其屬性加以分析的一套規(guī)范和方法，現(xiàn)已廣泛運(yùn)用于教育領(lǐng)域。如果將學(xué)習(xí)者個(gè)體作為研究對(duì)象，通過(guò)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法，我們不難判斷學(xué)習(xí)者個(gè)體向哪些同伴尋求了學(xué)習(xí)幫助，在哪些方面產(chǎn)生了學(xué)習(xí)認(rèn)知上的困難，又有哪些具體的情境因素影響了學(xué)習(xí)者個(gè)體的學(xué)習(xí)過(guò)程等。如果將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)作為研究對(duì)象，社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法主要關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程中信息的分布和個(gè)體學(xué)習(xí)的進(jìn)展情況。2 .話語(yǔ)分析法(DiscourseAnalysis)原

12、先是一種語(yǔ)言學(xué)研究方法，是在課堂對(duì)話基礎(chǔ)上建立的口語(yǔ)分析方法，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展引入到教育領(lǐng)域，在課堂教學(xué)實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，話語(yǔ)分析的對(duì)象不僅僅只是教學(xué)過(guò)程中面對(duì)面的對(duì)話內(nèi)容，還涉及網(wǎng)絡(luò)課程與會(huì)議中產(chǎn)生的文本內(nèi)容，以及網(wǎng)絡(luò)背景下的異步交流內(nèi)容等。通過(guò)話語(yǔ)分析技術(shù)，我們可以對(duì)網(wǎng)上學(xué)習(xí)交流過(guò)程中話語(yǔ)的文本性含義有更深入的了解，從而探究知識(shí)建構(gòu)的本質(zhì)，對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)發(fā)生的過(guò)程獲得更加清晰的認(rèn)識(shí)。3 .內(nèi)容分析法(ContentAnalysis)是一種對(duì)傳播內(nèi)容進(jìn)行客觀、系統(tǒng)和定量描述的研究方法。內(nèi)容分析的過(guò)程是一個(gè)層層推理的過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是對(duì)傳播內(nèi)容所含信息量及其變化的分析，即由表征的有意義

13、的詞句推斷出準(zhǔn)確意義的過(guò)程。在教育領(lǐng)域中運(yùn)用內(nèi)容分析法,不僅可以對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，探尋學(xué)習(xí)者的行為模式；還可對(duì)其進(jìn)行定性分析，運(yùn)用積累的大量經(jīng)驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前的學(xué)習(xí)者行為，為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源服務(wù)。七、學(xué)習(xí)分析技術(shù)的模型1 .數(shù)據(jù)的收集學(xué)習(xí)分析技術(shù)需要大量數(shù)據(jù)作為支撐，僅僅依靠結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須同時(shí)收集不同系統(tǒng)中的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，保障分析結(jié)果的正確性、一致性和完整性。目前，教育系統(tǒng)中已經(jīng)積累了大量的學(xué)生信息。信息系統(tǒng)中的學(xué)生信息、課程信息和教師信息這些檔案類信息都可以作為學(xué)習(xí)分析的數(shù)據(jù)來(lái)源之一；課程管理系統(tǒng)（CMS）和學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)（LMS）中也蘊(yùn)藏著大量可以挖掘的

14、信息，包括課程中白交互信息（與老師或?qū)W生的交流等）、學(xué)習(xí)表現(xiàn)信息（作業(yè)完成情況等）以及行為信息等；同時(shí)，基于教師經(jīng)驗(yàn)、教師觀察以及教師直覺(jué)的課程指導(dǎo)方針也是形成決策樹(shù)分析的必不可少的部分。2 .數(shù)據(jù)的處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的考量很難反映一個(gè)學(xué)生在一堂課中吸收了多少知識(shí)，但是通過(guò)其在系統(tǒng)中的行為反應(yīng)可以轉(zhuǎn)化為可量化的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)其學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行分析。比如在在線課程中，可通過(guò)多個(gè)方面檢測(cè)學(xué)生的表現(xiàn)：比如與同班同學(xué)相比，在網(wǎng)站上花費(fèi)的時(shí)間；登錄網(wǎng)站的頻率；犯了同樣錯(cuò)誤后重復(fù)犯錯(cuò)的概率；在某一科目停留的時(shí)間等等。通過(guò)綜合分析這些數(shù)據(jù)，可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為有更深入的了解，從而更加微觀地了解學(xué)生。3 .軟件分析學(xué)習(xí)分析

15、軟件按照專業(yè)程度來(lái)分，可分為專用工具和通用工具兩種?！皩Ｓ霉ぞ摺币话闶菍W(xué)習(xí)分析項(xiàng)目中的核心分析工具，它專門(mén)針對(duì)某一項(xiàng)目的具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中運(yùn)用該工具搜集和分析學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)教學(xué)。典型的專用工具有Socrato、SNAP可口LOCO-Analyst等。而“通用工具”則是原來(lái)應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)、可用性設(shè)計(jì)等其他領(lǐng)域的工具，后來(lái)被轉(zhuǎn)用于教育情境下，用來(lái)分析學(xué)習(xí)者如何使用教學(xué)系統(tǒng)，主要有MixpanelAnalytics、Userfly、Gephi等幾種。4 .行為干預(yù)學(xué)習(xí)分析結(jié)果可用來(lái)評(píng)估學(xué)生表現(xiàn)，并及時(shí)提供反饋意見(jiàn)，同時(shí)還可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，有針對(duì)性地調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法，為

16、學(xué)生提供指導(dǎo)和幫助，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。八、學(xué)習(xí)分析技術(shù)所帶來(lái)的教學(xué)變革1 .個(gè)性化教學(xué)的變革學(xué)習(xí)分析技術(shù)的運(yùn)用可以為每個(gè)學(xué)生提供一個(gè)個(gè)性化的學(xué)習(xí)環(huán)境。例如，如果一個(gè)學(xué)生解決一個(gè)問(wèn)題所花費(fèi)的時(shí)間遠(yuǎn)少于其他同學(xué)，系統(tǒng)分析結(jié)果就會(huì)自動(dòng)給予提示與線索，試圖促進(jìn)該學(xué)生加強(qiáng)學(xué)習(xí)。這種即時(shí)性的提示在過(guò)去是不可能完成的任務(wù)，學(xué)生至少要等待多天直到他們的作業(yè)被批改完。同時(shí)，在使用學(xué)習(xí)分析技術(shù)一段時(shí)間后，教師能夠通過(guò)信息追蹤和分析，判斷自己的教學(xué)方法是否有效，從而進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。因此，每個(gè)學(xué)生都能各自擁有一套為他們量身定制的個(gè)性化學(xué)習(xí)課程。國(guó)內(nèi)外大學(xué)中，較早應(yīng)用學(xué)習(xí)分析的案例之一是美國(guó)普渡大學(xué)的“信號(hào)項(xiàng)目”。該

17、項(xiàng)目于2007年啟動(dòng)，將數(shù)據(jù)從學(xué)生信息系統(tǒng)、課程管理系統(tǒng)和課程成績(jī)單中提取出來(lái)，按照學(xué)習(xí)表現(xiàn)分類，從而對(duì)那些極有可能不及格或輟學(xué)的學(xué)生有針對(duì)性地提供服務(wù)。美國(guó)奧蘭治縣的馬鞍峰社區(qū)學(xué)院通過(guò)它的“高等教育個(gè)性化服務(wù)助理”或叫SHERPA(Service-OrientedHigherEducationRecommendationPersonalizationAssistant)系統(tǒng)，運(yùn)用學(xué)生數(shù)據(jù)成功實(shí)施了個(gè)性化教育。該軟件為每個(gè)學(xué)生建立詳細(xì)檔案，記錄了其完整的在校期間的日程信息、跟隨導(dǎo)師學(xué)習(xí)的經(jīng)歷以及其它個(gè)人信息；接著對(duì)這些信息進(jìn)行分析，提出對(duì)時(shí)間管理、課程選擇的建議，以及分析其它有助于學(xué)生在學(xué)業(yè)上

18、獲得成功的要素。2 .教師角色的變革學(xué)習(xí)分析技術(shù)的運(yùn)用將使教師不再僅僅是一個(gè)“教師”，同時(shí)承擔(dān)了分析師的角色。傳統(tǒng)意義上的教學(xué)主要是經(jīng)驗(yàn)式的，教師憑借自己的主觀判斷來(lái)選擇教授課程的內(nèi)容和方式，然后通過(guò)一次次的反復(fù)實(shí)踐來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。而大數(shù)據(jù)時(shí)代下的學(xué)習(xí)分析技術(shù)有助于教師從這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式中解放出來(lái)，教師所做的決策將不再是純粹的經(jīng)驗(yàn)式判斷，而是建立在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上。美國(guó)教育發(fā)展中心(EducationDevelopmentCenter)和學(xué)生與技術(shù)中心(CenterforChildrenandTechnology)對(duì)如何利用數(shù)據(jù)幫助美國(guó)紐約市公立學(xué)校的教師進(jìn)行教學(xué)決策開(kāi)展了研究實(shí)踐。他們與一家公

19、司合作，對(duì)學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄與分析，最后生成了可供教師分析的書(shū)面報(bào)告和網(wǎng)絡(luò)報(bào)告。書(shū)面報(bào)告為教師提供了標(biāo)準(zhǔn)的全班學(xué)生學(xué)習(xí)情況的報(bào)告，為教師根據(jù)學(xué)生的需求分組、關(guān)注學(xué)生的個(gè)體特點(diǎn)等提供了依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)報(bào)告則為學(xué)校不同層次的員工提供不同層次的信息和重點(diǎn)。九、學(xué)習(xí)分析技術(shù)的應(yīng)用目前，學(xué)習(xí)分析技術(shù)已經(jīng)在教學(xué)與科研領(lǐng)域開(kāi)展了應(yīng)用性探索，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1 .教師角度教師利用學(xué)習(xí)分析技術(shù)可獲得有關(guān)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)、學(xué)習(xí)過(guò)程與學(xué)習(xí)狀態(tài)等方面的信息，為改進(jìn)教學(xué)提供幫助。例如，利用學(xué)習(xí)技術(shù)系統(tǒng)，教師可以獲得學(xué)習(xí)者的各種學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)登陸時(shí)間、觀看課程視頻的次數(shù)、課程學(xué)習(xí)消耗的時(shí)長(zhǎng)和課程作業(yè)的

20、完成效果等，通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)，教師可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)進(jìn)度有深入了解，從而為制定滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求的教學(xué)方案提供依據(jù)。2 .學(xué)生角度學(xué)生利用學(xué)習(xí)分析技術(shù)得到的學(xué)習(xí)分析報(bào)告可以幫助其開(kāi)展自我評(píng)價(jià)，使學(xué)生成為利用數(shù)據(jù)發(fā)展自我的主動(dòng)學(xué)習(xí)者，從而實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)自我、發(fā)展自我、規(guī)劃自我的目標(biāo)。同時(shí)，學(xué)習(xí)分析技術(shù)也是學(xué)生開(kāi)展自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)的有效引導(dǎo)工具。通過(guò)此方法學(xué)生可以分析自己產(chǎn)生的學(xué)習(xí)過(guò)程數(shù)據(jù)，利用可視化方法對(duì)先前的學(xué)習(xí)時(shí)間、時(shí)長(zhǎng)、內(nèi)容和進(jìn)度進(jìn)行回顧并在與同伴的比較中了解自己所處的位置。學(xué)習(xí)分析技術(shù)還可以對(duì)高危學(xué)習(xí)者提出危機(jī)預(yù)警提醒，降低學(xué)生的輟學(xué)率。3 .教育研究者角度利用學(xué)習(xí)分析技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)者

21、學(xué)習(xí)過(guò)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)每個(gè)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)背后隱藏的學(xué)習(xí)偏好與學(xué)習(xí)模式，通過(guò)對(duì)單個(gè)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)模式及學(xué)習(xí)路徑的了解，進(jìn)而獲得群體學(xué)習(xí)特征及規(guī)律，為差異化的學(xué)習(xí)服務(wù)提供可供參考資料。同時(shí)學(xué)習(xí)分析技術(shù)也是研究網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程和效用的工具。長(zhǎng)期以來(lái)，教育研究者一直無(wú)法準(zhǔn)確判斷多年來(lái)投入到學(xué)習(xí)過(guò)程中的技術(shù)是否實(shí)現(xiàn)了應(yīng)有的目的，而學(xué)習(xí)分析技術(shù)恰好彌補(bǔ)了這一研究的缺失，通過(guò)分析教育數(shù)據(jù)來(lái)判斷技術(shù)應(yīng)用真實(shí)效果。咫十、學(xué)習(xí)分析技術(shù)的典型應(yīng)用案例目前，國(guó)外多所大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)展學(xué)習(xí)分析的實(shí)踐，包括開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)和工具，收集學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)，分析學(xué)習(xí)行為模式，對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行干預(yù)和預(yù)測(cè)等。下面我們還將以北亞利桑那大學(xué)的G

22、P頷目和澳大利亞Wollongong大學(xué)的SNAP頊目為案例進(jìn)一步介紹學(xué)習(xí)分析技術(shù)的應(yīng)用情況。1 .北亞利桑那大學(xué)的評(píng)價(jià)績(jī)效狀態(tài)系統(tǒng)GPS(GradePerformanceStatus)是北亞利桑那大學(xué)研發(fā)的線上學(xué)生績(jī)效評(píng)價(jià)系統(tǒng),主要用于評(píng)估該校全日制學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)績(jī)效。系統(tǒng)能夠收集學(xué)習(xí)者在課堂中的表現(xiàn)評(píng)級(jí)，并給予相應(yīng)建議，然后通過(guò)郵件發(fā)送給學(xué)習(xí)者。GP系統(tǒng)郵件主要包括出勤情況、學(xué)習(xí)成績(jī)和課業(yè)問(wèn)題三，學(xué)生收到郵件后應(yīng)對(duì)相關(guān)問(wèn)題給予反饋。GP系統(tǒng)的工作流程如下：教師登錄到GP系統(tǒng)后可查詢出勤率、學(xué)生評(píng)級(jí)等信息，也可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況提供個(gè)性化的評(píng)價(jià)。郵件中除了教師評(píng)價(jià)外，還可包括重大活動(dòng)、校歷、

23、事件的提醒以及校園網(wǎng)上資源的鏈接等。郵件發(fā)送后，系統(tǒng)會(huì)在學(xué)生個(gè)人門(mén)戶網(wǎng)站上提醒查收，而郵件也會(huì)在責(zé)任教師的GP頂面中歸檔，使之能及時(shí)審查、更新和修改意見(jiàn)。教師可自主設(shè)定郵件發(fā)送頻率，通常為一周一封，以避免頻繁發(fā)送郵件導(dǎo)致學(xué)生疲于反饋。郵件可以針對(duì)單個(gè)學(xué)生發(fā)送，也可以對(duì)班級(jí)所有學(xué)生發(fā)送。學(xué)生通過(guò)郵件獲得建議和資源，及時(shí)與指導(dǎo)教師溝通交流。GP隙統(tǒng)通過(guò)這種形式幫助學(xué)習(xí)者提高他們的學(xué)習(xí)質(zhì)量。2 .Wollongong大學(xué)的學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)可視化與評(píng)估項(xiàng)目“學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)可視化與評(píng)估項(xiàng)目”是由澳大利亞Wollongong大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，多個(gè)學(xué)校共同參與。項(xiàng)目基于學(xué)習(xí)分析的理念研發(fā)了學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)可視化評(píng)估工具(SNAPP)o該

24、軟件可以從學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中收集學(xué)生的學(xué)習(xí)行為信息如在線時(shí)間、下載次數(shù)等；從論壇中提取學(xué)習(xí)過(guò)程中的交流互動(dòng)數(shù)據(jù)，如發(fā)表帖子數(shù)、討論內(nèi)容、互動(dòng)頻次等。該項(xiàng)目面向在線學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者，利用SNAPP記錄和分析其學(xué)習(xí)活動(dòng)情況，使教師在學(xué)習(xí)的任何階段都能確定學(xué)習(xí)者的行為模式，評(píng)估對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，并分析其對(duì)學(xué)習(xí)的影響。這些分析結(jié)果可以用于調(diào)整教學(xué)，為學(xué)習(xí)者提供指導(dǎo)，提高其學(xué)習(xí)能力。SNAPP可以搜集的論壇中的帖子總數(shù)目、單個(gè)用戶的帖子數(shù)和回復(fù)數(shù)，繪制用戶的社交網(wǎng)絡(luò)圖等。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的加工處理，系統(tǒng)可以分析出以下的信息：(1)識(shí)別出遠(yuǎn)離網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)者，提示教師給予關(guān)注；(2)識(shí)別出班級(jí)中的主要的信息傳播者，他們

25、是信息交換的節(jié)點(diǎn)；(3)區(qū)分績(jī)效良好和不佳的學(xué)習(xí)者，于學(xué)習(xí)評(píng)估前進(jìn)行干預(yù)；(4)預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)社區(qū)在班級(jí)中的發(fā)展程度;(5)通過(guò)“快照”提供學(xué)習(xí)“前”與“后”情況對(duì)比，觀察各種活動(dòng)對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響，從而優(yōu)化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)；(6)為學(xué)習(xí)者觀察自己的表現(xiàn)提供依據(jù)。的3 .學(xué)習(xí)分析視角下的遠(yuǎn)程教學(xué)交互分析案例研究研究目的：本研究的目的是應(yīng)用學(xué)習(xí)分析的思路，在開(kāi)源平臺(tái)和工具的支持下，通過(guò)行為數(shù)據(jù)分析遠(yuǎn)程教學(xué)交互過(guò)程。本案例試圖展示一個(gè)進(jìn)行學(xué)習(xí)分析的開(kāi)源案例，在案例分析中所涉及的平臺(tái)和工具均為免費(fèi)或開(kāi)源軟件。這些軟件的獲取和使用門(mén)檻均較低，可以供遠(yuǎn)程教育的研究者和實(shí)踐者采用。同時(shí)，本案例更多偏重行為數(shù)據(jù)的分析。如

26、前所述，內(nèi)容分析是遠(yuǎn)程交互分析的重要研究方法。但本文著重探討的是內(nèi)容分析之外的行為分析的可行性。因此，在此案例中沒(méi)有涉及內(nèi)容分析的部分。研究方法：本案例來(lái)自中央民族大學(xué)2011級(jí)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，時(shí)間為2011年10月至2012年1月。課程內(nèi)容包含計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的基本內(nèi)容，包括操作系統(tǒng)、Internet應(yīng)用、Office、多媒體基礎(chǔ)等內(nèi)容。授課采用混合學(xué)習(xí)模式，以網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)為主，面授僅有6學(xué)時(shí),網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)持續(xù)12周。教學(xué)過(guò)程主要依托自行搭建的Moodle教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行。來(lái)自全校各個(gè)院系的106名學(xué)生參與了該課程的學(xué)習(xí)。基于行為數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)分析是案例研究的主要方法。其中，著重分析了學(xué)生與資源的交互，以及學(xué)生

27、與學(xué)生的交互。行為數(shù)據(jù)是分析的主要依據(jù)。對(duì)于整個(gè)課程而言，交互過(guò)程是較為復(fù)雜的。本文的出發(fā)點(diǎn)是嘗試對(duì)教學(xué)交互進(jìn)行分析，試圖發(fā)現(xiàn)特定學(xué)習(xí)階段中的交互規(guī)律，從而證明學(xué)習(xí)分析對(duì)于交互分析的可行性。為此，交互分析中的數(shù)據(jù)選取方面做了如下設(shè)計(jì)：學(xué)生與資源的交互數(shù)據(jù)選擇了整個(gè)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生對(duì)資源的訪問(wèn)時(shí)間和頻次；學(xué)生與學(xué)生的交互數(shù)據(jù)選擇了學(xué)期開(kāi)始時(shí)學(xué)生之間相互認(rèn)識(shí)，建立社會(huì)性聯(lián)系階段的交互數(shù)據(jù)。Moodle平臺(tái)記錄下來(lái)的學(xué)生行為數(shù)據(jù)構(gòu)成了本研究的數(shù)據(jù)來(lái)源。根據(jù)兩類交互分析的需要，筆者選擇了不同的分析工具。其中，學(xué)生與資源的交互選擇了Gismo(圖形化學(xué)生交互監(jiān)測(cè)系統(tǒng),GraphicalInteractiv

28、eStudentMonitoringSystem)。Gismo系免費(fèi)軟件，以Moodle組塊(Block)的形式使用。Gismo通過(guò)讀取Moodle數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)學(xué)生在線學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了可視化表征。其中，關(guān)于學(xué)生資源訪問(wèn)情況的相關(guān)數(shù)據(jù)和可視化表征可以成為學(xué)生與資源交互的重要角I釋，成為教學(xué)干預(yù)的依據(jù)。學(xué)生與學(xué)生交互的分析選擇了NodeXL這一工具。NodeXL是微軟研究院團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的開(kāi)源社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析工具，其參與者還包括來(lái)自斯坦福、康奈爾、牛津、馬里蘭等大學(xué)的研究者。與既有社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析工具不同，NodeXL以Excel模板的形式使用，在功能強(qiáng)大的同時(shí)，保證了分析過(guò)程的簡(jiǎn)便快捷，可以通過(guò)Excel中的數(shù)據(jù)直

29、接生成社會(huì)網(wǎng)絡(luò)圖示。研究過(guò)程：Moodle自身記錄了大量在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，教師用戶可以在像程管理”中的報(bào)表”功能中找到這些日志。在本案例中，Moodle記錄下了62000多條行為記錄，包含了學(xué)習(xí)者登錄課程、閱讀課程資料、參與在線活動(dòng)等多方面的活動(dòng)情況。這些記錄可以按不同的時(shí)間和不同的學(xué)習(xí)者進(jìn)行顯示，并可以導(dǎo)出成為文本文件和Excel文檔進(jìn)行進(jìn)一步分析。Moodle記錄下的交互數(shù)據(jù)較為完整，為深入分析提供了方便。但由于數(shù)據(jù)量大，難以直觀發(fā)現(xiàn)其中包含的規(guī)律，且手工分析有較大難度。為了實(shí)施分析，相關(guān)工具的引入是必不可少的。(1)學(xué)生與學(xué)習(xí)資源的交互。分析學(xué)生與資源的交互情況可以由多個(gè)視角展開(kāi)，Gismo

30、提供了由整體到個(gè)體的不同層級(jí)的交互情況分析。從宏觀角度，圖2顯示了本課程中學(xué)生訪問(wèn)資源的整體情況，其中橫坐標(biāo)為訪問(wèn)日期，縱坐標(biāo)為訪問(wèn)頻次。從中觀角度，圖3顯示了不同模塊的資源被訪問(wèn)的情況橫坐標(biāo)為資源名稱，縱坐標(biāo)為訪問(wèn)頻次。從微觀角度，圖4顯示了每個(gè)學(xué)生的資源訪問(wèn)情況，其中橫坐標(biāo)為資源名稱，縱坐標(biāo)為學(xué)生的學(xué)號(hào)，坐標(biāo)點(diǎn)顏色的深淺則代表訪問(wèn)量的多少。顏色越深訪問(wèn)量越多。圖20總點(diǎn)注的星體詵間情混S3谷及總金仿同情況斛第，麻個(gè)掌中的有量詵司情況(2)學(xué)生與學(xué)生的交互對(duì)于生生交互的分析。本案例研究了學(xué)期初學(xué)生彼此認(rèn)識(shí)階段中的社會(huì)性交互情況。在此階段中，教師要求學(xué)生完善自己的個(gè)人信息，包括興趣愛(ài)女?等。之

31、后，學(xué)生通過(guò)Moodle中的師生名錄功能訪問(wèn)其他人的個(gè)人信息以實(shí)現(xiàn)相互了解。訪問(wèn)信息相關(guān)的行為數(shù)據(jù)在Moodle中被記錄了下來(lái)。下頁(yè)圖5是通過(guò)NodeXL對(duì)本次學(xué)習(xí)活動(dòng)中的交互分析的結(jié)果。NodeXL功能以獨(dú)立選項(xiàng)卡的形式顯示。交互數(shù)據(jù)被填寫(xiě)在Excel的數(shù)據(jù)欄中右側(cè)是根據(jù)這些交互數(shù)據(jù)計(jì)算出的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)圖。圖6是對(duì)本次學(xué)習(xí)任務(wù)中的交互行為進(jìn)行聚類的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)其中一組交互覆蓋了95%的學(xué)生(方框框出部分)。圖7是對(duì)這一組交互進(jìn)行進(jìn)一步分析的結(jié)果。B5riom陽(yáng)立梅下配學(xué)生體在搜文閑情況的分所國(guó)即學(xué)射厚生在修交互立斤R7時(shí)其中一出交互送擰*入的梅圻*i耨殳，討論：通過(guò)對(duì)在線行為的分析，本研究發(fā)現(xiàn)了一

32、些有意義的交互現(xiàn)象，這些現(xiàn)象成為了教學(xué)干預(yù)的重要依據(jù)。（1）學(xué)生與學(xué)習(xí)資源的交互。如圖2模塊1所指的位置所示，課程學(xué)習(xí)開(kāi)始時(shí)，學(xué)生訪問(wèn)教學(xué)資源較為集中，之后漸漸減少。直到模塊1作業(yè)提交時(shí)，學(xué)生開(kāi)始非常頻繁地訪問(wèn)學(xué)習(xí)資源，以便及時(shí)完成作業(yè)。這種現(xiàn)象說(shuō)明了學(xué)生不能很好管理學(xué)習(xí)時(shí)間，控制在線學(xué)習(xí)的過(guò)程。針對(duì)這一情況，教師與學(xué)生一同進(jìn)行了對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的反思，其中強(qiáng)調(diào)了在線學(xué)習(xí)中時(shí)間管理與傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的不同。學(xué)生對(duì)在線學(xué)習(xí)的進(jìn)度管理有所進(jìn)步。整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，資源訪問(wèn)的最高峰發(fā)生在學(xué)期大作業(yè)提交的最后期限。（2）學(xué)生與學(xué)生的交互。圖6呈現(xiàn)了學(xué)習(xí)活動(dòng)中生生交互的整體圖景。其中，可以較為清晰地發(fā)現(xiàn)積極參與活動(dòng)的

33、學(xué)生和游離于活動(dòng)之外的學(xué)生。圖7則體現(xiàn)了生生之間社會(huì)性交互的一個(gè)重要細(xì)節(jié)。這一組中存在兩個(gè)核心參與者（B和C）。他們分別屬于不同的院系，與其他學(xué)生的交互次數(shù)最多。同時(shí),存在一個(gè)學(xué)生（A）起到了橋（Bridge）的作用。A學(xué)生雖然沒(méi)有與其他學(xué)生有頻繁交互，但與兩個(gè)核心參與者都有交互?；谶@一發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步對(duì)A學(xué)生進(jìn)行訪談了解到，他與兩個(gè)核心參與者因不同的原因相熟。于是，教師請(qǐng)A學(xué)生介紹B和C認(rèn)識(shí)。在后期的學(xué)習(xí)中，B和C在多項(xiàng)活動(dòng)中有積極交互，并對(duì)整個(gè)班級(jí)的在線學(xué)習(xí)起到了積極影響。通過(guò)以上分析可以看出，在開(kāi)源工具和平臺(tái)的支持下，可以應(yīng)用學(xué)習(xí)分析的思想對(duì)遠(yuǎn)程教學(xué)交互進(jìn)行基于行為數(shù)據(jù)的分析。這些分析并非完備，但能夠解釋一些教學(xué)現(xiàn)象，幫助教學(xué)者了解遠(yuǎn)程教學(xué)的發(fā)展過(guò)程，并為教學(xué)干預(yù)提供了可能。卜一、學(xué)習(xí)分析技術(shù)的未來(lái)發(fā)展前景1 .向教師、學(xué)生及課程管理人員及時(shí)反饋相關(guān)系統(tǒng)在搜集大量的數(shù)據(jù)后利用學(xué)習(xí)分析技術(shù)進(jìn)行分析，