郭卡 戴心來 杜小玉

摘 要：中國大學(xué)已逐步開始建設(shè)并實現(xiàn)大規(guī)模開放在線課程的本土化，面對大數(shù)據(jù)的急劇增長，學(xué)習(xí)分析技術(shù)通過數(shù)據(jù)整理、信息加工、知識轉(zhuǎn)換、智慧調(diào)整四個流程，實現(xiàn)了將巨大的數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)換為有用的知識與信息資源。本研究探討了學(xué)習(xí)分析技術(shù)的構(gòu)成，提出了一個基于中國大學(xué)MOOC的學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)框架，并給出了相應(yīng)的應(yīng)用設(shè)計，指出學(xué)習(xí)分析技術(shù)將在教育領(lǐng)域應(yīng)用中有著無限的潛力和待挖掘空間。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)分析技術(shù)；大數(shù)據(jù)；中國大學(xué)MOOC；本土化

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）05-0004-04

一、提出問題

過去的幾十年里，各領(lǐng)域都出現(xiàn)了大規(guī)模的數(shù)據(jù)增長，如：最近快速發(fā)展起來的大規(guī)模開放在線課程MOOC（Massive Open Online Classes），數(shù)以萬計學(xué)習(xí)群體的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)都將被實時互動的MOOC教學(xué)模式平臺及時記錄，產(chǎn)生各種結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化等數(shù)據(jù)類型，如何將巨大的數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)換為有用的知識與信息資源？這是當(dāng)下亟待解決的問題，也是教育工作者、管理者和學(xué)習(xí)者們所關(guān)注的話題，學(xué)習(xí)分析技術(shù)是測量、收集、分析和報告有關(guān)學(xué)生及其學(xué)習(xí)環(huán)境的數(shù)據(jù)，用以理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)及其產(chǎn)生環(huán)境的技術(shù)，運(yùn)用相應(yīng)的學(xué)習(xí)分析技術(shù)對學(xué)習(xí)者的基本信息數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以更深入、具體地了解教師的學(xué)習(xí)行為，找出影響培訓(xùn)效果的因素，從而有效地監(jiān)控、預(yù)測學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程，給予學(xué)員以恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)指導(dǎo)，提升培訓(xùn)效果。為進(jìn)一步分析中國大學(xué)MOOC課程的學(xué)習(xí)情況，本研究旨在作為中國大學(xué)MOOC課程的學(xué)習(xí)者和研究者對如何把學(xué)習(xí)分析技術(shù)更好地應(yīng)用到MOOC當(dāng)中，進(jìn)行探究。

二、學(xué)習(xí)分析及其系統(tǒng)構(gòu)成

1.學(xué)習(xí)分析

最早的學(xué)習(xí)分析定義源于 EDUCAUSE的“下一代學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)”，其中將學(xué)習(xí)分析定義為“使用數(shù)據(jù)和模型預(yù)測學(xué)生收獲和行為，具備處理這些信息的能力”[1]。很多學(xué)者也給出了不同的見解，加拿大阿塞巴斯卡大學(xué)的 G. Siemens 教授于 2012 年對相關(guān)定義進(jìn)一步提煉之后提出：認(rèn)為學(xué)習(xí)分析是“關(guān)于學(xué)習(xí)者以及他們的學(xué)習(xí)環(huán)境的數(shù)據(jù)測量、收集、分析和匯總呈現(xiàn)，目的是理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)以及學(xué)習(xí)情境”[2]，劉清堂教授認(rèn)為“學(xué)習(xí)分析”（Learning Analytics）指大范圍收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)并加以分析，從而評價學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，預(yù)測其未來的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，并查找潛在問題[3]。著名的《地平線報告》在2012版中將學(xué)習(xí)分析定義為：通過收集學(xué)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而對其學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行評價和預(yù)測，并發(fā)現(xiàn)潛在的問題[4]。本研究認(rèn)為學(xué)習(xí)分析由數(shù)據(jù)整理、信息加工、知識轉(zhuǎn)換、智慧調(diào)整四部分構(gòu)成，如圖1所示。

（1）數(shù)據(jù)整理：包括聲音、圖片、文字、郵件等各種結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，乃至多媒體數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、搜集等。

（2）信息加工：通過各種技術(shù)、算法、教學(xué)理論等各種技術(shù)手段過濾、處理、加工和分析數(shù)據(jù)，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。

（3）知識轉(zhuǎn)換：提取有意義有價值的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為有用的知識和信息資源，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換知識。

（4）智慧調(diào)整：富有洞察力、綜合分析能力，在了解各方面信息后，能夠預(yù)測學(xué)習(xí)規(guī)律和學(xué)習(xí)行為的發(fā)生并采取行動進(jìn)行干預(yù)。

可見，學(xué)習(xí)分析技術(shù)針對海量數(shù)據(jù)的搜集整理，采用不同的技術(shù)手段、分析方法、教學(xué)理論以可視化的方式解讀數(shù)據(jù)，提取有價值的數(shù)據(jù)，從而發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)規(guī)律，為其學(xué)習(xí)行為，教學(xué)模式，課程設(shè)計等方面提供及時反饋，促進(jìn)有效學(xué)習(xí)。

2.學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)的構(gòu)成

學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)集成了信息技術(shù)與教育信息化的深度融合，它實質(zhì)上是一種數(shù)據(jù)化、支持各種技術(shù)、算法服務(wù)的信息系統(tǒng)，與大數(shù)據(jù)平臺結(jié)合并使之轉(zhuǎn)化為有價值信息的系統(tǒng)。通常比較完善的學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)由信息庫、在線支持服務(wù)系統(tǒng)、交互式測試系統(tǒng)、軟件與校對工具、預(yù)測和干預(yù)引擎、監(jiān)測系統(tǒng)等部分構(gòu)成，并集成在統(tǒng)一的用戶平臺，如圖2所示。學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)具有不同的支持服務(wù)。

（1）信息庫：提供學(xué)習(xí)者的所有數(shù)據(jù)與信息，以便于搜索與獲得。

（2）在線學(xué)習(xí)支持服務(wù)系統(tǒng)：提供在線學(xué)習(xí)平臺，高等教育相關(guān)課程，使用技能課程等的學(xué)習(xí)計劃、題庫、技能圖譜等功能。

（3）交互式測試系統(tǒng)：提供自我控制、結(jié)構(gòu)化及互動的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)習(xí)者完成學(xué)習(xí)任務(wù)所需的知識和技能。

（4）軟件與校對工具：幫助學(xué)習(xí)者完成特定任務(wù)，并進(jìn)行校對，提供所需工具支持。

（5）監(jiān)測系統(tǒng)：跟蹤學(xué)習(xí)者觀看視頻、作業(yè)和討論等學(xué)習(xí)行為表現(xiàn)，評價學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)績效。

（6）干預(yù)引擎：進(jìn)行學(xué)習(xí)者進(jìn)程追蹤和自動化以及人工干預(yù)。

（7）預(yù)測引擎：綜合來自學(xué)生信息的統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)和學(xué)生信息庫的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，跟蹤學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)展情況，預(yù)測未來學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀況。

三、基于“中國大學(xué)MOOC”的學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)框架設(shè)計

1.“中國大學(xué)MOOC”的發(fā)展現(xiàn)狀

面對世界范圍內(nèi)MOOC的急速發(fā)展，我國高校繼2012年與edX、Coursera和Udacity簽約合作后投入了大量人力物力于中國大學(xué)MOOC建設(shè)中，希望能樹立起自己的民族資源品牌。2014年4月由重慶大學(xué)組織成立的“WEMOOC東西部高校課程共享聯(lián)盟”成為中國最大的MOOC式在線互動學(xué)堂；上海教委發(fā)起建設(shè)的大型在線教學(xué)服務(wù)平臺“上海高校課程中心”已經(jīng)在發(fā)展中國本土化的MOOC方面有一些前期實踐積累[5]。2014年5月8日，網(wǎng)易云課堂承接教育部國家精品開放課程任務(wù)，與“愛課程網(wǎng)”合作推出的“中國大學(xué)MOOC”項目正式上線。首批上線來自16所“985工程”高校的56門課程，截止8月份已有100門（包括已開課程和待開課程）課程，涵蓋北大、浙大、中科大、復(fù)旦大學(xué)等20所知名高等學(xué)府，課程的講師為各個領(lǐng)域內(nèi)的頂級名師，“中國大學(xué)MOOC”將根據(jù)成績，把證書分為合格和優(yōu)秀兩類。

2.中國大學(xué)MOOC的一般教學(xué)模式

中國大學(xué)MOOC的課程分為七大模塊：評分標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)安排、課件、測驗與作業(yè)、考試、討論區(qū)、分享，如圖3所示，不同的課程有不同的評分標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)安排，每門課程相關(guān)的課件、測驗、作業(yè)與討論是課程的主要模式包括：

（1）觀看視頻：課程會提供幾段教學(xué)視頻，每段視頻都會講解重要知識點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容，學(xué)習(xí)者可以有選擇性和目的性地觀看。

（2）講間練習(xí)促進(jìn)知識內(nèi)化：視頻中增加一些小練習(xí)題，以單項和多項選擇等形式，讓學(xué)習(xí)者對視頻所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行消化并吸收。

（3）隨堂交互：有些視頻結(jié)束學(xué)習(xí)者可以在討論區(qū)與教師、學(xué)習(xí)者隨堂交互，討論相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，發(fā)表自己的想法和理解。

（4）完成回顧性測驗并提交作業(yè)：每周也安排了單元小測驗，讓學(xué)習(xí)者對本周所學(xué)重要內(nèi)容進(jìn)行回顧練習(xí)，在線提交以獲得老師的批改反饋，也能讓教師及時了解階段教學(xué)的結(jié)果和學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)展情況、存在的問題等，以便及時反饋、及時調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)工作。

（5）討論區(qū)：中國大學(xué)MOOC大部分課程每周都會提供學(xué)習(xí)者討論的話題，讓學(xué)習(xí)者在討論區(qū)討論，學(xué)習(xí)者也可自主的在老師答疑區(qū)、課堂交流區(qū)、綜合討論區(qū)和老師同學(xué)之間進(jìn)行交流，或者可以自發(fā)形成討論組私底下再度學(xué)習(xí)探討，討論在有的課程中會作為課程計分的一部分。

（6）中期測驗：在課程結(jié)束時，會有針對課程內(nèi)容、討論話題、提交作業(yè)等結(jié)業(yè)考試。

3.基于中國大學(xué)MOOC的學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)應(yīng)用的框架設(shè)計

圖4描述了在中國大學(xué)MOOC教學(xué)過程中，教學(xué)者、管理者和系統(tǒng)通過學(xué)習(xí)分析技術(shù)對學(xué)習(xí)者進(jìn)行實施干預(yù)，首先學(xué)習(xí)者需要在網(wǎng)易云課堂上申請注冊，選擇參與課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，體驗預(yù)先設(shè)計好的課件，完成測驗與作業(yè)，在討論區(qū)和教師、學(xué)生相互討論問題，在此過程中系統(tǒng)會通過一種“反饋學(xué)習(xí)”的機(jī)制，利用自己產(chǎn)生的數(shù)據(jù)判斷自身算法和參數(shù)選擇的有效性，并實時進(jìn)行調(diào)整，持續(xù)改進(jìn)自身的表現(xiàn)[6]。另一方面對于MOOC學(xué)習(xí)者產(chǎn)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，都將即時地以網(wǎng)頁點(diǎn)擊流方式記錄下來，存儲在學(xué)習(xí)者用戶數(shù)據(jù)庫。

學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)對學(xué)習(xí)者在中國大學(xué)MOOC課程的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)研究常用方法：

（1）社會網(wǎng)絡(luò)分析

社會網(wǎng)絡(luò)分析（social network analysis ），是由社會學(xué)家依據(jù)數(shù)學(xué)方法、圖論等研究出來的一種定量分析方法，對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行系統(tǒng)的分析，強(qiáng)調(diào)信息的分布和個別學(xué)習(xí)進(jìn)展，需要使用很多相關(guān)的工具和方法。例如可以用Mzinga工具來分析學(xué)習(xí)者在這門課程學(xué)習(xí)中的參與程度，影響學(xué)習(xí)者個性化學(xué)習(xí)過程的情景因素；可以用Gephi工具可視化處理各種數(shù)據(jù)，判斷學(xué)習(xí)者在哪方面有學(xué)習(xí)認(rèn)知的困難。

（2）文本分析

文本是最常見的存儲信息形式，如電子郵件、教學(xué)文件到網(wǎng)站頁面等.文本分析是從各種格式結(jié)構(gòu)的文本中提取有用的信息和知識的過程。例如：在中國大學(xué)MOOC中的測驗和考試環(huán)節(jié)主要用于處理如何尋找給定問題的最佳答案，它涉及問題分析、答案檢索和提取、回答演示方面的不同分析。

（3）內(nèi)容分析

內(nèi)容分析（Content Analysis），是指對于明顯的傳播內(nèi)容進(jìn)行客觀而有系統(tǒng)地量化并加以描述的一種研究方法。它通過特征分析、發(fā)展分析和比較分析對某一對象在不同問題、不同時期和不同樣本資料等情況下進(jìn)行內(nèi)容分析，判定對象的特征、發(fā)展趨勢及與其他對象之間的異同。ROST content mining工具，是一個大型的內(nèi)容分析工具平臺，對學(xué)習(xí)內(nèi)容、成績考核、作業(yè)完成情況等量化處理生成可視化的分析結(jié)果，研究學(xué)生的思想、意圖和動機(jī)，預(yù)測學(xué)生的行為動態(tài)。

教學(xué)者和管理人員根據(jù)學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)對學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的分析情況，預(yù)測和干預(yù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)表現(xiàn)及下一步所需要的教學(xué)內(nèi)容和形式，同時做出有效調(diào)整，以不斷達(dá)到理想中的結(jié)果，使教學(xué)、學(xué)習(xí)效果更優(yōu)化，從而實現(xiàn)因材施教。例如：適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)就是建立在對學(xué)習(xí)行為的數(shù)據(jù)采集和分析基礎(chǔ)上，及時向教師反饋學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，并向?qū)W習(xí)者推薦下一步的學(xué)習(xí)策略（包括學(xué)習(xí)內(nèi)容的難度、學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的形式和順序等）[7]。在這個過程中，學(xué)生通過自我組織、制訂并執(zhí)行學(xué)習(xí)計劃，從而控制整個學(xué)習(xí)過程。

本研究以哈羅德·拉斯維爾傳播模型所揭示的教育技術(shù)研究五個方面的重要研究領(lǐng)域，如圖5所示為主要依據(jù)，針對圖4的中國大學(xué)MOOC，從應(yīng)用項目、研究問題和所需分析的數(shù)據(jù)三方面列出學(xué)習(xí)分析技術(shù)在這重要研究領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)計，如表所示。

四、結(jié)束語

隨著中國MOOC本土化的快速發(fā)展，海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、挖掘、統(tǒng)計和分析也成為新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，學(xué)習(xí)分析技術(shù)以學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)為分析對象綜合運(yùn)用各種相應(yīng)的分析工具，建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與知識信息的聯(lián)系。

（1）在MOOC這種動態(tài)、開放、大規(guī)模的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)習(xí)分析技術(shù)很好的觀察反映出學(xué)生在學(xué)習(xí)內(nèi)容、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程性結(jié)果，學(xué)習(xí)者需要依據(jù)結(jié)果對自身的學(xué)習(xí)質(zhì)量做出評判和校正，實現(xiàn)教學(xué)中的知行統(tǒng)一。

（2）學(xué)習(xí)分析技術(shù)通過統(tǒng)計處理的方式對學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析，全面、客觀、準(zhǔn)確地描述教學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律，深入挖掘隱藏在復(fù)雜的數(shù)據(jù)后面的知識，使對中國大學(xué)MOOC學(xué)習(xí)過程的研究結(jié)果更為真實、系統(tǒng)、科學(xué)，從而提高研究結(jié)果的水平。

（3）基于中國大學(xué)MOOC的學(xué)習(xí)，教師只能通過各種類別的數(shù)據(jù)來判斷學(xué)生的掌握程度，學(xué)習(xí)分析技術(shù)的應(yīng)用可以促使教師利用圖形和可視化工具解析復(fù)雜的、海量的數(shù)據(jù)，同時教師也可以診斷自己的教學(xué)效果，如美國加州大學(xué)開發(fā)了QSP（the Quality School Portfolio），目的是促進(jìn)教師對學(xué)生績效的可視化分析能力。

由此，如美國圣地亞哥州立大學(xué)副校長依山·辛格 （Ethan Signer）校長在一次訪談中所說：“‘?dāng)?shù)字排放’（Digital Exhaust）中有成千上萬名學(xué)生留下了他們參與MOOC的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，這是我們進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析并設(shè)計有效教學(xué)的寶貴資料?！睂W(xué)習(xí)分析技術(shù)在MOOC領(lǐng)域的應(yīng)用潛力是有待更深地挖掘，大部分學(xué)者對學(xué)習(xí)分析的研究集中在表述現(xiàn)象，而對學(xué)習(xí)分析應(yīng)用的研究相對較少，就目前中國大學(xué)MOOC的本土化發(fā)展現(xiàn)狀來說，學(xué)習(xí)分析技術(shù)的應(yīng)用是極具研究價值的。

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（編輯：楊馥紅）