程 俊（石油化工管理干部學院，北京 100012）

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大數據時代學習技術標準在培訓中的應用思考

程 俊
（石油化工管理干部學院，北京 100012）

[摘要]隨著大數據時代的來臨，大數據應用成為廣大教育培訓業(yè)者普遍關注的話題，本文介紹了新一代學習技術標準xAPI的基本原理和特性，分析了xAPI在培訓中的應用場景，并以中國石化遠程培訓系統(tǒng)為例，提出了遠程培訓系統(tǒng)應用xAPI標準思路與方案，并對未來xAPI應用前景進行了預測。

[關鍵詞]大數據；學習技術標準；xAPI；遠程培訓

隨著云計算、移動互聯(lián)網、數據挖掘等技術的飛速發(fā)展，大數據在各行各業(yè)都得到了廣泛應用。在教育培訓領域，大數據概念也越來越受到關注與重視，基于大數據的數據挖掘與學習行為分析成為當前及未來網絡學習深化應用的重要手段，承載著引領未來教育培訓轉型發(fā)展的重要使命。隨著學習技術的發(fā)展，學習行為數據的收集已經得以實現(xiàn)，然而不同來源的學習數據的復雜性、多樣性、規(guī)范性嚴重制約了數據的統(tǒng)一分析與利用。為解決這個問題，美國高級分布式學習組織 (ADL)發(fā)布了全新學習技術規(guī)范xAPI，采用簡單統(tǒng)一的規(guī)則記錄學習經歷，為學習大數據的獲取、共享與應用提供了基礎規(guī)范。

1 學習技術標準xAPI的概念及內容

xAPI又稱Experience API，是由美國高級分布式學習組織于2013年4月21日正式發(fā)布的新一代學習技術標準，早期版本曾用名為Tin Can API。xAPI主要用于學習經歷跟蹤和記錄，在不同類型的學習活動中記載每個學習者的個性化學習行為，包括真實和虛擬學習、正式與非正式學習、協(xié)作式或移動學習等不同類型的學習活動。學習者可以從任意時間地點通過書籍、電腦、移動終端和社交平臺進行學習，而技術可以收集、跟蹤和記錄關于這些學習事件的數據。它彌補了傳統(tǒng)技術標準在學習記載和分析上的不足，克服了其只能單純記錄學生學習課件過程的局限，使?jié)M足個性化學習需求成為可能。

圖1 xAPI官方介紹圖

xAPI可以記錄任何時間發(fā)生的任何學習行為，它通過Statement聲明的方式記錄每次學習行為，Statement是xAPI的核心，采用“Actor（操作者）+Verb（動詞）+Object（對象）”的形式來描述一個學習活動。所有的學習活動都以這種結構描述和存儲，如“張三（Actor）完成（Verb）了英語水平測試（Object）”。不論采用何種語言編寫，這種描述結構都是穩(wěn)定和通用的。為了保證xAPI具有分布式的特性，Statement在邏輯結構上是不可變的，但聲明所引用的活動內容是可變的。Statement中可包含10種屬性，除了前面提到的操作者、動詞、對象這三個必選項外，還可包括結果、時間戳、存儲、授權等其他7項可選屬性，可根據需要決定是否使用。

xAPI采用全新定義的學習內容存儲機制——學習記錄存儲LRS（Learning Record Store）來記錄學習經歷。LRS類似于數據庫，所有的學習記錄都是按照Statement聲明所定義的規(guī)則進行記錄，不同場景下不同的學習活動產生的記錄均可傳送到LRS中存儲（如圖2所示），其中學習管理系統(tǒng)LMS（Learning Management System），在企業(yè)培訓中一般指的是企業(yè)員工遠程培訓系統(tǒng)。

圖2 學習記錄存儲LRS原理示意

LRS學習記錄庫通常獨立存在于學習管理系統(tǒng)（以下簡稱“LMS”）外，也可以存在于LMS中，LRS之間能夠實現(xiàn)行為記錄狀態(tài)的分享和傳遞（如圖3所示）。

圖3 學習記錄存儲LRS共享

2 xAPI標準在網絡培訓中的應用思路——以中國石化遠程培訓系統(tǒng)為例

2.1 主要應用方式

目前，現(xiàn)有LMS對xAPI標準的支持主要有三種實現(xiàn)方式：一是通過資源重構，將現(xiàn)有執(zhí)行SCORM、AICC課件標準的學習資源轉化為支持xAPI環(huán)境的課件格式；二是平臺重構，在平臺內部建立學習記錄存儲系統(tǒng)LRS以及對xAPI支持的相應機制；三是插件重構，開發(fā)基于網頁或應用程序的插件，實現(xiàn)在學習資源內容以及呈現(xiàn)形式不改變的基礎上將學習經驗完整傳輸到獨立的LRS中。

目前要在企業(yè)內部實現(xiàn)對xAPI標準的支持，依托平臺是企業(yè)遠程培訓系統(tǒng)。基于遠程培訓系統(tǒng)現(xiàn)有標準課件數量規(guī)模及后續(xù)資源開發(fā)制約性等原因，采用資源重構的難度和工作量往往較大，且單純資源重構已無法滿足全面記錄的要求。從系統(tǒng)的擴展性出發(fā)，遠程培訓系統(tǒng)采用平臺重構模式，則能夠很好利用xAPI解決LMS內部的學習記錄問題，后續(xù)可針對和LMS無關的學習內容利用插件模式與建立的LRS進行整合。

2.2 應用步驟

中國石化遠程培訓系統(tǒng)是典型的LMS，為實現(xiàn)對xAPI的支持，按照平臺和插件重構相結合的思路，可以按照下述步驟對其進行再設計與重構：

（1）定義學習行為，建立學習記錄存儲（LRS）和學習活動記錄聲明（Statement）要素。

要讓遠程培訓系統(tǒng)支持xAPI標準，主要是建立并定義好四項內容，分別是：學習記錄庫、活動代理、語句和認證。而建立學習記錄庫（LRS）是支持xAPI的基礎性工作，是對規(guī)范化語句的統(tǒng)一記錄前提，主要包括建立動詞庫與對象集。結合xAPI規(guī)范和遠程培訓系統(tǒng)的學習活動實際，規(guī)定了遠程培訓系統(tǒng)中基于xAPI的動詞類別，具體類別及語義描述如下：

表1 基于xAPI遠程培訓系統(tǒng)中動詞庫集合

xAPI規(guī)范中規(guī)定了13個常用活動對象，遠程培訓系統(tǒng)支持xAPI的設計并保留這些活動定義。上述動詞庫和對象庫是綜合xAPI官方和遠程培訓系統(tǒng)實際具有的學習活動而定義的集合，對象庫和動詞庫都可以隨著學習活動的豐富而不斷進行擴展，是動態(tài)變化的集合。

（2）改造遠程培訓系統(tǒng)，實現(xiàn)學習者學習行為自動生成語句并傳輸至LRS內部存儲。

完成LRS建設和語句的動詞庫、對象庫定義后，下一步則是開發(fā)適用于現(xiàn)有的遠程培訓系統(tǒng)的活動代理，使得遠程培訓系統(tǒng)現(xiàn)有各類學習活動可以通過互動代理生成符合標準的語句，從而記錄在LRS當中。

具體來說，針對遠程培訓系統(tǒng)的活動代理就是一個通用的中介程序。當遠程培訓系統(tǒng)中各類學習活動發(fā)生時，通過將活動操作者、動作、對象、結果、語境、時間戳等與活動相關的信息傳遞給活動代理，活動代理根據LRS定義的語句規(guī)則將上述信息包裝生成語句并通過接口傳遞給LRS，實現(xiàn)對學習者在遠程培訓系統(tǒng)的學習行為的標準化記錄和存儲。遠程培訓系統(tǒng)目前適于接入到活動代理的主要活動如表2所示：

表2 遠程培訓系統(tǒng)支持xAPI關鍵活動

（3）定制開發(fā)相關學習軟件，實現(xiàn)與LRS融合。

上述針對遠程培訓系統(tǒng)的改造解決了學習者在平臺上正式學習行為的記錄問題，通過大數據分析能夠開展一些學習者行為分析，而xAPI標準最大的特點就是能夠對正式學習之外的各類非正式學習行為進行統(tǒng)一記錄。因此，在完成遠程培訓系統(tǒng)改造基礎上，有必要對目前與學員學習緊密相關的學習軟件進行二次開發(fā)，從而對學習者通過此類軟件非正式學習的行為進行記錄。

與學習相關的軟件有很多，在工作場景和學習場景一體化大背景下，結合中國石化遠程培訓開展實際以及日常工作平臺所用信息平臺，擬將中國石化移動學習客戶端（APP）、中國石化自動化辦公系統(tǒng)（OA）以及微信平臺作為首批支持xAPI軟件的對象進行二次開發(fā)，將工作場景和生活場景中的學習行為都納入到xAPI的記錄范疇。

具體開發(fā)的基本思路和遠程培訓系統(tǒng)改造類似，首先是開發(fā)或者復用一套活動代理程序，其次是定義這些軟件目標學習行為，然后是改造學習軟件，使目標學習行為發(fā)生時自動將學習者學習數據以活動流形式記錄在學習者LRS中。通過分析篩選，三個軟件的關鍵活動見表3、表4、表5：

表3 移動學習APP支持xAPI關鍵活動

表4 OA系統(tǒng)支持xAPI關鍵活動

（4）開發(fā)基于瀏覽器的學習活動記錄插件，實現(xiàn)基于瀏覽器的非正式學習活動的記錄。

學習者非正式學習活動除通過上述軟件系統(tǒng)發(fā)生外，大量是通過自主閱讀網頁進行，這類非正式學習活動由于其學習內容和依托平臺的不確定，無法實現(xiàn)統(tǒng)一的自動記錄。而此類自主閱讀網頁開展的學習活動是最主要的非正式學習活動，因此有必要按照xAPI的語句規(guī)范進行記錄。

表5 微信支持xAPI關鍵活動

考慮到內容不確定但都是基于瀏覽器的學習行為，可以通過瀏覽器插件以手動觸發(fā)的方式對這類學習活動進行記錄。當學習者瀏覽網頁并覺得有必要對當前學習行為進行記錄時可以點擊瀏覽器中的插件，插件將獲取當前用戶、網頁的相關信息，并按照xAPI語句的規(guī)范生成相應的學習行為記錄并傳輸給LRS進行記錄，插件承擔了上述平臺和軟件改造中的活動代理角色。

插件設計開發(fā)需要重點解決學習者身份認證和活動相關信息獲取問題。身份認證可以利用現(xiàn)有遠程培訓系統(tǒng)采用的中國石化統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)進行認證，活動相關信息可通過網頁標題、系統(tǒng)時間自動獲取，學習動詞可由學習者在動詞集合中選取，活動結果可從系統(tǒng)內置的結果中選取常用短語或由用戶自行輸入。

（5）實現(xiàn)學習分析可視化建模，進行學習者行為數據分析并加以利用。

利用xAPI進行學習行為記錄最主要的目的是進行學習者行為分析，以便有針對性地開展后續(xù)的個性化學習服務。因此，在積累了大量正式學習和非正式學習的學習行為數據基礎上，下一步則是針對已有學習數據進行建模，利用大數據分析得出相關行為特點并進一步加以利用。

3 xAPI標準應用預期

通過對xAPI標準的支持，實現(xiàn)了學習大數據的積累，而利用大數據則具有更加廣闊的空間。按照目前有限的學習行為記錄所生成的學習數據至少可以開展以下幾個方面的應用：

一是個性化學習內容推送。結合學員以往學習經歷、學習活動軌跡、學習風格，判斷出學習者的學習興趣點，結合課件資源庫和平臺已有的互動資源，動態(tài)推送學員可能感興趣的課件、專區(qū)論壇等內容，為學員個人學習需要提供服務。

二是崗位能力分析與學習計劃。通過學員個人學習經歷和能力評估結果，結合其所處的崗位對能力知識的要求，判斷出員工可能有待提升的、崗位所需的能力項，進而形成推薦課程，同時結合學習者學習行為特點，制定崗位能力提升學習計劃供學員選擇，并按學員選定的計劃時間節(jié)點，為學員提供學習提醒服務。

三是學習需要預測。根據一段時間內全體學員學習內容和偏好、興趣點、參與程度等綜合分析，預測出學習者下一階段重點感興趣的學習內容主題和學習形式，并有針對性地開發(fā)相應的學習資源。

四是企業(yè)人才選拔。通過學習行為數據分析，能夠分析出每一名員工的學習工作特點、成長規(guī)律等，企業(yè)人才選拔模塊可按照年齡、業(yè)務領域、成長路徑、能力特點對系統(tǒng)內人員進行按條件篩選，為企業(yè)進一步開展人才篩選、選拔、培養(yǎng)和利用提供重要的參考。

4 結語

xAPI標準為學習利用大數據分析奠定了良好的基礎，雖然目前對xAPI標準的應用仍處于起步階段，但基于xAPI標準的學習行為大數據在未來將具有非常廣闊的應用前景。首先，在企業(yè)培訓方面，xAPI標準的應用將有助于提高培訓的針對性和實效性，滿足組織、崗位對人才能力提升的需求，同時，也能夠更好為員工個性化發(fā)展提供服務；其次，在工作績效改進方面，xAPI標準能夠將員工工作行為和學習行為進行一體化管理和分析，實現(xiàn)工作和學習的相互促進，不斷改進員工的工作績效；再次，在企業(yè)人才發(fā)展戰(zhàn)略方面，xAPI標準的應用將有助于企業(yè)更好地掌握現(xiàn)有人才隊伍整體情況和特點，為進一步選拔、培養(yǎng)和任用人才提供重要參考。

參 考 文 獻

[1] 顧小清, 鄭隆威, 簡菁. 獲取教育大數據：基于xAPI規(guī)范對學習經歷數據的獲取與共享[J]. 現(xiàn)代遠程教育研究, 2014(5).

[2] 趙興龍. Tin Can API：新一代E- Learning標準解讀及啟示[J]. 中國遠程教育, 2014(8).

[3] 唐燁偉, 趙桐, 王偉. xAPI—新一代學習技術規(guī)范引領智慧教育新標準[J]. 現(xiàn)代教育技術, 2015(1).

[4] 李青, 孔沖. 下一代SCORM標準的新動向: ADL TLA 和Experience API解讀[J]. 電化教育研究, 2013(8).

[5] ADL. What is Tin Can[OL]. http://tincanapi.com/learningrecord- store.

[6] TIN CAN API[EB/OL]. http://tincanapi.com/get- started.

The Application of Learning Technology Standards in Training in the Big Data Era

Cheng Jun
(SINOPEC Management Institute, Beijing 100012, China)

[Abstract]With the advent of the era of big data, its application has become a common concern among education and training practitioners. The paper introduces the basic principles and characteristics of the newgeneration learning technology standard — xAPI and discusses the scenarios of its application in training. Using the remote training system of SINOPEC as the example, the paper proposes the approaches and plans for applying xAPI in remote training systems, and makes predictions about its use in the future.

[Key words]big data, learning technology standards, xAPI, remote training

[收稿日期]2016- 3- 2。

[作者簡介]程俊（1984—），男，江西景德鎮(zhèn)人。畢業(yè)于北京師范大學教育技術學專業(yè)，碩士研究生。工程師，現(xiàn)就職于石油化工管理干部學院。電子郵箱：chengj.glgy@sinopec.com。