黃 瑞，曾晨曦，李長青

(1. 揚州市職業(yè)大學(xué),江蘇 揚州 225009； 2. 國家測繪地理信息局,北京 100830； 3. 北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,北京 100042)

學(xué)習(xí)分析視角下測繪地理信息專業(yè)教學(xué)資源庫開發(fā)

黃 瑞1，曾晨曦2，李長青3

(1. 揚州市職業(yè)大學(xué),江蘇 揚州 225009； 2. 國家測繪地理信息局,北京 100830； 3. 北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,北京 100042)

針對專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè)及應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了項目建設(shè)在用戶服務(wù)面向、信息資源組織及學(xué)習(xí)過程指導(dǎo)中存在的不足；嘗試基于學(xué)習(xí)分析的數(shù)據(jù)采集、模型分析、可視化反饋等技術(shù)優(yōu)勢開發(fā)學(xué)習(xí)平臺；實現(xiàn)了專業(yè)教學(xué)資源庫的個性化施教功能，實現(xiàn)了解決自我差異分析、自我評估及導(dǎo)向分析及自我預(yù)測及監(jiān)控分析等問題；以測繪地理信息專業(yè)中《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程資源庫開發(fā)為例，就學(xué)習(xí)分析在專業(yè)教學(xué)資源庫中的平臺框架設(shè)計、平臺運行流程設(shè)計中的具體應(yīng)用進行了實證說明。

學(xué)習(xí)分析；專業(yè)教學(xué)資源庫；個性化學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)變革

2010年教育部正式啟動了職業(yè)教育專業(yè)教學(xué)資源庫(簡稱“資源庫”)項目，截至2015年底，中央財政總計投入3.8億元建設(shè)資金，支持建設(shè)了71個不同專業(yè)項目[1]。目前已經(jīng)建成的各類多媒體信息資源達33萬余條，綜合訪問量達8900萬人次。資源庫項目的開展對規(guī)范專業(yè)教學(xué)要求、強化行業(yè)職業(yè)技能、共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源、滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)，以及為培養(yǎng)高技能人才搭建終身學(xué)習(xí)平臺起到了重要作用[2-3]。然而，隨著用戶認識水平的提升和項目建設(shè)的不斷深入，資源庫項目正在被賦予更高要求，一些受傳統(tǒng)技術(shù)限制形成的建設(shè)瓶頸，正亟須引入新技術(shù)加以解決。學(xué)習(xí)分析(learning analysis,LA)在國際上被稱為“自學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)問世以來，教育技術(shù)大規(guī)模發(fā)展的第三次浪潮”[4]。LA在學(xué)習(xí)信息采集、分析、評估及引導(dǎo)方面具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢，如何將LA引入資源庫項目開發(fā)中，對于解除項目發(fā)展技術(shù)瓶頸、提升項目建設(shè)績效具有重要意義，而目前關(guān)于這方面的探討較有限。本文嘗試基于學(xué)習(xí)分析，開展測繪地理信息專業(yè)教學(xué)資源庫的開發(fā)。

1 面向用戶需求，資源庫項目開發(fā)存在的不足

2010年《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》指出：“資源庫項目建設(shè)的中心任務(wù)是為全國范圍內(nèi)的教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、企業(yè)員工培訓(xùn)、社會愛好者學(xué)習(xí)提供優(yōu)質(zhì)專業(yè)教學(xué)資源，提供跨學(xué)校、跨地區(qū)，時時、處處、人人的無界化服務(wù)”[5]。這一建設(shè)目標從應(yīng)用角度又可以具體為4類用戶的不同需求，即通過項目建設(shè)，教師可以豐富備課授課素材，提升專業(yè)教學(xué)水平，歸納專業(yè)發(fā)展資訊，以及完善人才培養(yǎng)方案；學(xué)生可以延展課堂學(xué)習(xí)空間，分享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，提供個性學(xué)習(xí)引導(dǎo)，以及拓寬自主學(xué)習(xí)通道[6]；企業(yè)員工可以理解基礎(chǔ)作業(yè)原理，解答實際工作難題，建立行業(yè)全貌認識，以及搭建終身學(xué)習(xí)平臺；社會愛好者則可以開展基礎(chǔ)科普學(xué)習(xí)，理解相關(guān)生活熱點，探究問題解決方案，以及積累行業(yè)入門知識。雖然資源庫項目已經(jīng)取得顯著成效，但項目的開發(fā)尚存在3方面的不足。

1.1 成果設(shè)計定位單一，服務(wù)面向局限

筆者整理分析了2011—2014年16個資源庫項目的申報資料。各院校在申請之初，針對4類用戶需求，提出了針對性的建設(shè)內(nèi)容，然而在實際建設(shè)過程中，受制于建設(shè)人員、時間及技術(shù)條件的限制，成果服務(wù)面向單一的缺點非常明顯。資源庫建設(shè)由最初的“學(xué)習(xí)中心”弱化為“素材中心”，項目成果成為僅能滿足課堂教學(xué)、教師遴選素材的倉庫，而非引導(dǎo)4類用戶開展自我學(xué)習(xí)的交流平臺。服務(wù)面向單一化在很大程度上限制了有效用戶數(shù)的發(fā)展，局限了成果的服務(wù)效應(yīng)。

1.2 資源開發(fā)缺乏導(dǎo)向，有效資源不足

目前資源庫項目開發(fā)存在“重建輕用”的傾向[7]，導(dǎo)致有的項目成果總量達到TG級，但滿足用戶需求的有效資源卻不足。究其原因：首先，資源組織更多遵循傳統(tǒng)課程教學(xué)中的邏輯關(guān)系，未反映用戶的實際使用需求，用戶在海量信息中難以找到目標資源；其次，單個資源建設(shè)過于追求高清教學(xué)視頻、三維動畫等新技術(shù)應(yīng)用，有的項目這部分支出甚至占總費用的60%[8]，但是學(xué)習(xí)者真正需要的學(xué)習(xí)資料，如講解文字表達、教學(xué)案例選取、實驗數(shù)據(jù)組織等則缺少足夠重視。這都造成項目成果總體上雖有亮點，但整體質(zhì)量堪憂。

1.3 過程學(xué)習(xí)缺乏指導(dǎo)，個性教學(xué)缺失

資源庫成果學(xué)習(xí)是一種長期的過程學(xué)習(xí)行為，為了提升學(xué)習(xí)效果，需要開展及時有效的過程指導(dǎo)[9]。目前的教學(xué)指導(dǎo)評估方式(如考試)，實際上屬于事后評價。這種評價行為具有滯后性，難以形成有效指導(dǎo)[10]。資源庫學(xué)習(xí)平臺中，應(yīng)該嵌入學(xué)習(xí)指導(dǎo)模塊，通過相關(guān)技術(shù)手段，及時收集、整理學(xué)習(xí)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，開展學(xué)習(xí)者行為分析，根據(jù)學(xué)習(xí)者的知識結(jié)構(gòu)和能力，推送恰當學(xué)習(xí)資料，并監(jiān)督評價學(xué)習(xí)過程，將測評結(jié)果以直觀形式反饋學(xué)習(xí)者，幫助學(xué)習(xí)者建立正確的學(xué)習(xí)方式，以提高學(xué)習(xí)績效。

2 學(xué)習(xí)分析與專業(yè)教學(xué)資源庫開發(fā)

LA的研究對象是學(xué)習(xí)者及其所處的環(huán)境，其目的是通過整理分析學(xué)習(xí)過程中的行為數(shù)據(jù)，預(yù)測評估學(xué)習(xí)過程中存在的問題，幫助學(xué)習(xí)者優(yōu)化學(xué)習(xí)狀態(tài)及效果[11]。LA為解決不同類型用戶之間的差異分析、學(xué)習(xí)過程中的評估和引導(dǎo)分析、學(xué)習(xí)效果的預(yù)測及監(jiān)控分析提供了技術(shù)可能。LA主要通過采集學(xué)習(xí)者年齡、性別、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)時間及具體任務(wù)的完成情況等信息，存儲建立學(xué)習(xí)者基礎(chǔ)檔案，并在此基礎(chǔ)上判斷不同用戶的學(xué)習(xí)特征，實現(xiàn)不同類型學(xué)習(xí)者的差異化學(xué)習(xí)；在具體學(xué)習(xí)過程中，LA通過記錄學(xué)習(xí)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，開展聚類、規(guī)則推理等模型分析，客觀、準確地判斷學(xué)習(xí)者當前狀態(tài)，準確推送目標學(xué)習(xí)資源，降低學(xué)習(xí)者的主觀隨意性，提供實時、過程性指導(dǎo)，幫助其合理定位和優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)；在學(xué)習(xí)效果的評定和監(jiān)測環(huán)節(jié)，LA通過學(xué)習(xí)平臺記錄的不同知識點掌握情況、解答時間及應(yīng)用水平等評測數(shù)據(jù)，融合回歸分析、人工智能算法及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段，對學(xué)習(xí)過程開展預(yù)測和監(jiān)控，鑒別出影響學(xué)習(xí)績效的因素，逐步提高學(xué)習(xí)者的知識結(jié)構(gòu)。

3 基于LA的專業(yè)教學(xué)資源庫設(shè)計

2011—2013年，筆者團隊完成了工程測量專業(yè)教學(xué)資源庫開發(fā)建設(shè)，2016年又啟動了測繪地理信息專業(yè)教學(xué)資源庫項目開發(fā)。針對前次項目建設(shè)中存在的技術(shù)局限，本次嘗試將LA引入新項目的開發(fā)中，本文以《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程資源開發(fā)為例，具體說明開發(fā)思路。

3.1 平臺功能框架設(shè)計

《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程教學(xué)資源庫設(shè)計整體上要求簡潔、清晰地幫助學(xué)習(xí)者從海量信息中提取出有價值信息。為了實現(xiàn)該目標，如圖1所示，借鑒以往項目開發(fā)經(jīng)驗[12]，提出在平臺設(shè)計中，將整體框架劃分為數(shù)據(jù)層、分析層、報告層、干預(yù)和適應(yīng)層4個層次。數(shù)據(jù)層主要收集、整理課程資源學(xué)習(xí)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)倉庫中的基本信息數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的用戶瀏覽日志，以及學(xué)習(xí)分析技術(shù)應(yīng)用的其他信息；在分析層，由該層的分析引擎，通過分析模型開展數(shù)據(jù)分析；在報告層，根據(jù)4類學(xué)習(xí)用戶的不同需求，通過可視化工具，呈現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，并通知特征人群；最后在系統(tǒng)的干預(yù)和適應(yīng)層，依據(jù)報告層獲得的學(xué)習(xí)分析結(jié)果和個人學(xué)習(xí)特征來量身定制學(xué)習(xí)方案，如可以根據(jù)學(xué)習(xí)者不同的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)習(xí)慣，為他們推薦感興趣的教學(xué)內(nèi)容和相關(guān)資料，完成個性化學(xué)習(xí)目標。

圖1 平臺整體設(shè)計

從這一思路出發(fā)，本次項目開發(fā)以Moodle平臺為基礎(chǔ)，設(shè)計時參考了美國《基于教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析促進教與學(xué)》報告[13]中自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)案例，并根據(jù)課程特點，對系統(tǒng)中的專題模塊作了較大修改。平臺設(shè)計根據(jù)學(xué)習(xí)者基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)特征進行動態(tài)分層，為每個層級的學(xué)習(xí)者推送個性化學(xué)習(xí)資源，定制學(xué)習(xí)路徑，使每個學(xué)生都能找到自己的“最近發(fā)展區(qū)”[14]，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)潛能，逐步超越知識邊界，從而不斷實現(xiàn)階躍式發(fā)展。此外，學(xué)習(xí)平臺還增加了助手功能模塊，平臺信息經(jīng)過助手功能模塊智能處理后，把信息分別推送給不同學(xué)習(xí)者。而在教學(xué)輔導(dǎo)端，助手功能模塊可根據(jù)學(xué)習(xí)者的在線學(xué)習(xí)情況，反饋學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，幫助教學(xué)輔導(dǎo)人員制定更合理的施教措施。

3.2 平臺的運行流程設(shè)計

平臺的運行流程如圖2所示。①學(xué)習(xí)者確定，4類學(xué)習(xí)者在初次登錄時，需填寫反映個人信息的基本信息量表，以明確學(xué)員的身份信息、學(xué)習(xí)風(fēng)格及興趣偏好，為確定合理的學(xué)習(xí)導(dǎo)航方案提供信息依據(jù)；②初始能力評估，在具體教學(xué)課程開始之前，需要對學(xué)習(xí)者初始能力進行分析，通過設(shè)置難易等級不同的測試題，確定學(xué)習(xí)者的初始認知水平；③登錄學(xué)習(xí)，首次登錄學(xué)習(xí)后，進行所羅門學(xué)習(xí)風(fēng)格量表測試，明確學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格，并將測評結(jié)果存放于個人信息檔案中； ④教學(xué)設(shè)計， 《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程是測繪地理信息專業(yè)的一門基礎(chǔ)專業(yè)課，根據(jù)4類用戶的學(xué)習(xí)需要，教學(xué)內(nèi)容組織以實踐操作課程為主，理論指導(dǎo)課為輔，課程內(nèi)容設(shè)計如圖3所示，圍繞空間數(shù)據(jù)采集、空間數(shù)據(jù)編輯、空間數(shù)據(jù)管理、空間數(shù)據(jù)查詢與分析及地理信息產(chǎn)品輸出等7個大方面組織，共設(shè)計為28個一級學(xué)習(xí)情境，每個學(xué)習(xí)情境服務(wù)單個具體知識點的理論講解與實踐操作，以任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)形式指導(dǎo)學(xué)員完成學(xué)習(xí)任務(wù)；⑤推薦學(xué)習(xí)內(nèi)容，基于LA中的社會網(wǎng)絡(luò)分析法、內(nèi)容分析法及話語分析法等技術(shù)手段對學(xué)生的個性化特征進行模型化處理，對學(xué)習(xí)者行為進行分析，為學(xué)習(xí)者推薦合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容，對學(xué)習(xí)結(jié)果進行判斷和科學(xué)預(yù)測；⑥了解學(xué)習(xí)進度及狀態(tài)，教學(xué)者通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析，掌握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求及規(guī)律，為不同學(xué)習(xí)者推送恰當?shù)膫€性化學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)路徑，營造個性化學(xué)習(xí)環(huán)境，同時通過多元統(tǒng)計、因子及相關(guān)分析歸納影響學(xué)習(xí)績效的影響因素，預(yù)測教學(xué)效果，進行學(xué)習(xí)過程干預(yù)，以提升個體智慧發(fā)展；⑦學(xué)習(xí)測評及再學(xué)習(xí)，單元學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)束后進行實時測評，并將測評結(jié)果存放于學(xué)習(xí)者信息檔案中，所有分析結(jié)果也可以進行可視化呈現(xiàn)，學(xué)習(xí)者可以了解自身學(xué)習(xí)進度及知識掌握情況。以便有針對性的調(diào)整學(xué)習(xí)方案，提升再學(xué)習(xí)效率。

圖2 平臺運行流程

4 結(jié) 語

LA在專業(yè)教學(xué)資源庫開發(fā)中的應(yīng)用，開辟了資源庫項目成果個性化學(xué)習(xí)的新途徑，較之傳統(tǒng)的資源庫項目開發(fā)，它真正促成了“以學(xué)習(xí)者為中心”學(xué)習(xí)模式的建立。由于個性化學(xué)習(xí)的開展本身需要較復(fù)雜的技術(shù)條件，LA在我國目前仍處于理論分析及應(yīng)用的初步嘗試階段，可供借鑒的成熟案例較少，本次項目開發(fā)處于中期開發(fā)階段，因此項目研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在全面性和準確性方面還存在局限，如目前收集的數(shù)據(jù)基本僅來自于學(xué)生用戶的操作數(shù)據(jù)，并不能反映用戶數(shù)據(jù)的全貌特征。另外在數(shù)據(jù)分析階段，如何建立數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)結(jié)果之間的量化關(guān)系也是LA亟待解決的技術(shù)問題。在后續(xù)研究中，將嘗試引入“人腦機接口技術(shù)”“智能學(xué)習(xí)技術(shù)”，推進LA在測繪地理信息專業(yè)教學(xué)資源庫項目開發(fā)中的進一步研究。

圖3 課程內(nèi)容設(shè)計

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DevelopmentoftheMajorTeachingResourceLibraryofSurveyingandMappingGeographicInformationfromthePerspectiveofLearningAnalysis

HUANG Rui1,ZENG Chenxi2,LI Changqing3

(1. Yangzhou Polytechnic College, Yangzhou 225009, China; 2. State Bureau of Surveying, Mapping and Geoinformation, Beijing 100830, China; 3. Beijing Polytechnic College, Beijing 100042, China)

According to the present situation of the construction and application of the major teaching resources library, this paper analyzes the problems existing in the construction, including the user service, the organization of information resources and the guidance of the learning process. This paper tries to develop a learning platform based on the data acquisition, model analysis and visual feedback. Besides, it tries to achieve the personalized teaching function and solve the problems such as self discrepancy analysis, self assessment and orientation analysis, self analysis and monitoring analysis. Therefore, a case study of the curriculum resources development on geographic information system in the major of surveying and mapping geographic information is introduced. This paper makes an empirical analysis on the application of learning analysis in the design of the platform framework and the design of the platform operation flow.

learning analysis；major teaching resources database；personalized learning；learning change

黃瑞,曾晨曦,李長青.學(xué)習(xí)分析視角下測繪地理信息專業(yè)教學(xué)資源庫開發(fā)[J].測繪通報，2017(11)：151-154.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0367.

P208；G64

A

0494-0911(2017)11-0151-04

2017-02-28

教育部工程測量專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè)(2011017);江蘇省國土資源與地理信息重點專業(yè)群建設(shè)(2012Z003)

黃 瑞(1980—)，男，博士，副教授，主要從事測繪地理信息專業(yè)教育。E-mail:1546028308@qq.com