余驥超 余小高

摘要：為了提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，做到因材施教，將互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到個(gè)性化學(xué)習(xí)中，提出個(gè)性化學(xué)習(xí)空間。首先探討個(gè)性化學(xué)習(xí)空間功能，提出學(xué)習(xí)空間架構(gòu);其次對(duì)個(gè)性化空間工作流程進(jìn)行梳理，并分析學(xué)習(xí)空間特點(diǎn);最后通過原型系統(tǒng)分析可知，學(xué)生課程學(xué)習(xí)效果得到了提高。因此，該學(xué)習(xí)空間可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，有效提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;大數(shù)據(jù);虛擬現(xiàn)實(shí);個(gè)性化學(xué)習(xí)空間;人才培養(yǎng)

DOI：10.11907/rjd k.191300

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2019）012-0245-04

0引言

當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的需求日趨強(qiáng)烈，知識(shí)更新越來越快，全民終身學(xué)習(xí)時(shí)代已到來。為了最大限度地實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值，個(gè)性化學(xué)習(xí)模式是未來發(fā)展必然趨勢(shì)?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展綱要（2010-2020年）》提出“注重因材施教，關(guān)注學(xué)生不同特點(diǎn)和個(gè)性差異，發(fā)展每一個(gè)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)潛能”。當(dāng)前以課堂集中學(xué)習(xí)為主的模式已不能滿足個(gè)性化人才培養(yǎng)要求。為了滿足社會(huì)對(duì)各種人才的需求，充分發(fā)揮每個(gè)人的價(jià)值，亟待創(chuàng)建個(gè)性化學(xué)習(xí)空間。

眾多學(xué)者對(duì)個(gè)性化學(xué)習(xí)空間開展了積極研究，主要從個(gè)性化空間理念、模型、設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)3個(gè)方面展開，重點(diǎn)論述了個(gè)性化空間對(duì)教育發(fā)展的積極意義、對(duì)人才培養(yǎng)的價(jià)值及個(gè)性化學(xué)習(xí)空間構(gòu)建方法，但是沒有提出確定的學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)方法，無法滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，同時(shí)也沒有提出獲取國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源的措施，不能發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)+和大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)。目前構(gòu)建的大多數(shù)學(xué)習(xí)空間也沒有體現(xiàn)3D和虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)，離實(shí)際學(xué)習(xí)空間相差甚遠(yuǎn)，達(dá)不到沉浸式學(xué)習(xí)的效果。

本文擬利用互聯(lián)網(wǎng)+與大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)學(xué)生數(shù)字畫像，分析不同學(xué)生的個(gè)性，測(cè)量其知識(shí)掌握程度和學(xué)習(xí)能力，發(fā)現(xiàn)其行為模式及規(guī)律。該研究在理論上可為探索和構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)空間提供參考，在應(yīng)用上可為個(gè)性化學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供借鑒，為學(xué)習(xí)者提供終身學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)人盡其才，同時(shí)彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)資源的不足，改進(jìn)傳統(tǒng)集中教學(xué)無法滿足學(xué)生個(gè)性化需求的弊端。

1功能結(jié)構(gòu)

互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)環(huán)境下，基于虛擬現(xiàn)實(shí)的個(gè)性化學(xué)習(xí)空間功能主要由學(xué)生個(gè)性確定、學(xué)習(xí)室、個(gè)人檔案室、監(jiān)控室和虛擬交互中心組成。功能結(jié)構(gòu)如圖l所示。

1.1學(xué)生個(gè)性確定

以互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，采集各種學(xué)生數(shù)據(jù)，進(jìn)行清洗和存儲(chǔ)。對(duì)清洗后的學(xué)生數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，提取和選擇學(xué)生特征。選擇合適的分類預(yù)測(cè)算法，構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)不同學(xué)生個(gè)性。

1.2學(xué)習(xí)室

利用互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、3D建模和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，建立學(xué)習(xí)室，動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)方案、學(xué)習(xí)計(jì)劃、學(xué)習(xí)進(jìn)度，優(yōu)化知識(shí)推薦內(nèi)容。學(xué)習(xí)進(jìn)度指根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求，為學(xué)生量身定制學(xué)習(xí)計(jì)劃。推薦學(xué)習(xí)知識(shí)功能指根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)和個(gè)性化學(xué)習(xí)知識(shí)體系，向其推薦優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，幫助其完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

1.3個(gè)人檔案室

自動(dòng)收集、整理、統(tǒng)計(jì)學(xué)生學(xué)習(xí)資源，為其它功能的實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支持，并具有測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果和存儲(chǔ)學(xué)習(xí)情況等功能。測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果的功能指學(xué)生能夠根據(jù)學(xué)習(xí)要求完成考試，并對(duì)其學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)反饋。

1.4虛擬交互中心

該功能提供人機(jī)交互、師生交互、學(xué)生之間交互等，主要包括研討室、會(huì)議室和閱覽窒。根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)，對(duì)這些空間進(jìn)行個(gè)性化虛擬布局，滿足各自功能，為學(xué)生提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)交流平臺(tái)。

1.5監(jiān)控室

分析和挖掘?qū)W習(xí)資源，動(dòng)態(tài)跟蹤學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)。根據(jù)人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和知識(shí)體系，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)展，監(jiān)測(cè)其學(xué)習(xí)狀況，并具有學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)功能，引導(dǎo)學(xué)生牢固掌握知識(shí)，健康成長(zhǎng)。自適應(yīng)調(diào)整功能指?jìng)€(gè)性化學(xué)習(xí)空間可根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，自我智能學(xué)習(xí)，并進(jìn)行改進(jìn)。

2個(gè)性化學(xué)習(xí)空間架構(gòu)

將互聯(lián)網(wǎng)+和大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到教育領(lǐng)域，構(gòu)建滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)需要的平臺(tái);收集、存儲(chǔ)、分析和挖掘國(guó)內(nèi)外學(xué)習(xí)資源，提煉符合個(gè)性化學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn);采用3D建模和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)空間，推薦有針對(duì)性的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，對(duì)學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤和指導(dǎo)。個(gè)性化學(xué)習(xí)空間架構(gòu)共分7層，如圖2所示。

2.1數(shù)據(jù)源

該平臺(tái)的數(shù)據(jù)源由學(xué)校內(nèi)部數(shù)據(jù)源與校外數(shù)據(jù)源組成，校內(nèi)數(shù)據(jù)源包括網(wǎng)絡(luò)日志、教務(wù)系統(tǒng)、學(xué)生管理系統(tǒng)、校園一卡通系統(tǒng)及學(xué)習(xí)系統(tǒng)等校內(nèi)各種教育教學(xué)資源;校外數(shù)據(jù)源指充分利用互聯(lián)網(wǎng)+等收集的國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源等。

2.2采集層

該層主要是以互聯(lián)網(wǎng)+和大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)教育教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，有實(shí)時(shí)采集與批量采集兩種形式。實(shí)時(shí)采集主要采用智能技術(shù)等手段及時(shí)捕獲、傳輸各類教育教學(xué)數(shù)據(jù);批量采集主要對(duì)已收集的各類教育教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入和拷貝等操作。個(gè)性化學(xué)習(xí)空間采集的校內(nèi)教育數(shù)據(jù)與以互聯(lián)網(wǎng)+為基礎(chǔ)的校外教育數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)教育數(shù)據(jù)相比，全面性、自然性和時(shí)效性等特點(diǎn)更鮮明，能更好地分析和處理復(fù)雜多樣的數(shù)據(jù)。

2.3存儲(chǔ)層

該層采用分布式存儲(chǔ)架構(gòu)，存儲(chǔ)方式主要有分布式數(shù)據(jù)庫、分布式數(shù)據(jù)倉庫、分布式內(nèi)存存儲(chǔ)和分布式文件系統(tǒng)等。

2.4運(yùn)算層

該層可提供高效的計(jì)算性分析和挖掘大數(shù)據(jù)，其運(yùn)算引擎主要包括批處理、流運(yùn)算、內(nèi)存計(jì)算和圖運(yùn)算等。

2.5分析和挖掘?qū)?/p>

分析和挖掘是大數(shù)據(jù)兩個(gè)主要應(yīng)用，大數(shù)據(jù)分析重點(diǎn)是解決個(gè)性化學(xué)習(xí)空間中發(fā)現(xiàn)的問題;大數(shù)據(jù)挖掘重點(diǎn)是設(shè)計(jì)新算法與構(gòu)建新模型。雖然二者側(cè)重點(diǎn)有所差異，但采用的技術(shù)類似，主要有聚類分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則、分類預(yù)測(cè)、語義分析等。

2.6模型構(gòu)建層

模型構(gòu)建指選擇適當(dāng)?shù)膶W(xué)生特征與分類器模型，通過歷史數(shù)據(jù)對(duì)分類器進(jìn)行訓(xùn)練和挑戰(zhàn)，最終建立性能良好的學(xué)生個(gè)性化預(yù)測(cè)模型，并對(duì)個(gè)性化空間進(jìn)行3D建模。該層分為學(xué)生特征提取、學(xué)生特征選擇、模型選擇、模型訓(xùn)練和3D空間建模等。

2.7應(yīng)用層

該層利用互聯(lián)網(wǎng)+和大數(shù)據(jù)等技術(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)獲取國(guó)內(nèi)外有關(guān)人才培養(yǎng)的數(shù)據(jù)，分析和挖掘滿足各專業(yè)人才標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)性化學(xué)習(xí)知識(shí)體系，滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。同時(shí)，將3D建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、分析和挖掘技術(shù)等應(yīng)用到個(gè)性化學(xué)習(xí)空間中，構(gòu)建學(xué)習(xí)室、研討室、檔案室和監(jiān)控室等，便于學(xué)生達(dá)到最佳學(xué)習(xí)效果。

3工作流程

個(gè)性化學(xué)習(xí)空間工作流程包含7個(gè)步驟，如圖3所示。

（1）采集學(xué)生數(shù)據(jù)訓(xùn)練集或待學(xué)習(xí)的學(xué)生數(shù)據(jù)，并進(jìn)行清洗、存儲(chǔ)。

（2）利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，分析和挖掘清洗后的學(xué)生數(shù)據(jù)。

（3）根據(jù)分析和挖掘的結(jié)果，提取和選擇學(xué)生特征。

（4）選擇合適的分類算法，對(duì)學(xué)生個(gè)性進(jìn)行分類。

（5）根據(jù)學(xué)生特征和選擇的分類算法，構(gòu)建學(xué)生個(gè)性預(yù)測(cè)模型。輸人教育教學(xué)數(shù)據(jù)，針對(duì)具體對(duì)象，利用3D建模技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，搭建個(gè)性化學(xué)習(xí)空間，包括學(xué)習(xí)室、研討室、檔案室、閱覽室和監(jiān)控室等，其中監(jiān)控室由系統(tǒng)控制，學(xué)生不能訪問。

（6）學(xué)生自主選擇進(jìn)人虛擬房間，退出房間時(shí)，監(jiān)控室自動(dòng)判斷是否進(jìn)行空間調(diào)整，若需調(diào)整，則轉(zhuǎn)向上一個(gè)步驟，否則重新選擇是否進(jìn)人房間。

（7）學(xué)生完成或暫停學(xué)習(xí)任務(wù)退出空間。

4特點(diǎn)

互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)環(huán)境下個(gè)性化學(xué)習(xí)空間具有以下5個(gè)特點(diǎn)：①真實(shí)性。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與3D建模技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)逼真的學(xué)習(xí)室、研討室、檔案室和監(jiān)控室等，讓學(xué)生置身于真實(shí)環(huán)境中，自主學(xué)習(xí)，達(dá)到學(xué)習(xí)的最佳境界;②針對(duì)性。可根據(jù)不同學(xué)生的個(gè)性化需求，協(xié)助進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，最大限度地幫助學(xué)生達(dá)到最佳學(xué)習(xí)效果;③共享性。突破時(shí)空限制，傳播和共享各種教育資源;④開放性?？烧虾蛢?yōu)化國(guó)內(nèi)外教育教學(xué)資源、學(xué)習(xí)理念等，提供給不同學(xué)生;⑤拓展性。具有學(xué)習(xí)室、研討室、檔案室、會(huì)議室等功能，充實(shí)個(gè)性化學(xué)習(xí)過程，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地獲取、更新和推薦優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源。

5應(yīng)用分析

在實(shí)踐中，為幫助不同學(xué)生掌握知識(shí)，順利完成學(xué)業(yè)，本文構(gòu)建了互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)環(huán)境下個(gè)性化學(xué)習(xí)空間的原型系統(tǒng)，采用3DMAx建模，開發(fā)工具為unitv3D，運(yùn)行環(huán)境為Hadoop。

該原型系統(tǒng)應(yīng)用到湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院《管理信息系統(tǒng)》課程中，學(xué)生可申請(qǐng)符合自己要求的個(gè)性化學(xué)習(xí)空間，獲取符合自己特點(diǎn)的優(yōu)質(zhì)課程學(xué)習(xí)資源，自主學(xué)習(xí)管理信息系統(tǒng)課程知識(shí)。虛擬閱覽室如圖4所示。

虛擬閱覽室場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)中的閱覽室一樣，配有書架、桌椅、數(shù)字化圖書等。與該課程傳統(tǒng)集中教學(xué)的班級(jí)對(duì)比，利用該原型系統(tǒng)，學(xué)生可以良好狀態(tài)投入學(xué)習(xí)，全部達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)，取得比接受傳統(tǒng)教學(xué)的學(xué)生更好的成績(jī)。

6結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)與虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)應(yīng)用到教育領(lǐng)域，為人才個(gè)性化培養(yǎng)提供了新思想和新方法，還可充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，搭建教育大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，獲取、整合和優(yōu)化國(guó)內(nèi)外各種教育資源，找出不同學(xué)生的特點(diǎn)，教師可有針對(duì)性地進(jìn)行輔導(dǎo)。本文結(jié)合3D建模和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)建符合不同學(xué)生需求的個(gè)性化學(xué)習(xí)空間，實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)，幫助其實(shí)現(xiàn)最佳學(xué)習(xí)效果，做到人盡其能，達(dá)到因材施教的目的。