張君雁 楊晨輝 張志強(qiáng)

摘要：該文依據(jù)智能信息處理和大數(shù)據(jù)理論，利用相關(guān)的技術(shù)來跟蹤和采集學(xué)生學(xué)習(xí)行為的詳細(xì)數(shù)據(jù)并進(jìn)行特征分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育的目標(biāo)。在教學(xué)過程中，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育不僅能夠激發(fā)學(xué)生更多的潛力并提升學(xué)習(xí)能力，而且可以讓教師、家長(zhǎng)以及學(xué)生共同利用學(xué)習(xí)行為分析中得到的結(jié)論，制定完善的學(xué)習(xí)方案，不斷完善學(xué)生學(xué)習(xí)效果。本文結(jié)合多年的本科教學(xué)和管理經(jīng)驗(yàn)，提出基于大數(shù)據(jù)理論和方法的學(xué)習(xí)行為分析，為實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育給出了研究思路和方法。

關(guān)鍵詞：個(gè)性化教育;大數(shù)據(jù)理論;智能信息處理;學(xué)習(xí)行為分析;學(xué)習(xí)效果

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）13-0125-02

1引言

個(gè)性化教育已經(jīng)成為我國(guó)教育改革工作的重要舉措，在國(guó)家（2010-2020年）中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要中，將學(xué)生個(gè)陛化教育作為戰(zhàn)略目標(biāo)，其旨在關(guān)注學(xué)生的不同特點(diǎn)和個(gè)陛差異，發(fā)展每一個(gè)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)潛能。學(xué)生的學(xué)習(xí)行為特征將蘊(yùn)含在海量的信息數(shù)據(jù)中，尤其是小學(xué)生，其學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)模式、思維模式正處在培養(yǎng)和形成階段，為了能夠針對(duì)不同學(xué)生培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)狀態(tài)，提高其學(xué)習(xí)效率，進(jìn)行個(gè)性化輔導(dǎo)教育將非常必要，學(xué)生自控能力弱，更需要這種個(gè)性化的監(jiān)督教育，使之能夠養(yǎng)成適合學(xué)生自身的個(gè)性化學(xué)習(xí)方法，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以關(guān)注每個(gè)學(xué)生個(gè)體的微觀表現(xiàn)嘲。個(gè)性化教育能充分調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性;其教育數(shù)據(jù)的精確收集，能讓教育管理者及時(shí)掌握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀況，并進(jìn)行及時(shí)的干預(yù)和指導(dǎo)。實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)陛化行為數(shù)據(jù)的采集、行為數(shù)據(jù)與學(xué)生學(xué)習(xí)專注度的關(guān)聯(lián)，以及個(gè)性化平臺(tái)的搭建。整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵首先在行為化數(shù)據(jù)的采集，行為數(shù)據(jù)的采集必須通過先進(jìn)的rr技術(shù)支撐，必須具備人臉檢測(cè)與識(shí)別技術(shù)、行為特征提取與識(shí)別技術(shù)、視頻采集技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘與處理技術(shù)以及軟件開發(fā)技術(shù)等，各個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可。

2學(xué)生個(gè)性化行為數(shù)據(jù)的收集

在學(xué)習(xí)行為分析與收集方面，美國(guó)教育部率先提出了NEDM系統(tǒng)和方法;Verbert設(shè)計(jì)了一套教育數(shù)據(jù)集框架;Abwlado提出了一種獲取學(xué)習(xí)相關(guān)數(shù)據(jù)的方法;為建設(shè)一個(gè)個(gè)性化學(xué)習(xí)行為分析服務(wù)系統(tǒng)提供了思維藍(lán)圖;Siemens出了開放學(xué)習(xí)分析平臺(tái)來滿足各類學(xué)習(xí)系統(tǒng)和環(huán)境中的個(gè)性化學(xué)習(xí)行為分析需求;個(gè)性化教育基于先進(jìn)的數(shù)據(jù)技術(shù)為手段，以海量數(shù)據(jù)（結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化）為基礎(chǔ)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘與處理，形成一套涵蓋業(yè)務(wù)、技術(shù)和IT基礎(chǔ)架構(gòu)的全面解決方案來存儲(chǔ)、管理和分析教育數(shù)據(jù)。為了能從根本上實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育，首先必須采集足夠個(gè)性化數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)于大數(shù)據(jù)平臺(tái)中，其學(xué)生行為數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、收集、清洗以及處理如圖一所示：學(xué)生的個(gè)性化數(shù)據(jù)首先來自兩個(gè)方面，一方面是通過教學(xué)系統(tǒng)收集，比如收集學(xué)生的入學(xué)時(shí)間、人學(xué)年份、平時(shí)成績(jī)、期末成績(jī)、年齡、性別等;另一方面是通過人體特征進(jìn)行采集，比如上課表情（喜、怒、哀、樂）、上課的行為（長(zhǎng)時(shí)間低頭、發(fā)呆、搖頭晃腦、睡覺、說話），課下行為（走路的步態(tài)、神態(tài)、喜好）等全方位的采集，并通過計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行采集，通過數(shù)據(jù)清理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的計(jì)算，分析出一套學(xué)生行為與學(xué)習(xí)效果的最優(yōu)關(guān)系，最后形成學(xué)生學(xué)習(xí)行為專注度評(píng)價(jià)體系，得出學(xué)生的學(xué)習(xí)專注度，個(gè)性化教育平臺(tái)系統(tǒng)根據(jù)專注度持續(xù)的最佳時(shí)間進(jìn)行推送相關(guān)的知識(shí)資源，老師也可以根據(jù)系統(tǒng)的提示進(jìn)行個(gè)性化的人工干預(yù)，及時(shí)改變學(xué)生的不良學(xué)習(xí)行為和不好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

3個(gè)性化教學(xué)平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

個(gè)性化教學(xué)平臺(tái)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用云架構(gòu)的模式搭建，利用SaaS和PaaS結(jié)合的服務(wù)模型原則，該架構(gòu)的邏輯視圖如圖2所示。在云的體系架構(gòu)支撐下，資源學(xué)習(xí)庫(kù)系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)、教學(xué)系統(tǒng)等個(gè)性化學(xué)習(xí)行為分析數(shù)據(jù)收集并傳送到學(xué)生行為數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

大數(shù)據(jù)分布式計(jì)算系統(tǒng)從數(shù)據(jù)匯聚系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分布式運(yùn)算處理，這些處理包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、索引，以及針對(duì)不同的數(shù)據(jù)模型所進(jìn)行的分布式實(shí)時(shí)分析技術(shù)任務(wù)，從業(yè)務(wù)邏輯上看，則可簡(jiǎn)化為如圖2所示的架構(gòu)。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面主要考慮基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的分層設(shè)計(jì)，并利用基于Hadoop為核心的分布式計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)，形成了一個(gè)完整的大數(shù)據(jù)生態(tài)體系，包括從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理方面都應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)。

4個(gè)性化教育的優(yōu)勢(shì)

搭建基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的海量信息存儲(chǔ)平臺(tái)，能滿足不同環(huán)境下對(duì)高校學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)行為分析的需求搭建的平臺(tái)能提供分布式存儲(chǔ)、索引、分析功能，提供高可靠性的海量存儲(chǔ)、快速查詢與獲取，根據(jù)海量資源進(jìn)行后臺(tái)分析，構(gòu)建知識(shí)地圖。了解學(xué)生已經(jīng)掌握什么和沒有掌握什么，然后實(shí)施教學(xué)干預(yù)，從而改進(jìn)教學(xué);運(yùn)用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法，不但可以為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供支持，還可以判斷哪些學(xué)生從哪些同伴那里得到了啟示，學(xué)生在哪里產(chǎn)生了認(rèn)知上的困難，又是哪些情境因素影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)過程等，個(gè)性化教育平臺(tái)應(yīng)該提供了多用戶儀表盤服務(wù)。經(jīng)過數(shù)據(jù)收集分析后，儀表盤以可視化的方法輔助用戶進(jìn)行教學(xué)決策和學(xué)習(xí)干預(yù)構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)理論的個(gè)性化學(xué)習(xí)行為模型，能有助于提高高校學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)效果，通過對(duì)使用記錄挖掘，能挖掘后臺(tái)服務(wù)器中保存的學(xué)習(xí)行為日志，可以獲取學(xué)生使用學(xué)習(xí)平臺(tái)產(chǎn)生的訪問數(shù)據(jù)及交互信息，從中抽取出有用的數(shù)據(jù)，形成目標(biāo)模式;分析得到學(xué)生的使用習(xí)慣、行為偏好、學(xué)習(xí)進(jìn)度有助于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與改善并可以對(duì)學(xué)生形成個(gè)性化的學(xué)習(xí)服務(wù)。

5結(jié)論

個(gè)性化教育是教育信息化的發(fā)展趨勢(shì)，可以根據(jù)視頻采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)捕捉學(xué)習(xí)行為，包括表情、動(dòng)作、神態(tài)，并利用大數(shù)據(jù)分析與處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)專注度，然后采用有效的干預(yù)策略使學(xué)生集中精力，認(rèn)真學(xué)習(xí)?；趥€(gè)性化的教育方式不僅僅能夠改變傳統(tǒng)的教學(xué)管理方式，同時(shí)還能夠?qū)虒W(xué)過程中學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督，并且為課堂教學(xué)改革提供可靠的科學(xué)分析依據(jù)。對(duì)老師而言，根據(jù)學(xué)生個(gè)性化信息及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，實(shí)施干預(yù);對(duì)于學(xué)習(xí)資源平臺(tái)而言，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格、興趣偏好、知識(shí)水平等特征，個(gè)陛化推薦學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)路徑;對(duì)于學(xué)校而言，分析潛在危險(xiǎn)的學(xué)生發(fā)出警告并實(shí)施干預(yù)，改善學(xué)生的成績(jī)和表現(xiàn)等。