劉克禮

(安徽廣播電視大學(xué) 信息與工程學(xué)院，安徽 合肥 230022)

教學(xué)分析是教育管理中的重要環(huán)節(jié)，是進(jìn)行有效教學(xué)、提高教育質(zhì)量的有力保證。隨著教育信息化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)在線教育的持續(xù)發(fā)展，這種突破時(shí)間和空間限制的教學(xué)及學(xué)習(xí)方式，為學(xué)習(xí)者提供了便利，也使得在線學(xué)習(xí)平臺(tái)積累了大量的教學(xué)及學(xué)習(xí)記錄數(shù)據(jù)。在線教育快速發(fā)展為廣大學(xué)習(xí)者提供了方便、優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)，同時(shí)在線教育也存在著監(jiān)控不力，也就是說(shuō)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程得不到有效監(jiān)督。特別是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)效果以及網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)影響因素等，這也是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者集中研究的重點(diǎn)問(wèn)題[1]。運(yùn)用關(guān)聯(lián)規(guī)則尋找教學(xué)活動(dòng)之間的內(nèi)在聯(lián)系，為教學(xué)改革和管理提供科學(xué)依據(jù)[2]。通過(guò)關(guān)聯(lián)規(guī)則分析方法，深入研究課程的內(nèi)在聯(lián)系，探尋在線學(xué)習(xí)的規(guī)律，從而更好地開(kāi)展教學(xué)工作，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

1 關(guān)聯(lián)規(guī)則與數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘就是在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)中，自動(dòng)地發(fā)現(xiàn)有用信息的過(guò)程，即從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中，提取隱含在其中事先未發(fā)現(xiàn)但有意義的數(shù)據(jù)，因此，數(shù)據(jù)挖掘又稱作知識(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著教育信息化不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在教育領(lǐng)域也受到普遍關(guān)注[3]。

2 基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的教學(xué)分析

2.1 問(wèn)題提出

基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)發(fā)展至今，其辦學(xué)規(guī)模、教學(xué)效果都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前，基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)還是缺少監(jiān)控和評(píng)價(jià)，學(xué)習(xí)成果的考核基本采用期末考試與平時(shí)網(wǎng)上行為加權(quán)來(lái)評(píng)定。期末考試通常是紙質(zhì)筆試或機(jī)考的方式進(jìn)行，網(wǎng)上學(xué)習(xí)行為通常也是網(wǎng)上作業(yè)，或是統(tǒng)計(jì)課程點(diǎn)擊次數(shù)、或是統(tǒng)計(jì)在線時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行評(píng)定。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容的安排是否合理，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)的成效如何等都無(wú)法準(zhǔn)確的衡量[5]。如何充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)積累的這些學(xué)習(xí)記錄和課程數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，找出其潛在的價(jià)值，為優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)提供有力保障，這就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則，對(duì)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)中積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，將關(guān)聯(lián)規(guī)則應(yīng)用于在線學(xué)習(xí)的教學(xué)分析，分析教學(xué)效果、學(xué)生的網(wǎng)上學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)成效等因素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

2.2 數(shù)據(jù)收集

本研究所用數(shù)據(jù)來(lái)自于在線教學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)提供了課程各章節(jié)的視頻資源、重難點(diǎn)輔導(dǎo)文本、重點(diǎn)內(nèi)容的拓展閱讀資料、課程的導(dǎo)學(xué)及期末復(fù)習(xí)資料、單元在線測(cè)試等。同時(shí)平臺(tái)還記錄了學(xué)生在線學(xué)習(xí)情況，如資源的點(diǎn)擊量、在線時(shí)長(zhǎng)、單元測(cè)試成績(jī)等數(shù)據(jù)。

除了上述平臺(tái)記錄的在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)外，本研究所使用的數(shù)據(jù)還包括學(xué)生個(gè)人信息、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)課程期末考試成績(jī)。通過(guò)對(duì)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)各學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)與課程的考試成績(jī)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，挖掘其中的潛在的聯(lián)系，為教師更加科學(xué)地進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率提供支持服務(wù)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

在線學(xué)習(xí)平臺(tái)中記錄的數(shù)據(jù)通常是不完整的，這些數(shù)據(jù)存在噪聲和離群點(diǎn)，數(shù)據(jù)遺漏、不一致或重復(fù)，數(shù)據(jù)有偏差的情況。這些原始數(shù)據(jù)需要加以處理，一方面是要提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，另一方面要讓數(shù)據(jù)更好地適應(yīng)數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)分析就是要找出在線平臺(tái)各教學(xué)環(huán)節(jié)之間及教學(xué)環(huán)節(jié)與考試成績(jī)之間的聯(lián)系。這些數(shù)據(jù)均為連續(xù)性數(shù)據(jù)，而關(guān)聯(lián)規(guī)則算法主要是針對(duì)離散屬性值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，因此需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化處理。

數(shù)據(jù)離散化方法主要有三類(lèi)：無(wú)監(jiān)督和有監(jiān)督離散化、全局和局部離散化、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)離散化，其中無(wú)監(jiān)督離散化又包括等寬分箱法和等頻分箱法[6]。等寬方法將屬性的值域劃分成具有相同寬度的區(qū)間，這種方法可能受離群點(diǎn)的影響，以至于對(duì)噪點(diǎn)過(guò)于敏感，不能把屬性值分布到各個(gè)區(qū)間，導(dǎo)致有些區(qū)間的數(shù)值分布不均，這樣可能會(huì)損壞離散化之后建立的數(shù)據(jù)模型。等頻方法是將相同數(shù)量的記錄放在每個(gè)區(qū)間，保證每個(gè)區(qū)間的數(shù)量基本一致，不會(huì)像等寬離散那樣出現(xiàn)某些區(qū)間記錄過(guò)的多或過(guò)少的情況。本研究采用無(wú)監(jiān)督離散化的等頻分箱法進(jìn)行數(shù)據(jù)分類(lèi)。

以2017年秋季至2018秋季三個(gè)學(xué)期的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)課程網(wǎng)上學(xué)習(xí)記錄及考試成績(jī)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，離散化分類(lèi)的屬性為期末考試成績(jī)、在線單元測(cè)試成績(jī)、在線時(shí)間及資源學(xué)習(xí)進(jìn)度，各屬性離散化編碼表如表1所示。

表1 各屬性離散化編碼表

在對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)各屬性進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，特別關(guān)注考試成績(jī)?cè)?0分以下的數(shù)據(jù)，將60分以下的數(shù)據(jù)分為兩類(lèi)，因此根據(jù)等頻分箱法分為四個(gè)類(lèi)別；單元測(cè)試屬性也是如此分為四個(gè)分類(lèi)；課程網(wǎng)上視頻總時(shí)長(zhǎng)8.8小時(shí)，因此將0至8.8小時(shí)設(shè)為一個(gè)分類(lèi)，然后參照學(xué)生在線學(xué)習(xí)的時(shí)間分布，分為四個(gè)分類(lèi)；此外，依據(jù)學(xué)習(xí)平臺(tái)上資源學(xué)習(xí)的情況，將資源學(xué)習(xí)進(jìn)度分為四個(gè)分類(lèi)。

2.4 關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果分析

采用的關(guān)聯(lián)規(guī)則算法是基于Apriori的算法，利用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)積累的原始數(shù)據(jù)，挖掘平臺(tái)中數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)課程學(xué)生的在線時(shí)長(zhǎng)、資源學(xué)習(xí)進(jìn)度、單元測(cè)試成績(jī)及期末考試成績(jī)之間的關(guān)系。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘，最終得到6條關(guān)聯(lián)規(guī)則。

試驗(yàn)分為4組，對(duì)照組（100%基礎(chǔ)精料+黃貯飼料）、試驗(yàn)1組（80%基礎(chǔ)精料+膨化秸稈生物發(fā)酵飼料）、試驗(yàn)2組（70%基礎(chǔ)精料+膨化秸稈生物發(fā)酵飼料）、試驗(yàn)3組（60%基礎(chǔ)精料+膨化秸稈生物發(fā)酵飼料）。其中100%精料即按體重的1.2%給予精料。

規(guī)則1：在線時(shí)長(zhǎng)=“H1”，資源學(xué)習(xí)進(jìn)度=“J1”，單元測(cè)試成績(jī)=“C4”，期末考試成績(jī)=“D4”，支持度位0.382，置信度為0.812。學(xué)習(xí)中投入的時(shí)間較少，期末考試成績(jī)較低。

規(guī)則2：在線時(shí)長(zhǎng)=“H2”，資源學(xué)習(xí)進(jìn)度=“J2”，單元測(cè)試成績(jī)=“C3”，期末考試成績(jī)=“D3”，支持度位0.368，置信度為0.711。基本上能能完成在線課程的視頻學(xué)習(xí)， 學(xué)習(xí)了部分文本資源，單元測(cè)試成績(jī)有待提高，考試成績(jī)接近及格。

規(guī)則3：在線時(shí)長(zhǎng)=“H2”，資源學(xué)習(xí)進(jìn)度=“J4”，單元測(cè)試成績(jī)=“C1”，期末考試成績(jī)=“D1”，支持度位0.358，置信度為0.801。期末考試成績(jī)分?jǐn)?shù)較高，系統(tǒng)學(xué)習(xí)了課程各類(lèi)資源。

規(guī)則4：在線時(shí)長(zhǎng)=“H3”，資源學(xué)習(xí)進(jìn)度=“J3”，單元測(cè)試成績(jī)=“C1”，期末考試成績(jī)=“D1”，支持度位0.418，置信度為0.832。期末考試成績(jī)分?jǐn)?shù)較高，在線學(xué)習(xí)時(shí)間能滿足課程學(xué)習(xí)的需要。

規(guī)則5：在線時(shí)長(zhǎng)=“H4”，資源學(xué)習(xí)進(jìn)度=“J3”，單元測(cè)試成績(jī)=“C3”，期末考試成績(jī)=“D3”，支持度位0.312，置信度為0.731。在線學(xué)習(xí)的時(shí)間超20小時(shí)，沒(méi)能較好完成單元測(cè)試，以致考試成績(jī)并不理想。

規(guī)則6：在線時(shí)長(zhǎng)=“H4”，資源學(xué)習(xí)進(jìn)度=“J2”，單元測(cè)試成績(jī)=“C3”，期末考試成績(jī)=“D3”，支持度位0.322，置信度為0.741。在線學(xué)習(xí)的時(shí)間超20小時(shí)，但時(shí)間多集中在少數(shù)資源上。

分析上述6條規(guī)則，如果學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)達(dá)到一定時(shí)長(zhǎng)，資源學(xué)習(xí)時(shí)間分布合理，則考試成績(jī)較高；當(dāng)學(xué)生的在線學(xué)習(xí)較少，或?qū)W習(xí)集中在部分資源上，則考試成績(jī)較低。

3 結(jié)果分析

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)中數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)課程的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，篩選出較高支持度和置信度的6條規(guī)則，發(fā)現(xiàn)了學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行課程學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，對(duì)于教師的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)管理及學(xué)生的自主學(xué)習(xí)都有著一定的指導(dǎo)意義。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過(guò)程中，教師更多注重課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，特別是學(xué)習(xí)任務(wù)的布置，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)督促和指導(dǎo)不夠，這不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，也不利于老師的個(gè)性化教學(xué)。依據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果，為數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)提出幾條相關(guān)信息和教學(xué)建議：

3.1 有效的在線學(xué)習(xí)與期末考試成績(jī)有密切關(guān)聯(lián)

根據(jù)關(guān)聯(lián)結(jié)果分析，學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí)間越多，點(diǎn)擊的資源數(shù)量及類(lèi)型越多，且單元測(cè)試成績(jī)較好，期末考試就會(huì)取得好成績(jī)；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在線時(shí)間超過(guò)20小時(shí)，且瀏覽資源較少的學(xué)生考試成績(jī)均不理想，這說(shuō)明學(xué)生沒(méi)有進(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，存在著應(yīng)付學(xué)習(xí)的情況。學(xué)生在學(xué)習(xí)課程之前，往往缺乏對(duì)資源的選擇能力，也不清楚課程重點(diǎn)及難點(diǎn)；同時(shí)部分學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)不夠，學(xué)習(xí)中存在著走馬觀花的現(xiàn)象。

為此，課程教師需要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)能力，加強(qiáng)資源選擇、開(kāi)發(fā)能力。在課程頁(yè)面的顯著位置告知學(xué)生課程的學(xué)習(xí)方法，課程重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)。根據(jù)課程特點(diǎn)增加課程實(shí)踐，實(shí)踐依托一個(gè)具體的項(xiàng)目，以項(xiàng)目為載體，知識(shí)點(diǎn)為學(xué)習(xí)單元，采用基于項(xiàng)目貫穿式課程體系知識(shí)點(diǎn)方法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的監(jiān)控，如在視頻學(xué)習(xí)中增加答題環(huán)節(jié)，以測(cè)試學(xué)生學(xué)習(xí)效果。增強(qiáng)師生交流，定期開(kāi)展網(wǎng)上實(shí)時(shí)答疑活動(dòng)，解決網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中遇到的疑問(wèn)。

3.2 簡(jiǎn)潔明了、個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)模塊能提高學(xué)習(xí)效率

通過(guò)關(guān)聯(lián)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)文字輔導(dǎo)材料與期末考試成績(jī)關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，說(shuō)明純文字的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資料對(duì)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)這門(mén)課程沒(méi)有起到促進(jìn)作用。課程在線學(xué)習(xí)平臺(tái)不只是教材內(nèi)容的搬遷，更應(yīng)該注重知識(shí)的易學(xué)性和實(shí)踐性，在學(xué)習(xí)平臺(tái)中增加習(xí)題輔導(dǎo)解析、實(shí)踐模擬操作等板塊，讓學(xué)生在理論知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上提升實(shí)踐動(dòng)手能力。

3.3 輔導(dǎo)教師的監(jiān)督和引導(dǎo)有助于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)

基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)是人機(jī)交互式學(xué)習(xí)，需要學(xué)生有較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力。研究中發(fā)現(xiàn)教師適當(dāng)?shù)谋O(jiān)督和引導(dǎo)，有助于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)效率。首先，教師實(shí)時(shí)引導(dǎo)有助于學(xué)生掌握課程的學(xué)習(xí)方法，了解課程的學(xué)習(xí)安排、課程重難點(diǎn)等，為課程的學(xué)習(xí)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)；其次，學(xué)習(xí)全過(guò)程監(jiān)控，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)未按課程教學(xué)安排完成網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)生給予反饋；最后，適時(shí)的網(wǎng)上交流，暢通教師與學(xué)生溝通渠道，解決在學(xué)習(xí)過(guò)程中的疑惑，消除在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中產(chǎn)生孤獨(dú)感。因此，需要加強(qiáng)基于網(wǎng)絡(luò)的溝通能力、組織引導(dǎo)能力的培養(yǎng)，以便更好地共享、交流信息和知識(shí)，確保網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的正常有序進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)平臺(tái)積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，研究網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)要素和學(xué)習(xí)成績(jī)之間的內(nèi)在聯(lián)系，找出影響網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)效果的因素，為改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方式，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，提高網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支持。