姜姍 曹莉

摘要：引入學習分析技術(shù)，提出一種在線教學效果評價系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件由采集傳感器、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器構(gòu)成，在硬件設(shè)備的支撐下，分析在線教學行為、預(yù)測在線教學效果評價結(jié)果，輸出結(jié)果完成系統(tǒng)設(shè)計。同時，設(shè)計對比實驗，設(shè)計系統(tǒng)能夠保證評價結(jié)果的準確性，可滿足在線教育效果評價需求。

關(guān)鍵詞：學習分析技術(shù);在線教學;效果評價;硬件設(shè)計;軟件設(shè)計

中圖分類號：G434? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）17-0112-02

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

當下教育市場提出的高校擴招政策的主導(dǎo)下，在校學習的學生人數(shù)逐年遞增?？紤]到線下課堂教學工作的實施不僅受到教學場地與教學時間的限制，同時也受到教學方法與教育手段的影響，為此提出了在線教育方法，借鑒大型教學平臺，將互聯(lián)網(wǎng)作為依托，對學生展開全方位的教學指導(dǎo)。盡管此種教學模式具備較高的可行性，但由于網(wǎng)絡(luò)教學的開放性過強，導(dǎo)致面向?qū)W生的教學質(zhì)量使教師堪憂[1]。為了提高課程教學質(zhì)量，實現(xiàn)教學成果的轉(zhuǎn)化，高校提出了評教的方式，要求學生在學習中對自身學習過程進行評價、對教師教學方法與行為規(guī)范進行評價，并通過評價發(fā)現(xiàn)學生學習中存在的問題，此種方式是目前教育市場使用教學廣泛的評價方法。但隨著在線教學模式應(yīng)用的普及，傳統(tǒng)的評價方法中存在的問題日漸凸顯，并且受到網(wǎng)絡(luò)中多種信息的影響，評價的結(jié)果極易受到外界相關(guān)因素或主觀行為的干擾，從而導(dǎo)致評價的結(jié)果與實際結(jié)果存在顯著差異?；诖耍疚膶⒁雽W習分析技術(shù)，對學生的學習行為、學習過程等展開全面的分析，并以此作為依據(jù)，從軟件與硬件兩個方面，提出一種針對在線教學的效果評價系統(tǒng)，深入了解學生的學習進度，推進學生學習成果的有效轉(zhuǎn)化。

1 硬件設(shè)計

1.1 教學用參數(shù)采集傳感器選型

為實現(xiàn)基于學習分析技術(shù)的在線教學效果評價系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，首先對系統(tǒng)硬件中的教學參數(shù)采集傳感器型號進行選擇，由于系統(tǒng)在運行過程中，會有大量學生在線同時進行學習，因此會產(chǎn)生海量的教學參數(shù)，均需要通過系統(tǒng)對參數(shù)進行采集[2]。因此，本文在系統(tǒng)當中引入型號為PNT-482-125-Z025的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)采集傳感器。

PNT-482-125-Z025型號教學用參數(shù)采集傳感器的硬件整體是由一個傳感器主體和一個支架以及探頭構(gòu)成。該教學用傳感器可應(yīng)用于多個學科領(lǐng)域，完成對機械加工專業(yè)零件測量、食品加工專業(yè)、物流專業(yè)、3C專業(yè)等多種不同教學內(nèi)容進行對各類教學參數(shù)的采集。將PNT-482-125-Z025型號教學用傳感器應(yīng)用到本文系統(tǒng)當中，具備速度快、精度高、非接觸、易安裝的優(yōu)勢，二維系統(tǒng)后續(xù)對教學效果評價提供高精度的數(shù)據(jù)支撐。

為方便后續(xù)對各項教學參數(shù)進行存儲，在PNT-482-125-Z025型號教學用傳感器當中引入統(tǒng)一生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集芯片，該芯片型號為AD580CSUZ-8200，該數(shù)據(jù)采集芯片封裝為48-TQFP;模擬電源電壓為2.2V～4.8V;工作電源電壓為4.5V～5.5V，與其他相同功能芯片相比，該型號芯片在傳感器中應(yīng)用，能夠有效提高數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換效率，將傳感器采集到的教學參數(shù)內(nèi)容格式轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)中服務(wù)器能夠識別的數(shù)據(jù)格式，以此為系統(tǒng)評價提供充足的時間條件[3]。同時，將AD580CSUZ-8200型號數(shù)據(jù)采集芯片引入到本文設(shè)計的評價系統(tǒng)當中，能夠有效降低系統(tǒng)的能耗輸出，從而減小系統(tǒng)運行負擔。

1.2 教學內(nèi)容數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器選型

為保證本文提出的基于學習分析技術(shù)的在線教學效果評價系統(tǒng)最終得出的評價結(jié)果的準確性，需要在系統(tǒng)當中保留海量的教學內(nèi)容數(shù)據(jù)，以此為評價提供依據(jù)[4]。因此，為滿足上述需要，本文針對系統(tǒng)硬件中的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器進行選擇。選用戴爾Poweredge R48200 2U雙路服務(wù)器應(yīng)用到本文系統(tǒng)當中，該型號服務(wù)器具有8個盤位，每個盤位的規(guī)格為3.0;CPU型號為E8-2354V4;共包含48根32G2400T內(nèi)存;硬盤大小為550GB，共三塊;電源大小為750W雙電模式。該型號服務(wù)器當中包含了ECC內(nèi)存糾錯功能，在存儲數(shù)據(jù)的過程中發(fā)生存儲錯誤能夠進行及時的自動糾錯，從而避免發(fā)生系統(tǒng)顯示器藍屏現(xiàn)象，避免教學內(nèi)容數(shù)據(jù)的丟失[5]。同時，該型號服務(wù)器當中還含有RAID陣列控制裝置，能夠有效提升服務(wù)器磁盤的IO性能，進一步降低系統(tǒng)的負載，從而保障存儲磁盤的風險和故障降低。

2 軟件設(shè)計

2.1 基于學習分析技術(shù)分析在線教學行為

為了提高在線教學的質(zhì)量，本文引入學習分析技術(shù)，對教學效果進行評估。在此過程中，明確系統(tǒng)面向的實體對象，主要包括在校學生、授課教師、系統(tǒng)管理員，本文以學生學習成果為主要研究對象，使用學習分析技術(shù)，對學生學習行為進行抓取，并對在線教學平臺中影響學生學習行為的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)出[6]。在此過程中，先對學生使用的終端學習硬件進行信息的全自動檢索，追蹤學生的學習行為。在此基礎(chǔ)上，對學生發(fā)生的不同學習行為進行評價，并根據(jù)學習的行為，提出內(nèi)/外生潛變量指標。

對在線教學行為展開分析，在此基礎(chǔ)上，按照不同學生學習行為的規(guī)范性，及時對在線學習行為描述進行調(diào)整[7]。此過程應(yīng)根據(jù)教學的過程制定，不僅要遵循公平性原則，同時也要將追蹤的學生反饋數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)。從而起到規(guī)避在線教學結(jié)構(gòu)復(fù)雜、教學模式自變量影響因素多的作用。

2.2 預(yù)測在線教學效果評價結(jié)果

綜合上述提出的在線教學行為分析，下述將根據(jù)不同教學行為可能產(chǎn)生的教學效果，對在線教學效果評價結(jié)果進行預(yù)測。

采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對在線教學中相關(guān)學習行為進行統(tǒng)計，引進SPSS19.0軟件，借鑒大型結(jié)果預(yù)測矩陣，獲取教學行為中涉及的隨機變量，構(gòu)建在線教學中不同教學行為可能出現(xiàn)的協(xié)方差矩陣，并以此為依據(jù)，輸出教學工具、教師教學態(tài)度、在線教學內(nèi)容等要素在評價過程中的因果關(guān)系。協(xié)方差預(yù)測矩陣的建立過程可用如下公式表示。

[M=a11，a12，…，a1na21，a22，…，a2n…，…，…，…am1，am2，…，amn]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

公式（1）中：[M]表示為協(xié)方差元素;表示為在線教學中影響教學效果評價的多維度要素;表示為“列”，也可將其看為內(nèi)生潛變量;表示為“行”，也可將其看為外生潛變量。通過計算得出不同評價變量中的間接作用，對于教學效果成果評價過程中缺失的行為，可直接使用常用變量Alpha代替。

在此基礎(chǔ)上，將在線教學效果評價過程中相應(yīng)的關(guān)鍵詞與系統(tǒng)中學生主體信息進行匹配。若系統(tǒng)操作界面顯示“匹配成功”，則按照表1中內(nèi)容對教學效果進行說明。若系統(tǒng)操作界面顯示“匹配失敗”，則說明學生信息存在錯誤，需要進行信息重構(gòu)操作，直到完成所有主體對象的信息匹配。

同時，根據(jù)在某一評估元素相似的條件下，按照上述公式（1）對教學效果進行模糊預(yù)測，得出多項預(yù)測相似結(jié)果，將該結(jié)果作為評價結(jié)果輸出，將多組預(yù)測結(jié)果進行反復(fù)計算，求取預(yù)測結(jié)果的加權(quán)平均值，將該結(jié)果作為在校教學效果評價結(jié)果，以此完成本文系統(tǒng)的設(shè)計。

3 對比實驗

3.1 實驗準備

將本文提出的基于學習分析技術(shù)的在線教學效果評價系統(tǒng)應(yīng)用到實際網(wǎng)絡(luò)教學環(huán)境當中，并將應(yīng)用效果與傳統(tǒng)教學效果評價系統(tǒng)進行對比實驗，驗證本文提出的評價系統(tǒng)的評價準確性。選擇2名某高校教師作為實驗對象，分別完成相同的在線教學內(nèi)容，包括教學方案設(shè)計、工藝及生產(chǎn)實踐方面。選擇該高校兩個年級相同的編輯，完成相同的測試卷以及相關(guān)的學習任務(wù)，分別利用本文系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)對教師的在校教學效果進行評價。為方便對兩種系統(tǒng)進行驗證，教學過程中引入100個測試問題，分別由兩個班級學生完成作答，通過驗證系統(tǒng)正確評價結(jié)果驗證其應(yīng)用效果。

3.2 實驗結(jié)果分析

按照上述實驗準備，完成對比實驗，并利用PNT-482-125-Z025型號教學用參數(shù)采集傳感器對評價結(jié)果進行采集，將采集到的數(shù)據(jù)內(nèi)容繪制成如表1所示。

由表1中的對比結(jié)果可以看出，本文系統(tǒng)通過運行評價出的正確人數(shù)與傳統(tǒng)系統(tǒng)評價正確人數(shù)相比，更接近實際正確回答測試問題的人數(shù)。本文利用測試問題回答正確人數(shù)代表在校教學效果，因此證明，本文提出的基于學習分析技術(shù)的在線教學效果評價系統(tǒng)能夠保證評價結(jié)果的準確性。傳統(tǒng)系統(tǒng)在完成實驗后評價結(jié)果與實際存在較大差異的原因，是由于無法針對細節(jié)錯誤問題進行精準的判斷，因此造成了評價結(jié)果與實際出入較大的問題產(chǎn)生。而本文系統(tǒng)當中引入了學習分析技術(shù)，可以準確對學生所學知識的掌握情況進行判斷，從而為系統(tǒng)后續(xù)評價提供條件。

4 結(jié)束語

通過本文上述論述得出，學習分析技術(shù)應(yīng)用到在線教學效果評價系統(tǒng)當中，能夠充分發(fā)揮出數(shù)據(jù)的基本價值，并通過深度挖掘?qū)W生學習行為得分暗示，為個性化教學訴求提供良好的實現(xiàn)渠道。通過本文引入學習分析技術(shù)的評價系統(tǒng)，在實際應(yīng)用中，除本文上述優(yōu)勢以外，還可以為學生推送具備更高適應(yīng)性的學習資源，并給予適當?shù)姆答伕深A(yù)，為學生的學習質(zhì)量和教師的教學水平提升具有更加積極的促進作用。

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【通聯(lián)編輯：張薇】