顧曉清，倪彤光，薛磊

（常州大學(xué)計算機(jī)與人工智能學(xué)院，江蘇常州 213164)

0 引言

隨著信息技術(shù)水平的提高，在線學(xué)習(xí)模式為學(xué)習(xí)者提供了多樣化和個性化的學(xué)習(xí)機(jī)會，同時也為教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來新的問題。盡管擁有管理課堂的理論和實踐知識，但大多數(shù)教師在管理在線學(xué)習(xí)方面仍缺乏經(jīng)驗。因為教師和學(xué)生之間的分離，在線教學(xué)無法像傳統(tǒng)課堂那樣實現(xiàn)有效互動。傳統(tǒng)課堂里，教師與學(xué)生自然互動，通過表情、眼神交流以及其他積極的非語言交流方式來表達(dá)支持和鼓勵，而這些在在線教學(xué)中是很難發(fā)生的。因此，幫助學(xué)生提高參與度和持久性、保持學(xué)習(xí)的興趣是在線學(xué)習(xí)中必須要考慮的因素。而這一問題也成為近期教育研究領(lǐng)域的熱點。例如，Qureshi 等人[1]通過多模式學(xué)習(xí)和可穿戴技術(shù)來捕獲學(xué)生在線學(xué)習(xí)的實時數(shù)據(jù)。Salas-Pilco 等人[2]建議給教師提供專業(yè)培訓(xùn)，改善互聯(lián)網(wǎng)連接和確保高質(zhì)量在線學(xué)習(xí)資源。為了更好地完成教學(xué)評價工作，Mu 等人[3]深入挖掘和分析在線文本，構(gòu)建了教學(xué)評價文本語料庫，并對其進(jìn)行了情感分類。He 等人[4]利用網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)提出了基于網(wǎng)絡(luò)平臺的混合式教學(xué)模式，分析學(xué)生情感狀況和學(xué)習(xí)結(jié)果。鄔婉瑩[5]從完善線上學(xué)習(xí)平臺和優(yōu)化學(xué)習(xí)資源入手，提出大學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)模式優(yōu)化策略。楊孟嬌等人[6]采用逼近理想解排序法對學(xué)習(xí)行為進(jìn)行測評，構(gòu)建在線學(xué)習(xí)測評模型。

研究者將學(xué)生參與視為一個復(fù)雜的多維結(jié)構(gòu)，包括行為維度、認(rèn)知維度和情感維度[7-8]。這三個不同但相互關(guān)聯(lián)的維度都有其特定的特征。行為維度是研究最多的一個維度，它被表達(dá)為明確和可觀察的行為。它的定義包括參與、互動、協(xié)作、成就、績效、技能發(fā)展和學(xué)習(xí)活動完成等。認(rèn)知維度與學(xué)生的目的、學(xué)習(xí)動機(jī)、自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)、自我效能、感知能力、批判性思維和反思、額外學(xué)習(xí)努力以及理解復(fù)雜思想的能力有關(guān)。情感維度是指學(xué)生對老師、同學(xué)和課程的態(tài)度，以及滿足感和幸福感等。情感維度直接影響行為維度和認(rèn)知維度的效果，良好的情感維度往往對應(yīng)積極的學(xué)習(xí)結(jié)果，如良好的學(xué)習(xí)成績、自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)幸福感。本文探討了在線學(xué)習(xí)中提高學(xué)習(xí)主動性的方法，以提高學(xué)生參與度、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和增強(qiáng)積極情感。然后通過在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘，對獲得的學(xué)生信息進(jìn)行相應(yīng)分析?；谒媒Y(jié)果的反饋，設(shè)計并調(diào)整了在線教學(xué)模式。通過這種方式，可以解決在線教學(xué)中師生無法互動、缺乏學(xué)習(xí)反饋等問題。

1 多元化提高大學(xué)生在線學(xué)習(xí)主動性的方法

學(xué)生參與在線學(xué)習(xí)可以解釋為：行為投入，體現(xiàn)為學(xué)生積極參與在線學(xué)習(xí)活動的表現(xiàn)。認(rèn)知投入，體現(xiàn)為學(xué)生在線學(xué)習(xí)的動機(jī)和要求自主學(xué)習(xí)的意愿。情感投入，體現(xiàn)為學(xué)生在在線學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出的積極態(tài)度。本研究從提高學(xué)生在線學(xué)習(xí)中行為投入、認(rèn)知投入和情感投入三個方面來多元化提高大學(xué)生在線學(xué)習(xí)主動性。

1.1 行為投入的提高

首先，建立“行為契約”機(jī)制。教師與學(xué)生達(dá)成在線課堂的“行為契約”，對不當(dāng)行為進(jìn)行限制，例如持續(xù)遲到、擾亂討論、咄咄逼人、消極抵制回答問題、談?wù)摬幌嚓P(guān)的話題、未經(jīng)允許離開課堂、忽視完成預(yù)期任務(wù)、持續(xù)關(guān)閉攝像頭等引起破壞課堂教學(xué)次序的行為是禁止的。簡而言之,這些不當(dāng)行為被定義為在線學(xué)習(xí)中的擾亂教學(xué)的行為，也作為教師管理在線課堂的依據(jù)，為提高教學(xué)質(zhì)量提供必要的保障。

其次，統(tǒng)計在線學(xué)習(xí)平臺使用情況、視頻學(xué)習(xí)情況、完成作業(yè)和測試完成情況等指標(biāo)。具體地，在線學(xué)習(xí)平臺使用情況包括：在線學(xué)習(xí)平臺總時長、在線學(xué)習(xí)平臺登錄次數(shù)、在線學(xué)習(xí)平臺登錄天數(shù)、瀏覽資源數(shù)、訪問公告次數(shù)。視頻學(xué)習(xí)情況包括：觀看視頻總數(shù)、觀看視頻總時長、視頻觀看間隔、視頻觀看跳數(shù)、視頻復(fù)看率等。完成作業(yè)和測試完成情況包括：作業(yè)完成率、作業(yè)得分、測試完成率、測試得分等。這些學(xué)生行為投入提供最直接、最有效的學(xué)習(xí)診斷和測評。

1.2 認(rèn)知投入的提高

首先，教師通過使用不同的教學(xué)方法在在線學(xué)習(xí)平臺整合信息和通信技術(shù)來擴(kuò)展教學(xué)實踐。在線教學(xué)中教師不是簡單地敘述教學(xué)內(nèi)容，而是讓學(xué)生成為積極的學(xué)習(xí)者。大量文獻(xiàn)證明，在學(xué)習(xí)過程中增加學(xué)生的選擇，學(xué)生就越能控制自己的學(xué)習(xí)。本研究在在線教學(xué)的設(shè)計中提供學(xué)生更多的選擇，如設(shè)計半開放式作業(yè)、提供作業(yè)主題、格式等可選擇項。在這種情況下，學(xué)生更投入學(xué)習(xí)的意愿明顯增強(qiáng)，且更能從學(xué)習(xí)中體驗到更多的成功。

其次，統(tǒng)計在線學(xué)習(xí)平臺中論壇參與度情況，包括：論壇登錄次數(shù)、論壇登錄天數(shù)、發(fā)帖數(shù)、發(fā)帖字?jǐn)?shù)、回復(fù)數(shù)、回復(fù)字?jǐn)?shù)等。在線學(xué)習(xí)平臺中論壇使用情況體現(xiàn)學(xué)生在自主意識下主動參與教學(xué)互動、主動完成學(xué)業(yè)的狀況。

第三，設(shè)計在線學(xué)習(xí)認(rèn)知行為的在線調(diào)查問卷。調(diào)查問卷主要采取量表的設(shè)計，包含客觀題和主觀題兩大類型。主觀題以問答題為主，涉及學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容、授課方式、授課進(jìn)度等內(nèi)容的意見和建議。調(diào)查問卷主要通過問卷星平臺，安排在一定學(xué)習(xí)階段結(jié)束時進(jìn)行，提供最直接的學(xué)習(xí)反饋，為教師、教育管理部門提供有針對性的教育增值服務(wù)，也是作為教師組織下一階段教學(xué)任務(wù)的重要參考。

1.3 情感投入的提高

學(xué)生情感投入是對學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)環(huán)境的情感反應(yīng)。提高情感投入將使在線課堂變得生動，也可以幫助學(xué)生克服由于在線學(xué)習(xí)固有的距離而存在的障礙。使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可以采集在線課堂中的學(xué)生人臉圖像，并進(jìn)行人臉情感識別。人臉情感識別是通過計算機(jī)對人臉圖像進(jìn)行情感表達(dá)相關(guān)的特征提取，并使用分類器進(jìn)行識別。本研究使用人臉幾何特征和紋理特征，分別利用人臉面部的特征點之間的幾何關(guān)系和人臉圖像像素性質(zhì)來提取人臉表情特征。分類器則使用課題組提出的子空間和支持向量嵌入的稀疏表示分類方法(sparse representation classify embedding subspace mapping and support vector,SRCSM-SV)[9]。SRC-SM-SV 方法在傳統(tǒng)稀疏表示模型的基礎(chǔ)上，將訓(xùn)練樣本投影到子空間，利用訓(xùn)練樣本的結(jié)構(gòu)信息和類別標(biāo)簽信息，提取人臉豐富和具有鑒別性的特征。SRC-SM-SV方法在模型中融入支持向量機(jī)，增強(qiáng)稀疏表示編碼的分類性能。模型的求解使用交替迭代的方法，使得算法的優(yōu)化過程簡單高效。最終學(xué)習(xí)到的分類器將學(xué)生面部情感分為無聊、困惑、沮喪和滿意4種狀態(tài)。顯然，表現(xiàn)出無聊、困惑、沮喪這3種狀態(tài)的學(xué)生應(yīng)是教師重點專注的人群。在線課堂上教師可以采取提問、知識點再次剖析等方式加強(qiáng)與這部分同學(xué)交流，課后可以采取一對一輔導(dǎo)的方式答疑解惑。

2 方法實踐

本研究的實踐數(shù)據(jù)來自本校大一至大三學(xué)生的數(shù)據(jù)。通過在線學(xué)習(xí)平臺信息收集、在線問卷調(diào)查和學(xué)生面部圖像收集，共采集到300位計算機(jī)與人工智能學(xué)院學(xué)生有效樣本數(shù)據(jù)，涉及“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“軟件工程”和“機(jī)器學(xué)習(xí)”三門課程?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”數(shù)據(jù)來自170名學(xué)生，占樣本總數(shù)的56.67%，其中男生120人，女生50人?！败浖こ獭睌?shù)據(jù)來自80名學(xué)生，占樣本總數(shù)的26.67%，其中男生50 人，女生30 人?！皺C(jī)器學(xué)習(xí)”數(shù)據(jù)來自50 名學(xué)生，占樣本總數(shù)的16.67%，其中男生30人，女生20人。本研究計算了這些學(xué)生對應(yīng)課程在在線學(xué)習(xí)時的期末成績，并與2018年采取傳統(tǒng)線下學(xué)習(xí)時的期末成績進(jìn)行了對比，期末成績各分?jǐn)?shù)段(%)比較如表1所示。表1將學(xué)生總評成績分為6檔，分別是＜30 分、30-59 分、60-69 分、70-79 分、80-89 分和90分以上。根據(jù)表中結(jié)果，可以看出本研究提出的用于提高在線學(xué)習(xí)主動性的多元化方法是有效的。在線學(xué)習(xí)和課堂教學(xué)對應(yīng)的60分以上人數(shù)比例是相當(dāng)?shù)模诰€學(xué)習(xí)90分以上的人數(shù)比例甚至高于課堂教學(xué)，這是因為在線學(xué)習(xí)期間學(xué)生課余活動較少、人際交往更簡單，對于學(xué)習(xí)專注度高的學(xué)生來說，每天用于學(xué)習(xí)的時間要長于傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)。從在線學(xué)習(xí)中行為投入、認(rèn)知投入和情感投入三個方面確實能提高大學(xué)生在線學(xué)習(xí)主動性，能夠克服在線學(xué)習(xí)障礙，加強(qiáng)重要的師生情感聯(lián)系，并幫助學(xué)生保持專注。也說明對于具備較高自主學(xué)習(xí)能力的學(xué)生來說，能順利適應(yīng)多種教學(xué)模式。在線課堂上學(xué)生參與度越高，最終收獲良好的學(xué)習(xí)成績和成就感。但也注意到，在線學(xué)習(xí)下30分以上的人數(shù)較課堂教學(xué)情況下的比例高，這一部分成績對應(yīng)的是少部分自主學(xué)習(xí)能力弱的學(xué)生，也是在今后的教學(xué)工作中需要教師進(jìn)一步加強(qiáng)與之聯(lián)系，并提供針對性的教育服務(wù)的對象。

研究還對比了在線學(xué)習(xí)中不同性別學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，結(jié)果如圖1所示。圖1結(jié)果顯示，女生在三門課的平均成績均略高于男生，主要是男生成績在低分段的比例較高。根據(jù)任課老師的反饋和學(xué)生樣本數(shù)據(jù)的分析，女生在課堂參與、與教師互動、學(xué)習(xí)平臺中論壇參與度等指標(biāo)上要優(yōu)于男生，但男女生在在線課堂上表露出無聊、困惑、沮喪情感的比例是相當(dāng)?shù)摹?/p>

圖1 平均成績比較

3 討論

面對在線學(xué)習(xí)的發(fā)展趨勢，如何提高在線教育質(zhì)量是當(dāng)務(wù)之急。部分教師面臨缺乏信息技術(shù)技能和在線教育培訓(xùn)的困境，學(xué)生則往往缺乏實驗環(huán)境和實踐課。本研究經(jīng)過調(diào)研和實踐，后續(xù)有以下幾點研究方向為：

1)建立在線虛擬實驗室。實驗和實踐可以提高學(xué)生對課程的興趣，并通過建立直觀聯(lián)系來促進(jìn)更深入地學(xué)習(xí)。虛擬實驗室為這些問題提供了一個方便、強(qiáng)大和有效的解決方案，最終也能激發(fā)以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)。虛擬實驗室可以提供了一種靈活和用戶友好的方法，供教師定義，學(xué)生通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)模型和計算機(jī)模擬進(jìn)行實驗。

2)增加在線學(xué)習(xí)平臺“陪伴”和“監(jiān)督”服務(wù)。目前在線學(xué)習(xí)平臺重在分析在線學(xué)習(xí)行為特征，構(gòu)建在線學(xué)習(xí)測評數(shù)據(jù)模型，為遠(yuǎn)程教育學(xué)校提供學(xué)習(xí)測評的方法。而在線學(xué)習(xí)中，學(xué)生成功的主要障礙是難以與他們建立人際和情感聯(lián)系。為了更好地激勵和鼓勵學(xué)生，可以使用在線自習(xí)室、虛擬社區(qū)、數(shù)字會議等多種方式提供可以與其他同學(xué)共同學(xué)習(xí)，并可以安排任課教師進(jìn)入這些平臺為學(xué)生答疑和輔導(dǎo)。

3)建立一定的監(jiān)督和約束機(jī)制。少部分學(xué)生在線學(xué)習(xí)期間容易被網(wǎng)絡(luò)游戲吸引而無法專注學(xué)習(xí)，為了督促這部分同學(xué)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，指導(dǎo)學(xué)生制定學(xué)習(xí)計劃，對學(xué)習(xí)進(jìn)行規(guī)劃，將學(xué)習(xí)過程視為自我展示的過程，形成自主學(xué)習(xí)和自我激勵意識。

4 結(jié)束語

借助于先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和豐富的學(xué)習(xí)資源，在線學(xué)習(xí)這一教學(xué)模式作為傳統(tǒng)線下教學(xué)的有益補(bǔ)充會長期存在，傳統(tǒng)課堂和網(wǎng)絡(luò)課堂的混合教學(xué)模式使得教學(xué)形式得到極大的擴(kuò)展。本研究從提高學(xué)生在線學(xué)習(xí)中行為投入、認(rèn)知投入和情感投入三個維度開展工作，探討了通過多種方法和措施來提高學(xué)生參與在線學(xué)習(xí)的主動性。在今后的教學(xué)實踐中，還需結(jié)合課程特色和學(xué)生反饋，動態(tài)調(diào)整教學(xué)方法，為大學(xué)生在線學(xué)習(xí)提供更好的教育服務(wù)。