吳傳榮，劉雅杰，黎建新，何 昊

（長沙理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 湖南 長沙 410015）

人才是國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，科技創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的保證。黨的二十大報(bào)告指出，教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。近年來，科技的迅速發(fā)展為教育改革提供了堅(jiān)實(shí)的后盾。利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿科技，推動教育教學(xué)現(xiàn)代化發(fā)展，優(yōu)化教學(xué)策略，完善人才培養(yǎng)模式，為滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需求制訂精準(zhǔn)的教學(xué)策略。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)采集、分析學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄數(shù)據(jù)，能形成包含知識水平、學(xué)習(xí)情境、學(xué)習(xí)行為等特征的個性化學(xué)習(xí)畫像，提供有效的具體學(xué)習(xí)反饋，量身定制高質(zhì)高效的學(xué)習(xí)策略。全面實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué)為學(xué)生全面發(fā)展和個性化發(fā)展提供了現(xiàn)實(shí)路徑，對促進(jìn)教育公平和培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要的研究意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

1 基于大數(shù)據(jù)的個性化學(xué)習(xí)行為特征分析

精準(zhǔn)識別學(xué)習(xí)者的個性化特征是實(shí)現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)的起點(diǎn)。學(xué)習(xí)行為特征最重要的描述指標(biāo)包括過往經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)習(xí)慣以及個體特征等，隨著網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的發(fā)展和個性化學(xué)習(xí)研究的深入，原先簡單的考查特征逐步拓展到學(xué)習(xí)者行為特征、知識背景、學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)風(fēng)格、情感表現(xiàn)，甚至價(jià)值體系等方面。對學(xué)習(xí)者個性化特征進(jìn)行系統(tǒng)化描述可以從三個方面入手：學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)風(fēng)格。網(wǎng)絡(luò)個性化學(xué)習(xí)行為受學(xué)習(xí)者主觀判斷影響較大，學(xué)習(xí)者偏向于使用方便的學(xué)習(xí)資源，對資源的價(jià)值關(guān)注程度更低。

大數(shù)據(jù)技術(shù)豐富了學(xué)生獲取信息的途徑與方式，引起了教學(xué)思維的轉(zhuǎn)變和教學(xué)結(jié)構(gòu)的變革。大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是開展個性化教學(xué)的重要技術(shù)之一，收集學(xué)習(xí)過程中的文本、圖像、視頻等數(shù)據(jù)，刻畫學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)興趣畫像，建立體現(xiàn)在線學(xué)習(xí)行為特征的標(biāo)簽體系，主要包括前段投入程度高、相較視頻更喜文本、考核起到明顯督促作用、缺乏主動有效反思等特點(diǎn)，繪制出學(xué)習(xí)者的行為模型，從而滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需求。大數(shù)據(jù)分類技術(shù)運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)、決策樹等方法，預(yù)測學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)風(fēng)險(xiǎn)等學(xué)習(xí)行為特征，為精準(zhǔn)擬定高適用性的學(xué)習(xí)方案奠定基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)關(guān)注學(xué)習(xí)行為之間的關(guān)聯(lián)性，理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)及其產(chǎn)生情境，為學(xué)習(xí)者提供高度相關(guān)的學(xué)習(xí)主題設(shè)定和資源推送。

2 學(xué)習(xí)情境對個性化學(xué)習(xí)行為的影響研究

情境學(xué)習(xí)理論（Situated Learning）認(rèn)為，學(xué)習(xí)行為不僅僅是學(xué)習(xí)者的情感認(rèn)知、觀念等個體意識重組的心理過程，還是學(xué)習(xí)者與外部環(huán)境發(fā)生信息交流、活動干預(yù)的參與過程。學(xué)習(xí)實(shí)質(zhì)上是學(xué)習(xí)者在與學(xué)習(xí)情境互動中收獲知識、形成學(xué)習(xí)者自身意識的過程。

2.1 學(xué)習(xí)情境影響學(xué)習(xí)投入程度

在不同的學(xué)習(xí)情境中，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為呈現(xiàn)顯著差異，學(xué)習(xí)投入程度深淺不一。例如，在個體性情境中，情感需求更為重要，學(xué)習(xí)者的注意力和興趣訴求明顯地影響學(xué)習(xí)活動；在任務(wù)性情境中，學(xué)習(xí)者的風(fēng)格習(xí)慣對學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生重要影響；在社會性情境中，學(xué)習(xí)者的角色身份體現(xiàn)其社交網(wǎng)絡(luò)面貌。學(xué)習(xí)情境對學(xué)習(xí)者的心理狀態(tài)產(chǎn)生顯著影響，外部學(xué)習(xí)情境轉(zhuǎn)換會導(dǎo)致內(nèi)部心境變化，影響學(xué)習(xí)者的記憶強(qiáng)度，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)者的投入程度。

2.2 學(xué)習(xí)情境影響學(xué)習(xí)意圖行為

學(xué)習(xí)情境對于學(xué)習(xí)意圖行為的影響十分顯著。借助網(wǎng)絡(luò)這一現(xiàn)代化平臺開展學(xué)習(xí)的學(xué)生，其學(xué)習(xí)意圖與課堂學(xué)習(xí)者存在較大差異。在個性化學(xué)習(xí)行為中，學(xué)習(xí)情境較學(xué)習(xí)態(tài)度更為直接地作用于學(xué)習(xí)動機(jī)和具體行動的轉(zhuǎn)變。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺為學(xué)生提供易于獲取、種類豐富、形式多樣的學(xué)習(xí)資源，持續(xù)吸引學(xué)習(xí)者的興趣，學(xué)習(xí)者更加主動地參與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程。

2.3 學(xué)習(xí)情境中學(xué)習(xí)行為的識別

學(xué)習(xí)者是主動處理信息的角色，而不是接收到外部刺激后被動反應(yīng)的對象。厘清學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)場景各對象之間的關(guān)系，正確理解因?qū)W生學(xué)習(xí)行為觸發(fā)的事件之間的并發(fā)、串行或交疊關(guān)系。以事件作為學(xué)生學(xué)習(xí)行為分析的依據(jù)，通過構(gòu)建事件驅(qū)動的學(xué)生學(xué)習(xí)行為描述模型，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)場景中學(xué)生學(xué)習(xí)行為的認(rèn)知與識別。

課堂學(xué)習(xí)場景中較為典型的幾項(xiàng)學(xué)習(xí)者行為特征：動作幅度小、重復(fù)率高、相似性大。通過對學(xué)習(xí)者行為的語義分析和場景描述，采集處理語音、圖像和視頻三類信息形成學(xué)習(xí)者行為數(shù)據(jù)庫，刻畫和區(qū)分學(xué)習(xí)者的細(xì)微動作行為，準(zhǔn)確標(biāo)注學(xué)習(xí)者行為所觸發(fā)的事件，使學(xué)習(xí)場景和個性化學(xué)習(xí)行為一一匹配。

3 考慮學(xué)習(xí)情境的個性化學(xué)習(xí)關(guān)鍵技術(shù)研究

現(xiàn)有的基于教育大數(shù)據(jù)的個性化學(xué)習(xí)技術(shù)研究主要集中在個性化學(xué)習(xí)行為分析、學(xué)習(xí)資源的個性化推薦，以及學(xué)習(xí)行為評估預(yù)測方面，為個性化學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的支持。

3.1 機(jī)器智能技術(shù)

機(jī)器智能技術(shù)與教學(xué)相融合，可以優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率：語音技術(shù)處理語音識別和合成，搭建云端知識庫，呈現(xiàn)出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征；圖像視頻識別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)收集學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的表情、眼動、姿勢等多維數(shù)據(jù)，便于刻畫學(xué)習(xí)畫像；在線課堂和虛擬課堂提升教師和學(xué)生的教學(xué)體驗(yàn)，針對不活躍型、低活躍型、任務(wù)型、閱覽型和高活躍型五類學(xué)習(xí)行為，提供特別定制的學(xué)習(xí)課程，實(shí)現(xiàn)真正的個性化學(xué)習(xí)；E-Learning推薦系統(tǒng)不僅可以根據(jù)個體學(xué)習(xí)者的具體需求提供個性化內(nèi)容的推薦服務(wù)，還可以面向?qū)W習(xí)小組提供群體推薦服務(wù)；虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和人機(jī)交互等技術(shù)，搭建了一個全新的學(xué)習(xí)場景，為學(xué)習(xí)者有針對性地提供智能化、個性化的定制學(xué)習(xí)服務(wù)；自適應(yīng)技術(shù)建立反饋循環(huán)，實(shí)時(shí)分析診斷學(xué)習(xí)者的動態(tài)，根據(jù)學(xué)習(xí)者的興奮點(diǎn)和關(guān)鍵障礙推薦個性化學(xué)習(xí)路徑。

3.2 深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)

深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)是將深度學(xué)習(xí)與增強(qiáng)學(xué)習(xí)結(jié)合起來，簡單地輸入感知信息經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的處理，直接輸出動作。深度Q 網(wǎng)絡(luò)在沒有人工提取的條件下，原始輸入圖像也能達(dá)到人類實(shí)際控制的效果。在多重門限機(jī)制下，同一時(shí)刻進(jìn)行多線程學(xué)習(xí)，大大縮短了深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的訓(xùn)練時(shí)間。利用分層編碼技術(shù)，可以生成序列到序列的通用回答。基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，實(shí)現(xiàn)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)。

3.3 學(xué)科知識圖譜構(gòu)建

學(xué)科知識圖譜可以為個性化學(xué)習(xí)模式的形成與發(fā)展提供豐富的理論基礎(chǔ)和堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。學(xué)科知識圖譜形成系統(tǒng)性、有序性的知識點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，建立知識點(diǎn)之間豐富的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在教育數(shù)據(jù)分析、學(xué)習(xí)特征畫像、學(xué)科資料整理和知識體系搭建等方面發(fā)揮重要作用，幫助學(xué)習(xí)者由學(xué)習(xí)簡單知識向發(fā)展邏輯思維轉(zhuǎn)變。學(xué)科知識圖譜為個性化學(xué)習(xí)資源庫建設(shè)提供支撐，提升網(wǎng)絡(luò)平臺個性化學(xué)習(xí)服務(wù)能力，促進(jìn)學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)終身學(xué)習(xí)。

4 面向個性化學(xué)習(xí)行為的精準(zhǔn)教學(xué)策略研究

4.1 學(xué)生學(xué)習(xí)行為觸發(fā)的事件表示

針對學(xué)習(xí)場景和學(xué)習(xí)者行為的多樣化特性，研究學(xué)習(xí)場景與學(xué)習(xí)行為的類別層次劃分。針對視頻持續(xù)時(shí)長和學(xué)習(xí)者動作具有變化幅度小、持續(xù)時(shí)間短、相似度高、變化復(fù)雜等特點(diǎn)，研究學(xué)習(xí)者行為過程中行為觸發(fā)事件的標(biāo)注規(guī)則和結(jié)構(gòu)化語義描述規(guī)則，建立典型學(xué)習(xí)場景下以學(xué)習(xí)者為中心的“對象、區(qū)域描述、屬性、關(guān)系、區(qū)域圖、場景圖、場景類別”學(xué)習(xí)者行為視覺基因知識集，為后續(xù)建立學(xué)習(xí)者行為語義描述模型奠定基礎(chǔ)。

基于聚類分析，將網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)者行為劃分為高沉浸性型、較高沉浸性型、中沉浸性型、低沉浸性型四種代表類型。利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對學(xué)生學(xué)習(xí)行為進(jìn)行了聚類分析，基于采集加工的數(shù)據(jù)將學(xué)生的學(xué)習(xí)行為特征可視化，歸納總結(jié)出每種類型學(xué)生的代表性特征，同時(shí)根據(jù)代表性特征自動識別出五種事件觸發(fā)類型。論證一種自動適應(yīng)學(xué)習(xí)者興趣、習(xí)慣和認(rèn)知基礎(chǔ)的推薦模型的可行性，根據(jù)學(xué)習(xí)者的具體特點(diǎn)向其推薦合適的學(xué)習(xí)計(jì)劃。

4.2 基于事件驅(qū)動的學(xué)習(xí)者行為描述方法研究

針對以學(xué)習(xí)者為中心的長時(shí)間視頻中，因?qū)W習(xí)者行為動作上的并發(fā)性和變化幅度小、發(fā)生頻率高和動作相似性大等特點(diǎn)所導(dǎo)致的事件描述問題，研究基于事件時(shí)空關(guān)系和深度遞歸網(wǎng)絡(luò)的事件描述方法。針對事件間所具有的時(shí)空關(guān)系，研究基于事件語義信息和深度特征的視頻描述模型，基于堆疊深度遞歸網(wǎng)絡(luò)，分析學(xué)習(xí)者行為的內(nèi)涵和聯(lián)系，為后續(xù)基于語義的學(xué)習(xí)者行為分析奠定良好的基礎(chǔ)。建構(gòu)一個網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為系統(tǒng)概念模型，使用架構(gòu)圖描述一個邏輯縝密、結(jié)構(gòu)完備的系統(tǒng)模型，將教學(xué)過程中人們關(guān)注的概念、要素及其之間的關(guān)系形象地展示出來，為描述其他形式的學(xué)習(xí)者行為提供概念基礎(chǔ)。

4.3 基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的學(xué)生個性化學(xué)習(xí)反饋機(jī)制研究

個性化學(xué)習(xí)是在對學(xué)生個體全面評估的基礎(chǔ)上，發(fā)掘并處理學(xué)生當(dāng)前存在的缺陷和不足，為學(xué)生制訂適合個人成長的學(xué)習(xí)方案。分析、加工整理數(shù)字化校園的教育大數(shù)據(jù)，可以針對不同學(xué)生的學(xué)習(xí)行為特征制訂出適合學(xué)生個人的學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)方法。目前的個性化學(xué)習(xí)還僅是對學(xué)習(xí)者進(jìn)行簡單的分類，然后基于學(xué)習(xí)規(guī)律的關(guān)聯(lián)形成個性化推薦。構(gòu)建基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的個性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，通過對學(xué)生學(xué)習(xí)行為效果的樣本訓(xùn)練，形成高效準(zhǔn)確的個性化學(xué)習(xí)決策模型，然后根據(jù)學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)行為及學(xué)習(xí)狀態(tài)制訂出最佳的個性化學(xué)習(xí)策略。

深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)根據(jù)錄入的學(xué)生基礎(chǔ)信息和學(xué)習(xí)記錄制訂個性化學(xué)習(xí)計(jì)劃，并根據(jù)進(jìn)一步的學(xué)習(xí)效果反饋提前預(yù)測并不斷修正每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)課程設(shè)置，提供高適配性的學(xué)習(xí)資源。學(xué)生在個性化學(xué)習(xí)過程中，不僅達(dá)到注意、識記和理解的基礎(chǔ)目標(biāo)，還提升批判學(xué)習(xí)知識、重新組織知識并解決問題的能力。

5 大數(shù)據(jù)誘發(fā)教學(xué)深度變革的策略

大數(shù)據(jù)技術(shù)賦能精準(zhǔn)教學(xué)策略變革，在精準(zhǔn)分析學(xué)生個體學(xué)習(xí)特征的前提下，幫助教師從傳統(tǒng)的知識傳授者向新型的學(xué)習(xí)輔助者轉(zhuǎn)變，教學(xué)全過程中主客體發(fā)生變化，誘發(fā)教學(xué)活動在思維與結(jié)構(gòu)層面發(fā)生深度變革[20]，促進(jìn)每一位學(xué)生的個性化發(fā)展。

5.1 精準(zhǔn)制訂教學(xué)目標(biāo)

精準(zhǔn)定位教學(xué)目標(biāo)旨在設(shè)定合適的方針，保障教學(xué)活動有序進(jìn)行。在全面剖析學(xué)生認(rèn)知水平、情感態(tài)度、學(xué)習(xí)狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)化，形成具有個人特點(diǎn)的學(xué)習(xí)要素指標(biāo)體系，比較發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)與教學(xué)目標(biāo)之間的差距，進(jìn)而優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)的設(shè)立，使教學(xué)目標(biāo)個性化、全局化。

5.2 精準(zhǔn)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

精準(zhǔn)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容是指以學(xué)生學(xué)習(xí)過程中體現(xiàn)的行為特征為基礎(chǔ)，為學(xué)生規(guī)劃適合其個性化發(fā)展需求的教學(xué)內(nèi)容?；趯W(xué)習(xí)者的個人學(xué)習(xí)畫像，分析每一位學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，綜合行為特征、教學(xué)評價(jià)及情感態(tài)度等方面的數(shù)據(jù)信息，突破紙質(zhì)教學(xué)資料的限制，充分利用大數(shù)據(jù)提供的海量教學(xué)資源，選擇關(guān)聯(lián)性高、針對性強(qiáng)的教學(xué)知識，豐富教學(xué)內(nèi)容的形式和范圍，對教學(xué)材料進(jìn)行分類歸納和重構(gòu)，形成符合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)情的教學(xué)內(nèi)容計(jì)劃，為學(xué)生提供因材施教的學(xué)習(xí)方法論知識和情感培育方案。

5.3 精準(zhǔn)實(shí)施教學(xué)活動

精準(zhǔn)實(shí)施教學(xué)活動是設(shè)計(jì)并落實(shí)符合學(xué)生個性化發(fā)展要求的教學(xué)安排。以學(xué)習(xí)者特征為出發(fā)點(diǎn)，改變傳統(tǒng)的群體性教學(xué)計(jì)劃，分層實(shí)施有針對性的教學(xué)安排，豐富學(xué)習(xí)模式和學(xué)習(xí)手段，方便學(xué)生根據(jù)個人情況選擇最佳方案，優(yōu)化教學(xué)活動設(shè)計(jì)和組織。

5.4 精準(zhǔn)評價(jià)教學(xué)效果

教學(xué)評價(jià)包括過程和結(jié)果兩個方面。教師依據(jù)教學(xué)全過程中學(xué)生行為的反饋，結(jié)合個人經(jīng)驗(yàn)，對學(xué)生學(xué)習(xí)全過程進(jìn)行細(xì)致客觀的評價(jià)，為精準(zhǔn)干預(yù)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為提供可靠參考。在教學(xué)過程中，教師通過收集和分析教學(xué)過程與結(jié)果兩個方面的數(shù)據(jù)，總結(jié)學(xué)生學(xué)習(xí)行為的規(guī)律和特征，并對教學(xué)效果進(jìn)行精準(zhǔn)評價(jià)。

5.5 精準(zhǔn)強(qiáng)化教學(xué)反饋

精準(zhǔn)強(qiáng)化教學(xué)反饋是針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出來的行為、狀態(tài)、情感等方面的特征，分析其優(yōu)勢與不足，從而對每一位學(xué)生進(jìn)行個性化指導(dǎo)。這種及時(shí)的教學(xué)反饋有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。目前的個性化學(xué)習(xí)還僅是對學(xué)習(xí)者進(jìn)行簡單的分類，然后進(jìn)行學(xué)習(xí)規(guī)律的關(guān)聯(lián)形成個性化推薦。構(gòu)建基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的個性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，通過對學(xué)生學(xué)習(xí)行為效果的樣本訓(xùn)練，形成高效準(zhǔn)確的個性化學(xué)習(xí)決策模型，然后根據(jù)學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)行為及學(xué)習(xí)狀態(tài)制訂出最佳的個性化學(xué)習(xí)策略。

6 結(jié)語

個性化學(xué)習(xí)是符合現(xiàn)代教育理念和學(xué)生個性化發(fā)展需求的新型學(xué)習(xí)模式，在大數(shù)據(jù)的技術(shù)支持下得到長足發(fā)展。運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)收集分析學(xué)生個體的學(xué)習(xí)行為特征，服務(wù)于學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。從教學(xué)各環(huán)節(jié)入手，實(shí)施全過程教學(xué)變革，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)，加強(qiáng)師生互動，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的個性化需求，提升素質(zhì)教育的水平，推動學(xué)生全面?zhèn)€性化發(fā)展。