姜強(qiáng)　趙蔚　李勇帆　李松

摘要：大數(shù)據(jù)時(shí)代運(yùn)用學(xué)習(xí)分析技術(shù)挖掘教育數(shù)據(jù)背后的知識(shí)，優(yōu)化學(xué)習(xí)過(guò)程成為教育者的共同訴求。學(xué)-習(xí)分析儀表盤實(shí)現(xiàn)了知識(shí)生成與教育數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果可視化，能夠支持學(xué)生自我認(rèn)知、自我評(píng)價(jià)、自我激勵(lì)和社會(huì)意識(shí)及未來(lái)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。該文采用文獻(xiàn)分析法對(duì)國(guó)內(nèi)外學(xué)習(xí)分析儀表盤發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，綜述了10個(gè)學(xué)習(xí)分析儀表盤案例并分析其特性，實(shí)現(xiàn)通過(guò)教育數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和可視化技術(shù)支持學(xué)生和教師?；贔ew儀表盤設(shè)計(jì)原則和Kirkpatrick四層評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)分析儀表盤概念框架，并從個(gè)人、他人及個(gè)人與班級(jí)等視角設(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)分析儀表盤。最后，以美國(guó)匹茲堡大學(xué)PAWS中心研發(fā)的Mastery Grids自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)為例，采用實(shí)驗(yàn)研究法、問(wèn)卷調(diào)查及訪談等方法對(duì)學(xué)習(xí)分析儀表盤進(jìn)行主觀、客觀評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明盡管學(xué)習(xí)分析儀表盤對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)促進(jìn)作用不顯著，但卻從本質(zhì)上提高了學(xué)習(xí)效率和動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的認(rèn)知度和對(duì)課程學(xué)習(xí)的滿意度。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)分析儀表盤；大數(shù)據(jù)；個(gè)性化；可視化

一、引言

伴隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)分析技術(shù)的發(fā)展，教育信息化生態(tài)環(huán)境逐漸變革為能夠記錄學(xué)習(xí)過(guò)程行為信息的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析促進(jìn)教與學(xué)。大數(shù)據(jù)引領(lǐng)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)大量結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化及半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、挖掘和分析，進(jìn)而做出趨勢(shì)預(yù)測(cè)，不但能獲取學(xué)習(xí)者的行為信息，還能預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者的行為和結(jié)果，并以容易理解的可視化方式呈現(xiàn)出來(lái)，為學(xué)習(xí)者提供了發(fā)現(xiàn)世界和制定決策的新方法。如今，學(xué)習(xí)方式發(fā)生變化，教育方法變得更加靈活，已邁向差異化及個(gè)性化教學(xué)的道路，尤其伴隨著MOOC的應(yīng)用，學(xué)習(xí)者可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)，但學(xué)習(xí)過(guò)程的分布式和靈活性帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，教師很難觀察、控制和調(diào)整學(xué)習(xí)過(guò)程。成千上萬(wàn)名學(xué)習(xí)者同時(shí)在線學(xué)習(xí)，對(duì)于教師而言，難以考慮到每一個(gè)個(gè)體能力和學(xué)習(xí)偏好，同時(shí)由于學(xué)生投入精力有限，久而久之失去學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，相對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)，便會(huì)出現(xiàn)高退學(xué)率現(xiàn)象。此外，“互聯(lián)網(wǎng)+”教育孕育出了“數(shù)字土著”，他們更習(xí)慣獨(dú)立思考和批判性思維，形成了個(gè)人中心行為習(xí)慣和意識(shí)，倡導(dǎo)學(xué)習(xí)過(guò)程中體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)“真、善、美”。

學(xué)習(xí)分析儀表盤（Learning Analytics Dashboard，LAD）也可以理解為“量化自我”或“監(jiān)測(cè)自我”“自我追蹤”，作為大數(shù)據(jù)時(shí)代的一種新型學(xué)習(xí)支持工具應(yīng)運(yùn)而生，在提供差異化及個(gè)性化教學(xué)上扮演一個(gè)相當(dāng)重要的角色，以學(xué)生與學(xué)習(xí)情境為對(duì)象，以教育活動(dòng)和學(xué)習(xí)分析過(guò)程中產(chǎn)生的海量交互數(shù)據(jù)（大數(shù)據(jù)）為基礎(chǔ)，智慧地運(yùn)用學(xué)習(xí)分析的潛在價(jià)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)歷程中行為、習(xí)慣、情緒（如通過(guò)視頻、傳感器等采集表情、姿勢(shì)與手勢(shì)數(shù)據(jù)信息）、興趣等加以評(píng)量、收集、分析和報(bào)告，洞悉學(xué)生的表現(xiàn)及學(xué)習(xí)進(jìn)展，及時(shí)可視化呈現(xiàn)詳細(xì)的學(xué)習(xí)反饋信息，以評(píng)估、預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，解決在線學(xué)習(xí)中缺少“人性交互”的問(wèn)題，成為打開學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程“黑匣子”的鑰匙，為教與學(xué)提供了有效的指引和激勵(lì)，促進(jìn)自我意識(shí)、自我反思、自我行為監(jiān)控和學(xué)情追蹤，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的高階思維能力，進(jìn)而優(yōu)化和設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過(guò)程?？傊琇AD實(shí)現(xiàn)了“大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析、儀表盤”三者融為一體，將會(huì)是大數(shù)據(jù)教育革命中下一個(gè)演進(jìn)方向，大數(shù)據(jù)是促進(jìn)其發(fā)展的源動(dòng)力，伴隨著基于大數(shù)據(jù)分析生成的學(xué)生成長(zhǎng)態(tài)勢(shì)以及學(xué)生由知識(shí)消費(fèi)者向知識(shí)創(chuàng)造者身份的轉(zhuǎn)變，LAD引起了教育研究者們關(guān)注的核心和焦點(diǎn)，利于掌握學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、找出學(xué)生錯(cuò)誤行為背后的原因、學(xué)生個(gè)體差異識(shí)別，將成為未來(lái)教育研究中一個(gè)新的熱點(diǎn)。

二、學(xué)習(xí)分析儀表盤研究進(jìn)展

馬斯洛的需要層次理論強(qiáng)調(diào)自我價(jià)值實(shí)現(xiàn)是內(nèi)在動(dòng)機(jī)和外在動(dòng)機(jī)共同作用的結(jié)果，其中內(nèi)在動(dòng)機(jī)更多需要考慮個(gè)體生理因素，外在動(dòng)機(jī)需要環(huán)境刺激產(chǎn)生，LAD作為動(dòng)機(jī)形成的誘因起著至關(guān)重要的作用。它持有不同角色和價(jià)值，首先，它能夠幫助教師及時(shí)準(zhǔn)確地了解學(xué)情，尤其處于在線學(xué)習(xí)環(huán)境中，師生相對(duì)時(shí)空分離，若采用LAD匯報(bào)學(xué)習(xí)活動(dòng)，可為學(xué)生提供最合適的教學(xué)模式和最有效的教學(xué)方法及個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源與建議；其次，學(xué)生通過(guò)LAD瀏覽學(xué)習(xí)狀態(tài)和歷史，有助于提高自我認(rèn)知，并修改學(xué)習(xí)計(jì)劃和行為，尤其是隨著教育數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)展，LAD所呈現(xiàn)的信息能夠產(chǎn)生更智能化的決策。例如，一個(gè)LAD能夠確定學(xué)習(xí)處于危險(xiǎn)的學(xué)生，或者預(yù)測(cè)高成績(jī)者，同時(shí)向?qū)W生建議適合的反饋意見(jiàn)和指導(dǎo)策略。

國(guó)內(nèi)外許多研究學(xué)者對(duì)LAD進(jìn)行了相應(yīng)的研究，勾勒其廣泛的應(yīng)用前景。其中加拿大學(xué)者LeahP.Macfadyen等人基于LMS（Learning Managementsvstem）數(shù)據(jù)挖掘開發(fā)“早期預(yù)警系統(tǒng)”，通過(guò)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的儀表盤可視化數(shù)據(jù)信息可以快速識(shí)別處于“危險(xiǎn)”的同學(xué)，從而給予及時(shí)的教學(xué)干預(yù)；加拿大卡爾頓大學(xué)Kasia Muldner基于MathSpring數(shù)學(xué)智能系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)證明了內(nèi)嵌入的學(xué)習(xí)儀表盤是一種元認(rèn)知形式，通過(guò)可視化自我監(jiān)控消減消極情緒狀態(tài)（厭倦和缺乏學(xué)習(xí)激情），促進(jìn)積極情感產(chǎn)生，同時(shí)證明了監(jiān)控學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)展，能夠提高學(xué)習(xí)內(nèi)在動(dòng)機(jī)。美國(guó)斯坦福大學(xué)的Lytics實(shí)驗(yàn)室基于MOOCs平臺(tái)，采用學(xué)習(xí)分析儀表盤評(píng)估人機(jī)交互信息，幫助教師監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程，強(qiáng)化個(gè)性化教學(xué)，從而改善學(xué)習(xí)效果。韓國(guó)學(xué)者Kunhee等人研究設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)分析儀表盤，數(shù)據(jù)挖掘眼動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)（如凝視時(shí)間、點(diǎn)數(shù)、空間密度等），以可視化方式顯示學(xué)生在線學(xué)習(xí)活動(dòng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以改變學(xué)習(xí)模式，提高學(xué)習(xí)成績(jī)，支持智慧學(xué)習(xí)環(huán)境；比利時(shí)學(xué)者Erik Duval等采用教育數(shù)據(jù)挖掘和信息可視化等技術(shù)跟蹤分析移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境（包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）的學(xué)習(xí)活動(dòng)，以學(xué)習(xí)分析儀表盤方式呈現(xiàn)，促進(jìn)自我學(xué)習(xí)分析、自我反思，對(duì)學(xué)習(xí)行為、習(xí)慣和想法進(jìn)行再認(rèn)識(shí)；法國(guó)Christine Michel等人提出在基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)環(huán)境中，設(shè)計(jì)可定制動(dòng)態(tài)儀表盤實(shí)現(xiàn)收集、分析及可視化學(xué)習(xí)活動(dòng)軌跡，利于自主學(xué)習(xí)、自我監(jiān)控、自我評(píng)判，促進(jìn)元認(rèn)知發(fā)展。國(guó)內(nèi)關(guān)于儀表盤研究主要集中在汽車研發(fā)方面，有必要將研究視角擴(kuò)展到教育學(xué)領(lǐng)域，然而目前研究尚處于起步階段，天津大學(xué)張振虹博士以可汗學(xué)院、Duolingo多國(guó)語(yǔ)學(xué)習(xí)平臺(tái)等為例，闡述了學(xué)習(xí)分析儀表盤能夠跟蹤、記錄學(xué)習(xí)行為、習(xí)慣、興趣、情緒等數(shù)據(jù)信息，通過(guò)分析與可視化、個(gè)性化的顯示學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)活動(dòng)報(bào)告等，為學(xué)生、教師提供多層次的學(xué)習(xí)支持，幫助學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)自我反思、自我認(rèn)知以及意義建構(gòu)。

此外，近年來(lái)，已有LAD應(yīng)用相繼被開發(fā)（如表1所示），采用圖形方式展示學(xué)生當(dāng)前和歷史學(xué)習(xí)信息，支持教師獲得更好的課程活動(dòng)概述（意識(shí)），反應(yīng)他們的教學(xué)實(shí)踐（反思），發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)“危險(xiǎn)”的學(xué)生（意會(huì)），改變學(xué)習(xí)行為（影響）。

在上頁(yè)表1中總結(jié)了10+LAD特性，如服務(wù)對(duì)象、目標(biāo)、跟蹤數(shù)據(jù)（學(xué)習(xí)時(shí)間、社會(huì)交互、文檔和工具、產(chǎn)生式資源、練習(xí)和測(cè)試）及可視化技術(shù)等。其中，服務(wù)對(duì)象有三種類型：教師、教師和學(xué)生、學(xué)生，不同類型決定了不同預(yù)期目標(biāo)。通常為教師提供服務(wù)的LAD能夠及時(shí)告知他們學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展，幫助教師有效地執(zhí)行角色，在班級(jí)管理、學(xué)習(xí)助長(zhǎng)中提供反饋、評(píng)價(jià)。例如，LOCO-Analysis關(guān)注學(xué)習(xí)成績(jī)的實(shí)時(shí)反饋信息，Desire2Learn和Students Success System通過(guò)分析學(xué)習(xí)成績(jī)、文檔和工具使用以及參與社會(huì)化學(xué)習(xí)程度高低等數(shù)據(jù)，辨別“危險(xiǎn)”中的學(xué)生并進(jìn)行跟蹤干預(yù)，提供合適幫助。SNAPP是強(qiáng)大的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)可視化工具，在可視化論壇中討論參與者關(guān)系，能夠顯示學(xué)生在論壇中的交互信息，并以社會(huì)關(guān)系網(wǎng)圖顯示，確認(rèn)中心點(diǎn)或隔離學(xué)生，從而知道哪些學(xué)生積極參與討論，哪些學(xué)生消極、不參與，便可及時(shí)調(diào)整小組成員，使其異質(zhì)，對(duì)處于“危險(xiǎn)”中的學(xué)生給予有效干預(yù)。為學(xué)生提供服務(wù)的LAD（如Course Signal）能夠采用教育數(shù)據(jù)挖掘和信息可視化方法跟蹤學(xué)習(xí)活動(dòng)，呈現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)行為模式、狀態(tài)和交互，便于幫助學(xué)生修改學(xué)習(xí)策略，有助于阻止學(xué)生輟學(xué)，提高學(xué)習(xí)成績(jī)，促進(jìn)自我意識(shí)和反思。在LAD案例中，有6個(gè)（Desire2Leam、LOCO-Analyst、GLASS、SAM、StepUp！和Course Signal）跟蹤學(xué)習(xí)時(shí)間；7個(gè)（Desire2Learn、LOCO-Analyst、Student Success System、SNAPP、StepUp！、CourseSignal和Narcissus）跟蹤社會(huì)交互，用于洞察、協(xié)作和檢測(cè)出被孤立的學(xué)習(xí)者；文檔和工具使用有9個(gè)（Desire2Learn、LOCO-Analyst、StudentSuccess System、Student Inspector、GLASS、SAM、StepUp！、Course Signal～llNarcissus）跟蹤，用于獲取學(xué)生努力指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)最受歡迎學(xué)習(xí)文檔；有7個(gè)（LOCO-Analyst、SNAPP、Student Inspector、GLASS、SAM、StepUp！和Course Signal）從Blog或論壇帖子等數(shù)據(jù)中捕獲產(chǎn)生式資源；有7個(gè)（LOCO-Analyst、Student Success System、Student Inspector、GLASS、SAM、StepUp！和Course Signal）使用練習(xí)、測(cè)試等評(píng)價(jià)形式以獲得學(xué)生成績(jī)信息。

信息可視化視圖影響用戶心理和行為，LAD利用圖表、圖形、指示器和預(yù)警機(jī)制將抽象、復(fù)雜信息轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w、簡(jiǎn)單的可見(jiàn)信息，在關(guān)系模式中，從大量、嘈雜、凌亂數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)未知、隱含信息，有助于增強(qiáng)人類認(rèn)知識(shí)別，提高學(xué)習(xí)績(jī)效。通常，可視化技術(shù)與LAD中的信息特征相關(guān)。例如，關(guān)于學(xué)習(xí)活動(dòng)的豐富信息可以采用直方圖（柱狀圖）進(jìn)行有效傳遞；每周學(xué)員登錄趨勢(shì)可以采用折線圖表示。一些LAD（如LOCO-Analyst、GLASS）采用標(biāo)簽云可視化分析已掌握的學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)。散點(diǎn)圖是一種有效可視化策略，用于分析顯示個(gè)體與同伴信息比較，如Student Success System。作為SNAPP工具，呈現(xiàn)在線交流、學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，采用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖顯示包括節(jié)點(diǎn)（學(xué)生）和鏈接（交流、信息交換、論壇帖子回復(fù)情況等）。

總之，LAD會(huì)因?yàn)橛脩舨煌?，目?biāo)也不同，實(shí)現(xiàn)教師監(jiān)控學(xué)生和學(xué)習(xí)自我監(jiān)控，LAD對(duì)教師和學(xué)生都有用；其次，LAD展現(xiàn)多種信息，從簡(jiǎn)單的原始數(shù)據(jù)，如登錄信息（時(shí)間、登錄次數(shù)等）、成績(jī)效果（如練習(xí)、測(cè)試、作業(yè)成績(jī)）、內(nèi)容使用情況（下載文獻(xiàn)、學(xué)習(xí)資料）以及熱點(diǎn)內(nèi)容顯示（文檔、帖子）到基于復(fù)雜算法的信息輸出，依據(jù)數(shù)據(jù)挖掘分析的層次，從描述性到規(guī)范性，跟蹤數(shù)據(jù)從正式、封閉擴(kuò)展到非正式、開放的社會(huì)環(huán)境；然后，社會(huì)網(wǎng)絡(luò)、“危險(xiǎn)”學(xué)生預(yù)測(cè)和信息分析在一些實(shí)例中也被嘗試，社會(huì)網(wǎng)絡(luò)涉及社會(huì)交互，包括討論行為、內(nèi)容或信息交換，“危險(xiǎn)”學(xué)生預(yù)測(cè)用于警示課程學(xué)習(xí)處于不及格危險(xiǎn)的學(xué)生；最后，LAD采用可視化技術(shù)來(lái)更好地展現(xiàn)學(xué)習(xí)信息。

可見(jiàn)，已有LAD成果富有成效，然而，LAD發(fā)展還有待于進(jìn)一步完善。其一，試圖說(shuō)明可視化信息和用戶反應(yīng)之間關(guān)系，有必要調(diào)查用戶怎樣理解可視化信息及其做出怎樣反應(yīng)；其二，強(qiáng)化反饋信息傳遞給學(xué)生，利用大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)分析技術(shù)研究學(xué)生怎樣解讀和響應(yīng)反饋，以及影響學(xué)習(xí)策略和動(dòng)機(jī)；其三，更多LAD僅僅采用問(wèn)卷調(diào)查方式從有用性、易用性、感知性等方面進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，缺少調(diào)查自我監(jiān)控學(xué)習(xí)影響、實(shí)驗(yàn)分析LAD對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)的影響以及學(xué)習(xí)者對(duì)LAD的態(tài)度（問(wèn)卷和訪談），有助于學(xué)習(xí)者行為改變或產(chǎn)生新理解。

三、LAD設(shè)計(jì)與分析

鑒于已有LAD案例研究和有待完善之處，研究基于Few儀表盤設(shè)計(jì)原則和Kirkpatrick（柯氏）四層評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)出更有效的學(xué)習(xí)分析儀表盤，增強(qiáng)人類認(rèn)知和知覺(jué)、視覺(jué)感知、情境感知，設(shè)計(jì)模型如下頁(yè)圖1所示。

模型具有3部分：學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)和干預(yù)。其中，學(xué)習(xí)過(guò)程由6個(gè)部分組成，如學(xué)習(xí)者自我調(diào)節(jié)能力、學(xué)習(xí)心理隊(duì)知、動(dòng)機(jī)、社交）、指導(dǎo)、在線學(xué)習(xí)行為（讀、寫、點(diǎn)擊、下載、交互）、學(xué)習(xí)者特征（個(gè)人信息、知識(shí)、技能等）和課程類型，學(xué)習(xí)受學(xué)習(xí)者心理特征、自我調(diào)節(jié)能力和教學(xué)策略影響，能夠通過(guò)學(xué)習(xí)行為觀測(cè)，尤其通過(guò)記錄在系統(tǒng)中的日志信息或調(diào)查信息；預(yù)測(cè)是指通過(guò)分析日志數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)和劃分行為干預(yù)等級(jí)，或聚類學(xué)習(xí)風(fēng)格；最后，基于學(xué)習(xí)風(fēng)格和預(yù)測(cè)模型，依據(jù)儀表盤為教師和學(xué)生提供行為干預(yù)、指導(dǎo)。

有效儀表盤設(shè)計(jì)應(yīng)該基于理解的所見(jiàn)所想。由于人的有限工作記憶，LAD上的視覺(jué)信息塊不能過(guò)多（通常4或5個(gè)），便于有效感知和記憶存儲(chǔ)。同時(shí)，為了快速感知，要善于利用不同顏色、形狀、動(dòng)作等做標(biāo)注。此外，根據(jù)格式塔（Gestalt）組織原則，LAD設(shè)計(jì)元素也應(yīng)考慮鄰近原則、相似原則、封閉的原則、連續(xù)性原則等。通常，基于xAPI規(guī)范采用聚類、挖掘、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析、可視化等大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)或方法從學(xué)習(xí)過(guò)程行為中采集各種類型的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的具有大數(shù)據(jù)特征的數(shù)據(jù)集，如表2所示。

通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)研究學(xué)習(xí)規(guī)律、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，貫穿了人類社會(huì)發(fā)展的始終，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育，有利于關(guān)注每一個(gè)個(gè)體的微觀表現(xiàn)。我們從3個(gè)角度設(shè)計(jì)與分析LAD：個(gè)人、同伴、個(gè)體與班級(jí)。

（一）個(gè)人LAD

采用圖示和文本方式展示學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)進(jìn)展和取得成績(jī)報(bào)告，比如：已解決問(wèn)題、策略、知識(shí)獲取等（如圖2所示），能夠支持認(rèn)知或元認(rèn)知行為，促進(jìn)學(xué)習(xí)和自我反思。此外，LAD能夠降低個(gè)人消極情感（興趣），有助于自組織學(xué)習(xí)，避免在學(xué)習(xí)過(guò)程中迷失。

其中，學(xué)習(xí)進(jìn)展顯示了評(píng)價(jià)學(xué)生問(wèn)題解決成就，主要依據(jù)學(xué)習(xí)行為（尋求幫助、不正確答案、學(xué)習(xí)時(shí)間等）開展。為了可視化學(xué)習(xí)進(jìn)展，使用盆栽植物進(jìn)行暗喻，比如當(dāng)知識(shí)點(diǎn)已掌握，將顯示豐盛的果實(shí)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)出學(xué)生缺乏努力時(shí)，植物便顯得枯萎；學(xué)習(xí)績(jī)效是根據(jù)貝葉斯知識(shí)追蹤（BayesianKnowledge Tracing，BKT），基于學(xué)生的學(xué)習(xí)歷史數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)的程度；系統(tǒng)將根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)整體性能和最近行為，提供個(gè)性化定制反饋，比如“最后一個(gè)問(wèn)題很難，恭喜您答對(duì)了，是否就像這樣嘗試?yán)^續(xù)練習(xí)其它問(wèn)題？”。再比如當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到學(xué)習(xí)者用在閱讀學(xué)習(xí)內(nèi)容上的時(shí)間過(guò)少時(shí)，便提示“你看起來(lái)沒(méi)有認(rèn)真閱讀學(xué)習(xí)內(nèi)容，是否知道有個(gè)‘跟著讀按鈕呢？”；行為導(dǎo)航為學(xué)習(xí)者提供了多個(gè)選項(xiàng)模式，比如復(fù)習(xí)（重新學(xué)習(xí)）、繼續(xù)學(xué)習(xí)，同時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)習(xí)者的能力及掌握程度來(lái)適應(yīng)性推薦挑戰(zhàn)高難問(wèn)題或者學(xué)習(xí)新知識(shí)點(diǎn)。

（二）同伴L(zhǎng)AD

美國(guó)社會(huì)心理學(xué)家利昂·費(fèi)斯廷格（Leon Festinger）在提出的社會(huì)比較理論中指出學(xué)生有必要查看同伴信息（如下頁(yè)圖3所示），通過(guò)比較他人學(xué)習(xí)信息，能夠看到差異，進(jìn)步或不足，利于自我評(píng)價(jià)，自我提高自信心，自我完善。

（三）個(gè)體與班級(jí)均值比較的LAD

將個(gè)人每周的學(xué)習(xí)成績(jī)（如考試、測(cè)試和任務(wù)分?jǐn)?shù)）與班級(jí)總體均值進(jìn)行比較（如圖4所示），學(xué)習(xí)者能夠清晰地看到自己在整個(gè)班級(jí)學(xué)習(xí)所處位置，信息比較客觀、精確，從而定位自身存在不足，便于下一步的學(xué)習(xí)，利于自我改進(jìn)，提高學(xué)習(xí)成績(jī)、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)及高階思維能力。

四、LAD有效性評(píng)價(jià)實(shí)證分析

（一）實(shí)驗(yàn)分析：LAD對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)影響

筆者在美國(guó)匹茲堡大學(xué)留學(xué)期間，加入了國(guó)際著名自適應(yīng)學(xué)習(xí)研究專家Peter Brusilovsky教授研究團(tuán)隊(duì)PAWS（Personalized Adaptive Web Svstem）中學(xué)習(xí)，本文選用團(tuán)隊(duì)研發(fā)個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)——Mastery Grids，內(nèi)嵌LAD，具有開放性、可視化等特點(diǎn)，如圖5所示。

樣本選擇2014年秋季（9月到12月，16周）“SQL語(yǔ)言”課程學(xué)習(xí)班成員，合計(jì)53名大學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，其中，隨機(jī)選取27人作為實(shí)驗(yàn)組，推薦使用LAD，為了防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)“冷開始”現(xiàn)象，將在6周后打開LAD，供學(xué)生隨意訪問(wèn)和使用；剩余26人為控制組，不使用LAD。期間，系統(tǒng)將記錄時(shí)間戳、學(xué)生名字、學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)內(nèi)容（問(wèn)題及成績(jī)、實(shí)例），及訪問(wèn)LAD頻率、瀏覽同伴信息次數(shù)等。

表3顯示了比較班級(jí)A（學(xué)習(xí)能力弱）和班級(jí)B（學(xué)習(xí)能力強(qiáng)）兩個(gè)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)組與控制組的學(xué)生期末考試學(xué)習(xí)結(jié)果分?jǐn)?shù)均值。盡管每個(gè)班級(jí)中的實(shí)驗(yàn)組成績(jī)（班級(jí)A：均值=53.76，班級(jí)B：均值=81.02）要高于控制組成績(jī)（班級(jí)A：均值=52.01，班級(jí)B：均值=80.66），但T檢驗(yàn)結(jié)果顯示統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上二者沒(méi)有顯著差異（班級(jí)A：t=0.23，p>0.05，班級(jí)B：t=0.17，p>0.05）。因此，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明LAD對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)影響不顯著。此外，仍能發(fā)現(xiàn)LAD對(duì)班級(jí)A的影響要強(qiáng)于班級(jí)B，可見(jiàn)LAD對(duì)成績(jī)?nèi)跻恍┑膶W(xué)生作用效果更好。

（二）調(diào)查1：基于LAD的自我監(jiān)控學(xué)習(xí)

自我監(jiān)控屬于高層次學(xué)習(xí)策略，可以監(jiān)督學(xué)習(xí)進(jìn)程，促使學(xué)生反思及激發(fā)和保持良好的學(xué)習(xí)情緒狀態(tài)、動(dòng)機(jī)水平和注意，有效解決“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”問(wèn)題。根據(jù)美國(guó)著名心理學(xué)家斯騰爾伯格（R.J.Sternberg）提出自我監(jiān)控策略和班杜拉提出的社會(huì)認(rèn)知理論，從學(xué)習(xí)活動(dòng)前、中、后三個(gè)方面的計(jì)劃、準(zhǔn)備、意識(shí)、方法、執(zhí)行、反饋、補(bǔ)救和總結(jié)等八個(gè)維度，設(shè)計(jì)了基于LAD自控學(xué)習(xí)調(diào)查問(wèn)卷，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。

問(wèn)卷設(shè)計(jì)是基于學(xué)習(xí)過(guò)程的視角，其中，計(jì)劃和準(zhǔn)備是基于LAD自我監(jiān)控學(xué)習(xí)之前的具體表現(xiàn)，意識(shí)、方法、執(zhí)行是基于LAD自我監(jiān)控學(xué)習(xí)中的具體表現(xiàn)，而反饋、補(bǔ)救、總結(jié)則是基于LAD自我監(jiān)控學(xué)習(xí)完成后的具體表現(xiàn)。從總體統(tǒng)計(jì)分析看，多數(shù)學(xué)生愿意采用LAD進(jìn)行自我學(xué)習(xí)監(jiān)控，尤其在維度8中，能夠看出學(xué)生除了關(guān)注自身學(xué)習(xí)結(jié)果外，對(duì)同伴學(xué)習(xí)情況也非常感興趣，通過(guò)比較他人學(xué)習(xí)信息，利于激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，完善自我?？傊?，LAD成為培養(yǎng)自我監(jiān)控學(xué)習(xí)能力有效途徑，利于提高學(xué)習(xí)知識(shí)和解決問(wèn)題的效率，實(shí)現(xiàn)自我監(jiān)察、自我指導(dǎo)和自我強(qiáng)化。

（三）調(diào)查2：學(xué)生對(duì)LAD信息顯示效果評(píng)價(jià)

有必要評(píng)價(jià)LAD效能，尤其在教學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，一個(gè)教育系統(tǒng)需要通過(guò)評(píng)價(jià)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，調(diào)查關(guān)于LAD信息顯示的一致性、感知有用性、理解程度以及觀點(diǎn)和建議。依據(jù)麥肯錫公司巴巴拉·明托提出的MECE分析法（Mutually Exclusive CollectivelyExhaustive）確定調(diào)查問(wèn)卷問(wèn)題，合計(jì)25個(gè)，其中21個(gè)問(wèn)題采用李克特五分量表法，4個(gè)是開放式問(wèn)題。如表5所示。

27人中有20人完成了問(wèn)卷，調(diào)查結(jié)果如表6所示，顯示學(xué)生對(duì)LAD的理解程度值最高（均值=4.20，標(biāo)準(zhǔn)差=0.94），其中最易理解是登錄頻次和觀看學(xué)習(xí)進(jìn)程，其次是登錄時(shí)間，觀看儀表盤次數(shù)和時(shí)間具有相同均值，最低理解程度是登錄規(guī)律和在線學(xué)習(xí)活動(dòng)；相對(duì)較低是有用性（均值=3.32，標(biāo)準(zhǔn)差=0.90），其中認(rèn)為最有用的項(xiàng)是觀看知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)進(jìn)展，其次是觀看儀表盤次數(shù)、在線學(xué)習(xí)活動(dòng)、觀看儀表盤時(shí)間、登錄頻次、登錄時(shí)間和登錄規(guī)律；處于中間層次是一致性（均值=3.79，標(biāo)準(zhǔn)差=0.82），其中登錄時(shí)間（均值=3.47，標(biāo)準(zhǔn)差=0.93）在一致性方面是最低層次，有很多學(xué)生表示儀表盤中顯示的登錄時(shí)間和登錄頻次與他們認(rèn)為的不一樣。

此外，在4個(gè)開放式問(wèn)題中，多數(shù)學(xué)生對(duì)LAD給出了積極肯定的觀點(diǎn)。

問(wèn)題1：關(guān)于學(xué)習(xí)分析儀表盤的反饋信息影響自我反思。自主學(xué)習(xí)的自我反思階段，包括認(rèn)知判斷、情感反應(yīng)、行為選擇、任務(wù)和情境評(píng)價(jià)。當(dāng)反思LAD中的反饋信息時(shí)，其中一個(gè)學(xué)生描述了認(rèn)知評(píng)價(jià)和行為選擇，“我不能很好閱讀和記憶儀表盤上面的信息，如果有教師直接告訴我，效果或許將會(huì)更好”。但是，多數(shù)學(xué)生表示能夠看懂LAD中的反饋數(shù)據(jù)，表示LAD中的反饋數(shù)據(jù)比較客觀，能精確地反映出學(xué)習(xí)努力程度和學(xué)習(xí)成績(jī)。

問(wèn)題2：關(guān)于學(xué)習(xí)分析儀表盤影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。大多數(shù)學(xué)習(xí)者表示觀看學(xué)習(xí)分析儀表盤上的反饋信息，利于提高學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。共同心聲是“我將明確更加努力”“它將使我想做更多”，或者有助于認(rèn)識(shí)進(jìn)步，比如“它將提高動(dòng)機(jī)，能使我看到我在哪里，取得成績(jī)?cè)诎嗉?jí)中所處于位置，我知道應(yīng)該怎樣走下一步”。當(dāng)然，出現(xiàn)個(gè)別優(yōu)秀學(xué)生f成績(jī)位于班級(jí)平均成績(jī)之上1表示學(xué)習(xí)分析儀表盤不能影響他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

問(wèn)題3：關(guān)于學(xué)習(xí)分析儀表盤影響學(xué)習(xí)績(jī)效和參與度。通過(guò)學(xué)習(xí)分析儀表盤，能夠清晰的看到自己已達(dá)到的知識(shí)水平及在班級(jí)中所處的位置，比如一個(gè)學(xué)生所講，“我注意到我的成績(jī)位于班級(jí)均值之下，我需要努力趕上”，另一名學(xué)生也表示“跟班級(jí)均值相比較很有用”。然而，對(duì)于個(gè)別學(xué)生來(lái)說(shuō)，與同伴學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可能會(huì)阻礙學(xué)習(xí)進(jìn)步，比如當(dāng)看到自己的成績(jī)比班級(jí)均值稍微高點(diǎn)的時(shí)候，會(huì)感到非常滿意，從而放棄了向獲得最高成績(jī)目標(biāo)而努力。

問(wèn)題4：關(guān)于學(xué)習(xí)分析儀表盤可視化評(píng)價(jià)信息。多數(shù)學(xué)生表示喜歡可視化方式呈現(xiàn)反饋信息。其中某個(gè)學(xué)生就明確表示喜歡圖表形式看到所有評(píng)價(jià)、在線學(xué)習(xí)活動(dòng)信息，同時(shí)指出“如果僅僅采用數(shù)字標(biāo)注方式顯示與班級(jí)均值比較信息，我將不能很清晰地看出區(qū)別”。

五、LAD的潛在價(jià)值與挑戰(zhàn)

LAD所呈現(xiàn)的學(xué)習(xí)行為信息，能夠隨時(shí)了解學(xué)生行為表現(xiàn)，給予所有學(xué)生關(guān)注，尤其是班級(jí)中容易被忽視的學(xué)生，實(shí)現(xiàn)了一種基于數(shù)據(jù)證據(jù)的教學(xué)思維和“以學(xué)生為中心”的教學(xué)方式；LAD能夠促進(jìn)不同個(gè)體特征的學(xué)生參與，以量化的方式與學(xué)生進(jìn)行對(duì)話，進(jìn)而實(shí)施學(xué)習(xí)行為上的改進(jìn)；幫助教師監(jiān)控學(xué)習(xí)行為而非學(xué)業(yè)成績(jī)，聚焦更為全面的健康成長(zhǎng)；LAD能夠提升學(xué)生注意力，促進(jìn)學(xué)習(xí)自主成長(zhǎng)。誠(chéng)然，LAD還具有重要的潛在價(jià)值，同時(shí)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

（一）潛在價(jià)值：元學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)

“學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)”中的前一個(gè)“學(xué)習(xí)”即為元學(xué)習(xí)，既包括對(duì)學(xué)生自身的監(jiān)控與評(píng)價(jià)，又包括對(duì)學(xué)習(xí)策略的創(chuàng)設(shè)與判定，還包括對(duì)學(xué)習(xí)心理的調(diào)整與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)督和自我反省。LAD實(shí)現(xiàn)個(gè)體學(xué)習(xí)行為和結(jié)果信息的可視化呈現(xiàn)，恰好可以滿足元學(xué)習(xí)需求，強(qiáng)化對(duì)自己學(xué)習(xí)狀態(tài)的認(rèn)知，已學(xué)了哪些知識(shí)，掌握熟練程度如何，還有哪些有待進(jìn)一步學(xué)習(xí)以及采用最恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)策略是什么等，能夠監(jiān)視現(xiàn)在、計(jì)劃未來(lái)并有效調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程，利于學(xué)習(xí)者對(duì)自我反省或自我意識(shí)，增強(qiáng)內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和自我價(jià)值觀、知識(shí)價(jià)值觀，推動(dòng)元學(xué)習(xí)的能力培養(yǎng)與發(fā)展，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率，改善學(xué)習(xí)質(zhì)量，完成個(gè)性的發(fā)展與人格的完善。

（二）挑戰(zhàn)：信任與道德危機(jī)

心理學(xué)中信任關(guān)注個(gè)人品質(zhì)，被處理為個(gè)體信仰和期待，而社會(huì)學(xué)中的信任被看做是相互關(guān)系。在人機(jī)交互系統(tǒng)中，一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是用戶對(duì)系統(tǒng)行為、決策或推薦具有充分信任，信任級(jí)別由用戶決定，進(jìn)而決定是否采納系統(tǒng)的建議。對(duì)于LAD而言，信任可從數(shù)據(jù)呈現(xiàn)復(fù)雜性（采用概念圖、樹狀圖等方式顯示）、控制性（可編輯，修改屬性，調(diào)整知識(shí)掌握等級(jí)）和開放性（同伴、教師均能看到）等方面考慮。

首先，LAD數(shù)據(jù)信息的呈現(xiàn)扮演著重要角色，由于不同學(xué)習(xí)者對(duì)信息呈現(xiàn)模式偏好不同，LAD有必要提供自定義樣式顯示功能，滿足學(xué)生偏好風(fēng)格。同時(shí)，要考慮到多數(shù)學(xué)生習(xí)慣于接受簡(jiǎn)單反饋信息，所以，LAD數(shù)據(jù)呈現(xiàn)不能太過(guò)復(fù)雜，否則會(huì)因?yàn)殡y以理解而對(duì)LAD失去信任；其次，若出現(xiàn)LAD呈現(xiàn)信息與自己所想的有分歧時(shí)，可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)度自信而降低對(duì)LAD的信任，此時(shí)要求LAD具有一定控制權(quán)，允許學(xué)習(xí)者自我控制，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)獨(dú)立性，能夠編輯或修改LAD某些屬性值，前提是需要回答一些額外跟主題相關(guān)的問(wèn)題，試圖說(shuō)服系統(tǒng)做出更改。當(dāng)然，這種做法也存在潛在風(fēng)險(xiǎn)，例如，學(xué)習(xí)者在自我評(píng)價(jià)中可能出現(xiàn)低估或高估自身知識(shí)能力，向LAD提供不正確的信息，導(dǎo)致LAD的有效性將會(huì)受到干擾，進(jìn)而也會(huì)影響到后續(xù)連鎖反應(yīng)，產(chǎn)生學(xué)習(xí)不適應(yīng)性問(wèn)題，而弱化對(duì)LAD的信任；最后，開放、分享LAD，并能看到同伴L(zhǎng)AD信息，進(jìn)行比較，清晰看到自己在班級(jí)學(xué)習(xí)成績(jī)中所處的位置，數(shù)據(jù)比較客觀，能夠使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生信任。

LAD做出了學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)、推薦和個(gè)性化干預(yù)，有效增加個(gè)人教育歷史數(shù)據(jù)的透明性，同時(shí)也將會(huì)帶來(lái)一系列的社會(huì)倫理道德問(wèn)題（包括隱私、人文關(guān)懷等），必須注意規(guī)避相應(yīng)的政策和法律規(guī)定。比如個(gè)別學(xué)生會(huì)因一些學(xué)習(xí)行為信息暴露對(duì)教師或同伴而感到不滿，為了解決倫理道德問(wèn)題，學(xué)習(xí)者應(yīng)有權(quán)控制LAD，實(shí)現(xiàn)哪些數(shù)據(jù)信息可以分享，哪些不可以。國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議通過(guò)了《關(guān)于促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展的行動(dòng)綱要》，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)開放、數(shù)據(jù)共享，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了保護(hù)隱私的問(wèn)題，此綱要將會(huì)極大地推動(dòng)LAD持續(xù)化發(fā)展。此外，德國(guó)著名的腦科學(xué)家、精神科醫(yī)師、哈佛大學(xué)客座教授曼弗雷德·施皮茨爾在其著作《數(shù)字癡呆化》中，提出數(shù)字化社會(huì)將會(huì)扼殺我們的腦力，如何避免孩子的發(fā)育受到“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代大數(shù)據(jù)信息的影響，也將是一個(gè)極大的研究挑戰(zhàn)。

六、結(jié)論

在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，學(xué)習(xí)分析儀表盤更加關(guān)注個(gè)人的學(xué)習(xí)發(fā)展，與倡導(dǎo)的“個(gè)性化學(xué)習(xí)”“因材施教”等理念不謀而合，符合教育的本真形態(tài)，將具有廣闊而深遠(yuǎn)的在線教育應(yīng)用前景。本文基于Few儀表盤設(shè)計(jì)原則和Kirkpatrick四層評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)了LAD模型，并從個(gè)人、同伴、個(gè)體與班級(jí)等3個(gè)角度進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析LAD。然后，通過(guò)采用實(shí)驗(yàn)分析、問(wèn)卷調(diào)查等研究方法評(píng)價(jià)分析LAD。研究結(jié)果表明，LAD盡管對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)影響不顯著，但對(duì)成績(jī)較弱的學(xué)生的學(xué)習(xí)較有效；LAD利于自我監(jiān)控學(xué)習(xí)，發(fā)展自我；最后，通過(guò)對(duì)LAD的一致性、感知有用性、理解程度等方面調(diào)查，顯示學(xué)生均對(duì)LAD給予高度肯定。此外，通過(guò)學(xué)生對(duì)4個(gè)開放式問(wèn)題的回答，也表明了LAD能影響自我反思、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)績(jī)效和參與度及知識(shí)可視化作用。總之，大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)分析儀表盤實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)可以被自己、他人（如教師、同伴）觀看，嵌入了元認(rèn)知和自我監(jiān)管支持，能夠使學(xué)習(xí)者認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)行為（學(xué)習(xí)時(shí)間、效率計(jì)劃、學(xué)習(xí)計(jì)劃、學(xué)習(xí)求助、提示）、認(rèn)知力（目標(biāo)、自我認(rèn)知、學(xué)習(xí)策略）、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)（對(duì)困難的感知、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)受益）及學(xué)習(xí)內(nèi)容，利于提高自我約束能力，最終養(yǎng)成學(xué)習(xí)中的“元認(rèn)知”意識(shí)。下一步將重點(diǎn)深度分析關(guān)于LAD的信任與社會(huì)倫理道德問(wèn)題，或許將會(huì)是一個(gè)更大的挑戰(zhàn)，但不會(huì)因?yàn)橐粫r(shí)的困難就無(wú)視未來(lái)的美好發(fā)展。