許睿

摘要：大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，對(duì)大學(xué)生實(shí)施個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)，促進(jìn)大學(xué)生各方面能力的均衡發(fā)展，引領(lǐng)大學(xué)生學(xué)習(xí)方式發(fā)生變革。該文綜述了大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵及應(yīng)用，對(duì)個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的起源和發(fā)展等方面進(jìn)行了闡述，具體分析了基于大學(xué)生個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的學(xué)校教育和在線學(xué)習(xí)兩個(gè)方面，針對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)行為進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，及時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，推薦合理的學(xué)習(xí)路徑與恰當(dāng)難度的學(xué)習(xí)資源，提供個(gè)性化自適應(yīng)服務(wù)，促進(jìn)教與學(xué)的和諧發(fā)展。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)；學(xué)校教育；在線學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）31-0153-02

Research on Personalized Adaptive Learning of College Students from the Perspective of Big Data

XU Rui

（School of Information Engineering， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， China）

Abstract： With the advent of Big Data era， the personalized adaptive learning of college students promotes the balanced development of all aspects of college students， which leading them to change their learning styles. This paper summarizes the connotation and application of Big Data， expounds the origin and development of personalized adaptive learning and analyzes two aspects of schooling and online learning Based on personalized adaptive learning of college students. According to the data analysis of college students' learning behavior， the results show that personalized adaptive services which timely providing the feedback of the students' learning effect， recommending reasonable learning paths and resources can promote the teaching and learning.

Key words： Big Data； Personalized Adaptive Learning； Schooling； Online Learning

1 概述

教育是人類文明發(fā)展的動(dòng)力和基礎(chǔ)。我們正處于人類教育歷史的第三次根本性變革之中，從規(guī)模化教育向生命化、網(wǎng)絡(luò)化、分散化、生態(tài)化的個(gè)性化教育轉(zhuǎn)變[1]。當(dāng)前高等教育的教育模式下，教育體制已經(jīng)基本完善，但是存在一個(gè)非常關(guān)鍵問(wèn)題，就是忽略了大學(xué)生的個(gè)性化教育。傳統(tǒng)的大學(xué)學(xué)校教育多采用大班教學(xué)，教師只會(huì)按照個(gè)人思路進(jìn)行授課，完成教學(xué)任務(wù)，受限于教師能力和有限封閉的教學(xué)資源，很少考慮學(xué)生的接受能力，忽略學(xué)生在學(xué)習(xí)能力、知識(shí)水平等方面的個(gè)性差異，嚴(yán)重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，傷害了學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性和主動(dòng)性，造成大學(xué)生群體求知欲望降低、創(chuàng)新能力消減[2]。從教育界專家學(xué)者到地方高校的教師，都在苦苦探索如何在改變學(xué)生多樣性、個(gè)性化學(xué)習(xí)等方面取得突破，要全力為每位學(xué)生提供個(gè)性化的、符合自身發(fā)展的學(xué)習(xí)環(huán)境及服務(wù)[3]。

隨著大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的高速發(fā)展，教育信息化的普及與深入，引發(fā)了學(xué)習(xí)的思維方式、教學(xué)方式、認(rèn)知模式等方面的變革。人們?cè)谏钆c學(xué)習(xí)中的各種行為方式、認(rèn)知習(xí)慣、思維特征等都以數(shù)據(jù)的形式記錄下來(lái)，隨著有效數(shù)據(jù)越來(lái)越多，我們正在逐漸地步入一個(gè)大數(shù)據(jù)的時(shí)代。個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)立足于大數(shù)據(jù)，記錄、挖掘和深入分析學(xué)習(xí)行為歷史數(shù)據(jù)信息，依據(jù)學(xué)習(xí)者個(gè)性特征差異提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)服務(wù)[1-2]。

2 大數(shù)據(jù)內(nèi)涵與應(yīng)用

大數(shù)據(jù)一詞出現(xiàn)于1997年，目前多數(shù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者將其定義為需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)的價(jià)值不在于“大”，而在于“有用”，利用云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等研究方法獲取有價(jià)值的信息，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究，并做出決策[2，3]。

大數(shù)據(jù)應(yīng)用需要經(jīng)歷數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化等三個(gè)必要階段。數(shù)據(jù)收集是挖掘大數(shù)據(jù)價(jià)值的第一步，可以采用并行處理技術(shù)、分布式框架采集工具、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集工具等手段，采集獲取海量數(shù)據(jù)并收集整理存儲(chǔ)在各種數(shù)據(jù)庫(kù)中；將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可用的形式后，分析數(shù)據(jù)間的隱含關(guān)系，挖掘出有用信息，隨著數(shù)據(jù)類型日趨多樣化，管理和分析數(shù)據(jù)成為一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程；數(shù)據(jù)可視化是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的最后階段，將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，提供給用戶一種可說(shuō)明的形式，集成到現(xiàn)有的流程中，最終輔助用戶進(jìn)行決策[4]。

大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相比，具有兩方面的價(jià)值，即預(yù)測(cè)價(jià)值和科研價(jià)值[5]。預(yù)測(cè)價(jià)值是大數(shù)據(jù)的核心價(jià)值，將挖掘算法完美地應(yīng)用到海量數(shù)據(jù)中，預(yù)測(cè)事物發(fā)生的可能性[2]。其實(shí)校園里一切事物，無(wú)不可以轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，學(xué)生在終端上閱讀、寫(xiě)筆記、做作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、討論問(wèn)題等就是教育大數(shù)據(jù)的一個(gè)來(lái)源。學(xué)生學(xué)習(xí)的努力程度、學(xué)習(xí)態(tài)度、智力水平、領(lǐng)域能力、交互協(xié)作等也都可以進(jìn)行量化，轉(zhuǎn)化為有價(jià)值數(shù)據(jù)信息。在教學(xué)過(guò)程中，教師利用這些有價(jià)值的數(shù)據(jù)，全面跟蹤和掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)過(guò)程，分析出學(xué)生的思考方式和思維習(xí)性，從而精確地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和狀態(tài)，把握每位學(xué)生的性格特點(diǎn)，為其設(shè)置針對(duì)性的教學(xué)方案，提供良好的個(gè)性化教育環(huán)境，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率[6]。

3 個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的起源和發(fā)展

在大數(shù)據(jù)背景下，個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)表示根據(jù)學(xué)習(xí)者個(gè)體差異提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)服務(wù)。對(duì)于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行學(xué)情分析，依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)挖掘其中潛在的關(guān)聯(lián)關(guān)系，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑及其發(fā)展趨勢(shì)，并將最終結(jié)果以可視化的形式呈現(xiàn)出來(lái)，評(píng)估現(xiàn)有的學(xué)習(xí)效果，進(jìn)行個(gè)性化干預(yù)，給學(xué)生定制特有的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)策略，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展[1，4]。

個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)興起于美國(guó)，匹茲堡大學(xué)的Peter Brusilovsky教授在研究適應(yīng)學(xué)習(xí)者與系統(tǒng)交互過(guò)程中的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求的過(guò)程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的學(xué)習(xí)背景、知識(shí)水平和興趣喜好進(jìn)行建模，開(kāi)發(fā)了InterBook、ELM-ART和Knowledge Sea等自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。之后，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都進(jìn)行卓有成效的工作，澳大利亞墨爾本皇家理工大學(xué)Wolf教授研發(fā)了iWeaver系統(tǒng)；北京師范大學(xué)余勝泉教授較早開(kāi)始研究自適應(yīng)學(xué)習(xí)，動(dòng)態(tài)地組織學(xué)習(xí)過(guò)程中的三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)診斷及學(xué)習(xí)策略，提出了適應(yīng)性學(xué)習(xí)模式；浙江大學(xué)張劍平教授在著作《網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)研究》中，詳細(xì)闡述了關(guān)于學(xué)習(xí)能力、用戶模型、知識(shí)可視化及自適應(yīng)測(cè)試等概念；東北師范大學(xué)趙蔚教授團(tuán)隊(duì)將信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的融合，根據(jù)學(xué)習(xí)特點(diǎn)進(jìn)行因材施教，研發(fā)出“以學(xué)習(xí)者為中心”的個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)[7]；深圳大學(xué)曹曉明等通過(guò)全面地記錄、跟蹤、掌握和可視化學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，獲取學(xué)生的量化自我的反饋經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生的認(rèn)知需求為中心，提出面向大數(shù)據(jù)量化自我的自適應(yīng)學(xué)習(xí)MOOC系統(tǒng)的模型[8]。個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的技術(shù)手段不斷創(chuàng)新和發(fā)展，會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。

4 個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的學(xué)校教育

大數(shù)據(jù)背景下，學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)狀況等指標(biāo)被有效地量化和收集，基于學(xué)生的大數(shù)據(jù)環(huán)境逐漸形成，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘，準(zhǔn)確診斷出學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，給在校大學(xué)生提供更加個(gè)性化、精確的、合理的、科學(xué)的個(gè)性化教育。利用大數(shù)據(jù)和個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)將會(huì)成為教育發(fā)展的趨勢(shì)，有助于解決因材施教這一難題。個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的學(xué)校教育主要包括以下四個(gè)過(guò)程：

4.1 前期準(zhǔn)備階段

教師在實(shí)施個(gè)性化教學(xué)前，要對(duì)每位學(xué)生建立學(xué)生檔案，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面、充分的認(rèn)知。首先，了解學(xué)生的家庭背景、成長(zhǎng)經(jīng)歷、興趣特長(zhǎng)、性格特點(diǎn)等；其次，收集學(xué)生智力、學(xué)業(yè)成就等方面的數(shù)據(jù)；最后，最重要的是掌握學(xué)生的行為數(shù)據(jù)、情感數(shù)據(jù)等。

大數(shù)據(jù)技術(shù)的進(jìn)步，使得情感數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)的收集成為可能。一些先進(jìn)的傳感器設(shè)備可以用來(lái)檢測(cè)學(xué)生的情感狀態(tài)，如情緒儀表、姿勢(shì)分析座椅、壓力鼠標(biāo)、皮膚電導(dǎo)傳感器等設(shè)備可以比較精確地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)[4]。多種技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用，有助于教師在前期對(duì)每個(gè)學(xué)生建立完整的個(gè)性化檔案。

4.2 學(xué)習(xí)分析階段

學(xué)習(xí)行為是影響個(gè)性化學(xué)習(xí)的主要因素。對(duì)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程行為數(shù)據(jù)以及學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，可以全面充分地把握每個(gè)學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)狀況和學(xué)習(xí)積極性等，尤其是課程中重點(diǎn)難點(diǎn)的掌握情況，是基本理解？是完全掌握？還是可以舉一反三，靈活運(yùn)用？[6]?；诖髷?shù)據(jù)的分析，可以幫助教師發(fā)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)存在的問(wèn)題，便于及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，遏制學(xué)生不良的學(xué)習(xí)習(xí)慣，以避免在學(xué)生最后考核不及格時(shí)才被發(fā)現(xiàn)。

4.3 優(yōu)化決策階段

在傳統(tǒng)的大學(xué)教育體系中，教師是某門(mén)課程的設(shè)計(jì)者和執(zhí)行者，他們可以根據(jù)教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、學(xué)生需求以及突發(fā)情況等自行修改或刪減教學(xué)內(nèi)容。個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)正在改變教育決策中教師的角色，教師從知識(shí)的傳授者、決定者的角色向?qū)W習(xí)的指導(dǎo)者角色轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)[4]。

大數(shù)據(jù)技術(shù)跟蹤記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展，甚至精確地記錄每位學(xué)生使用學(xué)習(xí)資源的過(guò)程細(xì)節(jié)。教師通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)行為特點(diǎn)，結(jié)合課程特點(diǎn)和教學(xué)資源，將學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)習(xí)慣相似的學(xué)生劃為一類，為他們分別制定專用的教學(xué)方案，同時(shí)提供個(gè)性化學(xué)習(xí)資源和進(jìn)度安排，滿足學(xué)生不同的接受能力和特定的學(xué)習(xí)路徑，實(shí)施有效地因材施教。

4.4 考核反饋階段

針對(duì)每個(gè)學(xué)生的個(gè)性化自適應(yīng)教學(xué)計(jì)劃不是一成不變的，學(xué)生學(xué)習(xí)情緒的波動(dòng)、學(xué)習(xí)環(huán)境的變遷、外界環(huán)境的影響和學(xué)習(xí)資源的變化等都有可能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程產(chǎn)生不利的影響，這就需要教師適時(shí)地變更學(xué)生的學(xué)習(xí)計(jì)劃。

有別于傳統(tǒng)教學(xué)模式，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以準(zhǔn)確地記錄每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，并將學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)情緒、外界環(huán)境等數(shù)據(jù)收集保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘算法和學(xué)習(xí)分析模型，為教師提供及時(shí)的反饋，指導(dǎo)教師適當(dāng)?shù)匦拚虒W(xué)計(jì)劃，調(diào)整學(xué)習(xí)路徑，合理地設(shè)計(jì)教課內(nèi)容，提升了個(gè)性化學(xué)習(xí)的效率。

5 個(gè)性化自適應(yīng)在線學(xué)習(xí)

個(gè)性化自適應(yīng)在線學(xué)習(xí)是學(xué)生在課下進(jìn)行自我學(xué)習(xí)自我提高的一個(gè)重要學(xué)習(xí)平臺(tái)，他可以記錄并分析學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，指導(dǎo)和改善學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)[6]。傳統(tǒng)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)平臺(tái)多數(shù)處于科研試驗(yàn)階段，主要的參與者是本專業(yè)的學(xué)生或者是本學(xué)院的學(xué)生，用戶數(shù)量未達(dá)到大數(shù)據(jù)的規(guī)模要求。隨著大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的發(fā)展，個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)可以與本校的選課系統(tǒng)、成績(jī)系統(tǒng)以及其他學(xué)習(xí)系統(tǒng)互通，獲取廣泛的學(xué)生數(shù)據(jù)。在大數(shù)據(jù)分析的幫助下，該平臺(tái)可以感知學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，全面記錄和掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)行為等數(shù)據(jù)，通過(guò)分析集成，為不同類型的學(xué)生推薦最適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)路徑，定制有針對(duì)性、個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案。有效地利用個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的在線學(xué)習(xí)將極大限度得提升學(xué)習(xí)效果，例如，通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為的分析，可以發(fā)現(xiàn)其學(xué)習(xí)過(guò)程中存在慣性問(wèn)題，及時(shí)地給予指導(dǎo)或干預(yù)。動(dòng)態(tài)地適應(yīng)調(diào)整教學(xué)的內(nèi)容、時(shí)間、方法等，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，所有的過(guò)程都是自行實(shí)現(xiàn)，不會(huì)分散學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力。在線學(xué)習(xí)平臺(tái)不只是單純地為學(xué)生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)，而且收集整理不同學(xué)生的學(xué)習(xí)效果等數(shù)據(jù)，自我調(diào)整平臺(tái)自身的分析算法參數(shù)，隨著平臺(tái)學(xué)生數(shù)據(jù)的不斷豐富，該平臺(tái)的綜合分析能力也在逐步提升、不斷進(jìn)化，使得預(yù)測(cè)和挖掘能力更加強(qiáng)大。

6 結(jié)論

大數(shù)據(jù)背景下，個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)通過(guò)量化學(xué)習(xí)行為而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)化，采集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)態(tài)度，深度挖掘?qū)W習(xí)行為，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，有助于全面地認(rèn)知學(xué)生，為學(xué)生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)，優(yōu)化學(xué)習(xí)過(guò)程，提升學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，做到因材施教。大數(shù)據(jù)和個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)是未來(lái)教育的助力，可以極大地促進(jìn)個(gè)性化教育長(zhǎng)久有效地發(fā)展。

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