摘 要 為進(jìn)一步探討學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用于中外合作辦學(xué)環(huán)境中對(duì)于教學(xué)活動(dòng)的影響，對(duì)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)上用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行更加深度的分析，探索不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中訪問(wèn)行為及其對(duì)應(yīng)的專(zhuān)業(yè)成績(jī)關(guān)系，研究教師在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中活躍程度對(duì)于學(xué)生活動(dòng)影響，分析學(xué)生在不同課程中表現(xiàn)特征來(lái)判斷學(xué)生對(duì)于專(zhuān)業(yè)滿(mǎn)意度。研究證明，學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用于中外合作辦學(xué)環(huán)境后，對(duì)教學(xué)產(chǎn)生積極作用。

關(guān)鍵詞 學(xué)習(xí)分析;數(shù)據(jù)挖掘;學(xué)習(xí)管理系統(tǒng);高等教育;中外合作辦學(xué);Blackboard

中圖分類(lèi)號(hào)：G645 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）08-0011-07

Impact of Leaning Management System to Students Academic Achievement at Sino-Foreign Joint Institutions and Joint Pro-grams in China//SHAO Zhaozhao

Abstract Further research is conducted to review the impact of

learning management system（LMS） to Sino-Foreign joint institu-tions and joint programs. The research will cover areas such as the connection been user activity and user academic scores， the impact of instructors activity of LMS to student， the shared activity profile between different classes. The research proves a positive impact of learning environment at LMS toward Sino-Foreign joint institutions and joint programs.

Key words learning analytics; data mining; leaning management system; higher education; Sino-Foreign joint institutions and joint programs; Blackboard

1 引言

隨著數(shù)據(jù)挖掘在教育行業(yè)的廣泛應(yīng)用，學(xué)習(xí)分析已發(fā)展成為一個(gè)單獨(dú)的研究方向，備受廣大教師、教育研究者關(guān)注。學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)作為高等教育信息化建設(shè)的熱門(mén)方向，其師生訪問(wèn)行為數(shù)據(jù)被學(xué)者廣泛研究，相關(guān)研究成果已經(jīng)被用于改善教學(xué)過(guò)程，建設(shè)學(xué)業(yè)預(yù)警機(jī)制等方面。

如今，信息技術(shù)已經(jīng)成為高等教育的一個(gè)重要組成部分，高校中很多教學(xué)過(guò)程的管理以及教學(xué)活動(dòng)的快速發(fā)展都離不開(kāi)信息技術(shù)的支持，如學(xué)生信息管理系統(tǒng)（SIS）、

學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)LMS）、多媒體互動(dòng)教學(xué)環(huán)境等。在國(guó)外高校，學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)從單純的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)系統(tǒng)已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)變成課堂學(xué)習(xí)的重要補(bǔ)充。國(guó)外高等教育機(jī)構(gòu)教師利用該系統(tǒng)和學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，包括共享課件、在線測(cè)試、交流學(xué)習(xí)心得、查看平時(shí)成績(jī)等。通過(guò)利用學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，打破教學(xué)過(guò)程中對(duì)于時(shí)間和空間的限制[1]。

國(guó)際知名高校的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)在過(guò)去十幾年的運(yùn)行過(guò)程中積累了大量的用戶(hù)行為數(shù)據(jù)，相關(guān)學(xué)者已經(jīng)利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究，其結(jié)果被用來(lái)輔助教育質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的開(kāi)展;預(yù)測(cè)學(xué)生成績(jī)走向，對(duì)學(xué)習(xí)自覺(jué)能力較差的學(xué)生進(jìn)行一定程度的學(xué)習(xí)干涉和預(yù)警[2-3]。

在這個(gè)過(guò)程中形成教育數(shù)據(jù)挖掘（Educational Data Mining，

簡(jiǎn)稱(chēng)EDM）——一個(gè)更加深層次的研究方向。

在用戶(hù)行為數(shù)據(jù)分析和學(xué)業(yè)成績(jī)預(yù)測(cè)中，大量的數(shù)據(jù)挖掘算法（如關(guān)聯(lián)算法、回歸算法、聚類(lèi)分析算法）被用來(lái)分析和構(gòu)建學(xué)生的行為特征，通過(guò)這些特征，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程的開(kāi)展，是教育數(shù)據(jù)挖掘?qū)τ诮逃I(lǐng)域的重大貢獻(xiàn)。

目前，國(guó)內(nèi)高校開(kāi)始重視學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的使用，并且對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行了大量分析。相關(guān)學(xué)者利用分析結(jié)果，設(shè)計(jì)改善教學(xué)過(guò)程的方法[4]。例如：根據(jù)學(xué)生在課程中的內(nèi)容訪問(wèn)順序，優(yōu)化課程的內(nèi)容設(shè)計(jì);針對(duì)學(xué)生在課程中對(duì)相關(guān)模塊的參與程度，對(duì)學(xué)習(xí)有風(fēng)險(xiǎn)的學(xué)生進(jìn)行預(yù)警和提醒。

中外合作辦學(xué)中，國(guó)外高校教學(xué)過(guò)程非常依賴(lài)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，如教學(xué)材料共享、師生互動(dòng)等[5]。因此，不少中外合作辦學(xué)機(jī)構(gòu)在建校之初就搭建自己的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，從而在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中形成大量的用戶(hù)行為數(shù)據(jù)。如何利用這些數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)對(duì)于教學(xué)的影響，發(fā)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，進(jìn)而引領(lǐng)教學(xué)模式改革，縮短中外高等教育中的教學(xué)差距，是中外合作辦學(xué)中中方辦學(xué)機(jī)構(gòu)的重要機(jī)遇。

2 研究現(xiàn)狀

目前國(guó)際上教育數(shù)據(jù)挖掘開(kāi)展較早，已經(jīng)取得顯著成效，著名的案例包括George Siemens[5]提出的學(xué)習(xí)分析模式，Leah P.Macfadyen等[3]學(xué)者開(kāi)發(fā)的早期預(yù)警系統(tǒng)。其核心思想為：對(duì)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和預(yù)測(cè)，對(duì)過(guò)往學(xué)業(yè)困難的學(xué)生在系統(tǒng)中的行為進(jìn)行分析，抽取關(guān)鍵特征，并用該特征對(duì)比當(dāng)前系統(tǒng)用戶(hù)行為，從而預(yù)測(cè)可能存在學(xué)業(yè)困難的學(xué)生，達(dá)到降低學(xué)生的輟學(xué)率，提高學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)。

國(guó)外研究過(guò)程大致分為三個(gè)階段。

1）數(shù)據(jù)收集。其中數(shù)據(jù)的收集主要包含學(xué)生的ID、課程的名稱(chēng)、系統(tǒng)中該課程每日每學(xué)生訪問(wèn)次數(shù)，以及該課程中每個(gè)模塊的訪問(wèn)次數(shù)等。

2）數(shù)據(jù)分析和建模。在數(shù)據(jù)分析中，相關(guān)學(xué)者對(duì)學(xué)生訪問(wèn)課程資源的行為特征進(jìn)行分析，特征包括學(xué)生訪問(wèn)課程的次數(shù)、訪問(wèn)模塊的次數(shù)、在系統(tǒng)中停留的時(shí)間等，通過(guò)這些數(shù)據(jù)，將相關(guān)學(xué)生進(jìn)行聚類(lèi)分組。

3）學(xué)生成績(jī)預(yù)測(cè)和干涉。在數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)中，通過(guò)分類(lèi)分析、關(guān)聯(lián)分析，對(duì)歷史數(shù)據(jù)中不同小組中學(xué)生的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)訪問(wèn)行為特征和學(xué)業(yè)成績(jī)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。在預(yù)測(cè)過(guò)程中，將現(xiàn)有學(xué)生的學(xué)期前中期的行為和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而推出每個(gè)學(xué)生的學(xué)業(yè)困難指數(shù)。通過(guò)該指數(shù)來(lái)對(duì)學(xué)業(yè)困難的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)干涉，包括采用談話、心理輔導(dǎo)、課外輔導(dǎo)等手段。

借助于學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，通過(guò)以上教學(xué)過(guò)程的數(shù)據(jù)分析手段，對(duì)目標(biāo)學(xué)生有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)業(yè)輔導(dǎo)和學(xué)習(xí)預(yù)警干涉。通過(guò)這些舉措，國(guó)外很多高等教育機(jī)構(gòu)提升了教育質(zhì)量。

基于國(guó)外教學(xué)研究取得的顯著成就，相關(guān)國(guó)內(nèi)學(xué)者也在國(guó)內(nèi)教學(xué)機(jī)構(gòu)重復(fù)該方法，并且也取得一定成效。通過(guò)分析學(xué)生在課程中的行為特征，對(duì)比歷史數(shù)據(jù)，從而預(yù)測(cè)學(xué)生的學(xué)業(yè)困難指數(shù)，對(duì)存在學(xué)業(yè)困難的學(xué)生在學(xué)期中進(jìn)行干涉，取得一定的成效[6-7]。

目前在中外合作辦學(xué)環(huán)境中關(guān)于分析學(xué)生在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中成效的報(bào)道較少。在中外合作辦學(xué)中，課堂授課模式、教學(xué)環(huán)境和國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)教育模式存在差距，如在課堂授課模式中以小班討論為主，在教學(xué)環(huán)境上基本采用外文授課。在這些外部因素的影響下，相關(guān)學(xué)者提出的方案能否在中外合作辦學(xué)環(huán)境下取得成效有待考證。其次，目前主流的研究數(shù)據(jù)的取樣都存在一定的局限性，特別是研究中數(shù)據(jù)取樣僅限制在系統(tǒng)特定課程，其研究結(jié)論能否被擴(kuò)展到其他系統(tǒng)課程存在一定質(zhì)疑。

鑒于此，本研究以浙江大學(xué)國(guó)際聯(lián)合學(xué)院使用學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)2017年秋季到2018年春季課程的學(xué)生行為數(shù)據(jù)為例，從學(xué)年的角度來(lái)分析所在高校中不同年級(jí)、不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的活動(dòng)特征和學(xué)業(yè)成績(jī)的關(guān)聯(lián)?；诜治龅慕Y(jié)果，探討學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中學(xué)生的活動(dòng)特征對(duì)中外合作辦學(xué)中教學(xué)活動(dòng)的影響。

3 研究方向和樣本

研究問(wèn)題 本文從不同角度分析學(xué)生在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中師生行為和學(xué)業(yè)成績(jī)的關(guān)系，包括：

1）不同平均成績(jī)類(lèi)型的學(xué)生在系統(tǒng)中的行為軌跡;

2）教師在系統(tǒng)參與度對(duì)學(xué)生行為軌跡的影響;

3）學(xué)生在不同課程間行為軌跡共性。

研究環(huán)境介紹 本次研究截取浙江大學(xué)國(guó)際聯(lián)合學(xué)院（海寧國(guó)際校區(qū)）本科生在2017—2018學(xué)年所有專(zhuān)業(yè)學(xué)生使用學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)（Blackboard平臺(tái)）數(shù)據(jù)。

海寧國(guó)際校區(qū)現(xiàn)有浙江大學(xué)愛(ài)丁堡大學(xué)聯(lián)合學(xué)院和浙江大學(xué)伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳校區(qū)聯(lián)合學(xué)院。目前校區(qū)內(nèi)開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)總計(jì)六個(gè)，分別為生物醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、電子與計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)、機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)、土木工程專(zhuān)業(yè)以及針對(duì)國(guó)際生的Philosophy-Mathematics-Economics本科專(zhuān)業(yè)。校區(qū)內(nèi)國(guó)內(nèi)外本科學(xué)生總計(jì)279人。

研究樣本數(shù)據(jù)處理 用戶(hù)的訪問(wèn)行為通過(guò)讀取Black-board數(shù)據(jù)庫(kù)中的訪問(wèn)日志表獲取。訪問(wèn)日志表中記錄訪問(wèn)者的賬號(hào)ID、訪問(wèn)課程的ID以及名稱(chēng)、訪問(wèn)課程中的模塊的鏈接、訪問(wèn)課程某個(gè)模塊的時(shí)間戳。目前校區(qū)2017—2018學(xué)年本科生總計(jì)開(kāi)設(shè)課程為60門(mén)，其中使用Blackboard平臺(tái)作為學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的課程數(shù)量為38門(mén)，有效學(xué)生為279人。用戶(hù)在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中的訪問(wèn)行為可以分為訪問(wèn)次數(shù)、點(diǎn)擊次數(shù)。

1）訪問(wèn)次數(shù)。訪問(wèn)次數(shù)為學(xué)生在一天內(nèi)訪問(wèn)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中的相關(guān)課程的數(shù)量。一個(gè)學(xué)生在系統(tǒng)有多門(mén)課程，每門(mén)課程包含多個(gè)課程內(nèi)容，但是無(wú)論學(xué)生一天內(nèi)訪問(wèn)多少次課程內(nèi)容，其在對(duì)應(yīng)課程的訪問(wèn)次數(shù)統(tǒng)計(jì)仍然為1。訪問(wèn)課程次數(shù)意味著學(xué)生對(duì)于課程的關(guān)注度。

2）點(diǎn)擊次數(shù)。點(diǎn)擊次數(shù)為學(xué)生在點(diǎn)擊課程內(nèi)容的次數(shù)，任何行為都被記錄為一次點(diǎn)擊次數(shù)。這些行為包括查看課程內(nèi)容，和同學(xué)或者教師互動(dòng)，下載作業(yè)題目、上傳作業(yè)，參加在線測(cè)試等。

本次研究使用的統(tǒng)計(jì)軟件為R語(yǔ)言，版本號(hào)為3.4.4，操作系統(tǒng)為Windows 7專(zhuān)業(yè)版。

4 研究結(jié)果

學(xué)生系統(tǒng)行為軌跡和學(xué)生平均成績(jī)關(guān)聯(lián)度分析

1）在不區(qū)分專(zhuān)業(yè)和年級(jí)的情況下。在不區(qū)分專(zhuān)業(yè)和年級(jí)的情況下，獲取校區(qū)內(nèi)每名學(xué)生在Blackboard平臺(tái)的訪問(wèn)行為（平均訪問(wèn)次數(shù)以及平均點(diǎn)擊次數(shù)），對(duì)比其2017—2018學(xué)年平均成績(jī)。學(xué)生訪問(wèn)行為分布和學(xué)生平均成績(jī)分布圖分別如圖1、圖2所示。

圖1代表學(xué)生在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中課程訪問(wèn)總次數(shù)和學(xué)生平均成績(jī)的關(guān)系。其中，x軸代表學(xué)生使用系統(tǒng)課程的平均成績(jī);y軸代表學(xué)生在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中課程訪問(wèn)總次數(shù)。

圖2代表學(xué)生在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中課程點(diǎn)擊總次數(shù)和學(xué)生平均成績(jī)的關(guān)系。其中，x軸代表學(xué)生使用Blackboard平臺(tái)課程的平均成績(jī);y軸代表學(xué)生在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中課程點(diǎn)擊總次數(shù)。

在視覺(jué)上，可以看到用戶(hù)的平均訪問(wèn)次數(shù)和平均點(diǎn)擊次數(shù)和其最終學(xué)業(yè)平均成績(jī)關(guān)聯(lián)度不大。通過(guò)R軟件計(jì)算各變量之間Pearson相關(guān)系數(shù)。研究結(jié)果表明，在不區(qū)分學(xué)生專(zhuān)業(yè)的情況下，學(xué)生的平均成績(jī)和訪問(wèn)次數(shù)、點(diǎn)擊次數(shù)、停留時(shí)間未存在顯著關(guān)聯(lián)，具體結(jié)果如表1所示。

2）在區(qū)分專(zhuān)業(yè)和年級(jí)的情況下。2016級(jí)開(kāi)始三個(gè)專(zhuān)業(yè)，分別為生物醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、電子與計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè);2017新增三個(gè)專(zhuān)業(yè)，分別為機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)、土木工程專(zhuān)業(yè)以及針對(duì)國(guó)際留學(xué)生的Philosophy-Mathematics-Economics專(zhuān)業(yè)。在區(qū)分專(zhuān)業(yè)和年級(jí)后，分別計(jì)算平均訪問(wèn)次數(shù)和平均成績(jī)關(guān)系Pearson系數(shù)，以及平均訪問(wèn)點(diǎn)擊次數(shù)和平均成績(jī)關(guān)系Pearson系數(shù)，結(jié)果如表2所示。

研究結(jié)果表明，學(xué)生訪問(wèn)次數(shù)和學(xué)生的成績(jī)?cè)趨^(qū)分專(zhuān)業(yè)和年級(jí)后，存在中等程度相關(guān)，說(shuō)明在系統(tǒng)中訪問(wèn)頻繁的學(xué)生，平均成績(jī)較高的可能性越大。結(jié)果同時(shí)指出，學(xué)生點(diǎn)擊次數(shù)也和學(xué)生的成績(jī)存在一定的關(guān)聯(lián)度，但總體上來(lái)說(shuō)，關(guān)聯(lián)程度平均低于訪問(wèn)次數(shù)。在結(jié)果中唯一出現(xiàn)訪問(wèn)次數(shù)和學(xué)生平時(shí)成績(jī)存在負(fù)關(guān)聯(lián)的是2017年電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，特別是其系統(tǒng)停留時(shí)間和學(xué)生平時(shí)成績(jī)存在中度程度負(fù)關(guān)聯(lián)，說(shuō)明成績(jī)?cè)讲畹膶W(xué)生，在系統(tǒng)停留的時(shí)間越長(zhǎng)。該結(jié)果可能暗示另外一種學(xué)習(xí)情況。在個(gè)別專(zhuān)業(yè)課程中，成績(jī)相對(duì)較差的學(xué)生需要反復(fù)地在系統(tǒng)中進(jìn)行學(xué)習(xí)。

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項(xiàng)目來(lái)源：浙江大學(xué)國(guó)際聯(lián)合學(xué)院（海寧國(guó)際校區(qū)）課題“中外合作辦學(xué)中信息化項(xiàng)目建設(shè)機(jī)制探索”（基金編號(hào)：1705）。

作者：邵炤昭，浙江大學(xué)國(guó)際聯(lián)合學(xué)院（海寧國(guó)際校區(qū)），信息化工程師、工程師，研究方向?yàn)榻逃夹g(shù)與數(shù)據(jù)挖掘（314400）。