張進(jìn)良 魏立鵬 劉 斌

（1.湖南科技大學(xué) 教育學(xué)院，湖南湘潭 411201；2.蘭州交通大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

一、引言

個(gè)性化教育是新時(shí)代數(shù)字土著的強(qiáng)烈需求，《中國(guó)慕課行動(dòng)宣言》指出，“課程設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)支持服務(wù)要注重課程育人，注重學(xué)生全面發(fā)展，促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的獲得感和滿意度”。只有在對(duì)學(xué)生全面、深刻、準(zhǔn)確理解的基礎(chǔ)上，才能有針對(duì)性地進(jìn)行個(gè)性化教育。但是，誕生于工業(yè)時(shí)代的傳統(tǒng)課堂教學(xué)只注重規(guī)模、忽視學(xué)生個(gè)性[1]。當(dāng)前，伴隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的融合、MOOC的普及和“雙萬(wàn)計(jì)劃”的逐步實(shí)施，融智能學(xué)習(xí)終端、個(gè)性化學(xué)習(xí)資源與服務(wù)、線上線下學(xué)習(xí)為一體的智能化學(xué)習(xí)環(huán)境正在形成，學(xué)生在此環(huán)境中的學(xué)習(xí)行為均可被數(shù)字化。

2016年《地平線報(bào)告》（高等教育版）預(yù)測(cè)混合式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)是未來(lái)教育的短期趨勢(shì)[2]。如何采集并分析學(xué)生在智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，以幫助教師更清晰、更全面地了解學(xué)生；借助智能分析技術(shù)為學(xué)生自動(dòng)推薦學(xué)習(xí)資源或智力服務(wù)，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)其不斷反思并優(yōu)化自身學(xué)習(xí)，讓每位學(xué)生都有獲得感，是目前智慧教育中亟待解決的問(wèn)題。為此，我們以湖南S大學(xué)《信息技術(shù)與課程整合》課程的智慧教學(xué)為研究對(duì)象，聚焦如何采集學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，如何優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)行為，如何檢測(cè)學(xué)習(xí)行為優(yōu)化效果這三個(gè)主要問(wèn)題，以期為智慧教育環(huán)境下的教與學(xué)實(shí)踐提供一些借鑒。

二、研究綜述

在線學(xué)習(xí)行為是網(wǎng)絡(luò)教育領(lǐng)域中的核心研究主題之一，學(xué)者們從不同維度、不同視角對(duì)其展開(kāi)了研究。在線學(xué)習(xí)行為指發(fā)生于E-learning環(huán)境中與學(xué)習(xí)相關(guān)的各種行為[3]，或者是在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下進(jìn)行意義建構(gòu)、問(wèn)題解決和社會(huì)化交互活動(dòng)的總和[4]。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為具有系統(tǒng)性，一般由行為主體、行為客體、行為環(huán)境等要素組成。目前，在線學(xué)習(xí)行為的環(huán)境已經(jīng)從E-learning環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境演化為智能化學(xué)習(xí)環(huán)境。智能化學(xué)習(xí)環(huán)境是以學(xué)生為中心，由智能化硬件資源、學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)資源和師生等組成的智能化學(xué)習(xí)空間，該學(xué)習(xí)空間可以支持學(xué)生在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)與學(xué)習(xí)資源或?qū)W習(xí)系統(tǒng)交互，還可以為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)和建議等[5]。從文獻(xiàn)的主題分布來(lái)看，目前，對(duì)在線學(xué)習(xí)行為研究主要聚焦在行為構(gòu)成及數(shù)據(jù)支持的在線學(xué)習(xí)行為兩個(gè)方面。

（一）在線學(xué)習(xí)行為類(lèi)型及構(gòu)成研究

對(duì)在線學(xué)習(xí)行為類(lèi)型及其構(gòu)成的研究，主要包括以下幾點(diǎn)：第一，從層次不同來(lái)劃分，在線學(xué)習(xí)行為由操作性行為、認(rèn)知行為、協(xié)作行為和問(wèn)題解決行為組成[6]，或者由操作行為、信息交換行為（與學(xué)生、老師和專(zhuān)家的交互行為）、學(xué)習(xí)目標(biāo)行為（包括問(wèn)題解決和意義建構(gòu)行為）[7]等組成；第二，根據(jù)參與學(xué)習(xí)交互人數(shù)的多寡，將在線學(xué)習(xí)行為分為個(gè)體學(xué)習(xí)行為（學(xué)生與平臺(tái)、資源的交互行為）和社會(huì)性學(xué)習(xí)行為（學(xué)生與他人進(jìn)行知識(shí)協(xié)同的行為）[8]；第三，從在線學(xué)習(xí)行為的交互本質(zhì)出發(fā)，將在線學(xué)習(xí)行為分為與學(xué)習(xí)平臺(tái)、課程資料等的人機(jī)交互行為和在課程學(xué)習(xí)空間中的交互行為[9]；第四，根據(jù)學(xué)習(xí)方式的應(yīng)用情境不同，將學(xué)習(xí)行為分為37種具體學(xué)習(xí)行為，如，自主學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)行為有添加資源、收藏資源、瀏覽資源、瀏覽網(wǎng)頁(yè)、作品發(fā)布、信息檢索等[10]。

此外，絕大部分文獻(xiàn)都是根據(jù)行為對(duì)象的不同進(jìn)行分類(lèi)，如，對(duì)視頻學(xué)習(xí)行為主要從觀看視頻次數(shù)、觀看視頻時(shí)長(zhǎng)、視頻快進(jìn)次數(shù)等數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行觀測(cè)；對(duì)登錄學(xué)習(xí)系統(tǒng)的行為，主要從登錄系統(tǒng)次數(shù)、登錄系統(tǒng)總時(shí)間、登錄時(shí)間間隔等數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行觀測(cè)；對(duì)學(xué)生在論壇或空間中的討論交流行為，主要從發(fā)帖數(shù)量、讀帖數(shù)量、讀帖時(shí)間和點(diǎn)贊次數(shù)等數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行觀測(cè)；對(duì)學(xué)習(xí)資源操作行為，主要從資源訪問(wèn)數(shù)、上傳資源數(shù)和下載資源數(shù)等數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行觀測(cè)；對(duì)作業(yè)與練習(xí)行為，主要從上傳作業(yè)數(shù)、提交作業(yè)時(shí)間和提交作業(yè)數(shù)等數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行觀測(cè)。

（二）數(shù)據(jù)支持的在線學(xué)習(xí)行為研究

學(xué)習(xí)行為是預(yù)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要變量[11]，早期對(duì)學(xué)習(xí)行為的分析主要采用調(diào)查研究法，伴隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展，研究者開(kāi)始嘗試通過(guò)挖掘?qū)W習(xí)系統(tǒng)中的日志數(shù)據(jù)來(lái)分析在線學(xué)習(xí)行為。如，葛道凱等采集學(xué)生的課程登錄數(shù)據(jù)、資源瀏覽數(shù)據(jù)和考試數(shù)據(jù)，來(lái)分析登錄、瀏覽、作業(yè)等在線學(xué)習(xí)行為的特點(diǎn)及影響因素[12]；Sean P.Goggins 采用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)及課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)內(nèi)置的分析系統(tǒng)，記錄并分析用戶(hù)學(xué)習(xí)活動(dòng)的雙向日志數(shù)據(jù)，以了解小團(tuán)體學(xué)習(xí)活動(dòng)的變化趨勢(shì)及學(xué)習(xí)交互網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[13]。

隨著在線課程及學(xué)習(xí)分析技術(shù)的發(fā)展，學(xué)者們開(kāi)始嘗試?yán)脤W(xué)習(xí)分析工具研究在線學(xué)習(xí)行為，以期為教學(xué)干預(yù)或優(yōu)化提供依據(jù)。例如，美國(guó)普渡大學(xué)的課程信號(hào)系統(tǒng)（Course Signals）采用特定的學(xué)業(yè)成功算法（SSA），分析學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī)、努力程度（交互頻次）、表現(xiàn)行為（課程學(xué)習(xí)所得分?jǐn)?shù)）等數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生的學(xué)業(yè)狀態(tài)分別給予“紅（高風(fēng)險(xiǎn)）、黃（預(yù)警）、綠（良好）”三種信號(hào)的提醒，教師再根據(jù)“警示信號(hào)”通過(guò)短信、在線消息等方式對(duì)學(xué)生給予及時(shí)干預(yù)，以促進(jìn)學(xué)生采取自我優(yōu)化措施[14]；可汗學(xué)院運(yùn)用ALASKA 學(xué)習(xí)分析工具分析群體或個(gè)體學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，并可視化呈現(xiàn)分析結(jié)果，從而能夠更好地優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程[15]。

美國(guó)Desire2Learn 機(jī)構(gòu)研發(fā)的學(xué)生成功系統(tǒng)，通過(guò)采集、分析學(xué)生的出勤和課程參與度等數(shù)據(jù)，運(yùn)用多元化的預(yù)測(cè)模型，來(lái)準(zhǔn)確識(shí)別存在學(xué)業(yè)危險(xiǎn)的學(xué)生，并為其提供包括學(xué)習(xí)狀況、學(xué)習(xí)預(yù)警、學(xué)習(xí)干預(yù)等方面的報(bào)告及其相應(yīng)的干預(yù)措施[16]。美國(guó)馬里蘭大學(xué)（UMBC）在Blackboard 課程管理系統(tǒng)的“檢查我的活動(dòng)”（Check My Activity）中，可以檢測(cè)、可視化學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間數(shù)據(jù)、資源使用數(shù)據(jù)及與學(xué)習(xí)伙伴之間的對(duì)比數(shù)據(jù)，幫助學(xué)生了解自身及同伴的學(xué)習(xí)情況，以便能夠促進(jìn)自我反思與調(diào)節(jié)自身的學(xué)習(xí)[17]。美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)開(kāi)發(fā)的在線互動(dòng)工具eAdvisorTM，使用學(xué)生數(shù)據(jù)、監(jiān)控學(xué)生在學(xué)位課程中的學(xué)習(xí)進(jìn)度并提供必要的服務(wù)和干預(yù)措施，以更好地滿足學(xué)生需求或支持學(xué)生的學(xué)習(xí)成功[18]。

此外，還有一些研究者基于學(xué)習(xí)分析技術(shù)監(jiān)測(cè)學(xué)生行為數(shù)據(jù)，構(gòu)建學(xué)習(xí)行為干預(yù)模型或系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于學(xué)習(xí)實(shí)踐中，為學(xué)生提供學(xué)習(xí)干預(yù)或預(yù)警。如，運(yùn)用基于人臉識(shí)別和面部識(shí)別技術(shù)的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，跟蹤并分析學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的參與情況，為學(xué)生提供個(gè)性化指導(dǎo)與行為矯正服務(wù)[19]；基于學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)構(gòu)建的學(xué)習(xí)行為干預(yù)模型，能夠有效識(shí)別出處于學(xué)習(xí)危機(jī)狀態(tài)的學(xué)生，有助于及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)并提供個(gè)性化干預(yù)[20]；自適應(yīng)在線學(xué)習(xí)分析模型能夠準(zhǔn)確反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，為學(xué)生推薦適宜的學(xué)習(xí)路徑與學(xué)習(xí)資源，提供個(gè)性化干預(yù)[21]；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為智能監(jiān)控系統(tǒng)模型，能夠有效監(jiān)控遠(yuǎn)程學(xué)生的學(xué)習(xí)行為[22]。

在教與學(xué)行為的優(yōu)化方面，有研究通過(guò)對(duì)教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)中日志和交互論壇數(shù)據(jù)的挖掘，分析學(xué)生的資源偏好和時(shí)間偏好，提煉師生的交互網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，為優(yōu)化學(xué)習(xí)支持服務(wù)等提供參考[23]。也有研究者在分析教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為特征與類(lèi)別的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為模型并將其運(yùn)用于實(shí)際案例中，來(lái)挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)時(shí)間偏好、學(xué)習(xí)方式偏好和學(xué)習(xí)工具偏好，這對(duì)學(xué)習(xí)效率提高和學(xué)習(xí)方法改進(jìn)、提高網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)效果具有重要意義[24]。

綜上，關(guān)于在線學(xué)習(xí)行為的研究已經(jīng)從理論研究走向?qū)嵶C探索，研究方法從調(diào)查到數(shù)據(jù)挖掘再發(fā)展到了學(xué)習(xí)分析，研究焦點(diǎn)聚焦“基于學(xué)習(xí)分析的學(xué)習(xí)干預(yù)與預(yù)警”?？偟膩?lái)說(shuō)，已有研究為智能化學(xué)習(xí)環(huán)境下的學(xué)習(xí)行為分析奠定了基礎(chǔ)，但存在以下問(wèn)題：

第一，對(duì)在線學(xué)習(xí)行為的分析存在表面化，只關(guān)注學(xué)習(xí)結(jié)果或?qū)W習(xí)狀態(tài)本身的外在表現(xiàn)行為數(shù)據(jù)，缺乏對(duì)隱藏于學(xué)習(xí)行為背后的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)情感等非智力因素的分析；第二，學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)指標(biāo)存在一定局限性，目前只注重網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的行為數(shù)據(jù)分析，忽視對(duì)智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)分析；第三，從研究視角來(lái)看，國(guó)內(nèi)外已有不少針對(duì)在線學(xué)習(xí)行為、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為監(jiān)控、預(yù)警和干預(yù)等方面的研究與實(shí)踐，但這些研究大部分是基于認(rèn)識(shí)論哲學(xué)，以在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)為中心，從工具理性的視角把學(xué)生視為被檢測(cè)、預(yù)警和干預(yù)的對(duì)象，研究對(duì)象多為學(xué)習(xí)困難或存在學(xué)習(xí)風(fēng)險(xiǎn)的學(xué)生，并未顧及優(yōu)秀學(xué)生，忽視了學(xué)生主體性之教育終極關(guān)懷。

學(xué)習(xí)分析技術(shù)為優(yōu)化學(xué)習(xí)而生[25]，其真正意義在于通過(guò)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)分析，促進(jìn)學(xué)生自身反思并調(diào)整自身學(xué)習(xí)行為。學(xué)生既是學(xué)習(xí)分析的起點(diǎn)又是終點(diǎn)，學(xué)習(xí)分析即收集具有個(gè)性化特征的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，進(jìn)而為學(xué)生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)與反饋服務(wù)。個(gè)性化學(xué)習(xí)是指學(xué)生基于個(gè)人實(shí)際需求自主選擇學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)活動(dòng)，并根據(jù)學(xué)習(xí)行為分析結(jié)果調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度與學(xué)習(xí)方式。然而，當(dāng)前的學(xué)習(xí)行為分析并未考慮到這一點(diǎn)，未充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。因此，從學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)視角分析學(xué)生在智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中的行為全數(shù)據(jù)，為學(xué)生提供個(gè)性化資源和過(guò)程服務(wù)，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，優(yōu)化自身學(xué)習(xí)行為，具有較強(qiáng)的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

三、學(xué)習(xí)行為優(yōu)化模型

（一）模型構(gòu)建的理論基礎(chǔ)

“授人以魚(yú)不如授人以漁”，葉圣陶的“教是為了不教”“讓學(xué)生處于主動(dòng)狀態(tài)”“教師的作用在于啟發(fā)導(dǎo)引”等教育理念，都強(qiáng)調(diào)啟發(fā)、引導(dǎo)受教育者的內(nèi)在學(xué)習(xí)需求。教育者的職責(zé)即創(chuàng)設(shè)和諧、民主、自由的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過(guò)系統(tǒng)規(guī)劃或組織教與學(xué)活動(dòng)，把學(xué)生培養(yǎng)成自主、自覺(jué)、積極的社會(huì)實(shí)踐主體[26]。在線教育是借助智能或智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)培育、發(fā)展學(xué)生主體性的教育實(shí)踐活動(dòng)，如何構(gòu)建虛實(shí)融合、寬松自由的學(xué)習(xí)環(huán)境，設(shè)計(jì)合理的學(xué)習(xí)活動(dòng)，并科學(xué)分析學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，調(diào)用一切可以利用的資源來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，促進(jìn)其優(yōu)化自身的學(xué)習(xí)行為，是一個(gè)值得深入探索的實(shí)踐難題。遵循唯物辯證法“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)”的原理，要提升在線學(xué)習(xí)行為優(yōu)化的理論厚度及實(shí)踐深度，必須在實(shí)踐基礎(chǔ)上構(gòu)建在線優(yōu)化模型，然后在實(shí)踐的不斷應(yīng)用中修繕模型，以便使模型具有更廣的實(shí)用性和指導(dǎo)性。

雖然，目前沒(méi)有優(yōu)化學(xué)習(xí)行為的直接理論，但學(xué)界對(duì)此早有涉及。生態(tài)學(xué)習(xí)觀秉持人本主義的思想，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)觀，認(rèn)為學(xué)生不是機(jī)械地接收物理環(huán)境的刺激，而是在積極地與學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行交互，積極主動(dòng)學(xué)習(xí)是學(xué)生理解知識(shí)的意義和塑造具有主體性自我的關(guān)鍵。巴班斯基（Babanski）的教學(xué)最優(yōu)化理論也為學(xué)習(xí)行為優(yōu)化提供了思路，即本著讓每一位學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)達(dá)到最高發(fā)展水平的原則，把教學(xué)視為一個(gè)相互聯(lián)系的系統(tǒng)，教學(xué)最優(yōu)化主要包括以最少的時(shí)間、最小的精力和最低的經(jīng)費(fèi)取得最大的效果。

學(xué)習(xí)分析的終極目標(biāo)是通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的挖掘與分析，分別從技術(shù)、社會(huì)、教學(xué)等維度為學(xué)生提供適應(yīng)性的學(xué)習(xí)服務(wù)[27]，促使其優(yōu)化學(xué)習(xí)路徑，改善學(xué)習(xí)績(jī)效。學(xué)習(xí)分析視域下的學(xué)習(xí)行為優(yōu)化，是指在動(dòng)態(tài)跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)AI大數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)偏好等個(gè)性化學(xué)習(xí)特征，依此為學(xué)生推送合適的學(xué)習(xí)資源與智力服務(wù)。其主要目的是通過(guò)具體的優(yōu)化措施促進(jìn)學(xué)生自主反思、自我發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、規(guī)避學(xué)業(yè)不良行為累計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，并給予個(gè)性化的指導(dǎo)與幫助，以便因材施教，力求讓所有學(xué)生獲得更好地發(fā)展。

因此，基于大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)行為智能分析，其本質(zhì)是數(shù)字化學(xué)習(xí)服務(wù)效率和效果問(wèn)題，關(guān)鍵是能夠及時(shí)準(zhǔn)確地判斷學(xué)生的需求，以便提供最佳服務(wù)，從而提高學(xué)習(xí)服務(wù)的品質(zhì)。智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)行為優(yōu)化可以發(fā)生在課堂上，也可以通過(guò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)為學(xué)生提供支持或幫助。

（二）模型的構(gòu)成要素及運(yùn)行機(jī)制

Siemens G.將學(xué)習(xí)分析分為數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)和適應(yīng)性調(diào)整四個(gè)階段，其中，適應(yīng)調(diào)整包括從技術(shù)、教學(xué)和社會(huì)三個(gè)維度給予學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持。Siemens G.提出的學(xué)習(xí)分析優(yōu)化模式是包括數(shù)據(jù)的收集與獲取、存儲(chǔ)、清理、整合、分析、可視化呈現(xiàn)、行動(dòng)七個(gè)方面在內(nèi)的環(huán)形模型，其中行動(dòng)環(huán)節(jié)不僅包括干預(yù)、預(yù)警，還包括優(yōu)化和改進(jìn)等[28]?；谥悄軘?shù)據(jù)分析的學(xué)習(xí)行為優(yōu)化模型，以主體性教育理論、生態(tài)學(xué)習(xí)理論、最優(yōu)化教學(xué)理論為指導(dǎo)思想，按照學(xué)習(xí)分析的基本模式，將要解決的問(wèn)題映射為學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)；再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果呈現(xiàn)以及優(yōu)化調(diào)整四個(gè)步驟，最后，達(dá)到學(xué)生學(xué)習(xí)行為整體優(yōu)化的目的。

我們所構(gòu)建的基于智能大數(shù)據(jù)分析的學(xué)習(xí)行為優(yōu)化模型，如圖1所示。它由五大模塊組成，即數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊、行為分析模塊、反饋與提醒模塊、學(xué)習(xí)行為優(yōu)化引擎和智能化行為優(yōu)化模塊。

數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊包括數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)采集兩部分。學(xué)生在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)、移動(dòng)終端或智慧課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生諸多學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，必須采用相應(yīng)的工具從這些系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行清洗和歸類(lèi)，整理成學(xué)生基本信息數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、課堂互動(dòng)數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)以及學(xué)習(xí)結(jié)果數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行行為分析。

行為分析模塊主要采用聚類(lèi)分析、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析等分析技術(shù)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)特征進(jìn)行建模，構(gòu)建學(xué)生特征模型；對(duì)學(xué)生的知識(shí)進(jìn)行建模，判斷其認(rèn)知水平；對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行建模，判斷其學(xué)習(xí)是否存在潛在問(wèn)題。并且通過(guò)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)等將學(xué)生學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)結(jié)果和互動(dòng)情況，以可視化的形式反饋給學(xué)生[29]。

反饋與提醒模塊主要包括兩個(gè)方面：一方面，通過(guò)統(tǒng)計(jì)圖表、學(xué)習(xí)儀表盤(pán)、能力圖譜、數(shù)字徽章等形式反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)于存在潛在學(xué)習(xí)問(wèn)題的學(xué)生，采用郵件、APP、微信、課堂提醒等形式進(jìn)行善意提醒，以引起其注意，敦促其反思自身的學(xué)習(xí)；另一方面，將普遍性的問(wèn)題反饋給教師，促進(jìn)教師反思自身教學(xué)，并為學(xué)生提供針對(duì)性的優(yōu)化措施。

學(xué)習(xí)行為優(yōu)化引擎是學(xué)習(xí)行為優(yōu)化模型的核心，是連接學(xué)習(xí)行為優(yōu)化模型其他功能模塊的重要紐帶，是個(gè)性化學(xué)習(xí)的重要推動(dòng)力。它基于測(cè)評(píng)評(píng)價(jià)、分析挖掘和調(diào)整適應(yīng)三種重要理念和技術(shù)，利用智能化分析技術(shù)，綜合數(shù)據(jù)挖掘、分析、可視化等模塊的分析結(jié)果，為學(xué)生提供大規(guī)模個(gè)性化服務(wù)，激發(fā)其學(xué)習(xí)潛能、提升學(xué)習(xí)能力，以達(dá)到高效學(xué)習(xí)的目的。

智能化行為優(yōu)化模塊依據(jù)智能學(xué)習(xí)行為優(yōu)化引擎及反饋提醒模塊的結(jié)果，促進(jìn)教師反思教學(xué)，分別從學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)環(huán)境三個(gè)方面進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，從而為學(xué)生構(gòu)建更加自由、寬松、適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境。依據(jù)分析結(jié)果，選擇課前、課中或課后，分別以個(gè)人、小組或群體優(yōu)化的形式，采用系統(tǒng)自動(dòng)或人工方式優(yōu)化學(xué)習(xí)行為，并為學(xué)生推薦適宜性的學(xué)習(xí)資源或智力服務(wù)，最終促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)反思自身的學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，優(yōu)化自身的學(xué)習(xí)行為。

上述五個(gè)功能模塊相互作用、協(xié)同工作，共同構(gòu)成一個(gè)整體，共同作用于學(xué)生的學(xué)習(xí)行為優(yōu)化。從技術(shù)維度促進(jìn)教師優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境，如，調(diào)整學(xué)習(xí)任務(wù)、調(diào)換學(xué)習(xí)資源等；從社會(huì)維度系統(tǒng)自動(dòng)推薦教師或?qū)W習(xí)伙伴幫助學(xué)生自我反思，激發(fā)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性；從教學(xué)維度促進(jìn)教師優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)，如，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)自主、探究或協(xié)作學(xué)習(xí)活動(dòng)，并且適時(shí)推薦學(xué)習(xí)資源或?qū)W習(xí)服務(wù)，以便利學(xué)生學(xué)習(xí)。

具體而言，優(yōu)化的方式可以完全借助智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)的智能優(yōu)化，如，設(shè)置學(xué)生周學(xué)習(xí)時(shí)間的最低閾值、學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)最小比率等，一旦學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)低于閾值范圍，就會(huì)收到來(lái)自系統(tǒng)的善意提醒，敦促學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度，及時(shí)完成學(xué)習(xí)任務(wù)。根據(jù)接受優(yōu)化的人數(shù)多少，我們可以分為針對(duì)一位學(xué)生的個(gè)體優(yōu)化、針對(duì)學(xué)習(xí)小組的小組優(yōu)化（如PBL 小組）及針對(duì)所有學(xué)生的群體優(yōu)化。依據(jù)優(yōu)化時(shí)間不同，可以分為預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的課前優(yōu)化、在課堂學(xué)習(xí)中的課堂優(yōu)化、在課后環(huán)節(jié)的課后優(yōu)化等?？傊?，在具體的實(shí)踐中，要根據(jù)具體學(xué)習(xí)情境的需要，選擇合適的優(yōu)化方式和措施等。

四、實(shí)證研究設(shè)計(jì)

（一）研究對(duì)象

本研究選取湖南S大學(xué)學(xué)習(xí)《信息技術(shù)與課程整合》課程中的64名大三本科生為研究對(duì)象，課前學(xué)情調(diào)查顯示，大部分學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，具有移動(dòng)學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)在課堂中使用手機(jī)進(jìn)行互動(dòng)比較支持?！缎畔⒓夹g(shù)與課程整合》是專(zhuān)業(yè)核心課，本課程的教學(xué)環(huán)境基于超星集團(tuán)的“一平三端”智慧課堂學(xué)習(xí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)云平臺(tái)為中心，支撐對(duì)應(yīng)于課堂教學(xué)的教室端、對(duì)應(yīng)于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的移動(dòng)端和對(duì)應(yīng)于教務(wù)管理的管理端，覆蓋了課前、課中和課后日常教學(xué)全過(guò)程。其中的“學(xué)習(xí)通”APP具有課堂簽到、問(wèn)題搶答、討論上墻、隨機(jī)選人、大數(shù)據(jù)分析、在線互動(dòng)等功能。另外，此平臺(tái)還具有小組學(xué)習(xí)功能、PBL 等功能，系統(tǒng)既能收集師生在智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中的行為數(shù)據(jù)，又能對(duì)師生在課堂教與學(xué)中的交互行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，基本覆蓋了線上與線下環(huán)境的各種行為，也覆蓋了自學(xué)、課堂學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等不同的學(xué)習(xí)場(chǎng)景。

（二）研究假設(shè)

我們認(rèn)為，認(rèn)知維度的學(xué)業(yè)成績(jī)、互動(dòng)維度的學(xué)習(xí)參與程度、時(shí)效維度的學(xué)習(xí)任務(wù)完成時(shí)效、參與維度的學(xué)生參與度和積極性，是衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的四個(gè)重要維度?；谖墨I(xiàn)綜述，并結(jié)合研究對(duì)象的實(shí)情，在主體性教育和生態(tài)學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下，分別從認(rèn)知維度、互動(dòng)維度、時(shí)效維度、參與維度提出了如下研究假設(shè)：

在《信息技術(shù)與課程整合》課程教學(xué)中，如果借助智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析工具提醒，采用合理的學(xué)習(xí)行為優(yōu)化策略，不僅可以有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，優(yōu)化學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的互動(dòng)效果，還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)完成率以及學(xué)生課程學(xué)習(xí)的參與性與積極性。

（三）數(shù)據(jù)收集與分析

為了更深入地了解學(xué)生，根據(jù)構(gòu)建的學(xué)習(xí)行為優(yōu)化模型，我們可以從智慧教學(xué)云平臺(tái)及學(xué)生課堂互動(dòng)平臺(tái)中，獲取學(xué)習(xí)行為的各類(lèi)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理與清洗，以便能夠挖掘出學(xué)生關(guān)鍵的學(xué)習(xí)行為特征。智慧教學(xué)云平臺(tái)主要存儲(chǔ)了學(xué)生學(xué)習(xí)的Web日志數(shù)據(jù)，包括自主學(xué)習(xí)日志、討論交流日志、視頻資源訪問(wèn)日志、作業(yè)與練習(xí)（任務(wù)）日志、用戶(hù)登錄系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)等。另外，平臺(tái)還存儲(chǔ)了學(xué)生在智慧課堂學(xué)習(xí)中的課堂討論、搶答、參與調(diào)查等活動(dòng)流數(shù)據(jù)，教師還對(duì)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的注意力、學(xué)習(xí)積極性等非數(shù)字化行為數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集。

本研究運(yùn)用R語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和預(yù)處理后，最終獲得了如下五種學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)：學(xué)習(xí)時(shí)間數(shù)據(jù)（登錄系統(tǒng)時(shí)間、學(xué)習(xí)時(shí)間跨度）、學(xué)生視頻學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)（觀看視頻時(shí)間、觀看視頻完成比例、提交學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)等時(shí)間節(jié)點(diǎn)）、交互行為數(shù)據(jù)（發(fā)帖次數(shù)、回帖次數(shù)、點(diǎn)贊次數(shù)）、課堂互動(dòng)數(shù)據(jù)（搶答、簽到、投票、參與討論情況）、探究式學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)（發(fā)起討論數(shù)、參與討論數(shù)、共享資料數(shù)、使用資料數(shù)、向教師咨詢(xún)提問(wèn)數(shù)）等。然后，對(duì)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析和探索性數(shù)據(jù)分析，使用recharts 包進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證性檢驗(yàn)和分析。

五、學(xué)習(xí)行為優(yōu)化的效果分析

學(xué)習(xí)行為優(yōu)化模型開(kāi)始于學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，然后識(shí)別學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的關(guān)鍵特征，并運(yùn)用學(xué)習(xí)行為優(yōu)化引擎將學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)與優(yōu)化策略進(jìn)行智能匹配，將匹配度高的優(yōu)化策略推送給教師或管理者。實(shí)施優(yōu)化策略之后，優(yōu)化引擎會(huì)持續(xù)跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，一方面是監(jiān)測(cè)優(yōu)化策略，另一方面是及時(shí)發(fā)現(xiàn)新?tīng)顟B(tài)并實(shí)施新一輪優(yōu)化，依次往復(fù)循環(huán)，以便達(dá)到整體優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。本研究依據(jù)構(gòu)建的學(xué)習(xí)行為優(yōu)化理論模型及課程教學(xué)的實(shí)情，從四個(gè)維度分別實(shí)施了不同的優(yōu)化策略，并取得一定優(yōu)化效果。

（一）認(rèn)知維度的優(yōu)化效果分析

認(rèn)知維度是衡量學(xué)習(xí)績(jī)效的第一維度，也是學(xué)習(xí)效果分析的重要基礎(chǔ)。從近幾年該課程的教學(xué)情況來(lái)看，由于理論性較強(qiáng)、教材較為陳舊，學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣不是很濃厚，導(dǎo)致學(xué)生的成績(jī)不是很理想。我們從課程設(shè)計(jì)的視角，對(duì)課程進(jìn)行了整體優(yōu)化，更新了課程的內(nèi)容體系，增加了人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新型信息技術(shù)和其在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用案例，開(kāi)發(fā)了系列微課資源，并且充分利用超星學(xué)習(xí)通和學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)了PBL、小組討論等多元化的學(xué)習(xí)活動(dòng)。最后，我們?cè)谥腔劢虒W(xué)云平臺(tái)上創(chuàng)建了《信息技術(shù)與課程整合》在線課程，從整體上優(yōu)化了學(xué)習(xí)環(huán)境。

通過(guò)對(duì)2016級(jí)學(xué)生與2015級(jí)學(xué)生的成績(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行非成對(duì)樣本的秩次和檢驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是采用連續(xù)修正還是非連續(xù)修正，2015級(jí)學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)與2016級(jí)學(xué)生參加課程學(xué)習(xí)前的成績(jī)數(shù)據(jù)均無(wú)差異（W=2142.5，P=0.73＞0.05）。在本課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，采用與2015級(jí)（63人）本專(zhuān)業(yè)同題型、同難度的課程考試題目對(duì)2016級(jí)進(jìn)行測(cè)試，平時(shí)成績(jī)、學(xué)生作品和期末筆試成績(jī)的比例相同。最后，從學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)調(diào)取兩個(gè)年級(jí)學(xué)生的成績(jī)，并對(duì)兩個(gè)年級(jí)的成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表1所示。

對(duì)2015級(jí)和2016級(jí)兩個(gè)年級(jí)的成績(jī)進(jìn)行顯著性差異檢驗(yàn)，在95%的置信區(qū)間內(nèi)，從方差相似性檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，兩組樣本的方差是不齊性的（P=0.01＜0.05），正態(tài)性檢驗(yàn)顯示：2015級(jí)學(xué)生成績(jī)呈非正態(tài)分布（P=0.002＜0.05**），2016級(jí)學(xué)生成績(jī)呈正態(tài)分布（P=0.08＞0.05）。因此，在對(duì)兩個(gè)樣本進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)時(shí)，一方面，采用Welsh的修正自由度進(jìn)行雙側(cè)檢驗(yàn)，在P＜0.001***的水平上，2015級(jí)學(xué)生成績(jī)均值為77.19，2016級(jí)學(xué)生成績(jī)均值為85.5，說(shuō)明2015級(jí)和2016級(jí)兩個(gè)年級(jí)學(xué)生成績(jī)的均值顯著性差異，2016級(jí)的成績(jī)均值明顯優(yōu)于2015級(jí)。另一方面，從學(xué)生成績(jī)分布來(lái)看，對(duì)課程進(jìn)行整體優(yōu)化之后，2016級(jí)學(xué)生的成績(jī)優(yōu)良率高于2015級(jí)學(xué)生，中等以下的成績(jī)比例明顯減少，說(shuō)明采用整體優(yōu)化課程策略之后，2016級(jí)學(xué)生對(duì)本課程基本知識(shí)的掌握程度高于2015級(jí)。

（二）互動(dòng)維度的優(yōu)化效果分析

互動(dòng)效果主要從社會(huì)維度對(duì)學(xué)習(xí)行為優(yōu)化效果進(jìn)行考量，美國(guó)心理學(xué)家阿爾伯特·班杜拉（Albert Bandura）創(chuàng)建的交互決定論，強(qiáng)調(diào)在社會(huì)學(xué)習(xí)過(guò)程中行為、認(rèn)知和環(huán)境三者的交互作用。在智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中，生生互動(dòng)具有特別重要的意義，對(duì)學(xué)生互動(dòng)行為數(shù)據(jù)的采集與分析，有助于發(fā)現(xiàn)學(xué)生在互動(dòng)學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，從而采用合適的措施優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，從整體上優(yōu)化課程的教學(xué)績(jī)效。

本課程的自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，設(shè)有主題討論和PBL兩種交互學(xué)習(xí)活動(dòng)。在“信息技術(shù)與教與學(xué)環(huán)境”專(zhuān)題PBL 中，系統(tǒng)限定每組最多人數(shù)為5人，由學(xué)生自由組建學(xué)習(xí)小組，自選學(xué)習(xí)主題，學(xué)習(xí)周期為三周。該學(xué)習(xí)活動(dòng)啟動(dòng)一周半之后，我們從學(xué)習(xí)平臺(tái)后臺(tái)獲取每個(gè)小組的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行交互網(wǎng)絡(luò)分析。這里以編號(hào)為5、學(xué)習(xí)主題為“多媒體教室空間布局變化及展望”的小組為例，其學(xué)習(xí)活動(dòng)的互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。可見(jiàn)，五位學(xué)習(xí)成員的交互網(wǎng)絡(luò)比較稀疏，說(shuō)明小組成員之間的互動(dòng)比較弱，小組討論的積極性不強(qiáng)，組內(nèi)成員參與的積極性不高，上傳資料等學(xué)習(xí)行為也較為少見(jiàn)，學(xué)習(xí)活動(dòng)的進(jìn)展較為緩慢，僅僅是小組組長(zhǎng)與其他組員之間的交互。

圖2 編號(hào)5小組優(yōu)化前交互網(wǎng)絡(luò)圖

針對(duì)此問(wèn)題，教師采取小組優(yōu)化的方式，通過(guò)PBL平臺(tái)分別與小組內(nèi)的不同同學(xué)進(jìn)行討論，引導(dǎo)小組成員盡快確立主題，并為小組推薦相關(guān)的學(xué)習(xí)資源；再采用群體優(yōu)化的方式，將進(jìn)展較快、表現(xiàn)比較突出的小組工作進(jìn)展與作品依托學(xué)習(xí)通向全班定期公布，以通過(guò)優(yōu)秀學(xué)習(xí)小組的行為啟發(fā)，促進(jìn)其他組的組內(nèi)成員勇?lián)?zé)任、共同進(jìn)步。經(jīng)過(guò)短期的行為優(yōu)化措施后，取得了一定的效果，其交互網(wǎng)絡(luò)效果如圖3所示。可見(jiàn)，第5學(xué)習(xí)小組在經(jīng)過(guò)優(yōu)化之后，學(xué)生的積極性被充分調(diào)動(dòng)了起來(lái)，他們踴躍地參與到課程的各個(gè)活動(dòng)中來(lái)，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性以及互動(dòng)效果有了明顯的提升，表明優(yōu)化效果顯著。

圖3 編號(hào)5小組優(yōu)化后交互網(wǎng)絡(luò)圖

（三）時(shí)效維度的優(yōu)化效果分析

時(shí)間是衡量事物的一個(gè)重要尺度，學(xué)生在學(xué)習(xí)中花費(fèi)的時(shí)間也可以反映其學(xué)習(xí)態(tài)度與學(xué)習(xí)興趣。我們從后臺(tái)獲取了學(xué)生登錄學(xué)習(xí)系統(tǒng)的時(shí)間點(diǎn)、學(xué)生在學(xué)習(xí)系統(tǒng)中學(xué)習(xí)的時(shí)間跨度、學(xué)生完成作業(yè)或?qū)W習(xí)任務(wù)的時(shí)間段等時(shí)間數(shù)據(jù)。學(xué)生登錄學(xué)習(xí)系統(tǒng)的時(shí)間點(diǎn)，能夠反映學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣和對(duì)本課程的重視程度；其在某一學(xué)習(xí)模塊的學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)（包括瀏覽微課、參與討論）等能夠反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)投入度；學(xué)生完成作業(yè)或?qū)W習(xí)任務(wù)的時(shí)間，既能夠反映學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，也能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)拖延情況。如果能夠借助平臺(tái)中的學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)管窺學(xué)生在時(shí)間維度的行為問(wèn)題，及早給予學(xué)生善意提醒或優(yōu)化措施，使學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間管理行為得到優(yōu)化，將對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效的提升、健康人格的形成，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在本課程智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中，絕大多數(shù)學(xué)習(xí)任務(wù)都有時(shí)間限制，我們將學(xué)生作業(yè)提交時(shí)間段劃分為：凌晨（1:00-5:00）、早上（5:00-8:00）、上午（8:00-12:00）、中午（12:00-15:00）、下午（15:00-18:00）、晚上（18:00-22:00）、深夜（22:00-24:00）。在課程學(xué)習(xí)進(jìn)入到第三周時(shí)，從學(xué)習(xí)系統(tǒng)獲取學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行規(guī)格化處理之后，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)得到如圖4所示的學(xué)生作業(yè)提交時(shí)間段統(tǒng)計(jì)圖。

圖4 優(yōu)化前學(xué)生作業(yè)提交時(shí)間段圖

從圖4可知，學(xué)生在前三周存在作業(yè)或?qū)W習(xí)任務(wù)完成拖延的情況，如，有相當(dāng)部分學(xué)生在作業(yè)截止之前突擊完成作業(yè)，甚至有30名左右的學(xué)生在深夜和凌晨?jī)蓚€(gè)時(shí)段完成作業(yè)，這種學(xué)習(xí)行為既不符合人體生物節(jié)律，又不利于學(xué)生身心健康。針對(duì)此情況，教師首先通過(guò)學(xué)習(xí)通APP、課程微信群、當(dāng)面交流等方式了解問(wèn)題的真正原因，發(fā)現(xiàn)登錄系統(tǒng)時(shí)間較少主要是由于學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，個(gè)別學(xué)生學(xué)習(xí)拖延的情況是由于學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不強(qiáng)表現(xiàn)出消極怠工，突擊完成作業(yè)的原因除了部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正之外，一些學(xué)生反映課程的學(xué)習(xí)任務(wù)太重。

我們首先從課程設(shè)計(jì)的角度，適當(dāng)減少了學(xué)習(xí)的任務(wù)量，比如，把部分微課學(xué)習(xí)任務(wù)由必學(xué)改為選學(xué)。針對(duì)學(xué)習(xí)拖延情況，對(duì)每一個(gè)有學(xué)習(xí)拖延現(xiàn)象的學(xué)生，通過(guò)學(xué)習(xí)通、微信等形式一對(duì)一地激勵(lì)其投入學(xué)習(xí)、端正學(xué)習(xí)態(tài)度；對(duì)于登錄學(xué)習(xí)系統(tǒng)時(shí)間較少的學(xué)生，我們主要利用課余時(shí)間，采用與其當(dāng)面談話、利用學(xué)習(xí)通系統(tǒng)推薦優(yōu)秀學(xué)生與其組伴學(xué)習(xí)等方式進(jìn)行優(yōu)化；對(duì)在凌晨學(xué)習(xí)的學(xué)生給予個(gè)別善意提醒，建議合理利用白天時(shí)間，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣等。通過(guò)以上三種優(yōu)化方式，經(jīng)過(guò)三周的優(yōu)化調(diào)整，學(xué)生的作業(yè)提交時(shí)間段如圖5所示，提交作業(yè)的時(shí)間有了極大優(yōu)化，大部分同學(xué)都將自己的作業(yè)提交時(shí)間調(diào)整為上午到深夜之前，特別是上午和晚上這兩個(gè)時(shí)間段完成作業(yè)的同學(xué)占絕大多數(shù)，作業(yè)提交的時(shí)間也極大提前了，學(xué)習(xí)拖延現(xiàn)象明顯減少。

圖5 優(yōu)化后學(xué)生作業(yè)提交時(shí)間段圖

學(xué)生對(duì)微課視頻的觀看時(shí)長(zhǎng)，是另一個(gè)時(shí)效維度的衡量尺度。我們從課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)的后臺(tái)采集學(xué)生前四周觀看視頻的時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生觀看微課視頻的時(shí)長(zhǎng)較低，最長(zhǎng)為38分鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于整個(gè)微課視頻的完全播放時(shí)間，存在學(xué)生突擊快進(jìn)瀏覽微視頻的情況。針對(duì)此問(wèn)題，我們登錄課程系統(tǒng)，將視頻的觀看方式設(shè)置為防回溯方式，另外，在課程內(nèi)容中增加了微課視頻的導(dǎo)引。在優(yōu)化策略實(shí)施之后，學(xué)生整體觀看資源的時(shí)長(zhǎng)明顯提升，絕大多數(shù)學(xué)生的觀看時(shí)長(zhǎng)都在50分鐘以上，為了更好地完成作業(yè)，極個(gè)別學(xué)生還會(huì)反復(fù)觀看視頻資源（如圖6）。

圖6 優(yōu)化后學(xué)生觀看視頻時(shí)長(zhǎng)分布圖

（四）參與維度的優(yōu)化效果分析

在智能化的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是主導(dǎo)，提高學(xué)習(xí)績(jī)效在某種意義上來(lái)講就是提高學(xué)生積極參與的程度。參與是提高學(xué)習(xí)績(jī)效、實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位的關(guān)鍵因素，也是學(xué)生主動(dòng)思考、合作探究和積極解決問(wèn)題的重要途徑。從教育心理學(xué)維度看，參與就是學(xué)生在認(rèn)知、情感和行為上的投入；從社會(huì)群體來(lái)看，它是指?jìng)€(gè)體與其他個(gè)體之間的互動(dòng)，個(gè)體受到群體影響的程度和方式。由于學(xué)生參與涉及學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)情感等方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)參與過(guò)程中，不僅可以增長(zhǎng)知識(shí)、提高技能，更能訓(xùn)練思維、展現(xiàn)個(gè)性、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作與創(chuàng)新能力。參與不僅體現(xiàn)學(xué)生的整體學(xué)習(xí)狀態(tài)，又能反映出學(xué)生個(gè)體在認(rèn)知、行為和情感方面的投入程度。

行為參與是智能化學(xué)習(xí)中學(xué)生學(xué)習(xí)參與的首要要素，我國(guó)著名教育學(xué)家陶行知非常重視學(xué)生參與，他指出“要重視每位學(xué)生的行為參與，力爭(zhēng)讓每一位學(xué)生都參與進(jìn)來(lái)”。具體而言，本課程中學(xué)生在線上討論、共享和使用資料、登錄系統(tǒng)與課堂搶答、合作探究、小組學(xué)習(xí)等都屬于行為參與。我們從學(xué)習(xí)系統(tǒng)中采集學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行清洗與分析之后，得出如圖7、圖8所示的結(jié)果。其中，圖7是在學(xué)習(xí)行為優(yōu)化前后學(xué)生發(fā)起和參與討論、使用和共享資料等四個(gè)方面的數(shù)據(jù)對(duì)比圖。

圖7 優(yōu)化前后學(xué)生參與各類(lèi)活動(dòng)次數(shù)對(duì)比圖

從圖7可知，在前三周學(xué)習(xí)期間，教師未采取明顯的優(yōu)化措施，學(xué)生行為參與的積極性較低，如，學(xué)生發(fā)起討論的次數(shù)為20次，參與討論的次數(shù)約120次，使用資料的次數(shù)約240次，共享資料的次數(shù)約110次，可見(jiàn)學(xué)生整體參與積極性不高。針對(duì)此問(wèn)題，我們采用系統(tǒng)優(yōu)化與人工優(yōu)化相結(jié)合的方式，首先通過(guò)學(xué)習(xí)通向參與積極性不高的學(xué)生發(fā)送進(jìn)度提醒，教師再利用業(yè)余時(shí)間瀏覽并參與學(xué)生的學(xué)習(xí)討論，積極響應(yīng)學(xué)生發(fā)起的討論帖。經(jīng)過(guò)兩周的學(xué)習(xí)行為優(yōu)化，學(xué)生行為參與的積極性得到較大提升。學(xué)生使用資料的最高次數(shù)達(dá)到了750次，發(fā)起討論的次數(shù)達(dá)到76次，參與討論的次數(shù)達(dá)到480次左右，學(xué)生共享資料的次數(shù)達(dá)到300次左右。從整體來(lái)看，優(yōu)化的效果非常明顯。

圖8為課程前三周學(xué)生登錄學(xué)習(xí)系統(tǒng)（包括移動(dòng)端和網(wǎng)頁(yè)端）的總次數(shù)分布圖，可見(jiàn)學(xué)生參與課程的積極性不高，登錄次數(shù)較低，有一半以上的學(xué)生登錄次數(shù)在30次以下，也有極個(gè)別學(xué)生的登錄次數(shù)達(dá)到了100次以上。我們采用與上述相同的優(yōu)化措施之后，學(xué)生登錄系統(tǒng)的次數(shù)分布如圖9所示，全班僅有1/4學(xué)生登錄次數(shù)較低，登錄次數(shù)在39次至174次之間，整體上較高；有3/4學(xué)生登錄平臺(tái)的次數(shù)都在174次以上，甚至還有兩個(gè)登錄次數(shù)極高的學(xué)生達(dá)到了600次以上。

圖8 優(yōu)化前學(xué)生登錄次數(shù)分布箱線圖

圖9 優(yōu)化后學(xué)生登錄次數(shù)分布箱線圖

課堂互動(dòng)是另一個(gè)反映學(xué)生行為參與的重要維度，我們從課程系統(tǒng)后臺(tái)獲取學(xué)生的前三周課堂搶答行為數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出如圖10所示的課堂互動(dòng)頻次分布直方圖。

圖10 優(yōu)化前班級(jí)學(xué)生課堂互動(dòng)情況分布圖

從圖10可知，在前三周的課堂學(xué)習(xí)中，班級(jí)學(xué)生整體參與頻次較低，搶答次數(shù)達(dá)到10次以上的不到20人，絕大部分同學(xué)的搶答次數(shù)都低于6次，搶答人數(shù)不足班級(jí)人數(shù)的1/4。我們認(rèn)為，主要原因在于少數(shù)性格活躍的學(xué)生積極參與課堂搶答，另外，學(xué)生對(duì)利用手機(jī)搶答不太適應(yīng)。對(duì)此問(wèn)題，我們主要采用組合優(yōu)化的方式，比如，現(xiàn)場(chǎng)給予搶答積極的同學(xué)口頭表?yè)P(yáng)、評(píng)價(jià)其分享的觀點(diǎn)，并且通過(guò)學(xué)習(xí)通APP給搶答積極者加分，在課堂教學(xué)中不斷地引導(dǎo)學(xué)生積極搶答等。我們從課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)中提取學(xué)生四周之后到課程學(xué)習(xí)結(jié)束之時(shí)的搶答數(shù)據(jù)，對(duì)其統(tǒng)計(jì)分析之后，得出如圖11所示的課堂互動(dòng)頻次分布圖?？梢?jiàn)，學(xué)生課堂搶答頻次大大提升，全班學(xué)生中搶答的最低次數(shù)為15次，所有學(xué)生都能踴躍地參與到課堂互動(dòng)中來(lái)。這說(shuō)明充分調(diào)動(dòng)了全班學(xué)生參與互動(dòng)、搶答的積極性，優(yōu)化效果比較明顯，學(xué)生課堂活躍度比較高。

圖11 優(yōu)化后班級(jí)學(xué)生課堂互動(dòng)情況分布圖

此外，學(xué)生主動(dòng)向教師發(fā)起提問(wèn)的次數(shù)也能反映學(xué)生行為參與的積極性。學(xué)生針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容提出問(wèn)題，不僅說(shuō)明其學(xué)習(xí)的積極性，而且也能反映出學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的深入思考程度。我們以搶答人數(shù)為橫軸、以搶答次數(shù)為縱軸、以課后學(xué)生的咨詢(xún)?nèi)藬?shù)為散點(diǎn)圖的比重大小，繪制了學(xué)生在參與優(yōu)化前后行為的散點(diǎn)圖（如圖12所示）?？梢钥闯?，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行優(yōu)化后，無(wú)論是搶答人數(shù)、搶答次數(shù)還是課后咨詢(xún)?nèi)藬?shù)，學(xué)生的行為參與都有了很大的改善。

圖12 學(xué)生搶答人數(shù)、次數(shù)、咨詢(xún)?nèi)藬?shù)分布圖

六、結(jié)論

經(jīng)過(guò)為期一學(xué)期的學(xué)生學(xué)習(xí)行為優(yōu)化探索與實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)，研究假設(shè)獲得了驗(yàn)證，較好地促進(jìn)了信息技術(shù)與本課程教學(xué)的融合，在“現(xiàn)實(shí)+虛擬”無(wú)縫銜接的智能化學(xué)習(xí)空間里，有效布局了課前、課中和課后的學(xué)習(xí)內(nèi)容，為學(xué)生搭建起了“博學(xué)—慎思—審問(wèn)—明辨—篤行”逐級(jí)上升的學(xué)習(xí)路徑。課程教學(xué)不僅優(yōu)化了學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，端正了其學(xué)習(xí)態(tài)度，而且改善了其學(xué)習(xí)習(xí)慣，訓(xùn)練了其認(rèn)識(shí)思維。此外，學(xué)生的學(xué)習(xí)主體意識(shí)明顯增強(qiáng)，積極性和參與度明顯提升，參與意識(shí)、探究意識(shí)、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)逐步加強(qiáng)，從而達(dá)到生動(dòng)活潑、積極高效的學(xué)習(xí)狀態(tài)。比如，有同學(xué)在平臺(tái)留言中說(shuō)：“老師，通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，我開(kāi)始喜歡上了本專(zhuān)業(yè)”“老師，這學(xué)期上了您這門(mén)課，我們班的學(xué)風(fēng)發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，大家更熱愛(ài)學(xué)習(xí)和鉆研相關(guān)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)了”。

我們認(rèn)為，在智能化學(xué)習(xí)環(huán)境下，個(gè)性化學(xué)習(xí)的目的是通過(guò)學(xué)生主動(dòng)積極地參與活動(dòng)，促進(jìn)其全面、和諧、整體發(fā)展，學(xué)習(xí)行為的優(yōu)化是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，因此，需在以下幾方面進(jìn)一步研究：

（一）數(shù)據(jù)的采集與分析是學(xué)習(xí)行為優(yōu)化的基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)采集與分析是學(xué)習(xí)分析的基礎(chǔ)條件，選擇合適的數(shù)據(jù)采集與分析工具，實(shí)時(shí)采集并分析學(xué)生在智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，明確學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)需求，是開(kāi)展學(xué)習(xí)行為優(yōu)化的重要基礎(chǔ)。在本課程的教學(xué)過(guò)程中，我們借助超星智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊，全流程動(dòng)態(tài)追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，洞察學(xué)生的學(xué)習(xí)需求與興趣，為學(xué)生學(xué)習(xí)行為優(yōu)化和課堂交互等奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)化是學(xué)習(xí)行為優(yōu)化的前提

智能化學(xué)習(xí)環(huán)境是以學(xué)生為中心的個(gè)性化學(xué)習(xí)能否實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)，它包括技術(shù)環(huán)境、境脈環(huán)境、社會(huì)環(huán)境等三個(gè)維度。其中，社會(huì)環(huán)境基本在短期內(nèi)不會(huì)有太大變動(dòng)，且蘊(yùn)含豐富的智力資源；我們可以依據(jù)學(xué)生的反饋，優(yōu)化技術(shù)環(huán)境的功能，如，對(duì)課前預(yù)習(xí)、課中互動(dòng)交流、課后作業(yè)提交等功能進(jìn)行優(yōu)化；境脈環(huán)境主要指課程學(xué)習(xí)內(nèi)容環(huán)境，是學(xué)習(xí)環(huán)境優(yōu)化的重點(diǎn)，教師要充分調(diào)用智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)工具與學(xué)習(xí)資源，為學(xué)生構(gòu)建寬松、自由的學(xué)習(xí)環(huán)境，并且依據(jù)學(xué)生反饋，調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容模塊，創(chuàng)建適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)是境脈學(xué)習(xí)環(huán)境的核心，正如著名教育學(xué)家杜威主張“從做中學(xué)”，在智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中，無(wú)論是線上學(xué)習(xí)還是課堂學(xué)習(xí)，讓學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，既有助于學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成，又有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度。例如，將學(xué)習(xí)內(nèi)容主題化或項(xiàng)目化，設(shè)計(jì)辯論賽、主題討論、項(xiàng)目學(xué)習(xí)等豐富多樣的學(xué)習(xí)活動(dòng)，使學(xué)生通過(guò)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)而主動(dòng)積極學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)新知、強(qiáng)化技能和訓(xùn)練思維。因此，對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)成為學(xué)生學(xué)習(xí)行為優(yōu)化的前提，有待不斷探索與完善。

（三）學(xué)生主動(dòng)性的激發(fā)是學(xué)習(xí)行為優(yōu)化的根本

學(xué)生主動(dòng)性體現(xiàn)為每一位學(xué)生的內(nèi)在需求，教學(xué)的作用就是通過(guò)合理引導(dǎo)將其激發(fā)出來(lái)。如，本研究在“信息技術(shù)與教與學(xué)環(huán)境”“信息技術(shù)與學(xué)習(xí)資源”等章節(jié)學(xué)習(xí)中，全班學(xué)生在教師引導(dǎo)下，通過(guò)頭腦風(fēng)暴的方式，選擇學(xué)習(xí)主題；通過(guò)小組探究式學(xué)習(xí)，完成學(xué)習(xí)任務(wù)；在線下的課堂學(xué)習(xí)中，教師通過(guò)“博學(xué)、慎思、審問(wèn)、明辨、篤行”等教學(xué)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練學(xué)生的直覺(jué)思維、發(fā)散性思維、創(chuàng)新思維等。在智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中，基于在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的自動(dòng)提醒等屬于教學(xué)管理層面的手段，而教師的引導(dǎo)作用才是學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性發(fā)揮的重要砝碼。只不過(guò)在課程啟動(dòng)階段，系統(tǒng)的管理功能對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性激發(fā)作用大于教師的引導(dǎo)作用。但從智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)強(qiáng)化學(xué)習(xí)到教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)再到學(xué)生自主學(xué)習(xí)，通過(guò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)和教師優(yōu)化引導(dǎo)的交互作用，可以強(qiáng)化學(xué)生注重學(xué)習(xí)行為的塑造。因此，在智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中，不僅要發(fā)揮基于學(xué)習(xí)系統(tǒng)的精準(zhǔn)管理功能，更要發(fā)揮教師引導(dǎo)的積極作用。

（四）教育智力資源的有效服務(wù)是學(xué)習(xí)行為優(yōu)化的保障

教育是一門(mén)“人學(xué)”，德國(guó)哲學(xué)家雅斯貝爾斯（Jaspers K.T.）曾說(shuō)：“真正的教育是用一棵樹(shù)去搖動(dòng)另一棵樹(shù)，用一朵云去推動(dòng)另一朵云，用一個(gè)靈魂去喚醒另一個(gè)靈魂”[30]。學(xué)習(xí)行為優(yōu)化歸根到底是人的問(wèn)題，在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)連接了教師、學(xué)生、助教等智力資源，在學(xué)生學(xué)習(xí)行為優(yōu)化的過(guò)程中，應(yīng)合理利用行為優(yōu)化引擎，向?qū)W生自動(dòng)推薦教師、優(yōu)秀學(xué)伴和助教等教育智力資源，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供必要的智力服務(wù)。特別應(yīng)發(fā)揮優(yōu)秀學(xué)生的榜樣和示范作用、發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，來(lái)感化、喚醒存在不良傾向的學(xué)生，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，促使其主動(dòng)調(diào)整學(xué)習(xí)行為、優(yōu)化學(xué)習(xí)路徑，從而保證學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效。