秦曉安 王睿 程鴻芳

摘? 要：通過(guò)收集在線課程平臺(tái)上的學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)技術(shù)先對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，然后與學(xué)習(xí)成效之間關(guān)聯(lián)分析研究，最后將分析結(jié)果可視化處理，找出在線教學(xué)中存在的問(wèn)題并提出可行的建議，為提高在線教學(xué)的質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：線上教學(xué);學(xué)習(xí)行為;學(xué)習(xí)成效;大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：G712? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1671-9255（2020）03-0068-04

一、研究背景

隨著移動(dòng)開(kāi)發(fā)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能的普及和深入，在線教育得到快速發(fā)展。2013年，美國(guó)哈佛大學(xué)等全球名?？缭組OOC，使用 SPOC平臺(tái)進(jìn)行課程教學(xué)。SPOC平臺(tái)比較注重教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，主要功能是向?qū)W生用戶推送學(xué)習(xí)資源，幫助教師進(jìn)行教學(xué)管理和課程管理。但是SPOC平臺(tái)存在以下問(wèn)題：課程和課程相關(guān)資源的推送方式過(guò)于單一;未做到以學(xué)生為中心，從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度推送相關(guān)資源，忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn);沒(méi)有給學(xué)習(xí)者提供一個(gè)良好的、適應(yīng)自身學(xué)習(xí)特點(diǎn)的學(xué)習(xí)環(huán)境，不符合學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的要求等。因此，利用SPOC平臺(tái)大量的、實(shí)時(shí)的在線數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，為教師教學(xué)決策、網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)估和構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)自適應(yīng)和個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)等值得我們進(jìn)行研究。

目前，國(guó)內(nèi)利用大數(shù)據(jù)分析SPOC平臺(tái)的學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)成效的研究屈指可數(shù)。SPOC平臺(tái)用戶學(xué)習(xí)行為分析的研究存在以下問(wèn)題：首先，沒(méi)有從大數(shù)據(jù)分析的角度關(guān)注用戶的學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)習(xí)慣;其次，沒(méi)有根據(jù)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的使用情況提供與之相對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)進(jìn)度計(jì)劃;再次，沒(méi)有能夠針對(duì)不同的用戶推送個(gè)性化的課程資源;最后，學(xué)生的綜合成績(jī)往往與實(shí)際學(xué)習(xí)情況存在著一定的偏差。

為了解決這些問(wèn)題，本文構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的SPOC教學(xué)平臺(tái)用戶學(xué)習(xí)行為分析模型，通過(guò)分析SPOC平臺(tái)用戶的學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)態(tài)度、知識(shí)綜合運(yùn)用能力和溝通交流解決問(wèn)題的能力，同時(shí)運(yùn)用大數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)挖掘等相關(guān)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)用戶學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，最終讓SPOC平臺(tái)向自適應(yīng)的學(xué)習(xí)平臺(tái)方向轉(zhuǎn)變，并且能夠以學(xué)生為中心，為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)空間。

二、大數(shù)據(jù)分析方法與步驟

（一）線上教學(xué)平臺(tái)用戶學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)采集

為了真實(shí)有效地獲取線上教學(xué)平臺(tái)用戶的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，我們通過(guò)學(xué)院SPOC平臺(tái)近半年來(lái)開(kāi)設(shè)的教學(xué)課程對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)采集，主要收集了學(xué)生課程訪問(wèn)情況、視頻觀看情況、作業(yè)完成情況、交流討論情況等四個(gè)方面的數(shù)據(jù)，例如部分班級(jí)學(xué)生的作業(yè)任務(wù)完成情況的數(shù)據(jù)，如表1所示。由于在線教學(xué)平臺(tái)上記錄用戶學(xué)習(xí)行為的數(shù)據(jù)類型不一致，為了防止可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差和丟失，我們使用自然語(yǔ)言處理技術(shù)來(lái)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將經(jīng)過(guò)文本預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，以結(jié)構(gòu)化的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于后續(xù)的分析和處理。[1]

（二）線上教學(xué)平臺(tái)學(xué)生行為數(shù)據(jù)聚類分析

把在線學(xué)習(xí)平臺(tái)搜集的學(xué)生行為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)抽取學(xué)習(xí)者特征信息和課程特征信息，對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行聚類分析，規(guī)劃出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)類型，將班級(jí)的學(xué)生進(jìn)行分類。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)將班級(jí)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分類，有助于教師了解班級(jí)的整體學(xué)習(xí)狀況，可以針對(duì)不同的學(xué)習(xí)者類型選擇不同的教學(xué)方法、推送不同的學(xué)習(xí)資源等。具體聚類分析流程如圖1所示。[2]首先，將在線平臺(tái)學(xué)習(xí)者所學(xué)課程的相關(guān)數(shù)據(jù)信息備份成為歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行學(xué)習(xí)行為分析和課程歷史數(shù)據(jù)挖掘，同時(shí)與歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中挖掘的信息一并進(jìn)行學(xué)習(xí)者普適特征、課程普適特征、學(xué)習(xí)者特征信

息和課程信息的聚類分析，生成分析模型。其次，教師或管理者根據(jù)學(xué)習(xí)行為特點(diǎn)和學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)結(jié)果，通過(guò)個(gè)性化學(xué)習(xí)推薦引擎做個(gè)性化學(xué)習(xí)推薦或個(gè)性化干預(yù)。最后，得出學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)意見(jiàn)。

（三）線上教學(xué)平臺(tái)用戶行為數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)成效關(guān)聯(lián)分析

學(xué)習(xí)成效的關(guān)聯(lián)分析主要是指根據(jù)線上教學(xué)平臺(tái)用戶的行為數(shù)據(jù)來(lái)分析學(xué)習(xí)者成效。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析學(xué)習(xí)者在過(guò)往課程、在學(xué)課程上的表現(xiàn)，例如出勤、任務(wù)完成率、任務(wù)正確率等，歸納出學(xué)習(xí)者整體的學(xué)習(xí)成效以及存在的問(wèn)題，并確定以后的改進(jìn)方向。本文主要通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)記錄中的學(xué)生課程頁(yè)面訪問(wèn)情況、視頻觀看情況、作業(yè)完成情況、討論情況等四個(gè)方面與平時(shí)作業(yè)及格率、視頻任務(wù)完成率及最終考核通過(guò)率之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。教師可以根據(jù)學(xué)習(xí)成效的分析對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的策略、方法、知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行推送;學(xué)習(xí)者可以根據(jù)平臺(tái)的評(píng)價(jià)，調(diào)整學(xué)習(xí)的策略，完善學(xué)習(xí)的不足，改正學(xué)習(xí)存在的缺點(diǎn)。同時(shí)，班級(jí)的老師也能了解到學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)，從而調(diào)整授課方式方法。根據(jù)前面的聚類分析，教師可以將同類的學(xué)習(xí)者分到同一個(gè)小組，在班級(jí)形成不同的學(xué)習(xí)群體，采用不同的項(xiàng)目、不同的授課方法，因材施教。

（四）線上教學(xué)平臺(tái)用戶行為數(shù)據(jù)分析結(jié)果的可視化

數(shù)據(jù)可視化的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是動(dòng)作更快，這是因?yàn)槿四X對(duì)視覺(jué)信息的處理要比書(shū)面信息容易得多。使用圖表來(lái)總結(jié)復(fù)雜的數(shù)據(jù)，可以確保對(duì)關(guān)系的理解要比那些混亂的報(bào)告或電子表格更快。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有建設(shè)性的意見(jiàn)成果。使用大數(shù)據(jù)可視化工具可以使我們能夠用一些簡(jiǎn)短的圖形就能傳遞復(fù)雜信息，甚至單個(gè)圖形也能做到。教師和學(xué)生可以通過(guò)交互元素，輕松地了解各種不同的數(shù)據(jù)源信息的含義。第三個(gè)有點(diǎn)是能夠方便讀者直觀地理解數(shù)據(jù)源信息和行為結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)。[3]如果學(xué)生學(xué)習(xí)分析成果能快速地反饋給老師和學(xué)生，就能快速地調(diào)整學(xué)習(xí)和授課策略，有效地提高教學(xué)水平。因此，學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)分析結(jié)果采用圖表展示，既美觀又容易理解。例如學(xué)生預(yù)習(xí)情況的柱形圖，如圖2所示。

三、研究的內(nèi)容

本次研究抽取了某職業(yè)技術(shù)學(xué)院7個(gè)班級(jí)學(xué)生一個(gè)學(xué)期在SPOC平臺(tái)上的訪問(wèn)情況、視頻觀看情況、作業(yè)完成情況、討論情況等四個(gè)方面來(lái)分析學(xué)習(xí)行為及其與平時(shí)作業(yè)及格率、視頻任務(wù)完成率和最終考核通過(guò)率之間的相關(guān)性。[4]

（一）學(xué)習(xí)行為

1.課程頁(yè)面訪問(wèn)情況。學(xué)習(xí)者訪問(wèn)學(xué)習(xí)頁(yè)面是學(xué)習(xí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。從平臺(tái)后臺(tái)收集的數(shù)據(jù)顯示，7個(gè)班級(jí)學(xué)生的平均頁(yè)面訪問(wèn)數(shù)為33次，其中最高達(dá)127次 ，有少部分學(xué)習(xí)者只注冊(cè)卻從未進(jìn)入學(xué)習(xí)頁(yè)面或頁(yè)面訪問(wèn)數(shù)較低。數(shù)據(jù)顯示的結(jié)果表明了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的積極性不高，并且存在很大的差異性。

2.教學(xué)視頻觀看情況。平臺(tái)上的學(xué)習(xí)資源主要以5～10分鐘的短視頻為主，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的主要活動(dòng)是觀看教學(xué)視頻，平均一個(gè)課程的視頻總時(shí)長(zhǎng)為172分鐘，7個(gè)班級(jí)所有學(xué)生的總觀看時(shí)長(zhǎng)是57354分鐘，個(gè)人觀看時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)達(dá)到1325分鐘，最短是15分鐘，平均觀看時(shí)長(zhǎng)是164分鐘 。從數(shù)據(jù)上看，絕大部分的學(xué)生都能完成視頻教學(xué)任務(wù)，但無(wú)法排除有部分學(xué)生存在掛機(jī)看視頻的行為。

3.討論情況。平臺(tái)上的學(xué)習(xí)者討論主要有兩種情況：發(fā)表討論和回復(fù)討論。7個(gè)班級(jí)的總討論數(shù)為18441次，其中，學(xué)生參與最高討論數(shù)為26，最低為0次，平均討論次數(shù)3.6次，平均發(fā)表討論為1.06次，平均回帖次數(shù)為2.54次。由數(shù)據(jù)可以分析得出，回帖的次數(shù)多于發(fā)帖的次數(shù)，在一定程度上說(shuō)明了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)較被動(dòng)，主動(dòng)性還有待提高。

4. 平時(shí)作業(yè)完成情況。平臺(tái)上7個(gè)班級(jí)的總作業(yè)數(shù)為56個(gè)，平均作業(yè)數(shù)為8個(gè)，最多作業(yè)數(shù)為12，最少的任務(wù)數(shù)為6個(gè)。在7個(gè)班級(jí)中，任務(wù)全完成占總?cè)藬?shù)的比例最高達(dá)到56%，最低為8%;任務(wù)完成一半以上占總?cè)藬?shù)的比例最高為64%，最低為19%;一項(xiàng)任務(wù)都沒(méi)有完成的人數(shù)最高達(dá)到56%，最低的占到22%。這些數(shù)據(jù)反映了在學(xué)習(xí)過(guò)程中很大一部分學(xué)習(xí)者是只加入了課程，并未完成學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)習(xí)積極性高的學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)積極性不高的學(xué)習(xí)者之間存在很大的差別。

（二）學(xué)習(xí)成效

在研究學(xué)生學(xué)習(xí)成效中，我們抽取了具有代表性的平時(shí)作業(yè)及格率、視頻任務(wù)完成率及最終考核通過(guò)率情況。在7個(gè)班級(jí)中，平均平時(shí)作業(yè)及格率為72%，平均視頻任務(wù)完成率為88%，平均最終考核通過(guò)率為68%。這些數(shù)據(jù)說(shuō)明7個(gè)班級(jí)中的平時(shí)作業(yè)及格率和視頻任務(wù)完成率高于最終考核通過(guò)率，大部分學(xué)習(xí)者能夠完成相應(yīng)的課程，但從最終考核通過(guò)率來(lái)看，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成效還不夠理想。具體情況如表2所示 。

四、線上教學(xué)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及改進(jìn)建議

（一）發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)SPOC平臺(tái)上7個(gè)班級(jí)的課程頁(yè)面訪問(wèn)情況、視頻觀看情況、作業(yè)完成情況、討論情況等四種學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)與體現(xiàn)學(xué)習(xí)成效的平時(shí)作業(yè)及格率、視頻任務(wù)完成率及最終考核通過(guò)率進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析以及可視化，發(fā)現(xiàn)普遍存在的問(wèn)題如下：第一，在線課程的任務(wù)布置不夠合理，沒(méi)有根據(jù)不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度相應(yīng)調(diào)整難易程度，有些同學(xué)課程作業(yè)布置之后，很短時(shí)間就全部完成，而有的同學(xué)拖到作業(yè)任務(wù)截止時(shí)都沒(méi)有完成;第二，課程頁(yè)面訪問(wèn)的積極性不高，有一部分學(xué)習(xí)者雖然注冊(cè)了課程但沒(méi)有或很少學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，在線教學(xué)的過(guò)程沒(méi)能提早對(duì)學(xué)生進(jìn)行干預(yù)，導(dǎo)致后期學(xué)生越學(xué)越學(xué)不下去[5];第三，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)較被動(dòng)，主動(dòng)性還有待提高，有些學(xué)生在在線學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)厭倦情緒。第四，最終考核通過(guò)率不高，有些同學(xué)未能堅(jiān)持完成在線教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)任務(wù)。

（二）改進(jìn)建議

1.合理布置在線課程的任務(wù)。所布置的任務(wù)可以根據(jù)學(xué)生層次不同進(jìn)行分組，同時(shí)完善題庫(kù)建設(shè)，設(shè)置題目的難易程度，不同小組分配的任務(wù)內(nèi)容難易程度要有所區(qū)別，滿足不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。

2. 實(shí)時(shí)地把控學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，例如觀看視頻的百分比、觀看是否快進(jìn)、答題正確率等。隨著在線課程推進(jìn)，不斷生成每一個(gè)學(xué)員學(xué)習(xí)情況的大數(shù)據(jù)可視化圖表，通過(guò)圖表詳細(xì)展示該生在不同階段的學(xué)習(xí)情況。遇到有問(wèn)題的學(xué)生，教師可以在階段任務(wù)沒(méi)有完成之前進(jìn)行干預(yù)，督促學(xué)生認(rèn)真觀看視頻、認(rèn)真答題。學(xué)生也可以看到自己學(xué)習(xí)進(jìn)度的可視化圖表，進(jìn)行自我調(diào)整。

3. 充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和持續(xù)性。針對(duì)部分學(xué)不下去或動(dòng)力不足的學(xué)生，教師能隨著課程深入而有張有弛地科學(xué)布置課程任務(wù)，必要時(shí)通過(guò)輔導(dǎo)員督促學(xué)生。

4. 及時(shí)進(jìn)行學(xué)生學(xué)習(xí)的大數(shù)據(jù)收集和分析。當(dāng)一期開(kāi)課結(jié)束，可以對(duì)課程進(jìn)行大數(shù)據(jù)整體分析，如果有平行班級(jí)授課，還可以進(jìn)行橫向關(guān)聯(lián)分析，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和可視化，提出建設(shè)性意見(jiàn)，以便后期課程繼續(xù)開(kāi)設(shè)時(shí)調(diào)整課程計(jì)劃安排以使更多學(xué)生學(xué)習(xí)取得成效。

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