基于學習分析的數(shù)字化學習環(huán)境構(gòu)建途徑和實證研究

史 偉，劉衛(wèi)蘭，董 均

（洛陽職業(yè)技術(shù)學院，洛陽，471000）

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基于學習分析的數(shù)字化學習環(huán)境構(gòu)建途徑和實證研究

史 偉，劉衛(wèi)蘭，董 均

（洛陽職業(yè)技術(shù)學院，洛陽，471000）

摘 要：本文基于網(wǎng)絡(luò)課程調(diào)查、文獻分析和問卷調(diào)查這三個途徑構(gòu)建醫(yī)學護理專業(yè)數(shù)字化課程平臺，并通過學習分析技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進一步分析課程平臺功能模塊的合理性和科學性，以期此研究方法為構(gòu)建其他課程的數(shù)字化教學環(huán)境提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化學習環(huán)境；護理；學習分析技術(shù)；實證研究 頻次年份類別網(wǎng)絡(luò)課程232004形式和目的教學122006教學系統(tǒng)102005自主學習系統(tǒng)32008遠程教育62008遠程學習活動22007網(wǎng)絡(luò)教學平臺22007專業(yè)培養(yǎng)目標22006模擬練習系統(tǒng)22008小組合作學習22006方式和方法授課技巧22004護理程序22008護理操作技能22008學習成績22006學生互動22006人機互動22008實驗班22006

目前，教育領(lǐng)域存儲著海量的學習者信息及學習過程數(shù)據(jù)，如何利用數(shù)據(jù)挖掘（Data mining）和學習分析（Learning analytics）技術(shù)使這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袃r值的信息，更好地服務(wù)于構(gòu)建高校數(shù)字化教學環(huán)境，優(yōu)化教學決策和學習服務(wù)，已成為教育工作者以及學習者們所關(guān)注的焦點。

1 數(shù)字化學習環(huán)境構(gòu)建的途徑

1.1 途徑一：網(wǎng)絡(luò)課程平臺的抽樣調(diào)查

利用軟件SPSS（統(tǒng)計產(chǎn)品與服務(wù)解決方案）和自擬的網(wǎng)絡(luò)課程要素多維度分析表，對近50門醫(yī)學專業(yè)（重點是護理專業(yè)）的網(wǎng)絡(luò)教學平臺進行數(shù)據(jù)抽樣、統(tǒng)計和分析，分析維度包括關(guān)聯(lián)維度、基本描述維度、教學維度、知識維度、交互維度等。每個維度下面分若干條目，如：“基本描述維度”的“站點創(chuàng)設(shè)”、“目標人群”、“站點規(guī)模”和“主題”等條目。每個條目又包括多個選項。調(diào)查醫(yī)學課程網(wǎng)站時，就是根據(jù)這些選項對每個網(wǎng)站進行統(tǒng)計和分析，最后再進行總結(jié)，得出醫(yī)學網(wǎng)絡(luò)教學平臺存在的主要共性問題：

（1）重視教學內(nèi)容呈現(xiàn)，輕視學生主動構(gòu)建知識的學習環(huán)境設(shè)計，并且教學內(nèi)容的表現(xiàn)形式單一。（2）學生自主學習資源不足及導航系統(tǒng)功能不強。（3）教學情景和評價主體單一且學習結(jié)果的反饋不及時。（4）師生缺乏情感交流及缺少對教學過程的有效監(jiān)控，并且忽略學生人文情懷和職業(yè)道德的培養(yǎng)。（5）學生被動接受課程信息，且無法參與課程資源的構(gòu)建。

1.2 途徑二：基于Citespace的護理網(wǎng)絡(luò)教學平臺的文獻研究

基于對上述問題的分析，結(jié)合前期研制的數(shù)字化課程平臺并且查閱相關(guān)著作和期刊，展開有關(guān)護理網(wǎng)絡(luò)教學平臺的文獻研究。為了研究范圍的全面性，基于知網(wǎng)和萬方中文文獻數(shù)據(jù)庫，時間跨度為十年（2004—2013年），以主題為“護理”，題名或關(guān)鍵詞為“網(wǎng)絡(luò)課程”、“課程平臺”、“課程支持系統(tǒng)”、“教學平臺”、“教學系統(tǒng)”、“學習平臺”、“學習系統(tǒng)”分別進行文獻搜索，結(jié)果是知網(wǎng)61篇，萬方75篇，經(jīng)過文獻的去重、合并以及內(nèi)容分析（針對研究主題，兩名研究者分別進行文獻分析，如有疑問或爭議，由第三名研究者共同參與分析）等環(huán)節(jié)剔除與研究主題無關(guān)的文章，最后獲得有效文獻110 篇。

研究采用美國費城德雷塞爾大學陳超美博士 (Drexel University, Philadelphia, PA, USA)開發(fā)的知識圖譜工具Citespace[1]。為了對相關(guān)研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行總體把握，利用科學知識圖譜工具Citespace對這110篇文獻進行計量和分析，可視化地呈現(xiàn)出數(shù)字化護理教學平臺的研究主題和熱點，期望提出一種解決以上問題的數(shù)字化課程平臺的新思路和框架。具體步驟是：先以RefWork格式導出獲得的文獻數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)換成Citespace能夠處理的格式，最后再進行各項參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)演算。按照每1年一個時間片等分（Years Per Slice:1），經(jīng)過選擇節(jié)點類型 “關(guān)鍵詞”（Node Types: Keywords），聚類閾值調(diào)試c，cc，ccv：（2，3，15），（3，3，20），（6，3，20）以及Pathfinder 算法簡化后，得到圖譜節(jié)點數(shù)108，連接數(shù)341的有關(guān)護理網(wǎng)絡(luò)教學平臺研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（篇幅原因，不顯示圖像）。通過以上各參數(shù)的分析，列出對研制數(shù)字化護理教學平臺有指導作用的關(guān)鍵詞，見表1-1。

表1-1 關(guān)鍵詞和頻次表

通過上表分析，可以把關(guān)鍵詞分為三類：（1）形式和目的：網(wǎng)絡(luò)課程、教學、自主學習系統(tǒng)、遠程學習活動、網(wǎng)絡(luò)教學平臺和專業(yè)培養(yǎng)目標等；（2）方式和方法：教學模式、教學方法、小組合作學習、護理程序、護理操作技能、學習成績、學生互動、多媒體課件、教學評估、系統(tǒng)論、整體優(yōu)化、合作關(guān)系和模擬教學等；（3）科目和類別：內(nèi)科護理、外科護理和應用心理學等?！靶问胶湍康摹闭f明了要研制什么類型的教學平臺，是整個平臺結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；“方式和方法”和“科目和類別”說明了建設(shè)平臺的技術(shù)和方法（系統(tǒng)論、整體優(yōu)化、多媒體課件等）、各教學模塊的功能和用途（小組合作學習、教學評估、師生網(wǎng)上互動率、內(nèi)科護理、外科護理等）、以及教學手段的設(shè)計和開發(fā)（護理程序、臨床模擬教學、授課技巧、多媒體教學等）。總之，這些關(guān)鍵詞對護理網(wǎng)絡(luò)教學平臺的設(shè)計、開發(fā)及應用都起到了良好的指導和借鑒作用。

1.3 途徑三：護理專業(yè)師生數(shù)字化教學需求現(xiàn)狀調(diào)查

1.3.1 調(diào)查工具和調(diào)查問卷

通過參考相關(guān)文獻、咨詢護理專業(yè)和教育技術(shù)專家，由研究者自行設(shè)計問卷主要從教師和學生兩個方面考慮信息技術(shù)環(huán)境下護理課程的教學需求。為保證調(diào)查對象的廣泛性和真實性，教師問卷和學習者調(diào)查問卷在網(wǎng)上公開發(fā)布且限制每臺電腦僅能有一個被訪者答題。教學者問卷和學習者問卷的Cronbach’sα系數(shù)分別為0.89和0.91，說明各問卷具有良好的內(nèi)部一致性。采用網(wǎng)上發(fā)放和現(xiàn)實郵寄的方式進行問卷調(diào)查，發(fā)放教學者問卷230份，回收問卷213份，回收率92.6%，有效問卷196份，有效率92%；網(wǎng)上填寫學習者問卷共667份，有效問卷632份，有效率94.7%。[2]

1.3.2 需求分析和數(shù)字化課程平臺的研制

根據(jù)問卷的需求分析（具體內(nèi)容省略），結(jié)合上述途徑一和途徑二的研究，加之之前的研究成果:河南省職業(yè)教育教學改革項目（編號：ZJC14102）和2015年8月獲得河南省信息技術(shù)優(yōu)秀成果（二等獎）。研究者設(shè)計出護理數(shù)字化課程平臺的功能模塊：教學系統(tǒng)設(shè)計、基于問題學習、教學設(shè)計案例、師生互動、教學目標反思、教學活動、教師使用幫助、教學資源庫、職業(yè)道德和法律、自主學習、課外拓展、學習共同、學習評價和教學資源等。

2 實證研究

2.1 數(shù)字化課程平臺的試用與效果評價

根據(jù)試用教學計劃的安排，本校所有護理專業(yè)課程的教師及大專護理3個班的學生進行平臺的試用，試用平臺后，讓其填寫相關(guān)的調(diào)查問卷，主要了解課程平臺各功能模塊設(shè)計的科學性、合理性和實用性等，以及課程平臺的應用情況。

通過上表學生的調(diào)查結(jié)果可知，70%到80%甚至更高比例的人認為實踐課程平臺的“護理課程”、“實踐操作”、“交流社區(qū)”、“學習評價”、“Seminar教學活動”等各模塊實現(xiàn)了各自的功能；67.4%的人認為通過使用課程平臺，自身的學習效率明顯提高，63.3%的人認為增強了學習信心，76.7%的人認為提高了學習護理課程的興趣和主動性。教師的試用情況與學生基本相同，67%到83%的教師認為課程平臺的各模塊設(shè)計實現(xiàn)了預期的教學功能，對護理實踐教學起到了較好的輔助作用。[3]同時，絕大部分使用者對平臺是非常滿意、滿意和無意見和建議，但也有使用者指出：“護理操作的視頻可以再劃分的細一些；最好能多加入一些護理專業(yè)資格考試的歷年真題和習題解析；多增加一些拓展性的學習資源；多一些學生自行拍攝的護理操作視頻。”這些寶貴的意見和建議為護理專業(yè)實踐課程平臺的改進和完善提供了依據(jù)和方向。

2.2 數(shù)字化平臺各模塊的進一步研究

為了進一步量化平臺各模塊與學習目標和成績匹配的合理性和科學性，課題基于學習分析技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對平臺各模塊進行研究。調(diào)查對象本校13級大專護理專業(yè)班的40名學生為研究對象，本課程平臺的主要模塊包含護理課程、教師專區(qū)（教學設(shè)計、實踐活動、seminar教學、教學評價、醫(yī)療律法），學生專區(qū)（實踐操作、習題與測試、學習評價、成果展示、職業(yè)道德與法律），交流社區(qū)（FAQ、交流驛站），教學資源（課件資源、視頻資源、教學工具）等。通過實證研究驗證模塊的可行性和有效性，根據(jù)學習結(jié)果對課程平臺的相關(guān)模塊進行修改與優(yōu)化。為了進一步確定各教學模塊對學生課程成績的影響，保證準確性，排除缺失值的干擾，去掉各模塊成績中存在缺失的樣本10人，得到有效樣本為30人。

開展研究的目的：確定課程平臺的試用過程中，哪些模塊與學生的最終學業(yè)成績呈顯著相關(guān)；對教學模塊進行及時的修正，不斷進行優(yōu)化。具體步驟：對課程平臺上的數(shù)據(jù)進行收集，提取得到含有變量的初始數(shù)據(jù)集即初始集，對變量的相關(guān)關(guān)系進行初步的判斷，各模塊的設(shè)計按照教學大綱和實際教學目標的要求設(shè)定，最終學習成績與每個模塊的學習內(nèi)容的得分呈相關(guān)性，共30個樣本。

**. 在 .01 水平（單側(cè)）上顯著相關(guān)

*. 在 0.05 水平（單側(cè)）上顯著相關(guān)

表2-1相關(guān)性示意圖

課程平臺每個模塊與學習成績的相關(guān)性如上表2-1所示，教學活動P＜0.01、實踐操作P＜0.01、習題與測試P＜0.01、學習評價P＜0.01、成果展示P＜0.01、職業(yè)道德P＜0.05、FAQ P＜0.01和交流驛站P＜0.01。

通過對數(shù)據(jù)初始集進行繪制散點圖，發(fā)現(xiàn)各模塊與學習成績都呈正相關(guān)（“實踐操作”和“習題與測試”為例）。

圖2-2 散點圖

為了進一步確定收集到的變量對學生成績的定量相關(guān)性，對其進行多元線性回歸分析，由表8-3可以看出各相關(guān)變量B值，B值為回歸方程中各相關(guān)變量的系數(shù)。因此該多元回歸方程為：

Y=44.692+0.124X1+0.115X2+0.430X3+1.544X4+0.148X5+1.10 7X6+0.244X7+0.488X8+0.396X9+1.228X10。其中因變量Y為學生成績，自變量X為各教學模塊。

表2-3 多元回歸分析圖

根據(jù)上表的呈現(xiàn)結(jié)果，從自變量系數(shù)可以看出：對學習成績影響較大的因子來源于實踐操作、學習評價和交流驛站三個部分；在教學過程中，各模塊的權(quán)重是不同的。醫(yī)療律法、成果展示、職業(yè)道德和FAQ對學生成績的影響較大。

3 總結(jié)

本文基于網(wǎng)絡(luò)課程調(diào)查、文獻分析和問卷調(diào)查這三個途徑構(gòu)建醫(yī)學護理專業(yè)數(shù)字化課程平臺，并通過學習分析技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)證實課程平臺功能模塊的合理性和科學性，以期此研究方法為構(gòu)建其他課程的數(shù)字化教學環(huán)境提供參考。

[參考文獻]

[1]Citespace:Visualizing Patterns and Trends in Scientific Literature[EB/OL].[2014-05-02] http://cluster.cis.drexel. edu/ˉcchen/citespace/ .

[2]劉笑夢，史 偉.護理專業(yè)實踐網(wǎng)絡(luò)課程的學習需求調(diào)查[J].護理研究，2014（24）.

[3]史 偉，劉衛(wèi)蘭.護理專業(yè)實踐網(wǎng)絡(luò)課程的教學需求調(diào)查[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2014（32）.

Approach and Empirical Research on the Construction of Digital Learning Environment Based on Learning Analysis

Shi Wei, Liu Weilan, Dong Jun
(Career Technical College, Luoyang, Luoyang, 471000)

Abstract:Based on web-based survey courses, literature analysis and survey of the three ways to build nursing majors digital course platform, and through learning analysis and data mining technology proven rational and scientific curriculum platform modules, to provide other courses method constructing digital teaching environment a reference.

Key words:digital learning environment; nursing; learning analytical techniques; empirical study

作者簡介：史偉，男，講師，研究方向：計算機應用、教學系統(tǒng)設(shè)計、職業(yè)教育信息化。劉衛(wèi)蘭，女，助理實驗師，研究方向：醫(yī)學實驗教育，職業(yè)教育信息化。