xAPI與基于Moodle的在線學(xué)習經(jīng)歷數(shù)據(jù)獲取*

胡建平

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xAPI與基于Moodle的在線學(xué)習經(jīng)歷數(shù)據(jù)獲取*

胡建平

（江蘇連云港師范高等專科學(xué)校數(shù)學(xué)與信息工程學(xué)院，江蘇連云港 222006）

在線學(xué)習的發(fā)展離不開規(guī)范的技術(shù)標準，但是早期的SCORM（Sharable Content Object Reference Model，可共享內(nèi)容對象參考模型）技術(shù)標準已經(jīng)不能適應(yīng)目前的學(xué)習需求，而xAPI（Experience Application Programming Interface，經(jīng)驗應(yīng)用程序編程接口）的出現(xiàn)為在線教育帶來了新的發(fā)展機遇。文章介紹了xAPI的基本功能、xAPI的核心Statement（聲明）及xAPI的存儲機制LRS（Learning Record Store，學(xué)習記錄存儲），并通過Moodle平臺詳細介紹了基于xAPI的在線學(xué)習經(jīng)歷數(shù)據(jù)的獲取過程。文章指出，xAPI能更好地支持學(xué)習生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)、完善評價機制、促進個性化學(xué)習的實現(xiàn)，對在線教育具有積極意義。

xAPI；LRS；Statement；Moodle平臺

引言

近年來，MOOC（Massive Open Online Courses，大規(guī)模開放在線課程）、SPOC（Small Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程）在全世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展，對高校課堂教學(xué)造成的影響日益明顯。借助這股信息化教學(xué)改革的浪潮，高職院校的教學(xué)改革也得到了快速發(fā)展。將基于SPOC的線上線下混合教學(xué)模式引入到高職院校的教學(xué)實踐中，有利于促進高職院校教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)模式的改革，進而提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平、提升人才質(zhì)量。

在線學(xué)習的發(fā)展離不開規(guī)范的技術(shù)標準，而在國際眾多的技術(shù)標準中，ADL（Advanced Distributed Learning，高級分布式學(xué)習）發(fā)布的SCORM是當前最具代表性的標準，它提供實現(xiàn)在線學(xué)習對象的互操作、可訪問、重用性等綜合的數(shù)字化學(xué)習功能。每個標準都在特定的時代滿足了人們學(xué)習的一些需求，同時也會隨著時間的發(fā)展暴露出一些不足。隨著網(wǎng)絡(luò)資源和Web 2.0工具的快速多樣化與去集中化，行動運算的發(fā)展與行動設(shè)備全面普及[1]，SCORM標準存在的一些缺陷逐漸暴露出來，明顯已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代學(xué)習環(huán)境的需要。比如，SCORM標準只記錄基于瀏覽器內(nèi)部發(fā)生的有限學(xué)習行為，無法對LMS（Learning Management System，學(xué)習管理系統(tǒng)）以外多樣化的學(xué)習行為進行持續(xù)性的跟蹤記錄；對學(xué)習資源采用通用的屬性進行描述，只能追蹤特定課程的學(xué)習資料[2]；需要依賴持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)支持，不能記錄非網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)的學(xué)習行為；只能追蹤一位學(xué)習者，很難追蹤團隊學(xué)習等[3]。為了克服SCROM標準所面臨的許多局限，追蹤更為復(fù)雜、具體的學(xué)習經(jīng)歷，新的學(xué)習技術(shù)規(guī)范xAPI應(yīng)運而生，將推動在線學(xué)習的新發(fā)展。

一xAPI簡述

xAPI是TLA（Training and Learning Architecture，訓(xùn)練與學(xué)習框架）的一部分，是一個存儲和訪問學(xué)習經(jīng)歷的技術(shù)規(guī)范。作為學(xué)習經(jīng)驗的應(yīng)用程序編程接口，xAPI與設(shè)備和平臺均無關(guān)，可以采集并記錄不同學(xué)習活動中的學(xué)習者經(jīng)歷（在線或離線），不管學(xué)習以何種方式發(fā)生，諸如移動學(xué)習、模擬、虛擬現(xiàn)實、教育游戲以及現(xiàn)實世界的活動等都可以通過xAPI進行采集、記錄與追蹤；同時，xAPI還提供了對數(shù)據(jù)的檢索、讀取和寫入功能，方便其它系統(tǒng)能夠進行連接并使用這種服務(wù)來接受、分享數(shù)據(jù)，以便對采集到的學(xué)習數(shù)據(jù)做進一步的學(xué)習分析，由此彌補了傳統(tǒng)技術(shù)標準在學(xué)習記錄和分析上的不足，拓展了學(xué)習的生態(tài)圈。目前，xAPI已被許多公司和產(chǎn)品所采用，如Adobe、Articulate、Blackboard、Efront、Moodle和Sakai等。

xAPI利用活動流（Activity Stream）的概念來描述學(xué)習者的學(xué)習經(jīng)歷，當學(xué)習者與其他人或內(nèi)容通過互動進行學(xué)習時，xAPI可以記錄下這些學(xué)習經(jīng)歷。學(xué)習經(jīng)歷以Statement形式存在，而一個Statement除了具有執(zhí)行者、動作、對象這三個基本屬性，還可以包含結(jié)果、情境、時間戳、授權(quán)等可選屬性[4]，如表1所示。當某項學(xué)習活動要被記錄下來時，xAPI就會以“Actor + Verb + Object”的格式傳輸?shù)絃RS中。比如，在非正式學(xué)習中，王剛同學(xué)在知乎網(wǎng)站瀏覽并閱讀了“關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂都有哪些缺點？”的頁面，xAPI會以“王剛read 關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂都有哪些缺點？”的格式記錄下這個學(xué)習經(jīng)歷，并將其傳輸?shù)絃RS中。

表1 Statement的主要屬性[5]

LRS是用來接收、存儲和返回學(xué)習經(jīng)歷數(shù)據(jù)的存儲機制，它通過xAPI定義的接口來交換Statement對象，任何設(shè)備和系統(tǒng)只要遵從xAPI規(guī)范，便可以向LRS傳輸數(shù)據(jù)[6]。在學(xué)習過程中，其它任何工具發(fā)送或檢索學(xué)習活動數(shù)據(jù)時，都需要一個作為中央存儲的LRS與xAPI進行互動。xAPI對于LRS的實現(xiàn)是非常靈活的，僅進行了抽象定義[7]。LRS既可以集成到一個LMS中，也可以是一個包括一系列報告和分析功能的獨立產(chǎn)品。不同的LRS之間可以相互溝通，確保數(shù)據(jù)共享。SCORM與其它在線學(xué)習標準僅僅可以儲存一部分學(xué)習數(shù)據(jù)，而xAPI可以讓LRS儲存幾乎所有的學(xué)習記錄，從而得到關(guān)于學(xué)習者的更精確、更全面的學(xué)習報告。此外，LRS也可以存在于任何地方，當學(xué)習者使用新工具或內(nèi)容、選修新課程、轉(zhuǎn)換工作時，他的所有累積記錄都能帶走，使新環(huán)境不會對他一無所知[8]。

二基于Moodle平臺的在線學(xué)習經(jīng)歷數(shù)據(jù)獲取

Moodle是一個開源的LMS，于1999年由澳大利亞科廷科技大學(xué)的Dougiamas博士創(chuàng)建發(fā)起。Moodle平臺依托社會建構(gòu)主義的教育思想而建立，其界面簡單精巧，具有兼容性和易用性等特點。教育工作者可以利用Moodle平臺來設(shè)計有效的在線學(xué)習課程，使加入課程后的學(xué)生能在任何時間、任何地點進行學(xué)習。許多高職院校也使用Moodle平臺開展基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)——課前，學(xué)生通過該平臺自主選擇學(xué)習內(nèi)容，以滿足個性化的學(xué)習需要；課堂上，教師針對學(xué)生課前的學(xué)習反饋，根據(jù)教學(xué)目標選擇適合的方法，有計劃地進行多邊互動的課堂活動。

1 Logstore xAPI插件

Moodle是一個自由的、基于模塊化設(shè)計的開源學(xué)習管理系統(tǒng)，世界各地的研究者正在不斷地開發(fā)Moodle的新插件。這些新插件可以使Moodle添加額外的特性和功能，其開發(fā)使用不僅豐富了教學(xué)活動的設(shè)置，還減少了教師的工作量。Logstore xAPI就是這樣一個活動日志類插件，它由擴展器（Expander）、翻譯器（Translator）和發(fā)射器（Emitter）等三部分組成，利用它可以將xAPI的Statement發(fā)送到選擇好的LRS中。

2 LRS獲取

在跟蹤學(xué)習經(jīng)歷時，還需要一個用來存儲或者檢索學(xué)習經(jīng)歷數(shù)據(jù)的LRS。LRS可以通過兩種方法獲取：一種是自己創(chuàng)建，另一種是使用免費開源或者商業(yè)化的LRS。由于自己創(chuàng)建一個LRS比較繁瑣、復(fù)雜，故一般情況下不采用這種方法，而是采用第二種方法。

常用的LRS有：①Watershed LRS，它是一個學(xué)習分析平臺，可以為學(xué)習數(shù)據(jù)提供可視化的分析；②SCORM Cloud，它可以免費使用，可被用來測試xAPI內(nèi)容，或被用作一個存儲中心來存儲xAPI數(shù)據(jù)；③Visca，它是一個內(nèi)建分析模塊的LRS，也是臺灣地區(qū)第一個提供完整LRS認證與存儲的云平臺網(wǎng)站，可被視為一個儲存數(shù)據(jù)庫，與應(yīng)用服務(wù)平臺連接后，學(xué)習記錄數(shù)據(jù)可以自由地存取與再處理[9]。

3 LRS及Logstore xAPI配置

首先，在教學(xué)服務(wù)器上搭建并設(shè)置好Moodle平臺（建議安裝Moodle 2.8以上版本），并在官網(wǎng)的插件庫中下載Logstore xAPI插件，將它安裝到Moodle平臺中。然后，在Visca官網(wǎng)申請一個帳號，在數(shù)據(jù)設(shè)定選項下找到API賬戶管理，記錄下API接口、帳號和密碼。最后，回到Moodle平臺，在Logstore xAPI插件中依次對應(yīng)設(shè)定LRS的Endpoint、Username、Password，如圖1所示。

圖1 配置Logstore xAPI

4 教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

科學(xué)的課程設(shè)計是保證良好教學(xué)效果的前提[10]。Moodle平臺建設(shè)好后，教師要對學(xué)習對象做具體的分析，根據(jù)學(xué)生的認知水平和學(xué)習興趣，結(jié)合課程標準，按不同主題細分出不同教學(xué)任務(wù)的學(xué)習目標，然后根據(jù)學(xué)習目標設(shè)計合理的教學(xué)內(nèi)容，最后將教學(xué)內(nèi)容以不同的表現(xiàn)形式上傳到Moodle平臺中。參考其它MOOC、SPOC教學(xué)平臺，Moodle平臺的課程主要分為如下模塊：

（1）學(xué)習資源模塊

學(xué)習資源模塊旨在根據(jù)主題任務(wù)的學(xué)習目標，采用一定的教學(xué)策略，循序漸進地組織課前學(xué)習資源[11]，主要包括學(xué)習目標描述、微視頻、PPT課件、電子閱讀材料和拓展資源鏈接等。

（2）網(wǎng)絡(luò)互動模塊

師生交流是在線學(xué)習中不可或缺的一環(huán)，師生間進行及時有效的溝通互動，有助于提升學(xué)習效率、保證學(xué)習效果。網(wǎng)絡(luò)互動模塊主要有發(fā)布最新公告、班級討論、在線聊天、調(diào)查問卷、Wiki論壇和Blog空間等功能區(qū)。

（3）作業(yè)測試模塊

在作業(yè)測試模塊，為了檢驗學(xué)生的學(xué)習情況，教師根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論去設(shè)計習題，習題與每一個視頻教學(xué)的知識點相對應(yīng)，使練習更有針對性；學(xué)生遭遇困難時，可以回到視頻中重看部分內(nèi)容，直至能夠完成基礎(chǔ)性的練習，能有所收獲并記錄自己的疑問[12]。

5 在線學(xué)習經(jīng)歷數(shù)據(jù)的獲取

課堂活動的有效開展取決于學(xué)生的課前自主學(xué)習，支持xAPI規(guī)范的Moodle平臺可以方便地獲取學(xué)生的在線學(xué)習經(jīng)歷數(shù)據(jù)。xAPI中學(xué)習經(jīng)歷數(shù)據(jù)的形成過程可分解為“經(jīng)歷—事件—聲明（Experience to Events to Statements，EES）”[13]等三個步驟。當學(xué)習者在Moodle平臺上進行閱讀資料、觀看視頻、發(fā)表評論、完成測試等學(xué)習行為時，系統(tǒng)首先將這些學(xué)習經(jīng)歷（Experience）以用戶日志的形式記錄在Logstore中，插件則將日志數(shù)據(jù)庫中的用戶日志發(fā)送到Logstore xAPI插件的擴展器以擴充Moodle數(shù)據(jù)庫中的日志內(nèi)容，并利用合適的動作將學(xué)習經(jīng)歷轉(zhuǎn)換成一個特定的學(xué)習事件（Events）。然后，系統(tǒng)將學(xué)習事件傳輸?shù)椒g器，翻譯器翻譯擴充的內(nèi)容至xAPI的處方選項中，處方定義不同型態(tài)的學(xué)習服務(wù)、依情境所產(chǎn)生的Statement的屬性結(jié)構(gòu)、每個屬性的必要性與格式[14]。處理完后，通過發(fā)射器將生成的xAPI Statement傳輸?shù)揭呀?jīng)配置好的LRS中。

比如，用戶名為dmt1501的學(xué)生登錄Moodle平臺，瀏覽了“多媒體應(yīng)用技術(shù)”課程中的“FLASH遮罩動畫的應(yīng)用”頁面；系統(tǒng)將該條學(xué)習經(jīng)歷轉(zhuǎn)化為學(xué)習事件，由學(xué)習事件生成Statement；Statement通過xAPI中的Statement API傳輸?shù)絃RS中，而一個xAPI Statement正好對應(yīng)記錄一個學(xué)習活動事件。Statement由JSON（JavaScript Object Notation，JavaScript對象表示法）組成——JSON是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，基于JavaScript的一個子集，采用完全獨立于語言的文本格式，既便于人們閱讀和編寫，也利于機器解析和生成。Statemen包含數(shù)個必要或非必要的屬性，在線學(xué)習服務(wù)可視其需要進行自由組合，但最少須具備執(zhí)行者（Actor）、動作（Verb）、對象（Object）等三個屬性。

三xAPI對在線教育的積極意義

1 構(gòu)造學(xué)習與績效的生態(tài)系統(tǒng)

隨著新媒體技術(shù)和泛在學(xué)習理念的發(fā)展，學(xué)習并不僅僅只發(fā)生在正式的學(xué)習環(huán)境中。數(shù)字化的學(xué)習資源通過移動媒介和無線通信技術(shù)隨時遞送到每個角落，人們可以在任何地方、任何時間使用手邊的科技工具來進行學(xué)習活動的4A（Anyone、Anytime、Anywhere、Anydevice）學(xué)習。即使在正式的學(xué)習環(huán)境中，很多情況下一個完整的在線學(xué)習體驗可能也會應(yīng)用到教育應(yīng)用程序、教學(xué)網(wǎng)站或LMS等多個平臺。xAPI可以讓許多系統(tǒng)一起工作，互相共享數(shù)據(jù)并保持最新的學(xué)習生態(tài)系統(tǒng)，解決了LMS中學(xué)習和績效數(shù)據(jù)來源單一的問題。

2 獲得比較全面客觀的評價結(jié)果

目前，很多在線教育評價模式比較簡單，甚至有的僅僅通過平時作業(yè)和最后的考試來對學(xué)生的學(xué)習效果進行評價，重結(jié)果、輕過程的情況比較嚴重，無法對學(xué)生的學(xué)習過程進行全面客觀的評估。xAPI可以跟蹤記錄大約90%的學(xué)習經(jīng)歷，并以一定的格式存儲在LRS中。LRS能夠提供外部數(shù)據(jù)訪問的接口，通過LRS來建構(gòu)分析工具或者分析報表[15]；可以提供強有力的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析服務(wù)，并以視覺化的呈現(xiàn)方式讓教師了解教學(xué)材料被使用的細節(jié)和所教的每一個學(xué)生的學(xué)習過程與環(huán)節(jié)，故對學(xué)生學(xué)習效果的評價比較全面客觀。

3 提供個性化的學(xué)習幫助

xAPI可以對學(xué)習經(jīng)歷做更細膩的追蹤記錄，并將學(xué)習者的學(xué)習興趣、動態(tài)、所具有的能力和經(jīng)驗等信息匯總成學(xué)習者的學(xué)習檔案[16]記錄在LRS中，進而對學(xué)習活動與學(xué)習者做更深入的剖析。教師可以解析學(xué)生的習性、風格、行為模式，預(yù)測學(xué)生的學(xué)習表現(xiàn)，據(jù)此針對目標學(xué)習者調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式。由于LRS的開放性和共享性，學(xué)習結(jié)果可以通過LRS傳輸?shù)狡渌鼘W(xué)習環(huán)境中，由此教師可以針對學(xué)生過去的表現(xiàn)和經(jīng)驗推薦新的學(xué)習內(nèi)容，而不至于對學(xué)生一無所知，能為學(xué)生個性化學(xué)習的實現(xiàn)提供幫助。另外，教師還可以提供學(xué)生個人學(xué)習和績效數(shù)據(jù)的副本，有助于學(xué)生更好地通過量化自我的措施改變學(xué)習方式，提升自己的學(xué)習績效。

四總結(jié)與展望

本研究對基于Moodle平臺的在線學(xué)習經(jīng)歷獲取進行了闡述。Moodle平臺上有大量靜態(tài)數(shù)據(jù)，如學(xué)生的基本信息、學(xué)習資料、作業(yè)、考題等；也有大量動態(tài)數(shù)據(jù)，如討論、學(xué)習活動、學(xué)習行為等[17]。在基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，所有數(shù)據(jù)都圍繞著“以學(xué)生為中心”而展開，除了課前的在線學(xué)習數(shù)據(jù)，課堂上豐富多彩的教學(xué)活動、課外非正式的移動學(xué)習等也會產(chǎn)生很多有益的學(xué)習數(shù)據(jù)，如何將這些數(shù)據(jù)采集并統(tǒng)一到一個帳號中是研究者需要解決的問題。xAPI可以記錄學(xué)生約90%的學(xué)習經(jīng)歷，在MOOC、SPOC教學(xué)中，龐大的學(xué)生群體會產(chǎn)生龐大的教育數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中含有一些隱私問題[18]，但LRS具有共享性，而數(shù)據(jù)在共享時就會使一些人的學(xué)習經(jīng)歷被別人看到，因此如何對一些敏感、私密的數(shù)據(jù)進行保護，也是研究者需要思考的問題。另外，教育大數(shù)據(jù)被采集追蹤后，需要研究者對數(shù)據(jù)進行智能分析，并從不同的角度來可視化地展示分析結(jié)果，以便于學(xué)習者、教師及教育管理部門從不同的視角來觀察數(shù)據(jù)。目前，很多商業(yè)LRS都帶有數(shù)據(jù)分析功能，能對采集到的學(xué)習經(jīng)歷進行可視化的學(xué)習分析。

xAPI的應(yīng)用在國內(nèi)尚處于推廣階段，還沒有被廣泛應(yīng)用；國際上則已有許多供應(yīng)商開始采用這個標準，并已出現(xiàn)了以學(xué)習數(shù)據(jù)為主的服務(wù)商。xAPI能否開啟對教育大數(shù)據(jù)及智慧教育的廣泛應(yīng)用，能否對在線教育產(chǎn)生深遠的影響，需要E-learning服務(wù)商和教育工作者的共同努力。

[1]芥末堆.你應(yīng)該了解并設(shè)計到教育產(chǎn)品中的xAPI[OL].

[2][4][7][15]李青,孔沖.下一代SCORM標準的新動向——ADL TLA和Experience API解讀[J].電化教育研究,2013,(8):61-67、72.

[3]陳衍瑋.Tin Can API對成人學(xué)習行為評估的影響分析[D].上海:上海師范大學(xué),2014:15-16.

[5]唐燁偉,趙桐,王偉.xAPI——新一代學(xué)習技術(shù)規(guī)范引領(lǐng)智慧教育新標準[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2015,(1):107-113.

[6][13]顧小清,鄭隆威,簡菁.獲取教育大數(shù)據(jù):基于xAPI規(guī)范對學(xué)習經(jīng)歷數(shù)據(jù)的獲取與共享[J].現(xiàn)代遠程教育研究,2014,(5):13-23.

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編輯：小米

Access to Online Learning Experience Data based on xAPI

HU Jian-ping

The development of online learning is inseparable from technical standards. But early sharable content object reference model (SCORM) technical standard has not been able to adapt to the current learning needs. The emergence of experience application programming interface (xAPI) has brought about new opportunities for the development of online education. This paper described the basic functions, statement, storage mechanism——learning record store (LRS) of xAPI, and detailed introduced the acquisition process of xAPI-based online learning experience data through the Moodle platform. This paper pointed out that xAPI can better support the construction of learning ecosystem, improve the evaluation mechanism and promote the realization of personalized learning, which had a positive significance to online education.

xAPI; LRS; statement; Moodle platform

G40-057

A

1009—8097（2016）11—0121—06

10.3969/j.issn.1009-8097.2016.11.018

本文為江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2015年度課題“基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在高職院校的研究與實踐”（項目編號：D/2015/03/085）的階段性研究成果。

胡建平，副教授，碩士，研究方向為教育信息化與數(shù)字媒體，郵箱為lyghjp@163.com。

2016年3月28日