大數(shù)據(jù)下協(xié)作學(xué)習(xí)的個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計研究

姜思璐，劉建國

(長春師范大學(xué)傳媒學(xué)院，吉林長春 130032)

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大數(shù)據(jù)下協(xié)作學(xué)習(xí)的個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計研究

姜思璐，劉建國

(長春師范大學(xué)傳媒學(xué)院，吉林長春 130032)

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，我國教育領(lǐng)域也發(fā)生著翻天覆地的變化。協(xié)作學(xué)習(xí)的個性化自適應(yīng)系統(tǒng)不僅可以有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量，而且還可以增強(qiáng)學(xué)生的協(xié)作性，使學(xué)生更易于消化理解知識，從而達(dá)到個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的目的。

大數(shù)據(jù)；協(xié)作學(xué)習(xí)；個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)

2012年，聯(lián)合國發(fā)布的《大數(shù)據(jù)促發(fā)展：挑戰(zhàn)與機(jī)遇》白皮書中指出：“大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)將會對社會各個領(lǐng)域產(chǎn)生深刻影響。”[1]大數(shù)據(jù)已經(jīng)悄無聲息地改變著人們的工作、學(xué)習(xí)、生活等各個方面，其巨大的影響也體現(xiàn)在教育界，它可以推動著教育系統(tǒng)的創(chuàng)新與改革。我國在《國家中長期教育改革與發(fā)展綱要(2010-2020)》的第八章二十五條指出：“大力發(fā)展現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，建設(shè)以衛(wèi)星、電視和互聯(lián)網(wǎng)等為載體的遠(yuǎn)程開放繼續(xù)教育以及公共服務(wù)平臺，為學(xué)習(xí)者提供方便、靈活、個性化的學(xué)習(xí)條件”[2]；同時我國也在《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2010-2020)》的總體戰(zhàn)略中明確表明要“努力為每一名學(xué)生和學(xué)習(xí)者提供個性化學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的信息化環(huán)境和服務(wù)。”[3]

1 研究現(xiàn)狀

在個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的研究領(lǐng)域中，國外起步較早，美國、荷蘭等國著名大學(xué)的教授先后開發(fā)了自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)和個性化教育超媒體系統(tǒng)等軟件。

圖1 我國個性化自適應(yīng)研究情況

從上述折線統(tǒng)計圖(圖1)可以看出，近十年來，我國關(guān)于協(xié)作學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)的研究呈穩(wěn)步上升的趨勢，國內(nèi)許多專家學(xué)者長時間致力于個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的研究，并且取得了一定的研究理論支撐。比如，東北師范大學(xué)的姜強(qiáng)和趙蔚教授長時間從事個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)研究，發(fā)表了《面向“服務(wù)”視角下的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)》《基于大數(shù)據(jù)的個性化自適應(yīng)在線學(xué)習(xí)分析模型及實現(xiàn)》等論文，提煉出個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的元認(rèn)知與開放學(xué)習(xí)者模型、自主學(xué)習(xí)、信息可視化處理和大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的分析。但是，關(guān)于協(xié)作學(xué)習(xí)平臺下的個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的研究還有待更多的專家與學(xué)者進(jìn)行積極地探索。

2 概念界定

2.1 大數(shù)據(jù)

著名IT咨詢公司Gartner認(rèn)為“大數(shù)據(jù)是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。”[4]涂子沛將大數(shù)據(jù)定義為那些大小已經(jīng)超出了傳統(tǒng)意義上的尺度，一般的軟件工具難以捕捉、存儲、管理和分析的數(shù)據(jù)。阿里創(chuàng)始人馬云則說大數(shù)據(jù)就是一種服務(wù)[5]。筆者認(rèn)為，大數(shù)據(jù)指的是把海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型構(gòu)建，從而挖掘事物的本質(zhì)，預(yù)測事物發(fā)展的趨勢。

2.2 協(xié)作學(xué)習(xí)

張典兵、陳緒英認(rèn)為協(xié)作學(xué)習(xí)是一種為了促進(jìn)學(xué)習(xí)，通過小組或團(tuán)隊的形式組織學(xué)生協(xié)作完成某個給定學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)策略或?qū)W習(xí)模式[6]。顧曉禹認(rèn)為協(xié)作學(xué)習(xí)是一種合作性質(zhì)的學(xué)習(xí)模式，它以學(xué)生為中心，學(xué)生在指定的成員組織中為完成某一共同任務(wù)而進(jìn)行自主分工，相互協(xié)作[7]。筆者認(rèn)為，協(xié)作學(xué)習(xí)是學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與老師之間共同討論研究某一知識的互動式學(xué)習(xí)過程。

2.3 個性化學(xué)習(xí)

鄭云翔認(rèn)為個性化學(xué)習(xí)是根據(jù)學(xué)習(xí)者的個性特點和發(fā)展?jié)撃埽扇§`活、適合的方式充分滿足學(xué)習(xí)者個體需求的學(xué)習(xí)[8]。《當(dāng)代教育學(xué)》中把個性定義為：人性在個體上的表現(xiàn)或反映，它是人們在生理、心理諸方面的一系列穩(wěn)定特點的綜合[9]。筆者認(rèn)為，個性化學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者根據(jù)自己當(dāng)前的學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)智力進(jìn)行的適合自己的學(xué)習(xí)。

2.4 計算機(jī)支持下的協(xié)作學(xué)習(xí)

考希曼在CSCL 2002大會主題報告中將CSCL定義為“CSCL著重研究在共同環(huán)境中的意義和意義締造時間，以及設(shè)計的人工制品被這些實踐活動應(yīng)用為中介的方式。”[10]新加坡南洋理工大學(xué)國立教育學(xué)院王其云副教授認(rèn)為CSCL指的是通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的，以小組合作為主要形式的教學(xué)方式[11]。我國學(xué)者黃榮華認(rèn)為計算機(jī)支持下的協(xié)作學(xué)習(xí)(CSCL)是指利用計算機(jī)技術(shù)(尤其是多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù))來輔助和支持的協(xié)作學(xué)習(xí)，它代表了兩種趨勢的匯合點，即普遍滲透于社會的計算機(jī)技術(shù)和一種名為協(xié)作學(xué)習(xí)的新的學(xué)習(xí)方式的匯合[12]。筆者認(rèn)為，計算機(jī)支持下的協(xié)作學(xué)習(xí)指的是利用計算機(jī)等多媒體實現(xiàn)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動式的協(xié)作學(xué)習(xí)。

2.5 自適應(yīng)學(xué)習(xí)

美國教育部教育信息化辦公室提出“可以根據(jù)學(xué)習(xí)者在課程中反饋回來的信息，動態(tài)地改變內(nèi)容以及內(nèi)容呈現(xiàn)方式、學(xué)習(xí)策略。”[13]徐鵬和王以寧認(rèn)為自適應(yīng)學(xué)習(xí)是針對個體學(xué)習(xí)過程中的差異而提供適合個體特征的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)[14]。筆者認(rèn)為，自適應(yīng)學(xué)習(xí)就是學(xué)習(xí)者在解決實際問題中，通過自己的歸納、分析、解釋，形成一個比較完整的概念，并且把此概念應(yīng)用到實際問題中，驗證已獲得的知識。

2.6 個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)

所謂的個性化自適應(yīng)是指從每個學(xué)生現(xiàn)有的個性出發(fā)，可以使每個學(xué)生的個性充分發(fā)展，并且讓每個學(xué)生在學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法等方面通過自己的積極思考和操作獲得知識和技能。筆者認(rèn)為，個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)是通過web的大數(shù)據(jù)去分析學(xué)習(xí)者的性格特點和當(dāng)前的知識水平，再根據(jù)個性化自適應(yīng)系統(tǒng)提供的適合學(xué)習(xí)者本身的個性化的學(xué)習(xí)方案，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率和水平。

3 提出問題

第一，當(dāng)前的個性化自適應(yīng)系統(tǒng)只能實現(xiàn)學(xué)習(xí)者本身或者學(xué)習(xí)者與管理者、教師之間的互動，缺乏學(xué)習(xí)者與異質(zhì)或同質(zhì)學(xué)習(xí)者的溝通。

第二，個性化自適應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用落地難：(1)沒有被廣泛地推廣；(2)我國教育信息化發(fā)展程度不平衡。

第三，個性化自適應(yīng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全和道德問題也面臨著挑戰(zhàn)：(1)數(shù)據(jù)保護(hù)不當(dāng)；(2)黑客攻擊；(3)數(shù)據(jù)存儲時數(shù)據(jù)沒有嚴(yán)格的加密保護(hù)措施。

4 原因分析

第一，我國對于個性化自適應(yīng)系統(tǒng)的研究還處于初級階段，目前只是單純地考慮了學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)這一方面，而沒有注意到學(xué)生的學(xué)習(xí)還應(yīng)該在協(xié)作中進(jìn)行。

第二，個性化自適應(yīng)系統(tǒng)在國外的應(yīng)用比較廣泛，但是在我國卻沒有被廣泛地應(yīng)用，筆者認(rèn)為主要原因是：(1)當(dāng)前我國的個性化自適應(yīng)系統(tǒng)還處于初級階段，沒有被廣泛地推廣，尤其是在中西部和廣大偏遠(yuǎn)地區(qū)；(2)我國教育信息化發(fā)展程度不平衡，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東南沿海地區(qū)有條件和資源去進(jìn)行教育改革，但是在中西部經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū)目前還在普及多媒體教學(xué)的過程中，缺乏多余的資金去進(jìn)行個性化自適應(yīng)系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用。

第三，學(xué)習(xí)者的教育數(shù)據(jù)不但是寶貴的第一手資料，而且也涉及學(xué)習(xí)者本身的隱私問題。(1)數(shù)據(jù)保護(hù)不當(dāng)不僅會損害學(xué)習(xí)者本身的利益，還會帶來極大的安全隱患；(2)在利用個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)學(xué)習(xí)時，由于長時間的瀏覽網(wǎng)頁會被第三方偷窺到一些數(shù)據(jù)或者遭到黑客的惡意篡改數(shù)據(jù)等風(fēng)險；(3)由于目前我國對于個性化自適應(yīng)系統(tǒng)的研究還處于初級階段，在數(shù)據(jù)存儲時沒有嚴(yán)格的加密保護(hù)措施。

5 建議策略

首先，應(yīng)借鑒計算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)(CSCL)理論中的協(xié)作學(xué)習(xí)這一環(huán)節(jié)，根據(jù)異質(zhì)分組的原則，將不同性別、不同程度的同學(xué)進(jìn)行適當(dāng)分組，讓他們可以通過協(xié)作學(xué)習(xí)這個平臺明確本小組的學(xué)習(xí)任務(wù)和角色分工進(jìn)行有意義的知識建構(gòu)活動，同時根據(jù)自己的個性化培養(yǎng)方案學(xué)習(xí)自己的知識，解決自己所分?jǐn)偟降娜蝿?wù)，把未解決的難點、重點、疑點通過協(xié)作學(xué)習(xí)的平臺進(jìn)行小組討論，教師則通過可視化面板的反饋，進(jìn)行適時指導(dǎo)，把每個小組不同的學(xué)習(xí)進(jìn)度記錄下來，在課堂上進(jìn)行有條理的重點解答。

其次，利用系統(tǒng)的過濾技術(shù)向?qū)W習(xí)者推送具有相似學(xué)習(xí)特征的學(xué)習(xí)者信息，讓他們在這個系統(tǒng)中形成互助的小伙伴，在線上探討一些自己不理解或者有疑惑的問題，管理者與教師再通過干預(yù)系統(tǒng)給予一定的幫助，能夠更好地提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。通過協(xié)作學(xué)習(xí)的個性化自適應(yīng)系統(tǒng)可以有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量，增強(qiáng)他們的協(xié)作性，使學(xué)生更易于消化理解知識，從而達(dá)到個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)的目的。

由圖2可以看出，學(xué)習(xí)者在系統(tǒng)中首先確定所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，其次系統(tǒng)將所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容(知識點、案例、練習(xí)等信息)進(jìn)行可視化的呈現(xiàn)。個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)把學(xué)習(xí)者的特征信息(學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)習(xí)慣等)一方面?zhèn)鬟f給教師和管理者，使他們通過干預(yù)引擎去調(diào)節(jié)、指導(dǎo)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，從而有效地提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量；另一方面將學(xué)習(xí)者的信息傳遞給自適應(yīng)推薦系統(tǒng)，通過web大數(shù)據(jù)的挖掘，確定學(xué)習(xí)者的當(dāng)前學(xué)習(xí)水平，并且根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)內(nèi)容，確定適合其的學(xué)習(xí)方法與學(xué)習(xí)過程，為學(xué)習(xí)者提供一個詳細(xì)的章節(jié)講解和內(nèi)容測試。系統(tǒng)將最終的學(xué)習(xí)內(nèi)容可視化并傳遞給學(xué)習(xí)者本人，供其自主學(xué)習(xí)。同時學(xué)生會在協(xié)作學(xué)習(xí)的平臺下把自主學(xué)習(xí)的成果進(jìn)行交流，并探討未解決的重點、難點，形成協(xié)作學(xué)習(xí)。

例如，學(xué)習(xí)小學(xué)數(shù)學(xué)中的解含有未知數(shù)方程這一單元。(1)學(xué)生確定學(xué)習(xí)內(nèi)容；(2)系統(tǒng)將本章節(jié)的知識點、案例、練習(xí)、測試進(jìn)行可視化并呈現(xiàn)給學(xué)生，讓他們心中有數(shù)；(3)系統(tǒng)根據(jù)同學(xué)當(dāng)前的知識水平、學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)行為等信息一方面提供給自適應(yīng)推薦引擎，使其做出一個最適合學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)方案，通過內(nèi)容的呈現(xiàn)反饋給同學(xué)；另一方面把這些信息通過可視化面板反饋給老師；(4)學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)為其量身定做的個性化學(xué)習(xí)方案，通過自己的積極思考去掌握解未知數(shù)方程的過程與方法；(5)通過聯(lián)系實際和測試看看自己掌握的程度如何；(6)教師通過可視化面板及時、連續(xù)地針對反饋回來的信息，進(jìn)行有效地、及時地干預(yù)。學(xué)生在解未知數(shù)方程遇到疑惑時，不僅可以通過教師的幫助解決問題，還可以在協(xié)作學(xué)習(xí)的平臺下和其他同學(xué)進(jìn)行討論學(xué)習(xí)。

面對系統(tǒng)落地難的問題，筆者認(rèn)為：(1)從國家層面而言，應(yīng)當(dāng)盡快組織有關(guān)方面的教育專家制定一系列的指南，從而更有效地進(jìn)行推廣和應(yīng)用協(xié)作學(xué)習(xí)平臺下的個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，并且提煉相關(guān)的個性化自適應(yīng)系統(tǒng)的例子，比如浙江玉環(huán)縣城關(guān)一中的“玉環(huán)e學(xué)堂”，雖然實現(xiàn)了個性化自適應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用，但是也有漏洞，在系統(tǒng)中缺乏學(xué)生與學(xué)生之間的協(xié)作學(xué)習(xí)這一環(huán)節(jié)；應(yīng)建立協(xié)作學(xué)習(xí)平臺下的個性化自適應(yīng)系統(tǒng)，從而引導(dǎo)全國各地教育行政機(jī)構(gòu)、學(xué)校等合理運用此系統(tǒng)，為學(xué)生提供一個適合自身的學(xué)習(xí)方案，真正做到千百年來所說的“因材施教”；(2)集中優(yōu)秀的教育人員，借鑒國外的優(yōu)秀研究結(jié)果，如美國的匹茲堡大學(xué)的Peter Brusilovsky教授所開發(fā)的InterBook、ELM-ART、Knowledge Sea等自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，結(jié)合我國的當(dāng)前教育發(fā)展現(xiàn)狀和國內(nèi)教育的實際水平，開展前瞻性的研究。

我國應(yīng)該加快制定教育大數(shù)據(jù)安全管理辦法及其相關(guān)的法則，真正做到從體制、機(jī)制、技術(shù)、方法等多個方面制定相關(guān)的法則，有效地保護(hù)學(xué)習(xí)者、教育者、相關(guān)教育部門的各項數(shù)據(jù)，防止在部分?jǐn)?shù)據(jù)向社會公開時所帶來的安全問題。同時，還需要建立教育大數(shù)據(jù)的保密等級，按照保密程度采取相關(guān)的措施。由專門的數(shù)據(jù)專家研制教育專用的大數(shù)據(jù)的存儲系統(tǒng)，并提高其專屬性、高效性、靈活性、安全性。各級教育管理者也應(yīng)加強(qiáng)“數(shù)據(jù)治理”的理念，建立完整妥善的教育數(shù)據(jù)的管理模式，方便教育數(shù)據(jù)的采集、歸納、存儲、利用。

6 結(jié)語

大數(shù)據(jù)下協(xié)作學(xué)習(xí)的個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)與我國古代教育家們提出的“因材施教”的理念很相似，它是通過收集學(xué)習(xí)者的相關(guān)數(shù)據(jù)，對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)行為以及當(dāng)前的知識水平有所了解，從而進(jìn)行學(xué)習(xí)分析，通過個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)為其提供一個最佳的學(xué)習(xí)方案。同時，學(xué)習(xí)者還可以通過與異質(zhì)或者同質(zhì)的學(xué)習(xí)者進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)去攻克未解決的難點和重點，以此實現(xiàn)個性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)。

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Design of Individual Adaptive System of the Collaborative Learning Based on Big Data

JIANG Si-lu,LIU Jian-guo

(School of Media and Communication,Changchun Normal University,Changchun Jilin 130032,China)

With the development of big data,it is a big change in educational field.The individual adaptive system of the collaborative learning could enhance efficiency and quality ,at the same time,it could enhance cooperation of the student.Therefore students can understand the content,this system can achieve the goal of individual adative learning.

big data;collaborative learning;individual adaptive learning

2016-06-23

姜思璐(1992- )，女，碩士研究生，從事信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)論研究。

劉建國(1972- )，男，副教授，從事信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)論研究。

G434

A

2095-7602(2016)10-0072-05