國外學(xué)習(xí)分析項目研究現(xiàn)狀及對國內(nèi)學(xué)習(xí)分析發(fā)展的啟示

吳晨光 劉 斌

國外學(xué)習(xí)分析項目研究現(xiàn)狀及對國內(nèi)學(xué)習(xí)分析發(fā)展的啟示

吳晨光 劉 斌

（陜西師范大學(xué) 教育學(xué)院，陜西 西安 710062）

本文通過對國外普渡大學(xué)的課程信號燈、奧斯汀佩伊州立大學(xué)的 學(xué)位羅盤以及南安普敦大學(xué)的儀表盤三個學(xué)習(xí)分析項目進行分析，得出國外學(xué)習(xí)分析項目的研究現(xiàn)狀，即①對數(shù)據(jù)的追蹤與收集是分析的基礎(chǔ)；②對數(shù)據(jù)的分析與評價是核心；③依據(jù)分析結(jié)果采取措施是關(guān)鍵；④倫理和隱私問題是潛在的問題。基于分析結(jié)果為國內(nèi)學(xué)習(xí)分析的發(fā)展提供如下建議：①對平臺的深入開發(fā)來支持學(xué)習(xí)分析的發(fā)展；②對教師學(xué)習(xí)分析相關(guān)技能的培訓(xùn)；③對倫理道德問題的深入探究。

學(xué)習(xí)分析；典型項目；研究現(xiàn)狀；啟示

一、研究背景

在“新媒體聯(lián)盟地平線報告”2010—2016年的年度報告中,每一年都涉及到學(xué)習(xí)分析，并對學(xué)習(xí)分析技術(shù)在教育教學(xué)中的重大作用進行預(yù)測分析，這一技術(shù)的教育應(yīng)用可以幫助改善傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境中的一系列問題，促進教師對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的了解，在教學(xué)過程中尊重個體差異化，使得“因材施教”成為可能。目前，普渡大學(xué)、耶魯大學(xué)、哈佛大學(xué)、斯坦福大學(xué)、喬治亞州立大學(xué)等世界知名高校都啟動了學(xué)習(xí)分析的相關(guān)研究計劃；美國教育部也在2012年10月發(fā)布了《通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析促進教與學(xué)》報告來促進學(xué)習(xí)分析的發(fā)展。可以預(yù)見的是，在未來的多年時間內(nèi)，學(xué)習(xí)分析將會持續(xù)引起教育工作者的關(guān)注。

二、學(xué)習(xí)分析項目

國外實施的學(xué)習(xí)分析項目非常多，本文主要選取了普渡大學(xué)的課程信號燈、奧斯汀佩伊州立大學(xué)的學(xué)位羅盤以及南安普敦大學(xué)的儀表盤三個學(xué)習(xí)分析項目進行分析。

（一)普渡大學(xué)的課程信號燈

1.項目介紹

2003年，普渡大學(xué)的早期預(yù)警系統(tǒng)（The Purdue Early Warning System，PEWS）被開發(fā)并投入使用；2007年依據(jù)約翰?坎貝爾（John Campbell）論文中提出的加權(quán)算法改良為Course Signals（課程信號燈）系統(tǒng)[1]；2009年起，系統(tǒng)實現(xiàn)了自動采集和分析實時數(shù)據(jù)的功能，形成了科學(xué)的算法；2012年，校方將系統(tǒng)交由Ellucian公司進行商業(yè)化運作，并更名為Ellucian Course Signals。課程信號燈系統(tǒng)對學(xué)生的評價主要依賴于四個要素：學(xué)習(xí)者個人特征（主要包括學(xué)習(xí)者性別、年齡等信息）、以往的學(xué)術(shù)歷史（學(xué)習(xí)準備情況、高中平均成績、標準化考試成績）、努力度（學(xué)習(xí)者與平臺的互動情況，主要基于同伴之間的相互比較來體現(xiàn)）、課堂表現(xiàn)（目前為止獲得學(xué)分的百分比）,這些與學(xué)習(xí)者相關(guān)的數(shù)據(jù)都被加權(quán)然后投入分析系統(tǒng)進行計算，最終以三種形式呈現(xiàn)分析結(jié)果：綠色信號燈，表示本次學(xué)習(xí)很有可能成功；黃色信號燈，表示學(xué)生的學(xué)習(xí)有潛在的隱患；紅色信號燈，表示本次學(xué)習(xí)活動很有可能失敗。根據(jù)分析結(jié)果教師可以選擇如下幾種調(diào)控方式來促進學(xué)生的學(xué)習(xí)：在學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)主頁中呈現(xiàn)信號燈信息；給學(xué)習(xí)者發(fā)送郵件提醒；給學(xué)習(xí)者發(fā)送短信；為學(xué)習(xí)者提供相關(guān)資源；與學(xué)習(xí)者進行面對面交流。

2.項目實施情況

統(tǒng)計顯示，目前已有24000名以上的學(xué)生享受到課程信號燈的福利，至少有145個課程指導(dǎo)者在課上用過信號燈。通過對使用過課程信號燈的學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)對比分析發(fā)現(xiàn)，使用過信號燈的學(xué)習(xí)者，課程保有率明顯高于那些沒有使用課程信號燈的同期學(xué)習(xí)者；使用了兩門或者更多的信號燈的學(xué)習(xí)者，他們課程保有率比那些只使用一門或者沒有使用課程信號燈的學(xué)習(xí)者要高；而學(xué)習(xí)者越早使用課程信號燈，他們的課程保有率就會越高；在課程成績方面，通過對比也可以發(fā)現(xiàn)使用過課程信號燈系統(tǒng)后，最終獲得A和B等級成績的人數(shù)提高了10.37%，獲得D和F等級成績的人數(shù)下降了6.41%。對使用過課程信號燈的1500名學(xué)習(xí)者進行訪談與問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對課程信號燈的反饋非常積極，甚至有58%的學(xué)生表示愿意每門課都使用此工具，原因是他們把接收到的郵件當成是與教師的私人交談，有一種親切感，通過工具的使用他們知道了如何在學(xué)習(xí)中尋求幫助；而使用過課程信號燈的教師們也反饋道：課程信號燈系統(tǒng)的使用讓他們可以直接接收學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)進行分析，可以為學(xué)習(xí)者提供實時的反饋來幫助學(xué)習(xí)者。另一方面，學(xué)生保有率的提升也為學(xué)校帶來了大量的學(xué)費收益，同時節(jié)省了招收學(xué)生的費用，總節(jié)約金額是學(xué)校用于大數(shù)據(jù)分析支出的5倍，為學(xué)校帶來了巨大的經(jīng)濟利益[2]。

（二）奧斯汀佩伊州立大學(xué)的學(xué)位羅盤

1.項目介紹

奧斯汀佩伊州立大學(xué)作為一個區(qū)域性的教學(xué)機構(gòu)，為近萬名學(xué)生提供50余個專業(yè)的課程教學(xué)[3]，由于其40%以上的在校學(xué)生都是非傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)者，超過50%的學(xué)習(xí)者是佩爾助學(xué)金的獲得者，所以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機比較弱，面對多元化的學(xué)生結(jié)構(gòu)和多重的考驗，校方?jīng)Q定從選課環(huán)節(jié)入手，尋找提升學(xué)生學(xué)業(yè)表現(xiàn)的工具和手段，因此，產(chǎn)生了學(xué)位羅盤。學(xué)位羅盤是利用學(xué)習(xí)分析技術(shù)構(gòu)建的一個提供課程推薦服務(wù)的在線系統(tǒng)，幫助學(xué)生確定適合自身特點和需求的課程。其靈感來自網(wǎng)飛（Netflix）、亞馬遜（Amazon）和潘多拉（Pandora）公司實施的推薦系統(tǒng)，為學(xué)習(xí)者提供最適合他們的個性特征和新學(xué)期計劃的課程，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的過往學(xué)術(shù)情況來預(yù)測課程的實施將會對學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)產(chǎn)生的影響，從而提出支持網(wǎng)頁瀏覽器和移動客戶端訪問的選擇課程的建議來促進學(xué)生的學(xué)習(xí)。

2.項目實施情況

從學(xué)位羅盤被引入學(xué)校以來，其使用量就在一直增加。研究發(fā)現(xiàn)，在選擇推薦指數(shù)為四星的課程的學(xué)生中，有90%獲得了A或B等級的成績，而在未經(jīng)干預(yù)的情況下，獲得同樣成績的比例僅為62%[4]；而關(guān)于該軟件性能的統(tǒng)計表明，軟件在預(yù)測學(xué)生課程成績的及格情況方面能夠達到92%的準確率。2012年統(tǒng)計顯示，使用過學(xué)位羅盤之后，各個科目成績的標準差都比2010年低了很多，效果特別明顯，在2010學(xué)期和2012學(xué)期之間學(xué)生的課程通過率增加了4%。此外，圍繞學(xué)位羅盤，奧斯汀佩伊州立大學(xué)還推出了關(guān)于職業(yè)顧問的培訓(xùn)課程和為迎接新生的夏季顧問課程。2012年，學(xué)位羅盤系統(tǒng)在田納西州的創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽中大放異彩，獲得了來自“完善美國大學(xué)”項目和比爾?蓋茨及梅琳達?蓋茨基金會的100萬美元資金，為學(xué)位羅盤系統(tǒng)的深入推廣和使用提供了資金支持。目前，利用學(xué)位羅盤的觀念已經(jīng)深入校園師生的心中，學(xué)校已經(jīng)開始申請利用學(xué)位羅盤收集機構(gòu)數(shù)據(jù)定制課程來有效地滿足學(xué)生們的學(xué)習(xí)計劃，學(xué)生已經(jīng)開始應(yīng)用從學(xué)位羅盤獲得的數(shù)據(jù)制定課程表來滿足課程需求。

（三）南安普敦大學(xué)的儀表盤

1.項目介紹

南安普敦大學(xué)的儀表盤項目是在2015年夏天由南安普敦大學(xué)、西班牙馬德里自治大學(xué)聯(lián)合開展的項目。2013年秋天，南安普敦大 學(xué)成為Future Learn的第一批使用者，2014年西班牙馬德里自治大學(xué)成為Edx團隊的成員，由于Edx課程與Future Learn課程比較相似，都是以一周為一個課程單元，每個單元都包含一組活動，活動又包含一系列的步驟，根據(jù)教學(xué)目標的不同，其中的每一個過程都會包含一系列不同學(xué)習(xí)目標并且以視頻、文章、練習(xí)、討論和測驗的形式出現(xiàn)，在學(xué)習(xí)過程中，每一個過程都會被鏈接到一個相關(guān)的討論板來供大家交流互動。所以儀表盤項目的目標是實現(xiàn)一個跨機構(gòu)、跨各自的MOOC課程的數(shù)據(jù)分析平臺來為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)提供支持。平臺的數(shù)據(jù)來源可以分為兩類：調(diào)查得到的數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動數(shù)據(jù)，其中調(diào)查得到的數(shù)據(jù)包括滿意度、學(xué)習(xí)者的信息；學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動數(shù)據(jù)包括評論日志、測驗結(jié)果、活動步驟、報名活動和同伴評審活動，所有數(shù)據(jù)都以CSV格式存儲，最終以基于R語言的Shiny環(huán)境搭建網(wǎng)絡(luò)界面來顯示分析結(jié)果。

2.項目實施情況

在南安普敦大學(xué)、西班牙馬德里自治大學(xué)的共同努力下，可以輔助教學(xué)的MOOC儀表盤在校園中順利應(yīng)用推廣。開發(fā)使用過程中，儀表盤運行的數(shù)據(jù)是南安普敦大學(xué)的MOOC數(shù)據(jù)，儀表盤的出現(xiàn)使得MOOC的數(shù)據(jù)實現(xiàn)動態(tài)可視化，在儀表盤提供的顯示界面上，通過將鼠標懸停在圖表的特定區(qū)域可以獲得進一步的課程學(xué)習(xí)信息。有了儀表盤，所有的教育者都能夠訪問這個圖表，可以看到他們講授的課程，也可以幫助他們推測未來的學(xué)習(xí)情況。在儀表盤的發(fā)展過程中，兩所大學(xué)都有所收獲，儀表盤的開發(fā)和使用過程中建立的專業(yè)知識，可以轉(zhuǎn)移到他們各自的機構(gòu)和學(xué)習(xí)技術(shù)團隊來豐富學(xué)校的教學(xué)經(jīng)驗。目前，儀表盤數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)都安全托管在大學(xué)的Web服務(wù)器上，分析過程中也沒有涉嫌違背道德倫理問題；未來研究者的工作將會圍繞深入評估儀表盤的可用性、使用后對師生的影響和有效性等方面展開，通過對儀表盤的深入研究來生成合理的儀表盤使用模式來完善儀表盤的功能。

三、國外學(xué)習(xí)分析項目的特點

（一）對數(shù)據(jù)的追蹤與收集是分析的基礎(chǔ)

通過對國外學(xué)習(xí)分析的三個項目進行分析可以發(fā)現(xiàn)，所有的學(xué)習(xí)分析工具的應(yīng)用都是基于對學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)的追蹤與收集。普渡大學(xué)的課程信號燈主要依賴于對學(xué)習(xí)者個人特征、以往的學(xué)術(shù)歷史、努力度、課堂表現(xiàn)四個方面的數(shù)據(jù)；奧斯汀佩伊州立大學(xué)的學(xué)位羅盤是基于學(xué)生的學(xué)習(xí)目標以及學(xué)習(xí)軌跡來預(yù)測每門課程將會對這名學(xué)生實現(xiàn)學(xué)術(shù)目標的過程產(chǎn)生什么影響；南安普敦大學(xué)的儀表盤主要依賴于調(diào)查得到的數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動數(shù)據(jù)。由此可知對數(shù)據(jù)的追蹤與收集是學(xué)習(xí)分析的基礎(chǔ)，它是學(xué)習(xí)分析技術(shù)實施的原材料，也是所有教育計劃繼續(xù)實施規(guī)劃的一個重要依據(jù)。

（二）對數(shù)據(jù)的分析與評價是核心

收集到的數(shù)據(jù)自身并沒有太多含義，如何對獲取的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，挖掘其深層次的含義為教育教學(xué)服務(wù)才是我們應(yīng)該關(guān)注的核心。通過對上述三個案例的分析我們可以發(fā)現(xiàn)項目中會涉及多種數(shù)據(jù)分析方法來幫助教師了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況。此外，在對數(shù)據(jù)的分析過程中，不再追求精確度，而應(yīng)追求因果關(guān)系，承認學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性與無序性，遵循一定的原則對數(shù)據(jù)進行分析，完成對數(shù)據(jù)背后信息的挖掘。只有對學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)有了科學(xué)的認知并且采用科學(xué)合理的分析方法對數(shù)據(jù)進行處理，發(fā)現(xiàn)其中深層次的含義，才能使數(shù)據(jù)的價值最大化。

（三）依據(jù)分析結(jié)果采取措施是關(guān)鍵

通過學(xué)習(xí)分析工具的使用最終優(yōu)化教與學(xué)的環(huán)境才是最終的目的，在對獲得的數(shù)據(jù)進行分析與評價并了解其深層次的含義之后，可以將分析好的結(jié)果呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生們知道自己目前的學(xué)習(xí)狀態(tài)，同時提醒那些學(xué)習(xí)存在困難的學(xué)習(xí)者改進自己的學(xué)習(xí)方式，并且為學(xué)習(xí)者提供適應(yīng)其學(xué)習(xí)類型的學(xué)習(xí)資料。然而也有一些需要人為完成的情況，如課程信號燈中需要教師根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況適當為學(xué)習(xí)者提供面對面教學(xué)輔助措施。無論是采用何種方法來進行干預(yù)引導(dǎo)，都能夠適當滿足學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)熱情并為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)提供一定支持，如果僅僅是對學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行分析而不采取措施，那么學(xué)習(xí)分析的效果將無從談起。

（四）倫理和隱私是潛在的問題

學(xué)習(xí)分析項目涉及到大量學(xué)習(xí)者的個人信息，這些數(shù)據(jù)的泄露會對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)生活造成極大困擾[5]，上述的三個項目在實施的過程中已經(jīng)開始考慮學(xué)習(xí)者的權(quán)限和隱私問題，但是并沒有能夠完全杜絕存在的相關(guān)問題。未來在對學(xué)習(xí)分析項目的深入研究過程中，需要考慮的問題主要有：在對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行收集前，是否需要征得學(xué)習(xí)者的同意；在數(shù)據(jù)的收集過程中，如何既能夠保證數(shù)據(jù)的完整準確又能夠做到尊重學(xué)習(xí)者的隱私；在對收集到的數(shù)據(jù)進行保存時，數(shù)據(jù)的所有權(quán)問題以及數(shù)據(jù)的安全性問題[6]；在對數(shù)據(jù)進行分析的過程中，如何能夠保證錯誤的分析結(jié)果不會對學(xué)習(xí)者造成傷害。

四、國外學(xué)習(xí)分析項目對國內(nèi)的啟示

（一）對平臺的深入開發(fā)來支持學(xué)習(xí)分析的發(fā)展

對數(shù)據(jù)的追蹤與收集是學(xué)習(xí)分析的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)平臺是學(xué)習(xí)活動得以開展的基礎(chǔ)。目前，MOOC等平臺已經(jīng)可以幫助我們收集學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)[7]，但是獲得的教育數(shù)據(jù)僅僅是冰山一角，這些數(shù)據(jù)也無法完全為學(xué)習(xí)者的個性化學(xué)習(xí)提供保障，應(yīng)當加強對隱藏的大數(shù)據(jù)的采集與深度挖掘，以幫助教育工作者更好地了解當前的學(xué)習(xí)狀況，進一步為增強教育決策的科學(xué)性奠定基礎(chǔ)。因此，未來應(yīng)該加大學(xué)習(xí)平臺的開發(fā)，做到既能夠支持學(xué)習(xí)活動過程的實時監(jiān)控也能夠?qū)W(xué)習(xí)內(nèi)容動態(tài)生成，既能夠滿足學(xué)習(xí)分析對數(shù)據(jù)的需求，也能夠滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。

（二）對教師相關(guān)技能的培訓(xùn)

學(xué)習(xí)分析技術(shù)優(yōu)化課堂教學(xué)的活動離不開教師參與[8]，其中教師涉及到的主要工作有：（1）對系統(tǒng)生成的分析結(jié)果進行解讀；（2）根據(jù)解讀的結(jié)果做出相應(yīng)的對策來優(yōu)化教學(xué)；（3）保護學(xué)生的數(shù)據(jù)不被不相關(guān)的人員侵犯。首先，對分析結(jié)果的解讀在其中占有舉足輕重的作用，對結(jié)果的有效解讀可以起到點石成金的效果，而對數(shù)據(jù)的理解偏差與錯誤使用則會產(chǎn)生一系列的不良影響，更會影響教育決策的有效性；其次，只有將分析結(jié)果轉(zhuǎn)換為合理有效的教育決策才能夠真正達到學(xué)習(xí)分析的目的，為后續(xù)教學(xué)活動提供足夠的支持；最后，如果在分析的過程中導(dǎo)致學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)丟失，那么會給學(xué)習(xí)者帶來許多不必要的困擾，為此教師需要有一定的相關(guān)專業(yè)知識與素養(yǎng)來保障學(xué)習(xí)者的隱私。因此作為未來學(xué)習(xí)分析技術(shù)教育應(yīng)用的實施者，教師需要接受專業(yè)的技能培訓(xùn)來滿足學(xué)習(xí)分析過程中的各方面需求。

（三）對倫理道德問題的深入探究

倫理道德問題是大數(shù)據(jù)研究過程中不可忽視的一個問題，在國外，無論是國家政策還是學(xué)習(xí)者在研究的過程中都已經(jīng)關(guān)注到了這個問題。與國外相比，國內(nèi)的相關(guān)研究還處于起步階段,2015年國務(wù)院印發(fā)《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》，其中明確提出要健全大數(shù)據(jù)安全保障體系，強化安全支撐；國內(nèi)學(xué)者顧小清等也指出學(xué)習(xí)分析技術(shù)存在明顯的倫理問題，有可能因收集分析學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)而侵犯個人隱私；趙慧瓊等人通過對國內(nèi)學(xué)習(xí)分析中的倫理道德問題分析后得出大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)分析的安全與隱私保護框架。通過對比可以看出，關(guān)于學(xué)習(xí)分析過程中存在的倫理道德問題，國內(nèi)的研究比國外要晚，而且更多的是處于理論探討階段[9]，并沒有太多切實可行的辦法，也沒有相關(guān)方面的實踐。未來，國內(nèi)的學(xué)習(xí)分析發(fā)展不僅需要完備的技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的收集與使用過程的安全與合乎倫理，也要有完備的法律法規(guī)對其進行合理的制約。

參考文獻

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（責(zé)任編輯 喬磊）

The Status of Learning Analytics Program Research in Other Countries and Its Implications for the Development of Learning Analytics in China

WU Chenguang,LIU Bin
(School of Education,Shaanxi Normal University,Xi’an,Shaanxi,China 710062)

By analyzing three learning analytics programs,namely the Course Signals of Purdue University,the Compass Learning of Austin Peay State University,and the Dashboard of the University of Southampton,this study finds out the research status of learning analytics programs in other countries.That is to say,the basis of analysis is data tracking and data collection,the core is data analysis and data assessment,the key is to take measures according to the results of analysis,and the potential problem is ethical and privacy issues.Based on the results of the analysis,this study offers some recommendations for the development of learning analytics in China.First,we need to further develop a platform to support the development of learning analytics.Second,teachers should be trained to grasp related learning analytics skills.Third,ethical and moral issues should be discussed.

Learning analytics;Typical program;Research status;Implications

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2096-0069（2017）03-0041-05

2017-03-16

吳晨光（1994— ），男，山西運城人，陜西師范大學(xué)教育學(xué)院碩士研究生，主要研究方向為教育技術(shù)學(xué)理論；劉斌（1984— ），男，湖南株洲人，湖南科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院講師，陜西師范大學(xué)教育學(xué)院博士研究生，主要研究方向為數(shù)字化學(xué)習(xí)。