學生學習行為分析的框架研究

石雯婷++陳勇

【摘要】隨著信息技術的快速發(fā)展，學習分析已成為目前在教育領域的研究熱點。學習分析技術將學習的動態(tài)過程用可視化的形式表現(xiàn)出來，學習分析的關鍵技術是要有一個合理的分析框架，進而將學習分析從理論變?yōu)閷嵺`。本研究從學習分析的概念，相關理論等多角度出發(fā)，得出學習分析的幾個要素，即收集數(shù)據(jù)、處理和分析數(shù)據(jù)、最終預測和反饋數(shù)據(jù)。

【關鍵詞】學習分析；分析框架；要素

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）17-0067-02

美國新媒體聯(lián)盟（NMC）在地平線報告中連續(xù)四年（從2011年開始）把學習分析作為影響教育發(fā)展的趨勢和關鍵技術[1]。近幾年召開的關于“學習分析”的國際會議，主要探討學習分析的研究現(xiàn)狀、影響學習分析的因素，教學與課程的整合等相關問題。在 2014年美國高等教育信息化協(xié)會 （EDUCAUSE）發(fā)布的“高等教育信息化十大戰(zhàn)略技術” 研究報告中，對學習分析的使用情況作了統(tǒng)計：35%的學校建立了課程層面的分析架構(gòu)；35%的學校建立了業(yè)務績效的分析架構(gòu)；32%的學校建立了學位指導的分析架構(gòu)[2]。由此可以看出，學習分析具有重要的意義，表現(xiàn)為以下幾個方面：第一，有利于學習資源的設計者和開發(fā)者更加有目的的開發(fā)出適合學習者的學習資源，提高學習效率。第二，有利于教師對學習內(nèi)容和學習進度的把握，了解每個學生的學習動態(tài)，實現(xiàn)因材施教。第三，有利于對學習者進行一個全面的評價。第四，有利于網(wǎng)絡教育平臺的開發(fā)，目前雖然有許多教育平臺，大多數(shù)也是開元的平臺，但是一個好的平臺一定是要滿足學習者的需求，這就要求設計者們要了解學習者對網(wǎng)絡學習平臺的應用情況，然后開發(fā)出適合學習者學習的平臺。

一、國外學習分析研究概況

一些國外的學者如Wolfgang Greller* 和Hendrik Drachsler認為學習行為分析有六個層面組成，其中內(nèi)部限制階段關注的是能力的要求，老師能夠自己向?qū)W生解釋數(shù)據(jù)并且對結(jié)果采取行動，怎樣使他們（學生）能夠明白可視化所呈現(xiàn)的信息，用批判的方式去思考，哪些數(shù)據(jù)是有用的，哪些是無效的。外部的限制關注的是隱私方面的內(nèi)容，這個分析有一定的隱私權限，要向?qū)W生說明這個問題，其次，所舉例子中的數(shù)據(jù)要來自于學生的真實數(shù)據(jù)。利益相關者包括兩部分：數(shù)據(jù)的主體，學習者；數(shù)據(jù)的客體：管理者或者是老師。在儀器管理階段使用什么教學理論和社會建構(gòu)，用到的技術有社會網(wǎng)絡分析和統(tǒng)計，最終形成可視化網(wǎng)絡圖和統(tǒng)計表。數(shù)據(jù)的來源也可以是學生互動的論壇，最終的目的是在論壇討論中分析學生互動，將不參與論壇的同學讓其加入進來。如圖1所示：

圖1 學習行為分析的六個層面

而Dirk Ifenthaler · Chathuranga Widanapathirana不同于Wolfgang Greller* 和Hendrik Drachsler，他提出的學習行為分析的框架包括十部分內(nèi)容，（1）個人屬性，包括興趣、知識層次；（2）關于社交，包括個人網(wǎng)絡、社交關系；（3）身體數(shù)據(jù)，包括健康、情感等；（4）課程，包括基本要求、學習設計、學習目標、評價等；（5）網(wǎng)絡學習環(huán)境，包括學習路徑、內(nèi)容導航、討論活動、評價和表現(xiàn)、滿意度等；（6）學習分析引擎，包括數(shù)據(jù)挖掘、結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、回歸和預測等；（7）報告顯示；（8）個性化和自適應引擎，包括引導、可視化、反饋、推薦等；（9）指導；（10）管理[3]。其他學者如George Siemens依據(jù)系統(tǒng)方法提出了學習分析循環(huán)模型，該模型包括搜集、存儲、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)整合、分析、可視化呈現(xiàn)和行動等七個部分[3]。其中數(shù)據(jù)來源部分包括學習管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、感知數(shù)據(jù)、手動輸入數(shù)據(jù)等；行動部分包括干預、預測、優(yōu)化等內(nèi)容。整個設計過程采用線性循環(huán)方式，將學習分析的各個環(huán)節(jié)融為一個整體，并使各部分內(nèi)容緊密相連。Katrien Verbert等研究者認為學習分析過程包括感知、反思、意義建構(gòu)和影響四個層面[3]。感知層面關注的是數(shù)據(jù)的獲取、分析、可視化；反思層面關注的是對用戶所提問題的思考和評估；意義建構(gòu)層面關注的是用戶在此基礎上的對問題的新認識；影響層面是將用戶認為有用的想法進行實踐。Tanya Elias通過對學習分析的過程和及其相關利益者進行分析，提出了學習分析改善模型，該模型包括數(shù)據(jù)搜集、信息處理和知識應用三部分內(nèi)容。其中數(shù)據(jù)搜集對數(shù)據(jù)選擇和捕獲；信息處理是對數(shù)據(jù)整合和預測；知識應用模塊涉及提煉和應用[3]。

二、國內(nèi)學習分析研究概況

從國內(nèi)的相關文獻中，主要是探討學習分析的概念，對其定義進行了詳細的闡述，以及對影響學習分析的要素進行多維度的解釋，比如對網(wǎng)絡學習行為分析時，先要考慮網(wǎng)絡學習行為的構(gòu)成要素有哪些，包括主體、客體、學習資源、工具，過程。主體是學習者，教學的最終目標是為了使學習者的學習水平提高，所以要考慮學習者的學習特征、學習風格、學習興趣等影響學習者的內(nèi)部因素。客體包括資源、學習平臺，常見的資源有視頻資源、文本資源、學習平臺有moodle、sakai等，平臺提供了網(wǎng)絡課程、線上線下解答、互動群、論壇、相關的資料等。綜上可以看出我國對學習分析的研究還在理論階段，主要集中在學習分析的概念和進行詳細闡述，對學習分析的相關理論進行解釋，主要是對網(wǎng)絡環(huán)境下學習的分析和對統(tǒng)課堂的學習分析，在技術層面的涉及很少。

三、學習分析框架的構(gòu)建

學習分析就是對學習者在學習過程中的學習行為進行跟蹤，獲得數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行多角度、多方位、多維度的分析，并以可視化的形式最終呈現(xiàn)，來預測學習者的學習狀態(tài)，繼而干預學習過程，最終提高學習效率。接下來就是將學習分析的過程具體化，分析每個步驟，基于此，就要構(gòu)建學習分析的框架。

1.數(shù)據(jù)的獲取

在教學中，產(chǎn)生數(shù)據(jù)是的要素主要是學生和老師。

學生在學習過程中，伴隨著學習內(nèi)容與學習環(huán)境的變化，會產(chǎn)生一系列的動態(tài)變化，隨之產(chǎn)生與學習相關的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)既來自傳統(tǒng)的課堂環(huán)境，包括學生在課堂中的行為表現(xiàn)，作業(yè)，老師在教學過程中觀察獲得的，也包括在網(wǎng)絡平臺中學生的學習信息，學習管理系統(tǒng)，課程管理系統(tǒng)，資源的觀看情況，資源的下載，作品提交的時間，學生與老師以及學生與學生之間的互動。endprint

此外，為了分析學習者的學習行為，還要知道學習者的學習特征，以及學習者的情感態(tài)度價值觀，社會認知等。

老師作為教學活動的指導者，在改善學生的學習行為中，起到至關重要的作用，教學過程是一個不斷互動的過程，所以在學習分析中也要對教師進行分析，從而促進教學相長。

2.數(shù)據(jù)的篩選

通過老師和學生以及學校教學平臺，獲得了數(shù)據(jù)，接下來是對數(shù)據(jù)進行篩選。產(chǎn)生的這些數(shù)據(jù)可能是幾個單一的數(shù)據(jù)，也可能是許多個數(shù)據(jù)流，將這些數(shù)據(jù)從存儲類型上分為結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化這幾種類型。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是用二維來進行呈現(xiàn)的，其長度和結(jié)構(gòu)是提前設置好的；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)沒有固定的長度和結(jié)構(gòu)，半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)介于兩者之間。從數(shù)據(jù)的可變性又將數(shù)據(jù)分為動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)。動態(tài)，數(shù)據(jù)就是在學習過程中不斷變化的數(shù)據(jù)，比如線上學習就屬于動態(tài)學習，比如資源的瀏覽、互動區(qū)。

3.學習分析的工具

隨著學習分析的日漸成熟，所利用到的工具也越來越規(guī)范化，根據(jù)使用的頻繁性將學習分析工具分為學習網(wǎng)絡分析、學習內(nèi)容分析工具。

（1）學習網(wǎng)絡分析工具

學習網(wǎng)絡分析是目前使用最頻繁的一個工具，這是基于社交平臺一直很活躍，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，社會網(wǎng)絡分析就是以這些數(shù)據(jù)為支撐，從而去分析學習者在相關的學習平臺中的活躍度、與其他學習者的交流、哪些因素影響學習者的學習，這些影響因素之間的關系。

Ucinet是目前使用較廣泛的一款數(shù)據(jù)分析軟件工具，適用于個體網(wǎng)絡分析和角色分析，還有包括基于過程的分析，如聚類分析和多維尺度分析。除了強大的分析功能外，還可以是圖像呈現(xiàn)可視化。

Jung是基于Java提供的全套擴展庫來實現(xiàn)的。它提供了注釋圖，實體和元數(shù)據(jù)之間的關系，能夠?qū)碗s的數(shù)據(jù)集的分析工具創(chuàng)建，包括數(shù)據(jù)挖掘，社會網(wǎng)絡分析等一系列算法，如聚類分析，分解優(yōu)化，統(tǒng)計分析以及網(wǎng)絡距離計算等。該工具也可以是數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)是可視化。

Pajek具有強大的畫圖功能，將分析結(jié)果可視化，可以對數(shù)據(jù)進行高級分析，Pajek還可實現(xiàn)對動態(tài)網(wǎng)絡的處理，就是指隨時間動態(tài)改變的時間事件網(wǎng)絡。

Cohere可以將絡上學習的內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，學習者之間可以分享彼此的學習心得，有較強的交互性。

NodeXL是建立在Excel基礎上的交互式網(wǎng)絡可視化和分析工具，該啊工具支持Excel多個版本，有很好的兼容性。動態(tài)過濾頂點和邊，提供多種布局方法，可查找群和相關邊之間的關系。

（2）學習內(nèi)容分析工具

學習內(nèi)容分析是學習者在學習過程中，與其他學習者或者指導者的談話進行分析的方法，包括談話的內(nèi)容，以及在網(wǎng)絡課程中產(chǎn)生的文本來進行分析。常見的學習分析內(nèi)容軟件包括對文本進行在線定量分析的Watrix；可識別多種語言，能讀取各種文本的CATPAC；可自動統(tǒng)計文中出現(xiàn)關鍵詞的詞頻，并將結(jié)果可視化的Wordle[4]。

4.學習分析的反饋

學習分析的結(jié)果最終要反饋給教師、學習者和學校管理者。對學習者而言，通過反饋的結(jié)果，結(jié)合自身學習的特點，發(fā)現(xiàn)問題，不斷摸索出適合自己的學習方法，了解自己的學習風格，了解自己的學習動態(tài)。對于教師而言，通過反饋的結(jié)果，一方面反思自己的教學環(huán)節(jié)，從而調(diào)整自己的教學策略，另一方面及時發(fā)現(xiàn)學生存在的問題，隨時溝通，最終提高教學效率。對于學校管理者而言，根據(jù)反饋，來更加真實的了解到學習者和老師的狀態(tài)，為學校工作的開展提供有力幫助。

四、結(jié)語

學習分析的最終目的是學習者找到適合自己的學習方法，認識自己，發(fā)現(xiàn)自己的不足，從而改善學習行為；對于教師而言是因材施教。本研究結(jié)合相關文獻，給出了學習分析的框架，結(jié)合框架，來分析學習者的學習，使學習者清楚的認識自己的學習狀態(tài)，最終使學習者的學習達到最優(yōu)化。

參考文獻

[1]魏順平.學習分析數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)處理方法研究[J/OL].中國電化教育，2016，（02）：8-16.（2016-01-28）[2017-09-26].

[2]王良周，于衛(wèi)紅.大數(shù)據(jù)視角下的學習分析綜述[J].中國遠程教育，2015，（03）：31-37.[2017-09-28].DOI：10.13541/j.cnki.chinade.2015.03.004

[3]武法提，牟智佳.基于學習者個性行為分析的學習結(jié)果預測框架設計研究[J/OL].中國電化教育，2016，（01）：41-48.（2016-01-05）[2017-09-26].

[4]高鍵.學習分析框架的構(gòu)建與應用研究[D].東北師范大學，2015.

第一作者簡介：石雯婷，在讀碩士，研究方向：學習分析。endprint