教育大數(shù)據(jù)視角下學(xué)習(xí)分析中數(shù)據(jù)表征研究

王紅

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)的快速發(fā)展，以及大數(shù)據(jù)的不斷崛起，大量的教育大數(shù)據(jù)以各種方式得到收集。使用恰當?shù)臄?shù)據(jù)表征學(xué)習(xí)過程，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中的問題，對學(xué)習(xí)者、教學(xué)者和管理者具有及其重要的意義。本文基于當前學(xué)習(xí)分析現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)當前學(xué)習(xí)分析的相關(guān)研究中數(shù)據(jù)采集方面存在的不足，從不同角度體現(xiàn)數(shù)據(jù)表征內(nèi)容和數(shù)據(jù)表征結(jié)果，對教育領(lǐng)域?qū)W習(xí)分析平臺的開發(fā)及學(xué)習(xí)活動分析有一定的意義。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)分析;教育大數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)表征

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）19-0027-02

學(xué)習(xí)分析和教育數(shù)據(jù)挖掘，是教育大數(shù)據(jù)的兩個主要應(yīng)用領(lǐng)域。[1]美國新媒體聯(lián)盟（NMC）在地平線報告中連續(xù)四年把學(xué)習(xí)分析作為影響教育發(fā)展的趨勢和關(guān)鍵技術(shù)[2][3][4]，而學(xué)習(xí)分析在許多方面指的是應(yīng)用于教育領(lǐng)域的“大數(shù)據(jù)”分析。[5]目前絕大多數(shù)的學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)來源于固有的平臺數(shù)據(jù)，平臺開發(fā)者根據(jù)平臺不同的應(yīng)用開發(fā)出相應(yīng)功能的平臺采集學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)。然而學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)受到很多其他因素的影響，而這對采集數(shù)據(jù)的完備性具有極大的挑戰(zhàn)，通過多樣的數(shù)據(jù)表征還原教學(xué)活動的真實狀態(tài)具有現(xiàn)實的研究意義。

1 教育大數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)分析

1.1 教育大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)從產(chǎn)生之初一個特定領(lǐng)域的詞匯到目前各行各業(yè)都在不斷挖掘與探索的熱詞，大數(shù)據(jù)的核心特征常被概括為“4V”，即數(shù)據(jù)量大（Volume）、輸入和處理速度快（Velocity）、數(shù)據(jù)多樣（Variety）和精確性（Ve-racity）[6]。教育大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的一個子集，特指教育領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)，是指整個教育活動過程中所產(chǎn)生的以及根據(jù)教育需要采集到的，一切用于教育發(fā)展并可創(chuàng)造巨大潛在價值的數(shù)據(jù)集合。[7]教育大數(shù)據(jù)簡而言之就是教育活動中的對象在教育活動或?qū)W習(xí)環(huán)境中一切行為數(shù)據(jù)的集合。教育活動的對象即教師、學(xué)生、教學(xué)活動管理者;教育活動對象所處的教育活動或?qū)W習(xí)環(huán)境分別是教學(xué)過程、學(xué)習(xí)過程、教育管理過程;教育大數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)即為教育對象在教育活動中做了什么以及如何做所產(chǎn)生的巨大的數(shù)據(jù)集。

1.2 學(xué)習(xí)分析

學(xué)習(xí)分析的定義源于美國高等教育信息化協(xié)會的“下一代的挑戰(zhàn)”，即使用數(shù)據(jù)和模型預(yù)測學(xué)生收獲和行為具備處理這些信息的能力[8]。第一屆“學(xué)習(xí)分析和知識國際會議”提出學(xué)習(xí)分析是用于對學(xué)習(xí)者及其學(xué)習(xí)環(huán)境數(shù)據(jù)進行測量、收集、分析和報告，以理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)環(huán)境的技術(shù)。[9]學(xué)習(xí)分析的定義自源起到后來的不斷發(fā)展，其對象主要是學(xué)習(xí)者及學(xué)習(xí)者所處的環(huán)境，主要目的是通過多樣化的數(shù)據(jù)預(yù)測學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為，指導(dǎo)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為，調(diào)整或修正學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為，促進學(xué)習(xí)者的發(fā)展。學(xué)習(xí)分析是根據(jù)學(xué)生活動，基于活動數(shù)據(jù)，依托技術(shù)背景，通過不同視角，分析學(xué)生行為，以修正學(xué)生活動，優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境從而促進學(xué)生發(fā)展為主要目的的過程。

1.3 教育大數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)分析

學(xué)習(xí)分析是基于學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程及學(xué)習(xí)環(huán)境中的一系列行為產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行的，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程及學(xué)習(xí)環(huán)境中的一系列行為數(shù)據(jù)是教育大數(shù)據(jù)的一個子集。

2 現(xiàn)階段學(xué)習(xí)分析中的數(shù)據(jù)表征不足

2.1 現(xiàn)階段學(xué)習(xí)分析中的數(shù)據(jù)

學(xué)習(xí)者、教學(xué)者在學(xué)習(xí)環(huán)境中的一舉一動、一言一行都可以轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)平臺完成各種學(xué)習(xí)任務(wù)所產(chǎn)的行為與活動都可以作為大數(shù)據(jù)的來源。何克抗指出目前學(xué)習(xí)分析技術(shù)所需數(shù)據(jù)的主要來源有：數(shù)據(jù)倉庫中的基本信息數(shù)據(jù);用戶在網(wǎng)絡(luò)中的瀏覽記錄;學(xué)習(xí)平臺和各類學(xué)習(xí)系統(tǒng)中通過數(shù)據(jù)庫采集的數(shù)據(jù)。[10]張艷霞，孫洪濤指出網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、情境數(shù)據(jù)和注意元數(shù)據(jù)是現(xiàn)有學(xué)習(xí)分析研究數(shù)據(jù)集的主要來源。[11]布朗（Brown，2012）從數(shù)據(jù)內(nèi)容表征的角度將學(xué)習(xí)分析研究對象劃分為個性特征指標（dispositional indicators）和行為表現(xiàn)指標（activity and performance indicators）。[12]前者主要是值與學(xué)習(xí)者自身相關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有較高的客觀性，后者主要是指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程的各種學(xué)習(xí)行為產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)表征存在的不足

盡管當前對于學(xué)習(xí)分析過程中的數(shù)據(jù)進行了相關(guān)研究，對由于數(shù)據(jù)來源的廣泛性，數(shù)據(jù)完備性更備受關(guān)注和考驗?，F(xiàn)有的學(xué)習(xí)分析對數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)表征存在不足，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1） 對學(xué)習(xí)者產(chǎn)生的文本數(shù)據(jù)的采集與分析不夠完善

當前大多數(shù)學(xué)習(xí)平臺將學(xué)習(xí)者參與討論、測評等通過文本的形式存儲下來，對數(shù)據(jù)的處理大多數(shù)停留在對學(xué)習(xí)者參與的積極性，但對學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容的具體掌握情況的分析及判斷存在片面性。同時，對文本數(shù)據(jù)的采集絕大多數(shù)通過讓學(xué)習(xí)者寫的方式，但是對于特定的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)者直接表達出來會對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)有更好的預(yù)測和指導(dǎo)作用，有聲思維相關(guān)研究在語義編碼方面也存在較大難度，因此將有聲思維相關(guān)技術(shù)結(jié)合到平臺中的研究較少。

（2） 對學(xué)習(xí)者生理數(shù)據(jù)的采集具有一定的局限性

通過學(xué)習(xí)平臺對學(xué)習(xí)者在線活動數(shù)據(jù)進行采集，但是對學(xué)習(xí)者的生理表征，相關(guān)數(shù)據(jù)的采集有一定的困難。盡管學(xué)習(xí)者的生理數(shù)據(jù)可以通過各種可穿戴設(shè)備的得到采集，但是由于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺使得學(xué)習(xí)者與教學(xué)者、管理者處于時空分離的狀態(tài)，對于遠程學(xué)習(xí)者通過可穿戴設(shè)備體現(xiàn)學(xué)習(xí)者生理變化受到學(xué)習(xí)環(huán)境的限制。通過可穿戴設(shè)備采集學(xué)習(xí)者生理數(shù)據(jù)就目前大多數(shù)學(xué)習(xí)平臺，比較適合于管理者、教學(xué)者與學(xué)習(xí)者能夠處在同一現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境中。

（3） 采集數(shù)據(jù)的連續(xù)性不足

開發(fā)者進行平臺開發(fā)時大多數(shù)考慮到平臺特定的學(xué)習(xí)對象以及其對學(xué)習(xí)內(nèi)容的階段性需求，但是對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)前狀態(tài)了解的較少。對學(xué)習(xí)者各種數(shù)據(jù)的采集僅是對學(xué)習(xí)者當前階段的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計。信息化時代，數(shù)字土著越來越多，如果可以通過特定的平臺形成學(xué)習(xí)者特有的電子檔案，跟蹤學(xué)習(xí)者不同階段學(xué)習(xí)狀態(tài)的變化，對學(xué)習(xí)者、教學(xué)者、管理者都將是一筆財富。

（4） 線上-線下結(jié)合不足

大部分的學(xué)習(xí)平臺僅通過線上方式采集學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)行為產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)，線上-線下相結(jié)合的方式，更能夠反應(yīng)學(xué)習(xí)者最真實的學(xué)習(xí)狀態(tài)。通過線下訪談，觀察，問卷等方式對學(xué)習(xí)者產(chǎn)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行采集統(tǒng)計。但是，線下的大多數(shù)方式要求學(xué)習(xí)者與教學(xué)者，管理者能夠處于同一現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境中，對于遠程學(xué)習(xí)者的效果或許不佳。

3 學(xué)習(xí)分析中的數(shù)據(jù)表征內(nèi)容與表征結(jié)果

3.1 從數(shù)據(jù)類型上體現(xiàn)數(shù)據(jù)表征內(nèi)容

基于當前各類學(xué)習(xí)分析平臺和學(xué)習(xí)分析工具，將數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)的不同特征進行劃分。教育大數(shù)據(jù)也具有大數(shù)據(jù)的“4V”特性，從不同的角度對采集到的數(shù)據(jù)可進行不同類型數(shù)據(jù)的劃分。

（1） 從數(shù)據(jù)事實性的角度

從數(shù)據(jù)事實性的角度，將數(shù)據(jù)類型分為靜態(tài)數(shù)據(jù)（如年齡、身份、學(xué)歷等）和動態(tài)數(shù)據(jù)（如瀏覽時長、腦電變化數(shù)據(jù)等），所謂靜態(tài)數(shù)據(jù)即與學(xué)習(xí)者直接相關(guān)的事實性數(shù)據(jù)，動態(tài)數(shù)據(jù)集由于學(xué)習(xí)者一系列學(xué)習(xí)行為所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

（2） 從資源類型的角度

從資源類型的角度，將數(shù)據(jù)類型分為文本（如參與討論的內(nèi)容、搜索的關(guān)鍵詞等）、圖片（圖片關(guān)注時間、關(guān)注次數(shù)等）、視音頻（如瀏覽視頻次數(shù)、點擊視頻次數(shù)等）、動畫及其他數(shù)據(jù)（如學(xué)習(xí)者心跳速率、情緒狀態(tài)等），對于不同的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式，進行相應(yīng)的文本分析、圖文分析、視頻分析、音頻轉(zhuǎn)換分析、生理分析。

（3） 從數(shù)據(jù)的獲取設(shè)備要求的角度

從數(shù)據(jù)的獲取設(shè)備要求的角度，將數(shù)據(jù)類型分為行為數(shù)據(jù)（如下載文件、拖動滾動條次數(shù)等）和生理數(shù)據(jù)（表情特征、腦認知活動、注意力水平等），行為數(shù)據(jù)即學(xué)習(xí)者外顯能夠直接通過學(xué)習(xí)平臺表現(xiàn)出來的以及能夠直接記錄下來的數(shù)據(jù)，生理數(shù)據(jù)即需要依托多種可穿戴設(shè)備（如，視覺跟蹤器、腦電儀器、心臟速率監(jiān)視器等）反應(yīng)出來的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中內(nèi)隱的數(shù)據(jù)。

3.2 從用戶的出發(fā)體現(xiàn)數(shù)據(jù)表征結(jié)果

教育大數(shù)據(jù)視野下，數(shù)據(jù)的表征可以依據(jù)不同的目的分別從學(xué)習(xí)者、教學(xué)者、管理者的角度出發(fā)（即“Who”），考察不同的用戶在不同的情境下（即“Where”），所發(fā)生的不同的行為（即“What”），從而分別對不同用戶產(chǎn)生了什么樣的影響（即“How”），從而進行綜合考察。例如，通過學(xué)習(xí)者在課堂（學(xué)習(xí)過程）中抬頭和低頭次數(shù)和時長的統(tǒng)計了解學(xué)生課堂關(guān)注度;通過教師在（教學(xué)過程）中提問時學(xué)生舉手次數(shù)了解知識的難易程度;通過管理者在學(xué)習(xí)平臺上發(fā)布資源后學(xué)習(xí)者的點擊及閱讀數(shù)量確定發(fā)布該類型資源的情況。

4 結(jié)束語

本文對教育大數(shù)據(jù)視角下學(xué)習(xí)分析中有關(guān)數(shù)據(jù)表征進行了一定的研究，教育大數(shù)據(jù)的大量涌現(xiàn)，信息技術(shù)的不斷發(fā)展，二者相結(jié)合的教學(xué)模式中，對數(shù)據(jù)表征的要求會越來越高。如何才能夠提高數(shù)據(jù)表征有效性，對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)預(yù)測與評估、教學(xué)者教學(xué)效能改進以及管理者資源配置提供相對準確的服務(wù)與建議在未來的發(fā)展中也具有極高的意義與價值。

參考文獻：

[1] 王良周，于衛(wèi)紅.大數(shù)據(jù)視角下的學(xué)習(xí)分析綜述[J].中國遠程教育，2015（03）：31-37.

[2] JOHNSON L， ADAMS BECKER S， WITCHEY H， et al. The NMC Horizon Report： 2011 Museum Edition[J]. Austin， Texas： The New Media Consortium， 2011.

[3] JOHNSON L， ADAMS S， CUMMINS M， et al. The NMC horizon report： 2013 higher education edition[J]. 2013.

[4] JOHNSON L， ADAMS S， CUMMINS M， et al. The NMC horizon report： 2012 higher education edition， Austin [J].http：//www.nmc org/publications/2013-horizon-report-higher-ed， 2013.

[5] JOHNSON L， ADAMS S， CUMMINS M， et al. The NMC horizon report： 2013 higher education edition[J]. 2013.

[6] 劉雍潛，楊現(xiàn)民.大數(shù)據(jù)時代區(qū)域教育均衡發(fā)展新思路[J].電化教育研究，2014（5）：11-14.

[7] 楊現(xiàn)民，唐斯斯，李冀紅.發(fā)展教育大數(shù)據(jù)：內(nèi)涵、價值和挑戰(zhàn)[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2016（01）：50-61.

[8] 吳永和，陳丹，馬曉玲，等. 學(xué)習(xí)分析：教育信息化的新浪潮[J]. 遠程教育雜志，2013，31（4）：11-19.

[9]? Siemens G. Learning and knowledge analytics-knewton-thefuture of education？ [EB/OL].[2017-01-17].http：//www.learning -analytics.net/？p=126.

[10]? 何克抗.學(xué)習(xí)分析技術(shù)在我國的新發(fā)展[J].電化教育研究，2016，37（07）：5-13.

[11] 張艷霞，孫洪濤，李爽，等.數(shù)據(jù)表征學(xué)習(xí)過程及其應(yīng)用——學(xué)習(xí)分析數(shù)據(jù)集國際研究綜述[J].中國電化教育，2015（09）：85-93.

[12] 吳青，羅儒國.學(xué)習(xí)分析：從源起到實踐與研究[J].開放教育研究，2015，21（01）：71-79.

【通聯(lián)編輯：光文玲】