大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)授課輔助能力的研究

徐麗麗 高艷 楊璐

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院 山西省晉中市 030800）

通過對(duì)在線助教能力資源和在線助教能力觀察參數(shù)的分析，幫助平臺(tái)管理者加強(qiáng)學(xué)生的理論與實(shí)踐運(yùn)用獲取體驗(yàn)和助教興趣。然而，從在線助教能力觀察的參數(shù)結(jié)果分析中提取有用的決策觀察參數(shù)是一個(gè)亟待解決的問題。為了解決上述問題，給出了觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析技術(shù)和觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析的可視化處理方法。觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析技術(shù)是實(shí)現(xiàn)觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析價(jià)值的重要途徑。通過對(duì)參數(shù)結(jié)果分析技術(shù)的觀察，總結(jié)了參數(shù)結(jié)果分析與觀察的邏輯特征[1]。同時(shí)，通過對(duì)參數(shù)結(jié)果的分析和觀察，可以很好地了解實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)決策。觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析的可視化表示方法充分利用了人們對(duì)視覺模式快速識(shí)別的天然能力，完美地提高了人們對(duì)參數(shù)結(jié)果分析的理解和觀測(cè)速度，幫助人們更有效地挖掘大量的觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析，突破了教育觀察參數(shù)結(jié)果分析技術(shù)的局限性[2]。

1 觀察的結(jié)果分析技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)授課輔助的概況

在線助教能力平臺(tái)的興起也引發(fā)了在線助教觀察參數(shù)結(jié)果分析的熱潮。強(qiáng)金培等（2019）在觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析驅(qū)動(dòng)的助教能力中實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析可視化平臺(tái)，并應(yīng)用于不同學(xué)科的助教能力實(shí)例。[3]該平臺(tái)既能滿足跨學(xué)科助教能力平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)與條件，又能通過觀察參數(shù)的分析、可視化和交互，激發(fā)學(xué)生對(duì)助教的興趣。李嬌嬌等（2017）[4]以華中師范大學(xué)自主研發(fā)的云課堂代表為例，基于觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析可視化表示方法的相關(guān)理論和技術(shù)，對(duì)教育觀測(cè)參數(shù)結(jié)果進(jìn)行分析，主要包括用戶觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析、觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析模塊和觀測(cè)參數(shù)結(jié)果類型分析模塊。提出了參數(shù)分析的可視化表示方法和基于觀測(cè)的參數(shù)結(jié)果分析的可視化表示方法。根據(jù)不同觀測(cè)類型的結(jié)果分析，選擇合適的布局方法對(duì)教育觀測(cè)參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行分析。

劉海等（2018）基于觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析輔助能力平臺(tái)的觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析性質(zhì)，提出了一系列觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析輔助能力場(chǎng)景的可視化表示方法和手段，并結(jié)合高師自主開發(fā)的云教室，將視覺表征觀察參數(shù)結(jié)果分析的方法和手段應(yīng)用到實(shí)際輔助能力中。此外，對(duì)國(guó)外觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析驅(qū)動(dòng)的可視化在線教學(xué)平臺(tái)技術(shù)進(jìn)行了分析和探討。比利時(shí)魯汶大學(xué)的Govaerts 等人根據(jù)網(wǎng)頁(yè)中嵌入的應(yīng)用程序記錄了學(xué)生參與在線助教能力活動(dòng)的情況。通過對(duì)觀測(cè)參數(shù)結(jié)果的分析和可視化，對(duì)觀測(cè)參數(shù)結(jié)果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，學(xué)生的助教能力表現(xiàn)為直線圖、平行坐標(biāo)圖和條形圖。理論與實(shí)踐運(yùn)用環(huán)境反映了學(xué)生對(duì)自己優(yōu)秀理論與實(shí)踐運(yùn)用的反饋。同樣，普渡大學(xué)的“預(yù)警信號(hào)系統(tǒng)”也對(duì)在線助教能力平臺(tái)和在線助教能力計(jì)分簿的觀測(cè)參數(shù)結(jié)果進(jìn)行收集和分析，形成學(xué)生輔助教學(xué)的難度，并用三原色來(lái)標(biāo)記風(fēng)險(xiǎn)，綠色表示正常，黃色表示警告，紅色表示危險(xiǎn)。同時(shí)，對(duì)有“危險(xiǎn)”輔助教學(xué)成績(jī)的學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的教育?；谟^測(cè)參數(shù)結(jié)果分析可視化技術(shù)的在線助教能力平臺(tái)需要對(duì)觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析與算法的表達(dá)方法、用戶交互體驗(yàn)和算法助教支持進(jìn)行分析和探討。根據(jù)不同部位的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)與條件，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析和算法的可視化表達(dá)，并對(duì)觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析進(jìn)行了體驗(yàn)。

在北京市教委和北京大學(xué)重點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)輔助能力建設(shè)項(xiàng)目的支持下，開展了“規(guī)劃方法論”網(wǎng)絡(luò)輔助能力建設(shè)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)輔助能力管理和觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析平臺(tái)，通過多年的實(shí)踐積累了觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析的經(jīng)驗(yàn)。本文將以具有代表性的“程序設(shè)計(jì)方法論”為例，分析網(wǎng)絡(luò)助教能力建設(shè)網(wǎng)站采集的觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析中觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析的類型和性質(zhì)，然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)助教能力，利用觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析方法、參數(shù)結(jié)果分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)觀測(cè)參數(shù)結(jié)果進(jìn)行分析，基于ecarts 和python 對(duì)觀測(cè)參數(shù)結(jié)果進(jìn)行分析，有助于GPa對(duì)大尺度觀測(cè)參數(shù)結(jié)果進(jìn)行分析和參數(shù)預(yù)測(cè)，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行分析在助教能力平臺(tái)上積累了大量的觀察參數(shù)，反映了網(wǎng)絡(luò)助教能力和助教能力的提高，為助教決策提供了良好的支持。

2 網(wǎng)絡(luò)授課輔助能力中觀察的參數(shù)結(jié)果分析種類和性質(zhì)

2.1 觀察的參數(shù)結(jié)果分析種類

隨著觀察參數(shù)結(jié)果分析在助教能力中的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的在線助教能力網(wǎng)站被建立起來(lái)，收集了大量與在線助教能力相關(guān)的觀察參數(shù)結(jié)果分析。在線助教能力觀察的參數(shù)結(jié)果分析大致可分為以下兩類：第一類是靜態(tài)觀察的參數(shù)結(jié)果分析，主要指人的觀察的參數(shù)結(jié)果分析（教師基本觀察的參數(shù)結(jié)果分析），課程觀察的參數(shù)結(jié)果分析（在線助教能力基本觀察的參數(shù)結(jié)果分析）和學(xué)生觀察的參數(shù)結(jié)果分析（助教能力基本觀察的參數(shù)結(jié)果分析）此外，還分析了各種觀察的參數(shù)結(jié)果網(wǎng)絡(luò)教育管理產(chǎn)生的結(jié)果。在線助教能力觀察參數(shù)的結(jié)果分析是基于手工輸入或批量導(dǎo)入。相對(duì)而言，助教一旦產(chǎn)生，參數(shù)變化不大，但會(huì)隨著助教能力的提高而增加。二是動(dòng)態(tài)觀察的參數(shù)結(jié)果分析，主要包括根據(jù)在線問答收集的師生互動(dòng)觀察的參數(shù)結(jié)果分析和師生訪問網(wǎng)站觀察的參數(shù)結(jié)果分析。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的輔助能力經(jīng)常發(fā)生參數(shù)變化。

2.2 性質(zhì)

靜態(tài)觀測(cè)與動(dòng)態(tài)觀測(cè)相結(jié)合具有多源性和異質(zhì)性的特點(diǎn)。在靜態(tài)觀察的參數(shù)結(jié)果分析中，教師、學(xué)生和班級(jí)的基本觀察、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作業(yè)能力和網(wǎng)絡(luò)生成測(cè)試分?jǐn)?shù)的參數(shù)結(jié)果分析分別為結(jié)構(gòu)化觀察、助教能力、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作業(yè)能力和網(wǎng)絡(luò)生成測(cè)試分?jǐn)?shù)，網(wǎng)絡(luò)生成參數(shù)結(jié)果分析、教學(xué)輔助課件和實(shí)驗(yàn)教學(xué)手冊(cè)。學(xué)生上傳在線教學(xué)作業(yè)的能力屬于非結(jié)構(gòu)化觀察的參數(shù)結(jié)果分析，而觀察的參數(shù)結(jié)果分析屬于半結(jié)構(gòu)化觀察的參數(shù)結(jié)果分析。結(jié)構(gòu)和半結(jié)構(gòu)觀測(cè)的參數(shù)分析可以代表各觀測(cè)值的參數(shù)分析技術(shù)，為觀測(cè)結(jié)果的參數(shù)分析提供了良好的基礎(chǔ)。對(duì)各觀測(cè)點(diǎn)的參數(shù)分析提出了不同的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)與條件。

3 基于Echarts的授課輔助能力情況觀察的參數(shù)結(jié)果分析、統(tǒng)計(jì)原理、觀察的參數(shù)結(jié)果分析和視覺表現(xiàn)方法

3.1 觀察的參數(shù)結(jié)果分析、統(tǒng)計(jì)原理、觀察的參數(shù)結(jié)果分析

根據(jù)助教能力觀察參數(shù)結(jié)果分析的案例，采用傳統(tǒng)的參數(shù)結(jié)果分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)觀察參數(shù)結(jié)果進(jìn)行分析，并采用可視化技術(shù)ecarts[10]對(duì)觀察參數(shù)結(jié)果進(jìn)行顯示。結(jié)果分析技術(shù)以圖表的形式出現(xiàn)。主要內(nèi)容包括助教能力總結(jié)、教師觀察參數(shù)結(jié)果分析、在線教學(xué)操作能力提交觀察參數(shù)結(jié)果分析、互動(dòng)觀察參數(shù)結(jié)果分析、績(jī)效觀察參數(shù)結(jié)果分析。具體如表1所示。

Ecarts 是一個(gè)純JavaScript 圖標(biāo)庫(kù)，它應(yīng)該提供直觀、生動(dòng)、個(gè)性化和交互式的參數(shù)分析可視化。支持折線圖、條形圖、散點(diǎn)圖等，同時(shí)支持任意維度的累加和多張圖表的混合顯示。以《程序設(shè)計(jì)方法學(xué)》網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)能力的代表性為例，說(shuō)明了用ecarts 觀察參數(shù)分析結(jié)果的可視化方法的效果。

3.2 觀察的參數(shù)結(jié)果分析視覺表現(xiàn)方法

餅圖用于分析教師觀察到的參數(shù)結(jié)果，顯示教師的年齡分布、學(xué)位分布和職稱分布，從中可以清晰地看到教師的分布；折線圖用于分析在線教學(xué)作業(yè)提交觀察到的參數(shù)結(jié)果，以及提交能力的比例，并計(jì)算和顯示年度在線教學(xué)作業(yè)。我們應(yīng)該看到，同一年的學(xué)生處于不同的崗位，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，教學(xué)效果良好，理論與實(shí)踐運(yùn)用獲取能力問題提交率的參數(shù)變化有助于教師準(zhǔn)確理解學(xué)生的理論與實(shí)踐運(yùn)用。

4 基于線性回歸的學(xué)生成績(jī)績(jī)點(diǎn)大觀察的結(jié)果分析參數(shù)預(yù)測(cè)

4.1 問題描述與原始資料分析

GPA 是衡量助教成績(jī)和畢業(yè)成敗的最重要標(biāo)準(zhǔn)。如果GPA 過低，會(huì)給應(yīng)屆畢業(yè)生帶來(lái)種種不便。同時(shí)，平均績(jī)點(diǎn)的計(jì)算通常需要一到兩周的時(shí)間，比較滯后，不能準(zhǔn)確地提醒學(xué)生。因此，通過對(duì)以往學(xué)生成績(jī)觀察的參數(shù)結(jié)果進(jìn)行分析和建模，得到了學(xué)生成績(jī)發(fā)展的一般模型。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助能力模型，建立一種基于回歸線性的參數(shù)結(jié)果分析與參數(shù)預(yù)測(cè)方法。根據(jù)對(duì)學(xué)生當(dāng)前在線助教能力觀察的參數(shù)結(jié)果分析，主要內(nèi)容為學(xué)生在線教學(xué)作業(yè)能力平均分、學(xué)生平均出勤率、學(xué)生在線教學(xué)作業(yè)能力平均分、學(xué)生在線教學(xué)作業(yè)能力平均分，學(xué)生網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作業(yè)能力的平均分。根據(jù)這些參數(shù)，計(jì)算出學(xué)生在線教學(xué)作業(yè)能力的平均得分和在線助教能力的平均實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行行為得分。通過對(duì)以往觀察結(jié)果的分析，參數(shù)預(yù)測(cè)未來(lái)學(xué)生的平均分，體現(xiàn)助教能力的培養(yǎng)，為專業(yè)教師根據(jù)不同情況采取不同策略引導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)業(yè)提供實(shí)踐理論依據(jù)。

4.2 實(shí)驗(yàn)觀察的參數(shù)結(jié)果分析集與整理

實(shí)驗(yàn)觀察的參數(shù)結(jié)果分析來(lái)源于軟件工程專業(yè)2011-2018年學(xué)生成績(jī)歷史觀察的參數(shù)結(jié)果分析。主要內(nèi)容包括選課次數(shù)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作業(yè)能力提交率、學(xué)生平均出勤率、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作業(yè)能力平均得分、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助能力平均實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和行動(dòng)得分等。具體如表2所示。

表1：基于Echarts 的教學(xué)情況統(tǒng)計(jì)分析

表2：歷屆學(xué)生課程學(xué)習(xí)成績(jī)數(shù)據(jù)

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和觀察的參數(shù)結(jié)果分析

基于線性回歸的參數(shù)預(yù)測(cè)方法的主要思想是：首先，通過對(duì)觀測(cè)參數(shù)結(jié)果的分析，分析影響學(xué)生成績(jī)的主要因素，并利用該平臺(tái)對(duì)觀測(cè)參數(shù)結(jié)果進(jìn)行采集和預(yù)處理，從而獲得教材樣本、理論樣本和實(shí)驗(yàn)樣本實(shí)踐；其次，采用線性回歸方法，最后利用該平臺(tái)對(duì)學(xué)生的成績(jī)進(jìn)行評(píng)分，對(duì)結(jié)果的觀察參數(shù)進(jìn)行分析、收集和預(yù)處理。利用python 編程模擬了助學(xué)因素與學(xué)生成績(jī)的關(guān)系。得出各參數(shù)的分析預(yù)測(cè)方程，建立回歸觀測(cè)模型，對(duì)學(xué)生的平均成績(jī)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。算法的具體流程如圖1所示。

圖1：算法的具體流程

利用Python 軟件對(duì)上述方法進(jìn)行分析和實(shí)現(xiàn)后，對(duì)表2中的觀測(cè)參數(shù)進(jìn)行分析，得到參數(shù)的結(jié)果分析和參數(shù)預(yù)測(cè)方程，如下式所示。Y 為平均得分參數(shù)，X1 為選修課數(shù)，X2 為網(wǎng)上教學(xué)作業(yè)能力提交率，X3 為平均出勤率，X4 為網(wǎng)上教學(xué)作業(yè)能力平均得分，X5 為網(wǎng)上助教能力、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和行為平均得分。以上分析的結(jié)果和應(yīng)用如下。根據(jù)線性回歸得到的GPA 觀察參數(shù)結(jié)果，分析參數(shù)預(yù)測(cè)模型能較好地研究學(xué)生的平均成績(jī)和選課次數(shù)、出勤率、網(wǎng)上教學(xué)作業(yè)能力提交率和網(wǎng)上教學(xué)作業(yè)能力得分。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析與統(tǒng)計(jì)、觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析和回歸模型的原理，對(duì)觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析和大觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析所積累的網(wǎng)絡(luò)助教能力進(jìn)行了分析和預(yù)測(cè)，并以圖形化的方式對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行了分析通過ecarts 觀測(cè)參數(shù)結(jié)果分析可視化工具顯示。教師要準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)學(xué)生助教的理論和實(shí)際應(yīng)用，根據(jù)學(xué)生水平準(zhǔn)確調(diào)整助教能力的培養(yǎng)方向、方法和進(jìn)度，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)助教的能力水平，加強(qiáng)教學(xué)效果的處理和應(yīng)用，加強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量和助教能力的培養(yǎng)。