學習儀表盤應用于成人在線學習的優勢與困境

侯麗萍，盧朝佑

(云南師范大學 教育學部，昆明 650500)

在人工智能和教育信息化背景下，現代信息技術與教育結合更加緊密。在線教育以其便利性、多樣性和開放性等特點在教育領域得到廣泛應用，這其中也包括成人教育。因而，對成人在線學習過程中產生的“數據屑”進行分析和深度挖掘成為必然。學習儀表盤通過信息跟蹤和鏡像技術能夠多角度地對數據進行分析、挖掘，再以可視化的形式將實時反饋信息展示出來，助力提升成人在線學習者的元學習能力，達成有意義學習的目標。目前，學習儀表盤應用于成人在線學習的研究較少，其應用優勢和困境問題很值得研究。

一、學習儀表盤的特征與功能

學習儀表盤又稱數字化學習儀表盤(Digital Dashboard for Learning)、學習分析儀表盤(Dashboard of Learning Analytics)、儀表盤(Dashboard)等。[1]它主要通過對學習者本身、學習過程及學習內容等數據進行有意義的抽取、挖掘和評價，最終以滿足多方需求的方式進行可視化呈現，屬于一種在虛擬學習環境中展示學習者在線學習行為模式的學習支持工具。[2]它具有以下主要特征和功能：

(一)特征

1.可視化

學習儀表盤最典型的特征就是可視化。學習儀表盤首先對學習者學習過程中產生的數據進行收集、整理并挖掘有效信息，隨后通過電腦、手機或者平板等一些電子終端設備以圖表和數字的形式顯示出來。一方面,可視化圖表的呈現使得數據分析簡潔明了，直觀易于理解；另一方面，學習儀表盤從不同的數據維度對具體學習活動進行分析，使得傳遞的信息更加準確、全面和聚焦。此外，學習儀表盤還能促進學習者與教育者之間形成有趣的討論，提高學習吸引力和興趣。[3]可視化設計貫穿于數據分析的整個過程，是學習儀表盤應用優勢的重要體現。

2.動態化

動態更替的數據分析是學習儀表盤呈現的重點內容。隨著基礎數據的不斷修改、添加，學習儀表盤呈現內容相應發生改變。動態化的數據分析不僅更加生動形象, 而且使學習者主導視線能夠跟隨信息元素的運動軌跡而變化，注意力更加集中。對于學習者而言，動態化的數據分析不僅能夠了解自身學習情況，也能夠與他人進行學情比對，以便及時調整自己的學習策略，更好地安排學習進度和計劃；而對于教育者而言，學習者的學習情況以動態的形式呈現，能幫助他們實時掌握學習者的學習情況，增強反饋的即時性和提高教學策略水平；對于教育管理者而言，動態的數據分析，有利于及時發現教育管理中的問題，促進教育管理水平的提高和資源的合理配置。

3.以“學習者”為中心

學習儀表盤的整個學情分析是圍繞學習者而展開的。通過對學習者的學習行為、學習態度及學習結果的跟蹤和分析，及時給予反饋。這樣不僅能夠促進學習者認知與元認知相結合，還能實現學習者對自己的整個學習過程的管理和調控。傳統的學習支持系統，更多的是由教育者操控整個學習過程，安排一切學習活動的。從某種程度上說，學習者的被動地位沒有發生本質改變。而學習儀表盤所設置學習活動是基于學習者本身的，它可以按照學習者個性化學習需求擬定適宜的學習目標及路徑，充分發揮學習者自主性。這一過程中學習者可自主選擇學習材料、自主確定學習的方式和方法、自主進行課后練習和測試等等。基于學習分析技術的學習儀表盤的應用，實現了真正意義上的 “以學習者為中心”。

(二)功能

1.多對象服務

學習儀表盤的服務群體范疇涵蓋了學習者、教育者、研究者以及教育管理者等多類對象。在服務學習者方面，學習儀表盤通過對學習者學習過程的追蹤，提供多維學習情況分析，同時也支持系統自身分析和評價。在服務教育者方面，學習儀表盤具有較好的延展性，能夠滿足教育教學要求。一方面，教育者通過學習儀表盤提供的分析結論對學習者的整體學習情況有清楚的認知；另一方面，教育者所擁有的信息資源可以實現最大程度的共享，提升資源利用效率。在服務研究者方面，學習分析儀表盤的使用促進了研究理論與實踐的結合，能夠在開展教學實踐的同時，對教學中獲得真實而有效的多種數據直接進行研究。在服務教育管理者方面，學習儀表盤主要致力于為其提供宏觀層面上的教育數據分析與比較，如教育資源的宏觀調控等。

2.多層次服務

學習儀表盤通過捕捉學習者活動的數據，然后將這些數據可視化以支持認知(Awareness)、反思(Self-reflection)、意義建構(Meaning Construction)和影響(Impact)。[4]由此可知，學習儀表盤提供的學習支持屬于多層次、由淺入深的過程，不同的階段給予學習者不同的學習支持。在認知階段，主要以數據的可視化為主，學習者通過活動數據流、扁平式圖表等了解自己的學習技能和風格，達到自我認知。反思階段是通過對學習者的提問進行分析，促進學習反思和學習策略的調整，提高“學會學習”的能力。意義的建構屬于更高級別的學習過程，針對前一階段的問題答案進行分析，培養學習者的洞察力和元學習能力。最后，實現最高層面的學習支持——學習行為改變。學習行為的改變是學習支持服務系統的最高要求。

3.多場景交互服務

學習儀表盤廣闊的應用前景也得益于其多場景的交互服務功能。從空間上看，學習儀表盤不僅可以滿足傳統面對面教學場景的需要，同時也能廣泛應用于現代在線混合學習場景，實現線上與線下、虛擬與現實、教育者與學習者多場景交互服務的功能。[5]從時間上看，學習儀表盤既可以應用于專業領域，也適用于日常生活。通過專業知識的學習和業余生活場景的切換、交互，促進學習和生活場景無縫銜接，為學習者提供便利條件，從而推動用戶體驗水平的提升。

4.多方比較與預警

學習儀表盤對數據的收集和分析形成的多個數據子集，是多方比較功能發揮作用的基礎。多方比較功能主要體現在課程和學習者兩個層面。課程上有不同課程之間和相同課程內部之間的比較。不同課程之間的比較能優化和整合課程資源，課程內部的比較則能更好地調整教學策略。學習者的比較既包括學習者的自我比較，比如學習預期目標與實際達到的目標的比較；也包括學習者與其他學習者的比較，如學習進度、學習成績排名等。無論是自我比較還是與他人的比較學習都能夠較好地促進學習者自我反思，增強學習動機。此外，學習儀表盤還具有預警功能，應用代表有普渡大學的信號燈預警系統。信號燈預警系統基于預測模型以顏色警報的形式來顯示“危險學生”，方便教育者進行及時而有意義的干預，有利于學生保留率的提高。[6]

基于上述對學習儀表盤的特征和功能的分析發現，學習儀表盤在成人在線學習中有一定的應用價值，因此，有必要對學習儀表盤應用于成人在線學習中的優勢進行系統分析。

二、學習儀表盤應用于成人在線學習的優勢

(一)信息系統的可視化呈現提升成人學習效率

學習儀表盤被看作是一個針對個體學習者的特殊信息系統。通過直觀、高效、前瞻以及動態化的信息系統可視化呈現，在緩解認知負荷、提高學習效率、便于拓展學習以及增強反饋的即時性等方面都具有積極作用。

1.具有直觀性，緩解成人認知負荷

學習儀表盤能夠將龐大復雜的數據信息以直觀、條理清晰的可視化圖表呈現，用視覺表現效果來代替難以理解的知識概念，把成人學習者難以理解也沒耐心閱讀的生硬文字轉化為通俗易懂的文字，為成人學習者降低了學習難度，大大地提升成人學習者對文本內容信息數據展示的可讀性，緩解了成人學習者的認知壓力。

2.具有高效性，提高成人學習效率

對于成人學習者而言，由于社會角色的多重性，工學矛盾突出，投入在學習上的時間較少。因而，學習效率就顯得格外重要。學習分析儀表盤運用可視化技術將數據信息重新編碼，直接進入結論展示的階段，省略了信息的分析與發現階段。用技術手段代替人為總結，使復雜的分析結果易于理解，有效地減少成人學習者時間投入，提高成人學習效率。

3.具有前瞻性，利于成人拓展學習

前瞻性主要體現在學習儀表盤具有預警和快速分析最新趨勢的功能。在常規的課程學習上，教育者通過預警系統，及時干預“危險”成人學習者的學習行為，既規范了成人學習者的學習行為，又提升了學習效果。與此同時，學習儀表盤利用快速分析趨勢功能還能對學習者感興趣的行業和領域的相關數據進行收集和精確剖析，對未來形勢進行預測、分析、判斷和選擇，有助于豐富成人學習內容，實現成人工作領域拓展學習的目標。

4.具有動態性，增強反饋的即時性

學習儀表盤動態化信息傳播設計，不僅能夠帶來良好視覺審美體驗，還能增強成人學習結果反饋的即時性。突破時空限制的在線學習，雖然在成人教育領域具有顯著優勢，但是教與學分離，對教學過程中互動和反饋的即時性要求也隨之提高。學習儀表盤的應用不僅使在線實時互動成為可能，還能生成多角度、動態化的學情分析報告，供成人學習者直接查看。動態的學情分析報告，一方面能夠記錄和保存成人學習者的所有學習活動；另一方面，可以抽取特定時間段內成人學習者的學習情況，并給予即時反饋，方便學習者實時檢測學習成果，引導學習者調整學習策略，提升自我效能感。

(二)平臺資源印記推送凸顯成人學習個性

學習儀表盤建立在信息可視化、學習分析和教育數據挖掘研究的基礎之上。[7]可視化技術植根于學習認知理論，把抽象、復雜的知識簡單化。學習分析技術則在學習科學和數據分析之間架起橋梁，擴充專業知識，挖掘大量教育環境中形成的數據，[8]教育數據的挖掘是學習分析的核心技術。學習儀表盤通過這三種技術的結合，對成人在線學習過程中產生的行為印記進行系統的分析和挖掘，并以可視化的形式呈現分析結果。個性化行為印記和分析結論數據，助力成人學習者實現個性化學習，更加凸顯成人學習個性。

1.關聯規則便于成人課程及教學的個性化選擇

關聯規則是使用頻率最多，也是使用范圍最廣的數據挖掘技術之一。當兩個或者多個事務之間相互依存和關聯，其中一個事物就能經過關聯規則由其他事物推測得到。在學習分析研究中，關聯挖掘能探索出學習過程中的關聯信息，挖掘出有價值的規律。[9]利用關聯規則對學習者的行為日志數據進行挖掘，學習儀表盤可以發現某個成人學習者在相對較短的時間內訪問的學習模塊，并生成同時訪問模塊關系，便于教育者了解學習者近期學習情況。在課程設置上，關聯規則挖掘算法能幫助找到影響成人學習者成績課程方面的原因，為成人在線學習課程資源建設提供參考建議。當今成人在線學習課程雖然豐富，但是良莠不齊。大多數的課程是直接參考普通教育課程或視頻資源，存在個性化不強，實踐性不夠等不足，導致成人學習者課程滿意度低下。在教學方法上，通過關聯規則可以判斷出適合成人學習者的教學方法，方便成人學習者進行教學方法的選擇，使分層個性化教學成為可能。

2.聚類分析便于成人學習共同體的個性化交流

聚類是指將數據對象分成類或簇的過程，使同一簇中的對象具有很高的相似性，不同簇中的對象高度相異。[10]聚類分析在成人在線學習方面的應用主要體現在劃分學習者群方面，具體包括：成人在線學習共同體的建設以及共同體之間的個性化交流。物以類聚，人以群分。學習儀表盤能根據訪問頁面的內容和學習特征找到具有相似學習特征和學習興趣的學習群體，通過聚類，組成具有共同特點、共同學習興趣的成人學習共同體。學習共同體的建設與形成，不僅能夠引導成人學習者從被動的、單向的個體學習轉向主動、互助的群體學習，而且能夠促進不同學習共同體之間以及同一個共同體不同成員之間的個性化交流。教育者也能更好地采用不同的教學策略,實施個性化教學和提供個別化指導。此外，聚類不僅可以將人進行分類，也可以對優質的課程資源進行分類。學習儀表盤能根據成人學習者潛在的課程資源偏好, 為其提供更優質的課程資源服務，也為成人學習共同體個性化交流助力。

3.文本和語義分析便于成人學習者自我訓練

文本分析和語義分析在成人在線學習過程中也具有應用價值。文本分析指的是對文本資料做計算機語言轉化和處理，進而能夠提高文本處理效率的過程。語義分析則是指應用語義學原理提高數據處理質量，能更好、更準確地識別數據的意義。[11]在線學習中，無論是隨堂練習或者測試，還是教育者與學習者、學習者與學習者之間的互動、溝通等，其信息都是以文字或者語音等形式上傳到網絡的，文本和語義分析功能的應用就十分必要。由于成人學習者教育背景參差不齊、學習功利性強以及學習時間不足等因素的影響，自主學習和自我訓練的意識淡薄。學習儀表盤對學習者在學習過程中產生的內容進行文本分析與語義轉化和處理，將分析結果發送至對應學習者的服務器中。學習者在查看分析結果的過程中不斷改進自身學習行為，能夠觸發自我學習和自我訓練意識，提高自我訓練水平。

4.Web挖掘便于為成人學習者提供個性化服務

Web挖掘是指根據數據挖掘的原則和思想，將傳統的挖掘方法擴展和改進，再應用到Web信息上, 從Web內容資源、鏈接結構及用戶Web使用記錄中尋找有意義信息的過程。[12]成人在線學習過程中，學習行為的痕跡自然而然會寄存在相應的網頁上，采用Web挖掘技術根據不同成人學習者在不同學習組塊的學習記錄，分析用戶偏好, 可為其提供個性化的學習支持服務：個性化學習資源推送、個性化課程內容設置、個性化教學方式的選擇等。同時，Web挖掘能依據成人學習者在某個網頁上的停留時間來判斷學習者可能遇到的重難點部分，為教育教學提供參考，使個性化教學過程中有所側重，進一步增強個性化服務。

(三)課程資源豐富滿足成人個性化學習需求

課程資源共建共享成為教育信息時代發展的重要特征，也豐富了成人在線學習課程資源。成人學習者的構成較為復雜，其年齡層次、學歷層次、知識結構、學習內驅力、學習環境等基本條件差異性較大，對在線課程資源的個性化要求較高。學習儀表盤中可視化的對象不僅包括成人學習者的行為印記還包括學習資源。在對學習者學習行為印記數據進行記錄、整理和分析的基礎上，學習儀表盤能掌握學習者的學習風格和學習能力，自動推送符合學習者能力等級、分類明確和通俗易懂的個性化學習資源和學習計劃，滿足成人在線學習對課程資源個性化高要求的需求，推動成人教育個性化學習和個性化教學目標的實現。此外，學習儀表盤支持課程資源互通共享，為資源廣泛利用提供便利性和更多的可能性。

(四)組織架構完整流暢契合成人學習行為

學習儀表盤在成人在線學習中的應用優勢還體現在其組織架構與成人學習行為的良好契合上。學習儀表盤模型主要由學習、預測和干預三部分組成。其中，學習過程包括六個子因素：學習者自我調節能力、學習心理、指導、在線學習行為、學習者特征和課程類型。預測是指依據分析日志數據和測量數據對學習者學習成績進行預測和劃分干預等級，最后，根據預測分析，利用學習儀表盤對教育者或者學習者進行行為干預、指導。[13]鑒于此，本文提出學習儀表盤組織成人在線學習的基本構想：

Step1：了解學習者特征。成人學習者提供姓名、性別、年齡、最高學歷、專業、職業等基本信息。據此，學習儀表盤將會對成人學習者進行知識、技術及能力的初步測定。

Step2：記錄在線學習行為。學習儀表盤記錄成人在線學習中的讀、寫、點擊、下載以及交流等行為。

Step3：形成日志數據。根據前一步驟中的學習記錄生成每一個成人學習者的學習日志數據，并創建存儲(LMS)。

Step4：實施數據測量。對成人學習者的學習記錄進行調查、測量和整理。

Step5：行為層次分類。通過對成人學習者日志數據和測量數據的整合，使用預測變量進行聚類(行為、屬性等)預測成人在線學習者的成績和學習風格，并以此劃分干預等級。

Step6:進行干預。基于對成人學習者學習情況的了解進行干預等級的劃分，教育者對成人學習者進行適當的干預。

Step7：學習者進行自我調節，教師進行指導。成人學習者自我改進和調整解決學習中存在的問題，必要時向同伴或者教師尋求幫助，爭取優質、高效地完成學習任務。教育者也積極主動提供指導和幫助，共同致力于學習目標達成。

總體來說，學習儀表盤應用于成人在線學習的過程流暢且完整，較好契合了成人學習行為，滿足了成人學習者的學習需求。

三、學習儀表盤應用于成人在線學習的困境

(一)相關收集技術和分析方法受限

大數據技術作為分析技術的基礎仍然面臨很多挑戰：

首先，數據存儲技術、數據處理與分析技術受到計算機硬件發展水平和計算能力的限制。

其次，數據采集技術與分析技術還處在發展階段，距離智能化、自動化、系統化仍有較大差距。

再次，由于數據兼容性問題，數據跨平臺操作與數據共享難以實現。[14]

最后，學習分析需要調取不同的數據庫中的相關數據，但是由于當前數據庫還未能實現互聯共通，學習分析大多只能依靠學習過程中產生的系統內部數據，難以實現對成人學習者立體而全面的分析，最終導致分析結果不夠全面、發揮作用領域有限。

分析方法上，當前學習儀表盤的分析方法以定量研究為主，對質性研究方法的運用較少。對成人學習者的情緒、學習環境和背景、社會關系等質性研究因素考慮較少，不利于生成完善的研究框架與方法。

(二)理論體系亟待建立和完善

學習儀表盤在教育領域的應用可以為學習者、教育者、管理者以及研究者等提供有力的數據支持，迎合了當前在線學習、個性化學習的需要，為教育管理、教育研究提供科學客觀的依據與寬廣的視野，推動了教育模式不斷革新和教育理論不斷發展。但是，目前學習儀表盤的應用還屬于新興研究領域，涉及數據挖掘、網絡技術、學習理論、教學理論、社會網絡等多種理論或方法，現有的理論基礎與應用理論框架不夠系統化、明確化，阻礙了學習儀表盤的發展。[15]理論是實踐的基礎。學習分析理論體系的建立和完善，一方面離不開實踐，依賴學習分析實踐的不斷發展與嘗試，另一方面依賴于廣大研究者的不斷探索與總結，理論的完善反過來指導并促進實踐的不斷演進，從而實現學習分析理論與實踐循環前進的良性發展。

(三)制度和管理能力不足

學習分析不是單純的技術問題，還涉及人的干預和優化。[16]制度和管理技能方面的不足，制約了學習儀表盤在成人在線學習中的應用。

首先，學習儀表盤的應用需要耗費大量的人力和物力，高額的費用對于一般的成人培訓機構來說難以接受，不利于學習儀表盤的推廣和普及。

其次，學習儀表盤對操作技能要求比較高，需要有一定數據素養和學習分析技能基礎。傳統的成人學習者和教育者對新型學習支持工具了解較少，更難以具備類似技能。技能不足導致對圖表信息理解不深，直接影響學習儀表盤應用效果。

最后，教育信息化與社會化密不可分，加強管理并適應社會化是學習儀表盤應用不斷追求的目標，也是當前應該努力的方向。

(四)忽視教學，分析結果不夠準確可信

學習儀表盤的應用本質上是分析技術在教育領域的應用，重點在技術應用，教學沒有得到應有的重視。學習儀表盤側重數據的收集、分析以及呈現，對成人學習者的學習提供幫助，對教師的教學內容、方法、教學策略較少涉及。同時，學習儀表盤利用技術對學習者的登錄次數、花費時間、點擊率、訪問資源與數量以及測試成績等指標進行測評，這些數據可視化呈現雖然具有簡潔又迅速的特點，但是學習是內部心理和內隱思維的活動過程，并不是全部都能夠通過外顯行為表現出來的，而且成人學習過程復雜多變，這些成果終究只能體現成人學習者學習的局部信息。[17]因此,學習儀表盤的數據分析結果的可信度和準確性有待進一步提升。

(五)隱私泄露與倫理問題

數據使用的私密性是學習分析技術利用過程中需要重視的問題。[18]學習儀表盤應用于成人在線學習過程中，分析的對象是成人學習者的基本信息和學習相關數據，在收集數據與應用的過程中必然會涉及隱私泄露與倫理問題。目前，由于學習分析相關的法律制度、道德引導、安全技術尚未明晰，學習儀表盤在應用過程中，仍然存在隱私泄露的風險。對于成人學習者而言，自我防范主觀意識較強，對私密信息的嚴密性要求高，隱私泄露和倫理問題會直接影響他們是否愿意使用該種學習支持服務系統。

總之，大數據時代，隨著教育信息化的不斷發展,信息技術與教育進一步融合是不可逆的歷史潮流。如果說學習分析技術在教育領域的應用是信息技術為教育領域帶來福音的重要體現，那么，學習儀表盤在成人在線學習中的應用則是具體表征。學習儀表盤的特點和功能與成人在線學習需求不謀而合，在成人教育領域有著廣闊的應用前景。但是要使學習分析技術真正在成人教育領域得到普遍應用并實現其最大的應用價值，還需百尺竿頭更進一步。