基于xAPI的三分屏課件學習跟蹤研究

蒙江 勞傳媛

關鍵詞：xAPI；三分屏課件；學習跟蹤；Statement；LRS

0 引言

信息技術的迅猛發展引發了數據的井噴式增長，由此步入大數據時代。當前，大數據正與教育深度融合，助力教育向規范化、科學化、智能化方向發展。數據驅動發展，教育亟待變革，其中就包括教育資源的革新[1]。學習者與教育資源的互動應當是一個雙向促進的過程，學習者在互動中進行知識建構、優化知識結構，教育資源在互動中積累數據、優化內容結構。教育資源的優化關鍵在于數據的跟蹤和收集，采用適切的技術規范能夠提升數據跟蹤和組織的效率，而Experience API（xAPI） 就是這樣的一種技術規范。

xAPI是一種簡單、靈活的技術規范，它定義了如何存儲和檢索學習者在活動中產生的學習經歷，這種靈活的記錄方式提高了理解和比較學習經歷及其結果的能力[2]。xAPI基于“活動流”（Activity Stream） 規范來描述學習者的學習經歷[3]。“活動流”規范強調了學習經歷的可讀性，例如“小明播放了視頻”即為一條可讀的學習數據。在xAPI 規范中有兩個關鍵元素：Statement和學習記錄倉儲（LRS） ，其中Statement就遵從了“活動流”規范。Statement采用“Actor+Verb+Ob? ject”的形式來創建學習者的學習經歷，Actor即為學習者，Verb為學習者與資源的交互行為，Object為行為作用對象。除此之外，還可以包括Result（結果）、Timestamp（時間戳）等學習數據。LRS是負責接收和存儲學習經歷的系統，它使得學習數據能夠規范化存儲和共享。

三分屏課件是學習資源的常見呈現形式，它將課件劃分為視頻區、文檔區和章節索引區三部分：視頻區通常放置教師講課時的錄屏；文檔區通常放置PPT或WORD文檔，還可以在適當的節點顯示章節測試題；章節索引區放置當前學習內容的目錄結構，學習者可以點擊章節目錄調整學習進度。使用三分屏課件進行學習，遵循了雙通道假設理論[4]，能夠充分利用視覺和聽覺通道，提高學習者信息獲取、組織和處理的能力，從而提高學習效果。同時，由于文檔區可以放置圖文并茂的PPT，基于雙重編碼理論[5]，有助于減輕學習者的認知負荷，提高其記憶力和想象力。三分屏課件的資源多元化特性，使得學習者在與三分屏課件的交互中，會產生多樣化的學習數據，有利于學習行為的分析。基于以上考慮，設計基于xAPI的三分屏課件學習跟蹤機制，標準化跟蹤和保存學習者的學習數據。

1 跟蹤設計

基于xAPI的三分屏課件學習跟蹤模型如圖1所示。學習者進入三分屏課件平臺進行學習，學習過程中會產生大量的學習數據，這些數據都可以創建為xAPI Statement的形式，Statement記錄的數據包括：學習者的身份標識（Who） ，可以設置為用戶名；學習者與課件的互動行為（Did） ，例如登錄、播放、提交等；學習行為的作用對象（What） ，可將三分屏課件細分為視頻、文檔、章節索引和測試題；學習的結果（Result） ，包括學習進度和測試的得分情況等；學習行為產生的時間（When） ，通常記錄為時間戳格式。學習者產生的每一條Statement，會被存儲在LRS中，LRS可以集成可視化分析工具，對Statement進行統計分析，如Did在時間上的變化趨勢、Did和What的相關性、Statement 各項數據的統計等。

mentS包ta含te“mAenctto采r+用Ve了rb+JOSObjNec語t”三法個格必式要，簡屬性單，的描S述tat了e?“Who Did What”。其中，Actor存儲了學習者的用戶名，Verb從xAPI提供的動詞列表中選取，Object設計為xAPI定義的Activity類型[6]。每個Activity對象中均以URI（IRI） 的形式描述了學習活動的類型（Activity vTiydpeeo）” ，描如述UR了“I一ht個tps視：//w頻3id（v.iodrego/x） a活pi/動vid。eo/顯act然ivi在ty-進typ行e/Statement設計時，關鍵在于Verb和Activity Type的定義和選擇。

表1展示了基于三分屏課件的動詞設計及其釋義。在三分屏課件的學習情境下，需要分別為視頻、文檔、測試題、章節索引四種不同類型的資源設計相對應的Verb，以便準確、詳細地記錄學習者的行為。表中前三行的動詞針對整個課件，例如學習者的一條學習軌跡為“打開（open） 課件，跳過（skipped） 前導章節，完成（completed） 后續章節的學習后關閉（closed） 課件”，同時平臺可以根據學習者觀看視頻的時長和測試題的得分情況等數據來判定學習者的學習效果，給出及格（qualified） 或掌握（mastered） 的評價反饋。表中后四行的動詞針對具體的四種類型資源，按照視頻、文檔、測試題、章節索引的順序進行描述，如“選擇（se? lected） 第一章目錄，播放（played） 視頻，閱讀（read） PPT 文檔，提交（submited） 測試題結果，通過（passed） 測試”即為一條針對具體資源的學習軌跡描述。

表2展示了基于三分屏課件的活動類型設計及其釋義。其中視頻區的活動類型為video，文檔區由于可以呈現PPT、Word、測試題等內容，所以其活動類型包括document、question、unit-test，章節索引區的活動類型包括chapter、section、module，最后是針對整個課件的course。

2 跟蹤實現

要實現基于xAPI的三分屏課件的學習跟蹤，關鍵在于xAPI Statement的創建、接收和存儲。其中，負責創建Statement的是進行三分屏課件學習的平臺，該平臺根據用戶的操作生成相應的Statement語句，并將其發送出去；負責接收Statement的是LRS，本研究使用了開源的LRS——Learning Locker，它負責接收State? ment并將其存入數據庫中；負責存儲Statement的是MongoDB數據庫，這是一個面向文檔存儲的數據庫，適合JSON 格式數據的存儲，而Statement 就采用了JSON格式。

JSON格式的Statement 如圖2所示，actor屬性記錄了學習者的用戶名及郵箱，verb屬性和object屬性都采用了URI的方式，分別描述了學習動作和作用對象，同時還對該URI進行了具體的闡釋。timestamp屬性指明了學習動作發生的時間點，stored屬性為State? ment存入Learning Locker的時間。id屬性唯一標識一條Statement語句，version為當前使用的xAPI版本號。除了以上屬性之外，通常還可以定義Result屬性，保存學習的結果。

創建了Statement之后，就可以發送到Learning Locker中了。Learning Locker分為兩個子系統，一個是Learning Locker應用，一個是 xAPI服務。Learning Locker應用提供瀏覽器UI和API接口，UI使得用戶可以直接在瀏覽器上操作界面，API則為用戶訪問數據庫提供了RESTful風格的路由。xAPI服務提供對API 接口的訪問，以便與xAPI規范中定義的數據模型進行交互，故三分屏課件學習平臺創建的Statement將直接由xAPI服務負責接收和處理。

以圖3所示的三分屏課件為例，學習者操作界面時所產生的Statement數據會被平臺跟蹤和捕捉，并發送給Learning Locker。圖4為Learning Locker的State? mmeenntt明展細示（界圖面6，） 由構左成邊。的通過過濾在器過（濾圖器5中） 和篩右選邊學的習S者tat和e?學習時間，得到了學習者admin在5月17日當天的11 條Statement數據，從上到下在時間上的呈現順序為由近及遠。分析這11條數據，可以得知admin的一條學習軌跡：打開（opened） 課件，平臺自動定位到上一次學習的節點，進行斷點續播（resumed） —選擇（selected） 10.3.1小節內容進行學習—觀看完（played，read） 視頻和文檔內容后出現了測試題，提交（submitted） 答案—完成（completed） 該小節全部內容的學習，關閉（closed） 課件。在這過程中依次用到了course、section、video、document、question五種活動類型，界面上展示的是這幾種活動的詳細定義（definition） 。

3 結束語

三分屏課件作為一種常見的教育資源，通常僅作為承擔學習內容的載體。在教育大數據的背景下，我們需要重新審視它在教學過程中扮演的角色，化其被動為主動，變其僵化為靈活。本文在xAPI技術規范的支持下，構建了三分屏課件學習跟蹤模型，深入剖析了Statement的屬性，對其Verb和Activity Type進行了詳細的設計，并基于此實現了對三分屏課件學習的全過程跟蹤和規范化記錄。這些多樣化的學習數據，是分析學習者學習行為和學習效果的依據，同時其分析結果既能作為資源內容重構的重要支撐，又可以通過結果的反饋促進學習者的學習。基于xAPI的三分屏課件學習跟蹤研究，是改進和優化三分屏資源、實現學習者與資源的雙向促進的有益嘗試。