遠程教育中的個性化推薦混合學(xué)習(xí)研究

摘要：以網(wǎng)絡(luò)教育為核心的遠程教育正在飛速發(fā)展，而混合學(xué)習(xí)可以有效地提高其教學(xué)質(zhì)量。為了解決遠程教育學(xué)習(xí)者在混合學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)進度、興趣等方面存在差異的問題，我們在混合學(xué)習(xí)中引入數(shù)據(jù)挖掘知識。研究并設(shè)計了一個結(jié)合Web日志的個性化推薦混合學(xué)習(xí)模式。該模式可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的實際情況為其推薦個性化學(xué)習(xí)方案，包括學(xué)習(xí)目標、學(xué)習(xí)內(nèi)容、習(xí)題測試等，為系統(tǒng)全面地進行遠程教育的教學(xué)設(shè)計與實踐、提高教學(xué)質(zhì)量提供幫助。

關(guān)鍵詞：遠程教育；混合學(xué)習(xí)；Web日志；個性化學(xué)習(xí)

中圖分類號：G728 文獻標志碼：A 文章編號：1009-4156(2011)II-081-02

一、引言

隨著科技與網(wǎng)絡(luò)的不斷進步與發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)教育為核心的遠程教育(E—learning)已成為高等教育中的一個重要組成部分，同時其手段也有了質(zhì)的飛躍，成為高新技術(shù)條件下的遠程教育。無論學(xué)歷教育、終身教育還是職業(yè)培訓(xùn)，遠程教育都發(fā)揮著越來越重要的作用。目前，教學(xué)質(zhì)量的問題已經(jīng)成為制約遠程教育發(fā)展的一個關(guān)鍵因素。混合學(xué)習(xí)(Blendedlearning)作為一種創(chuàng)新的教學(xué)模式，對于提高遠程教育的教學(xué)質(zhì)量有著積極的推動作用。

目前，國內(nèi)外許多研究者已深入研究混合學(xué)習(xí)模式及其相關(guān)應(yīng)用，并提出在成人高等教育教學(xué)運行模式改革、教師教育技術(shù)能力培訓(xùn)、高校課程教學(xué)設(shè)計等方面的研究與探討，希望通過運用混合學(xué)習(xí)，可以提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造能力和獨立解決問題的能力，并能實現(xiàn)降低學(xué)習(xí)成本、提高學(xué)習(xí)效率、優(yōu)化學(xué)習(xí)效果等。

二、遠程教育中的混合學(xué)習(xí)

(一)混合學(xué)習(xí)原理及其相關(guān)知識

隨著網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，混合學(xué)習(xí)的應(yīng)用與發(fā)展逐步在企業(yè)、學(xué)術(shù)界、教育等機構(gòu)不斷得到推廣，國內(nèi)外越來越多的研究者專注于混合學(xué)習(xí)的研究與設(shè)計，并對此提出了許多相關(guān)理論及其應(yīng)用成果。Singh等人認為混合學(xué)習(xí)是在適當?shù)臅r間對適當?shù)娜瞬捎眠m當?shù)膶W(xué)習(xí)方式，同時配合不同的個人學(xué)習(xí)風(fēng)格，以使他們掌握適當?shù)闹R技能，從而使學(xué)習(xí)效果達到最優(yōu)化。在國內(nèi)，許多研究者對混合學(xué)習(xí)的定義雖然有所不同，但是他們大致都認為混合學(xué)習(xí)綜合了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，使教師的引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)督作用和學(xué)生的主動性、積極性、創(chuàng)造性都得到相應(yīng)的發(fā)揮。

(二)遠程教育混合學(xué)習(xí)環(huán)境分析

在現(xiàn)在的遠程教育教學(xué)模式中.主要采用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)學(xué)習(xí)兩種模式。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)是通過網(wǎng)絡(luò)平臺、數(shù)字化、多媒體的形式進行學(xué)習(xí)，充分體現(xiàn)了教學(xué)資源的共享性、開放性、交互性好等特點，促進了學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。但網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)減少了師生之間面對面交流的機會，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏合作交流，往往會感到孤立無助。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)主要是以教師講授為中心的面對面教學(xué)，這有利于發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，但是其模式單一，忽視了學(xué)生的主動性、創(chuàng)造性和積極性，不利于學(xué)生養(yǎng)成獨立自主的學(xué)習(xí)能力。正是基于以上兩種學(xué)習(xí)模式的優(yōu)缺點，混合學(xué)習(xí)的提出既彌補了傳統(tǒng)教學(xué)模式中“以教為中心”、“以教師為主導(dǎo)”的缺陷，又充分結(jié)合網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)模式中“以學(xué)為中心”、“以學(xué)生為主體”的優(yōu)勢。

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，各遠程教育教學(xué)單位目前已基本具備了所需條件，無論是根據(jù)實際情況自主建設(shè)的教學(xué)資源網(wǎng)，還是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，如天空教室、Blackboard等。學(xué)生在這些平臺上自主學(xué)習(xí)，通過網(wǎng)絡(luò)的方式進行在線答題、在線交流，但由于他們之間存在知識掌握程度、學(xué)習(xí)習(xí)慣、思考方式、學(xué)習(xí)進度等方面的差異，勢必需要設(shè)計一種方法既能保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，又能使不同程度、能力的學(xué)生有一個屬于自己特有的學(xué)習(xí)環(huán)境，即個性化學(xué)習(xí)。

三、Web日志及其相關(guān)知識

(一)數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘也稱為知識發(fā)現(xiàn)，是從存放在數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫或其他信息庫中的大量數(shù)據(jù)中挖掘出有用信息和知識，從而將這些獲取的信息和知識廣泛地應(yīng)用于市場分析、工程設(shè)計、商務(wù)管理等多方面。本文所涉及的是Web日志挖掘，其主要用于個性化分析與用戶訪問模式分析。

(二)Web日志及其預(yù)處理

常見的Web日志格式主要由兩類：一類是Apache的NC－SA日志格式；另一類是IIS的W3C日志格式。目前最常用的是NCSA擴展日志格式(ECLF)及基于自定義類型的Apache日志格式，本文主要介紹ECLF，它主要包括訪問主機、訪問日期和時間、請求類型、請求的URL頁面、狀態(tài)碼等信息。

雖然Web日志格式統(tǒng)一，但并非所有的信息都可用，因此在分析日志前需要做預(yù)處理工作，主要完成數(shù)據(jù)清理、用戶識別、會話識別、路徑補充等，其中數(shù)據(jù)清理主要清除后綴如gif、jpeg、jPg、map等日志記錄，過濾請求方式為POST或HEAD的日志記錄，清理狀態(tài)標志符為非正常響應(yīng)的日志記錄，最終保留的日志記錄包括訪問主機、訪問日期和時間、URL等。然后，為了識別同一用戶的訪問情況，可以采用以下三種方法：不同的1P地址則認為是不同的用戶；相同的IP地址且具有不相同的操作系統(tǒng)或瀏覽器則認為是不同的用戶；IP地址、操作系統(tǒng)或瀏覽器均相同，則查看前后被訪問的頁面是否具有鏈接關(guān)系，若無則認為是不同的用戶。經(jīng)用戶識別后，為不同的用戶設(shè)置不同的ID。下一步則需要對相同的ID進行會話識別。Web日志中的會話(session)主要是指用戶一次會話中請求的所有頁面序列集合，首先預(yù)設(shè)時間閾值H(一般情況下H=30min)，當前后所請求頁面之間的時間差超過H時，則認為是新會話的開始。最后，對每次會話中的請求頁面URL進行必要的路徑補充。

(三)訪問模式識別

本文所涉及的訪問模式識別實際上是采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從會話文件中抽取出頻率最高、訪問最多的序列模式。為了得到更精確的結(jié)果，有些研究者在處理該階段時還結(jié)合了站點結(jié)構(gòu)、頁面內(nèi)容、代理日志等方面的內(nèi)容。常用的序列模式識別算法有基于類Apriori理論的GSP算法、spade算法等，還有基于分治思想的FreeSpan算法、prefixSpan算法等，以及基于序列比較的Disc—all算法等。本文中日志文件經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理后，采用類Apriori算法求得每個ID的訪問序列模式，并構(gòu)建知識庫，為后面的個性化推薦做準備。

四、遠程教育中的個性化推薦混合學(xué)習(xí)

(一)個性化學(xué)習(xí)

個性化學(xué)習(xí)是根據(jù)學(xué)習(xí)者的個性特征實施的學(xué)習(xí)活動，根據(jù)他們的個別所需提供最佳的學(xué)習(xí)方法和策略，充分體現(xiàn)了以人為本的教育理念，是一種最人性化、最有前途的學(xué)習(xí)方式。

(二)遠程教育教學(xué)的個性化推薦混合學(xué)習(xí)模式

我們采用Web日志挖掘技術(shù)對遠程教育學(xué)習(xí)者的瀏覽軌跡進行分析，并結(jié)合他們的學(xué)習(xí)進度、掌握知識程度、學(xué)習(xí)興趣和愛好等方面，研究并設(shè)計一個具有個性化推薦模塊的混合學(xué)習(xí)模式，其目的是希望通過數(shù)據(jù)挖掘手段能更好地為他們提供個性化學(xué)習(xí)服務(wù)，同時將其學(xué)習(xí)結(jié)果及時反饋，教師可根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況、特征、需求以及反饋信息等及時修改并完善教學(xué)目標、內(nèi)容和方法等。

個性化推薦混合學(xué)習(xí)模式主要實現(xiàn)過程：經(jīng)學(xué)習(xí)者訪問瀏覽后在服務(wù)器上所記錄的日志文件具有相同的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合站點結(jié)構(gòu)或內(nèi)容采用數(shù)據(jù)預(yù)處理手段，經(jīng)數(shù)據(jù)清理、用戶識別、會話識別、路徑補充等操作將所有的日志記錄按照不同的學(xué)習(xí)者、時間閾值劃分成不同的會話片段，并以每位學(xué)習(xí)者的會話記錄集進行存儲。接著采用Apriori算法計算出每位學(xué)習(xí)者的訪問序列模式并構(gòu)建知識庫，從而得知每位學(xué)習(xí)者各自的學(xué)習(xí)興趣、偏愛學(xué)習(xí)內(nèi)容等，這可能使得學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)目的、內(nèi)容產(chǎn)生不平衡性。因此，基于遠程教育環(huán)境下的個性化推薦混合學(xué)習(xí)模式將結(jié)合學(xué)習(xí)者自身的情況(包括學(xué)習(xí)進度、學(xué)習(xí)興趣、掌握知識程度等)為其推薦個性化學(xué)習(xí)方案，包括推薦他們補充的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)目標、習(xí)題測試等，同時，個性化推薦混合學(xué)習(xí)模式也將根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)結(jié)果、反饋信息、自身學(xué)習(xí)情況的變化等及時修改推薦方案，教師也可據(jù)此完善教學(xué)目標、內(nèi)容和教學(xué)手段等。

五、小結(jié)

從目前的相關(guān)研究可知，混合學(xué)習(xí)主要憑借其在學(xué)習(xí)過程中既能發(fā)揮教師的引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控等作用，又能體現(xiàn)學(xué)生的主動性、積極性與創(chuàng)造性，因此在遠程教育教學(xué)模式中占有極其重要的地位。但是作為學(xué)習(xí)過程的主體——遠程教育學(xué)習(xí)者具有各自的學(xué)習(xí)進度、學(xué)習(xí)特征、興趣愛好等。因此，本文研究并設(shè)計了使其知識面平衡發(fā)展的個性化推薦學(xué)習(xí)模式，包括學(xué)習(xí)的內(nèi)容、目的、習(xí)題等，旨在讓知識得到更好地發(fā)揮、學(xué)習(xí)內(nèi)容更加豐富，從而獲得更有效的學(xué)習(xí)效果，提高遠程教育教學(xué)質(zhì)量。在遠程教育混合學(xué)習(xí)模式中引入個性化推薦，這是一個新的嘗試，還需要在實踐中不斷改進和完善。

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