學(xué)習(xí)行為統(tǒng)計分析在公共計算機教學(xué)中的應(yīng)用*

◆王虎 欽明皖 吳海輝 楊勇

學(xué)習(xí)行為統(tǒng)計分析在公共計算機教學(xué)中的應(yīng)用*

◆王虎 欽明皖 吳海輝 楊勇

通過對在線學(xué)習(xí)行為進行分析，闡述其主要構(gòu)成指標，并建立行為信息模型，在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺基礎(chǔ)上，采集學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為信息，提出網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為實時統(tǒng)計分析的方法并進行實踐，以進一步提高公共計算機課程教學(xué)質(zhì)量。

在線學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)行為分析；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺；公共計算機基礎(chǔ)課程

1 引言

公共計算機基礎(chǔ)課程的特征是應(yīng)用性和基礎(chǔ)性，各高校相關(guān)教學(xué)部門一直關(guān)注如何有效開展教學(xué)活動，但在教改實施中，更多關(guān)注對所“教”的內(nèi)容、方法等進行改革，而很少研究“學(xué)”的問題。伴隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)已成為重要的學(xué)習(xí)形式，但在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，注意力過多集中于如何組織知識點、設(shè)計課程內(nèi)容、提供教學(xué)資源等方面，忽視了對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程監(jiān)控。通過研究網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為，有助于對基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)規(guī)律有更深刻的了解，使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計更加有效地為學(xué)習(xí)者提供服務(wù)，并將有助于調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，增強學(xué)習(xí)參與度，提高學(xué)習(xí)效率，并提升教學(xué)質(zhì)量。

2 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為分析

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為就是指在現(xiàn)代通信技術(shù)支持下，借助多樣的基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)資源，學(xué)習(xí)者為達到預(yù)定效果而采取的一系列操作或活動，如確定目標、制訂計劃、選擇方法、操作行為等，主要采用自主和協(xié)作的學(xué)習(xí)方式［1］。學(xué)習(xí)行為統(tǒng)計分析是為了保證學(xué)習(xí)質(zhì)量，達到學(xué)習(xí)目標，對整個學(xué)習(xí)行為發(fā)生的所有活動進行規(guī)劃、檢查、評估、反饋和調(diào)整的一系列過程［2］。通過對在線學(xué)習(xí)行為進行統(tǒng)計分析，可以實現(xiàn)：

1）全面檢查學(xué)習(xí)者在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行的自主學(xué)習(xí)過程，有助于教師更好地針對不同的學(xué)習(xí)者提供具體的、個性化的指導(dǎo)；

2）充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主動性、積極性和創(chuàng)造性，使得學(xué)習(xí)者最終理解、掌握并靈活運用所學(xué)的課程知識。

3 學(xué)習(xí)行為統(tǒng)計分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)模型 實現(xiàn)對基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，首先要解決的問題是如何對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)模型進行準確定義，以及確定如何自動實時、高效地采集學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的技術(shù)和規(guī)范。本文依據(jù)活動理論和行為科學(xué)（Behavioral Science）的基本原理［3］，深入分析網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的本質(zhì)屬性，建立網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)模型［1］。

1）主體，即用戶身份標識，作為學(xué)習(xí)者使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的賬號信息，具有唯一性。

2）操作：由學(xué)習(xí)者進行自主學(xué)習(xí)過程中所做的各種操作的集合，以及對應(yīng)的時間構(gòu)成。

3）客體：學(xué)習(xí)者進行學(xué)習(xí)時在教學(xué)平臺操作的對象集合，包括操作對象的類別、名稱或標識編碼數(shù)據(jù)等。

數(shù)據(jù)的采集、處理及展示 確定操作行為集合，對各類行為定義進行編碼以獲得標識代碼。本文設(shè)計的行為標識由兩部分組成：標識碼（Behavior Code）和標識說明（Behavior Desc）。

在數(shù)據(jù)采集模塊中，根據(jù)客戶端與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交互，實時跟蹤學(xué)習(xí)者在教學(xué)平臺的操作活動，對數(shù)據(jù)進行采集、量化，獲得在線學(xué)習(xí)操作行為數(shù)據(jù)，按預(yù)先設(shè)置好的格式存儲于數(shù)據(jù)庫，為后繼分析學(xué)習(xí)行為特征、匯總統(tǒng)計做準備。采集功能模塊對所發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為進行量化及屬性表示，并采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)進行存儲，如表1所示。

統(tǒng)計分析模塊的功能是對存儲在數(shù)據(jù)庫中的用戶學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進行加工處理，教學(xué)管理者可以對處理后的數(shù)據(jù)進行實時的查詢、匯總、統(tǒng)計、分析，并以報表、表格或圖表等圖形化用戶界面將處理結(jié)果在Web頁面中顯示，為教師及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題以改進教學(xué)方式方法、教學(xué)管理部門做相關(guān)決策提供可靠數(shù)據(jù)支撐。

表1 行為屬性表示

作者：王虎，安徽大學(xué)計算機教學(xué)部講師，研究方向為智能計算、數(shù)據(jù)挖掘；欽明皖，安徽大學(xué)江淮學(xué)院副教授、副院長，研究方向為數(shù)據(jù)庫、軟件工程（230031）；吳海輝、楊勇，安徽大學(xué)（230601）。

學(xué)習(xí)行為統(tǒng)計項 隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，尤其在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，針對如何更加科學(xué)、合理地對學(xué)習(xí)者進行評價，出現(xiàn)很多新的方法和形式。其中，量規(guī)（Rubric）是一種結(jié)構(gòu)化的量化評價標準，可對所要評價的目標進行逐層細化，從多個方面規(guī)定評級指標，不僅可操作性強，而且準確性高［4］。本文根據(jù)學(xué)習(xí)者在線時長、出勤次數(shù)、提交作業(yè)個數(shù)/次數(shù)、提交實驗個數(shù)/次數(shù)、階段測試成績等制定量規(guī)，對學(xué)習(xí)行為進行統(tǒng)計分析，如表2所示。

表2 統(tǒng)計指標項

系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本文設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)主要分成兩個大的模塊：學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集模塊對學(xué)習(xí)者與教學(xué)平臺交互產(chǎn)生的相關(guān)在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行采集，如登錄、學(xué)習(xí)資源獲取、操作指導(dǎo)視頻觀看、提交作業(yè)/實驗、注銷等統(tǒng)計參數(shù)數(shù)據(jù)，量化、整理后存儲于行為數(shù)據(jù)庫中。

統(tǒng)計分析模塊對行為數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行提取、匯總、加工，通過圖形化界面，對學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)行為進行實時統(tǒng)計分析。比如：展示單個學(xué)習(xí)者的在線學(xué)習(xí)時間總體曲線，教學(xué)平臺訪問時間人數(shù)分布，在線時間長度分布統(tǒng)計；展示教學(xué)平臺開設(shè)課程被訪問的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如訪問人數(shù)、平均訪問時間長度、課程設(shè)置各欄目的訪問情況、出勤情況、作業(yè)/實驗提交進度的情況等。

4 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為統(tǒng)計分析的應(yīng)用實踐

對學(xué)習(xí)者網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為的統(tǒng)計分析，在內(nèi)容上包含如下幾個方面。

平臺訪問時段統(tǒng)計 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺充分體現(xiàn)了教與學(xué)活動的時空分離性、異步性，學(xué)習(xí)者個別化自主學(xué)習(xí)、協(xié)作性學(xué)習(xí)等特點，通過對平臺訪問時間的統(tǒng)計分析，可為教師和管理人員提供積極意義的參考。比如：教師根據(jù)學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)人數(shù)集中的主要時間段，通過教學(xué)平臺站內(nèi)郵件、BBS論壇等，參與學(xué)習(xí)者之間的互動，掌握發(fā)布教學(xué)資源、提供學(xué)習(xí)材料、回答問題的時間點。

圖1 學(xué)習(xí)行為統(tǒng)計分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 在線人數(shù)實時統(tǒng)計圖（周期：天）

圖3 在線時間分布統(tǒng)計圖（周期：學(xué)期）

圖2是指定日期24小時內(nèi)訪問人數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果，教學(xué)平臺訪問量主要集中于上午10—12時，下午16—18時，這與實驗課程安排時間吻合；在晚間19—23時，有部分學(xué)習(xí)者利用課余時間通過教學(xué)平臺進行學(xué)習(xí)。

在線時間區(qū)段統(tǒng)計 對學(xué)習(xí)者在線時間長度分布情況進行統(tǒng)計，可讓教師對學(xué)習(xí)者所選教學(xué)平臺課程在線參與度進行客觀評價。而且，在相同的作業(yè)/實驗提交數(shù)量一致的情況下，在線時間越短，也從側(cè)面反映教師的教學(xué)質(zhì)量、學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率等情況；并可對教師區(qū)分教學(xué)難點、合理分配各知識點教學(xué)時間等決策提供參考。

圖3所示的統(tǒng)計結(jié)果為教學(xué)平臺學(xué)習(xí)者不同在線時間區(qū)段的人數(shù)分布情況，每個時間區(qū)段為9個小時。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，學(xué)習(xí)者每學(xué)期在線學(xué)習(xí)時間長度集中在10～45小時之間，少數(shù)會超過70小時。這與學(xué)習(xí)者在教學(xué)平臺選課數(shù)量以及學(xué)習(xí)偏好、習(xí)慣有關(guān)，有的學(xué)習(xí)者登錄平臺所做的操作主要是下載實驗素材，自主學(xué)習(xí)方式以離線操作為主；有的學(xué)習(xí)者對平臺教學(xué)資源、操作視頻等則比較關(guān)注，時常登錄進行查閱、觀看，同時積極利用教學(xué)平臺通信模塊，參與教師及其他學(xué)習(xí)者的交互活動。

個體學(xué)習(xí)行為統(tǒng)計 通過收集在線學(xué)習(xí)行為而實時生成統(tǒng)計報表，有利于教師實時掌握學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)進展情況。根據(jù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為的統(tǒng)計信息，了解其在線學(xué)習(xí)行為的規(guī)律，使用課程資源、信息交流等方面的偏好，以便教師可以及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容；關(guān)注學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中的自我管理，激發(fā)其自主學(xué)習(xí)的積極性；幫助學(xué)習(xí)者排除學(xué)習(xí)過程中遇到的障礙；引導(dǎo)、督促學(xué)習(xí)者更好地參與網(wǎng)上教學(xué)活動。

表3是以教學(xué)班為單位，對學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)行為進行實時統(tǒng)計的情況，其內(nèi)容分為三個部分：作業(yè)提交進度；實驗提交進度；出勤統(tǒng)計。提交作業(yè)總數(shù)80%以上的學(xué)習(xí)者占總數(shù)的73%，基本完成全部實驗的學(xué)習(xí)者占總數(shù)的90%，這與任課教師對作業(yè)和實驗的進度要求有關(guān)聯(lián)。

對前兩項統(tǒng)計結(jié)果進行分析，可以發(fā)現(xiàn)有約10%的學(xué)習(xí)者的進度落后于教學(xué)進度，結(jié)合第三項出勤/滿勤比率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，教師能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者對該課程學(xué)習(xí)態(tài)度和興趣的變化趨勢，若落后進度比率一直上升，則應(yīng)考慮導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因并采取相應(yīng)措施，如通過座談、走訪、討論的形式獲悉真正原因，隨之調(diào)整教學(xué)策略或教學(xué)進度，以保證教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)定。

表3 學(xué)習(xí)行為實時統(tǒng)計

各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)均可以查看對應(yīng)詳細信息，以實驗提交統(tǒng)計為例：教師不僅可以查看實驗結(jié)果完成的質(zhì)量，還可以根據(jù)提交實驗的時間、完成的速度等參數(shù)，對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果進行完整的評價。

5 結(jié)語

通過網(wǎng)絡(luò)進行學(xué)習(xí)，具有開放、協(xié)作、自主、多維等特性，有必要對評價的方式做出改變，變終結(jié)性評價為過程性評價。通過對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺功能進行升級完善，設(shè)計在線學(xué)習(xí)行為統(tǒng)計分析系統(tǒng)，對學(xué)習(xí)者的在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進行采集、整理，并對其進行統(tǒng)計分析，可以作為學(xué)習(xí)者的過程性評價依據(jù)。

本系統(tǒng)在安徽大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上使用，從大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程入手，逐步推廣，一年多以來，在監(jiān)控、引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為，提升學(xué)習(xí)者的自我約束控制能力，督促學(xué)習(xí)者加強平時學(xué)習(xí)，提升公共計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)質(zhì)量等方面取得良好的效果。在后繼工作中，考慮增加行為信息模型變量，如師生互動、所屬專業(yè)等，挖掘行為數(shù)據(jù)背后更深層次的意義。

［1］楊金來，張翼翔，丁榮濤.基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的學(xué)習(xí)行為監(jiān)控研究［J］.計算機教育，2008（11）：65-68.

［2］董奇，周勇.論學(xué)生學(xué)習(xí)的自我監(jiān)控［J］.北京師范大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，1994（1）：8-14.

［3］楊開城，李文光，胡學(xué)農(nóng).現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計的理倫體系初探［J］.中國電化教育，2002（2）：12-18.

［4］元帥，鄒軍華，劉丹.基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的在線學(xué)習(xí)行為分析與評價［J］.中國教育技術(shù)裝備，2013（15）：27-28.

G642

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1671-489X（2016）18-0059-03

安徽大學(xué)本科教育質(zhì)量提升計劃項目（項目號：xjjyxm14097）；安徽省級質(zhì)量工程項目（項目號：2013gxk015）。

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.18.059