在線協作學習中學習分析工具對教師干預的影響研究

李艷燕 邢爽 包昊罡 蘇友 張媛

摘要：教師干預對促進高效的在線協作學習具有重要作用。然而，受班級學習小組數量多、討論信息量大等因素的影響，教師難以同時監控各組學生的學習表現，無法對小組的學習給予及時有效的干預。學習分析技術可以將學生協作學習的過程和問題進行可視化呈現，是支持教師干預的重要手段。但當前研究仍停留在設計開發學習分析工具的階段，鮮有實證研究關注工具對教師干預的支持作用。因此，該文采用準實驗研究的方法，從干預關注點、干預方式、干預對象三個維度出發，探究學習分析工具對教師干預行為的影響。研究發現，在線協作學習中學習分析工具對教師的干預行為有顯著影響，實驗組教師在干預的總頻次、認知方面的干預，以及對個人干預的頻次上顯著高于控制組。此外，該文進一步提出了在教學實踐中使用學習分析工具的建議，為適應大數據時代的教育教學提供了新思路。

關鍵詞：學習分析;教師干預;在線協作學習

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

一、研究背景

在線協作學習是在線教育的重要形式，對提升在線教育質量起著不可或缺的作用。學習者通過學習管理平臺、協作討論平臺等組成學習共同體，來協作交流以實現知識共建與能力增長。教師及時恰當的干預有助于提高小組成員參與協作學習的積極性、增進成員之間的交互、促進學習者深入思考和知識共建，進而提高協作學習質量。相反，如果缺乏及時有效的教師干預，則會出現學習者參與的積極性不高、小組協作分工不均、任務完成進度緩慢、疑問無處求助和“搭便車”等問題，影響協作學習的學習效果。在線協作學習活動中，教師不僅是學習資源的提供者，更是協作學習的組織者、指導者和管理者。教師需同時監督多組學生進行協作學習，發現各組學生出現的問題并給予恰當的干預。然而，受班級學習小組數量多、討論信息量大等因素的影響，教師往往承受較大的工作負荷，難以對小組協作學習的問題進行準確的診斷并給予及時恰當的干預。

隨著大數據時代的到來，利用學習分析技術支持教師干預在線協作學習，已成為研究者重點關注的領域。學習分析技術可以從在線協作學習的內在機制出發，實時地可視化呈現學習小組及其成員的知識進展和參與交互情況，從而幫助教師及時了解各組協作學習存在的問題和取得的進展，輔助教師恰當地干預協作學習，進而提高協作學習的質量。然而，當前支持教師干預的協作學習分析工具大多停留在工具設計開發層面，缺乏實證研究來探究工具支持對教師干預的影響。在此背景下，本研究采用準實驗研究的方法，探究學習分析工具對教師干預行為的影響以期能為學習分析工具支持教師干預的研究與實踐提供依據，進而更好地支持教師指導學生達成高質量的在線協作學習。

二、文獻綜述

（一）在線協作學習中的教師干預研究

隨著在線協作學習的廣泛應用，教師在協作學習中的重要作用受到關注。在協作學習過程中，教師通過觀察各組協作情況，診斷其存在的問題和把握學習者的學習情況，然后以提問、解釋、暗示、指導、鼓勵等方式來干預協作學習。有效的教師干預可以提高小組成員參與在線協作活動的積極性，促進成員之間交流互動。Furberg等研究者通過實證研究發現教師干預可幫助學習者理解概念、共建知識并解決復雜問題。可見，教師干預有助于促進成員參與配合，進而推進協作學習進度、提高學習效率和效果，對保證在線協作學習質量具有重要作用。

教師在干預協作學習的過程中，需同時兼顧多組及其成員的學習情況，以及時地發現學習小組及其成員學習中的問題和進展并給出相應的干預。已有研究表明有效的干預需要教師根據小組及其成員的知識理解、認知調節、參與情況、成員之間的組織配合等多方面情況，采用恰當的方式來引導學習者深入思考和積極參與。此外，教師干預既要關注個人學習情況，又要關注小組和全班層面的問題。當小組遇到無法回答問題，小組成員間交流不暢、配合失當，出現“一言堂”以及“搭便車”等知識理解或協作溝通方面的問題時，都需要教師及時恰當地干預。然而，教師同時監督多組時理解各組協作討論內容的工作負荷較大，因此難以及時發現各組出現的問題，及時有效地干預在線協作學習存在一定困難。

（二）利用學習分析工具支持教師干預的研究

為幫助教師及時發現學生問題，進行有效的教學干預，提升協作學習教學效果，越來越多的研究者對學習分析工具開展研究。國內學者鄭燕林等采用問卷調查分析了中小學教師對學習分析工具的需求。Abel等研究者以數學教師為研究對象，總結出教師可接受的學習分析結果可視化方式，為設計開發學習分析工具提供了參考。Xhakaj等研究者通過對中學教師的調研，總結出在智能教學系統中教師需要個人和全班兩個層次的學習表現分析結果，以幫助教師干預協作學習。牟智佳等研究者通過訪談教師對學習分析工具功能的需求，總結出學習分析工具需呈現任務完成度、學習表現、學習參與度、學習行為四方面的可視化圖表。

基于教師對學習分析工具功能的需求研究來設計開發工具，當前已有學習分析工具從以下三個方面呈現了協作學習行為數據：（1）學習分析工具在社交維度上，通過分析小組成員在協作學習過程中的交互行為，可視化學習者的參與度和交互關系，以幫助教師了解小組成員參與積極性，辨別協作關系中處于核心或邊緣的成員，診斷小組協作交互質量;（2）在協作學習行為表現維度上，通過收集匯總學習者學習時間、使用學習資源、參與協作等活動，可視化小組及其成員呈現的學習行為表現，幫助教師了解學習者學習過程;（3）在認知維度上，對協作學習過程中產生的語料加以分析，通過分析重點詞匯和潛在語義，幫助教師了解學習者的知識掌握情況。

通過比較支持教師干預的學習分析工具功能，發現多數工具僅呈現了學習者的學習行為和交互關系。也有研究者嘗試構建多維學習分析工具，幫助教師了解小組協作學習過程中知識理解和任務解決的情況，但都有待進一步完善。為幫助教師及時了解協作學習的情況，國內鄭婭峰等研究者[利用語義分析技術、時間序列分析等技術開發KBS（K=Knowledge，B=Behavior，S=Social）學習分析工具，分別在個人和小組水平上呈現學習者知識加工、行為模式和社交表現的可視化圖，幫助教師了解學習者在協作學習過程中的知識水平、協作行為表現和參與交互情況。

雖然支持教師干預在線協作學習的工具層出不窮，但當前探究工具對教師干預有何影響的研究，只是呈現認知或者社交某一維度的可視化圖，不能幫助教師了解學習者的知識進展、行為表現和交互關系等多方面的情況。因此，我們有必要運用多維學習分析工具，進一步探究協作學習分析工具支持對教師干預行為的影響。基于以上研究現狀，本研究運用KBS學習分析工具來支持在線協作學習中的教師干預，并探究該工具對教師干預行為的具體影響。本研究提出的研究問題是：在線協作學習中，學習分析工具是否對教師干預的關注點、關注對象以及干預方式有影響？

三、研究設計與實施

（一）學習分析工具

本研究采用KBS-T學習分析工具來支持教師干預在線協作學習。KBS-T學習分析工具在已有研究基礎上，從知識加工、行為模式和社交關系三個維度出發，深入挖掘協作學習過程數據，提煉學習表現指標來可視化呈現學習者在線協作學習表現。如下頁圖1所示，KBS-T學習分析工具通過實時收集和分析Moodle平臺中學習者協作學習行為數據，從個人水平和小組水平分別呈現知識加工、行為模式和社交關系三個維度的可視化圖。教師可以隨時結合學生協作討論的內容和KBS-T呈現的多維可視化圖，來了解學習小組及其成員的學習進展，發現學習者在協作學習中出現的問題并給出及時恰當的干預。

教師使用的KBS-T學習分析工具界面如下頁圖2所示。教師可以分別從知識加工、行為模式和社交關系三個維度來查看小組水平或個人水平的學習表現可視化圖。在小組水平上，教師可選擇查看單個或多個小組的協作學習表現，來發現各組在協作學習過程中出現的個性問題，并總結多組存在的共性問題，進而恰當地干預某個小組或全班的協作學習。在個人水平上，教師同樣可自定義選擇一位或多位學習者，來查看其在小組協作學習過程中的表現，了解其知識進展、行為模式以及社交關系的表現，發現問題并對學習者個體給予恰當的干預。

具體來說，在知識加工維度上，KBS-T學習分析工具通過語義分析技術對協作討論的內容進行分析，呈現討論標簽云、知識覆蓋圖和討論內容相關度等圖表，以幫助教師掌握小組在概念理解和知識加工方面的情況。如圖3所示，標簽云顯示了各組協作討論內容的高頻詞;知識覆蓋圖展示了各組協作討論內容是否涉及相關知識點;話題相關度圖顯示了協作討論內容與話題相關的帖子比例。在行為模式維度上，根據學生在線協作學習中討論行為表現，將協作學習行為劃分為：陳述、協商、提問、管理、情感交流，可視化呈現了交互行為占比，幫助教師了解小組成員的交互行為及交互策略。在社交關系維度上，通過社會網絡分析等方法分析小組成員的交互行為，分別呈現發帖量和交互關系的可視化圖，幫助教師掌握學生的參與和互動情況，如圖4所示。

（二）研究對象及過程

本研究采用準實驗研究法，研究對象為某師范大學具有計算機及教育學專業背景的31名職前教師（8名男生，23名女生）。實驗開始前，研究對象被隨機分配到實驗組（16名）和控制組（15名）。實驗開始前，實驗組通過培訓充分了解了學習分析工具的功能和使用方法。實驗過程中，研究對象作為在線協作學習教師，在Moodle平臺上同時監督和干預6組學生在線協作討論。其中，實驗組可隨時結合學習分析工具，查看討論內容來監控學習小組的協作學習;控制組只能通過討論內容來監控學習小組的協作學習。教師發現某一學習小組需要干預時，將干預內容發送給對應的小組;發現多組需要干預時，將干預內容發送給全班。此實驗時長與真實課堂一致，為90分鐘。為保證完整地記錄過程數據，實驗全程錄屏。實驗結束后，研究者就教師干預協作學習的過程進行訪談。

（三）數據收集與分析

本研究主要采用內容分析法對教師干預內容進行編碼分析。結合Leeuwen等研究者對教師干預方式和干預對象的編碼表，以及Furberg等研究者對學習者問題分類的編碼表，最終確定教師干預關注點、干預方式和干預對象的編碼表（如表1所示）。首先，兩名研究者根據教師干預內容的含義共同切分干預的意義單元。而后，隨機抽出10位研究對象（研究對象總體的30%）的干預內容，兩名研究者根據編碼表分別對干預的關注點、干預方式和干預對象三維度編碼。而后檢驗兩名編碼者在三個維度上的編碼一致性，得到三個維度的編碼一致性分別為0.90、0.77和0.82。兩名研究者就編碼有分歧的地方，進行討論并達成一致。最后剩余的干預內容由一名研究者完成編碼，并進行統計分析。

四、研究結果

（一）總體分析

為研究學習分析工具對教師干預行為的整體影響，本研究統計了實驗組和控制組的教師對協作學習的干預頻次，結果如表2所示。通過描述統計可以發現：實驗組教師的平均干預頻次高于控制組。利用曼-惠特尼U檢驗對兩組教師的干預頻次進行差異性檢驗，結果顯示兩組教師的干預頻次具有顯著性差異（z=2.02，p=.045<.05），此結果表明學習分析工具對教師干預在線協作學習有影響。接下來，本研究將從干預關注點、干預方式、干預對象三個方面來詳細分析工具如何對教師干預行為產生影響。

（二）教師干預關注點

為研究學習分析工具對教師干預關注點的影響，本研究分別統計了實驗組和控制組的教師對各組在認知、認知調節、社交和社交調節方面的干預頻次，結果如表3所示。從描述統計結果看，兩組教師在認知方面的干預占總體的一半以上。其中，在認知和認知調節方面，實驗組的干預頻次高于控制組;在社交和社交調節方面，實驗組的干預頻次略少于控制組。通過實驗組和控制組在干預關注點上的差異性檢驗，實驗組在認知方面的干預顯著高于控制組（Mann-Whitney-U-Test，z=-2.354，p=.017<.05），其他方面則無顯著性差異。

（三）教師干預方式

為研究學習分析工具對教師干預方式的影響，本研究對實驗組和控制組采用診斷、提示、解釋、指導、鼓勵以及批評的方式進行了干預頻次的分析，結果如表下頁表4所示。從描述統計來看，實驗組和控制組采用指導、提示和鼓勵的方式來干預協作學習較多。其中，實驗組采用診斷、批評的方式干預協作學習的頻次低于控制組;實驗組采用提示、解釋、鼓勵和指導的方式干預協作學習的頻次高于控制組。曼-惠特尼U檢驗對實驗組和控制組的干預方式進行差異性檢驗，兩組在干預方式上均無顯著性差異。

（四）教師干預對象

為研究學習分析工具對教師干預對象的影響，本研究對實驗組和控制組的教師在個人層面、小組層面以及全班層面的干預頻次進行了分析，結果如表5所示。從描述統計來看，在個人、小組、全班三個層面上，教師的干預行為主要聚焦在小組層面。另外，實驗組在個人層面和小組層面的干預次數均高于控制組。通過對實驗組和控制組的干預對象進行差異性檢驗，兩組教師對學生個人層面上的干預頻次存在顯著性差異（Mann-Whitney-U-Test，z=-2.048，p=0.041<0.05），而在小組和全班兩個層面上無顯著性差異。

五、討論

KBS-T學習分析工具通過收集、分析和可視化呈現學習者學習行為，來輔助教師了解在線協作學習情況并給出相應干預。研究結果表明，實驗組教師干預的總頻次顯著高于控制組，說明學習分析工具對教師干預有影響。由此可見，通過學習分析工具可視化呈現各學習小組的知識進展、協作行為和交互關系，可以支持教師及時了解協作學習情況，發現問題并給出恰當干預。此外，學習分析工具也可以增強教師給出干預的信心，促進教師的合理干預。在訪談中，實驗組教師提到：“在監控各組協作學習過程中，結合學習分析工具可以較快地發現該組協作學習存在的問題，并給予干預”。學習分析工具對教師干預的影響具體體現在以下三個方面：

首先，學習分析工具能支持教師及時診斷協作學習中出現的認知問題。在教師干預關注點的分析結果中，實驗組在認知方面的干預頻次顯著高于控制組，顯示出教師可以更好地發現學生學習過程中的認知問題。這與Leeuwen等研究者的研究結果一致。Leeuwen等研究發現，利用學習分析工具可視化呈現學習者知識進展，有助于教師關注學習小組在認知方面的表現并給予干預，同時還可以增強教師給出干預的信心，提升教師干預頻率。在本研究的訪談中，實驗組教師也提到“會結合學習分析工具和小組討論的內容來確認學習小組知識理解、任務解決的情況”。表明工具呈現協作學習的知識覆蓋度、話題相關度等內容，有助于教師發現各學習小組在認知方面的問題并給出恰當的干預。已有研究表明，教師給予認知方面的干預有助于協作小組知識共建、任務解決，甚至對保證協作學習質量具有重要作用。可見，學習分析工具通過可視化呈現學習小組知識加工的情況來支持教師干預，對保證協作學習質量具有重要意義。

其次，學習分析工具有助于教師在協作學習中關注個體學習者學習效果，并給予針對性干預。從教師干預對象的分析結果看，實驗組教師對個人的干預頻次顯著高于控制組，說明結合工具查看小組及其成員的協作學習情況，有助于教師關注到小組成員的學習表現并給予相應的干預。在協作學習中，教師往往關注小組整體的學習表現而忽略個人的學習效果。而小組成員對小組的整體學習表現具有重要影響，教師適當地干預小組成員有利于提高小組協作學習質量。學習分析工具可視化呈現個人學習情況可促進教師對個人的干預，在訪談中實驗組教師也提到“可以通過學習分析工具了解小組成員學習的情況并發現其在知識掌握或參與配合上的問題”。這對提高在線協作學習質量具有重要作用。

最后，本研究發現學習分析工具對教師的干預方式影響較小。教師干預方式的分析結果表明，兩組教師在具體的干預方式上無顯著差異。教師的干預方式是建立在對學生的充分了解和其長期以來形成的教學經驗基礎上。在本研究中，教師對教學環境、教學內容以及可視化支持工具了解時間較短，因此難以在短期內改變干預習慣。因此，本研究中短時間地使用工具對教師干預方式無顯著性影響。但從干預方式頻次的描述性統計結果看，實驗組教師采用提示、鼓勵和指導的方式進行干預的平均頻次高于對照組。教師采取提示和鼓勵的干預方式是在教師充分了解學習者學習情況基礎上進行的，有助于促進學習者積極思考和參與活動。說明在學習分析工具的支持下，教師可以獲取多維度多層次的學習表現信息，綜合了解協作學習情況并進行恰當的干預。

六、結語

教師的有效干預是促進在線協作學習順利開展，引導學習者高效學習的重要保證。隨著在線協作學習環境下學習者數量與任務復雜度的增加，利用學習分析工具支持教師進行干預，提升教師教學體驗，提高教學效果，成為教育研究者的取向和一線教師的訴求。本研究采用準實驗研究法，從多個維度出發深入探討了在線協作學習情境中學習分析工具對教師干預的影響，為明晰學習分析工具的支持效果和優化學習分析工具提供了依據。

為充分發揮學習分析工具對教師的支持作用，在本研究的研究結果基礎上，教師在教學實踐中可以從以下三個方面利用學習分析工具優化教學。首先，教師作為在線協作學習的引導者，應利用學習分析工具提供的多維實時可視化信息，綜合了解學習者的認知、社交和行為表現，采用恰當的干預方式來引導學習者深入討論問題，積極參與協作學習。其次，在線協作學習中，教師應同時關注群體和個體學習發展，在教學實踐中應充分利用學習分析工具提供的多層次分析功能來診斷小組水平和個人水平的協作學習表現，發現學習者的共性與個性問題，及時有效地進行針對性干預。另外，教師應合理利用學習分析工具記錄全過程數據的優勢，對在線協作學習進行過程性評價，不斷反思教學組織和教學方法，提升自身教學能力，促進在線協作學習效果的提升。

本研究還存在研究樣本數量較少、研究場景單一的局限。未來研究可以深入挖掘教師在實際教學中使用學習分析工具的過程，促進學習分析工具更好地支持課堂教學。同時，可以開展不同學習分析工具的對比研究，并進一步探究多場景下的教師使用需求。

作者簡介：

李艷燕：教授，博士生導師，研究方向為計算機支持的協作學習、學習分析、調節學習（liyy@bnu.edu.cn）。

邢爽：在讀碩士，研究方向為學習分析（xingShuang13@163.com）。

包昊罡：在讀博士，研究方向為學習分析、在線協作學習（haogangbao@126.com）.

蘇友：講師，在讀博士，研究方向為調節學習（suyoubupt@163.com）.