新冠肺炎疫情下小初中在線學習平臺的研究分析

張芯量 謝柳泳 翁焯敏 鄔琪峰

摘要：自新冠肺炎疫情以來，在“停課不停學”的要求下，在線教育迅速走進大部分學校和家庭。據不完全統計，我國在線教育用戶規模達4.23億，較2018年底增長110.2%。如何推動線上教育行業走向完善，對我國線上教育提出了新的要求。

關鍵詞：知識圖譜;線上教育;智易星

在大數據時代背景下，數字化、網絡化、智能化遍布了社會生產生活的方方面面，信息技術與教育教學的深入融合是必然趨勢，是順應智能環境下教育發展的必然選擇。疫情期間大量在線學習用戶的涌入，要求信息教育平臺不斷完善，需要系統性知識點的歸納總結、穩定運營狀態;同時，“互聯網+教育”被視為轉變傳統教學觀念的契機，強調推動線上學習中由被動走向自主學習，摒棄單純復制線下學習方式。而知識圖譜是互聯網時代下新興的計算機技術產物。通過優質課程內容系統歸納最大化，增強名師課堂利用率，有利于教育數據平臺的完善。通過教師、家長和學生們大量的反饋樣本將有助于平臺往正確的方向調整，推動數字教育資源公共服務體系的進步。

本團隊針對噴井式爆發超過兩億的線上學習用戶，一是學生無法把握線上線下學習轉換的效率問題，對線上名師的資源接受程度不夠，學生個體出現成績偏差傾斜程度大。二是忽略線上教學中學習個體差異化，缺乏教學差異化，無法達到充分利用線上教育指標的現象。“智易星”創新的通過知識圖譜的應用，注重知識圖譜與題目知識點的創新模式，引導學生更好利用互聯網資源，形成自主學習習慣，為小學初中學生提供優質的線上學習服務系統。

針對國內線上教育發展的現狀分析

在互聯網應用教育領域中，以下問題持續影響著我國線上教育的發展。一是城鎮化進程不斷加快，城鄉差距日益增大，偏遠地區學生現代教學條件不充分，硬件設施不完善，線上教學難度較大。二是云端教學的題海戰術忽視了學習中的個體差異問題，缺乏精準判斷、個性化教學分析容易導致學成產生厭倦心理、抵抗心理。三是無法掌握線上被動學習轉換為自主學習，而學生線上互動頻次低，質量不高，難以利用好線上教學的開放、互動、技術增值等優勢，所形成與線下實體課堂的結合補充優勢。

1.問卷調研分析

本團隊于2020年4月開始在各大學習平臺上投放調查問卷，對線上課堂情況進行了初步調查，調查顯示學生進行線上課程學習中積極表現度低，表現形式為學生積極討論占總13.4%，回答問題積極占總7.2%、自行知識點梳理僅占6.8%，可看出學生在線上學習中，課后知識梳理和周期性復習方面存在明顯欠缺。

通過本團隊的調查分析，統計超過89.4%的學生依然不能完全良好的運用線上知識點，說明學生并不能完全利用好名師課堂與梳理線上考點，并且在線上學習中出現消極表現的學生數量占比較高，說明通過知識圖譜的在線學習系統出現，有很大可能引發人群迅速關注;同時，可看出線上學習系統中需要通過知識圖譜分析教學形式，以避免單一教學形式讓學生產生的枯燥和怠倦心理，根據課堂表現找出問題并反饋給教師，以便采取相應的干預;

2.調研數據分析

本團隊從圖譜構建、應用需求以及項目必要性出發，通過BIS端的小初中數學在線學習系統，具備以下創新功能：

第一，針對網絡信息的多樣性、無序性、復雜性，打造出多元化、結構化、特色化的適用于小初中生高效學習的在線學習系統，減少學生對資源篩選的工作，增大學習資源利用率，提高學習效率。為小初中生提供方便、快捷的學習服務，解決學生學習時間、空間限制;

第二，針對教師學生學習情況難以實時把握，構建小初中生在線學習系統，為教師提供學生測試成績排名，以及根據學生線上學習時間、習題測試數據、錯題統計生成學生學習情況的分析報表;

第三，利用知識圖譜技術對每個知識點都進行了劃分，并且能夠按需推送學生需要的學習資源及訓練習題方便學生對需要強化的知識點進行“補弱”。同時，系統還可以通過學生瀏覽內容、停留時間、測驗記錄等為學習成績或學習情況較好的知識點模塊進行加深理解題型、拓展題型的推送;

第四，達到知識資源創建、知識共享，打破了地域隔絕，讓各地的小初中生都能享受到高質量的師資教育;無需進行二次檢索，便可直接獲取需要的答案或知識點，相對普通搜索引擎更加高效快捷。

著眼線上教學中題量大、考查方面廣，知識圖譜在線上學習的系統中刪除多余考點、準確定位教材中的考點部分并有機的聯系起來，經過規則的處理，考點提取的準確率達到97%。另外，系統將根據學生在線瀏覽時間、瀏覽記錄等進行計算，為學生推薦最個性化、最具適應性的學習內容，幫助學生提高學習效率。通過信息反饋，大量的反饋樣本將有助于平臺往正確的方向調整，推動數字教育資源公共服務體系的進步。

知識圖譜的構建

1.獲取數據。使用基于Python的soapy爬蟲框架獲取網絡上具有權威性的教育網站下公開、免費的初中數學題目數據，并將這些數據以CSV的格式進行存儲，為后續數據處理做準備。

2.數據預處理。由于題目數據來源的多樣性，會造成相同題目和相似題目的存在，為了獲得高質量題目數據，需要通過數據預處理模塊完成兩類數據的去重工作。針對相似題目，本文采用基于題干和答案解析字段的相似度計算結果，融合多元線性回歸的策略，進行判別。

3.信息抽取。從預處理之后的數據中抽取題目實體、知識點實體以及題目和知識點實體之間的關系。

4.概念模型設計。結合應用場景需求和存在數據，設計知識圖譜的概念模型，確定題目知識圖譜中所包含的實體、實體的屬性以及實體與實體之間的關系。

5.數據填充。以CSV格式存儲，批量導入Neo4j圖數據庫，將完成數據的填充工作。

6.可視化展示。最終將構建好的知識圖譜的可視化展示。

痛點分析

1.線上線下學習轉換的效率問題。在“互聯網+”背景下，線上學習是順應智能時代下教育發展的必然選擇。在突發的新冠肺炎疫情中，“停課不停學”的要求下，在線教育迅速走進大部分學校和家庭。線上線下學習轉換的效率問題成為人們關注的重點。

2.無法利用好線上名師資源、接容納度不夠。城鄉差距日益增大，出現教育布局不合理現象。在農村或偏遠地區，多為一鄉一校、教學點教師嚴重不足。

3.無法追上善于利用線上資源的同學，成績偏差傾斜程度變大。線上資源知識點過于分散，查找過程繁瑣單一，搜索結果往往是“一對一”的。容易對學生造成厭倦、抵抗心理，影響學生學習效率。

4.無法掌握線上被動學習轉換為自主學習。線上被動學習往往由于學生跟不上學習進度而產生的厭倦心理造成的，課堂上的學習時間有限，線上學習基本上是靠學生自主學習完成的，學習過程中往往需要網上尋找相關擴展知識點，知識點整合更能提高學生自主學習的興趣和能力。

結語與前景展望

以習近平總書記新時代中國特色社會主義思想為指導，全面貫徹習近平總書記致國際人工智能與教育大會賀信精神，信息技術與教育教學的深入融合成為時代要求。新冠肺炎疫情下，為了全國兩億多大中小學生居家學習，教育系統緊急行動，打響了一場“停課不停學”的攻堅戰，在線教育迅速走進社會。圍繞加快教育現代化兩億學生用戶的涌入要求需要系統性的知識點上的歸納總結、穩定運營狀態，信息教育平臺必須不斷前進和完善，推動數字教育資源公共服務體系的進步。

“智易星”基于“互聯網+”知識圖譜的基礎構建，信息教育普遍的觀念轉變，以及信息教育行業的先進性和專業化的特點促使學生更多樣化、全面的學習由大數據所帶來的優勢，在傳統課堂與信息教育的融合中，面對海量題庫與知識點，要求智慧教育行業必須完善自身完成過渡，應當通過系統性的知識點過濾，準確的信息定位，使學生避免無法把握線上線下學習轉換的效率問題，對線上名師的資源接受容納程度不夠，學生個體出現成績偏差傾斜程度大。線上學習個體差異的統一的題海戰術等而導致的厭倦心理、抵抗心理極大程度的浪費國家數字教育資源。

相關文獻：

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2020/04/21， https：//www.huaon.com/channel/edu/604314.html

[3]陳定君，宋海湖.“互聯網+教育”對傳統教育的挑戰和機遇[J].科學咨詢（教育科研），2020（08）：63-64.

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