滯后序列分析法在教育領(lǐng)域的應(yīng)用研究

摘" 要" 隨著在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)在教育環(huán)境中的普及，在線學(xué)習(xí)人數(shù)越來越多，教育者不可能了解每一個(gè)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果；而且，在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)大多是在無監(jiān)督機(jī)制的情況下進(jìn)行的，在線學(xué)習(xí)者人數(shù)雖多，但學(xué)習(xí)不一定有效。為了解決上述問題，可以采用自動(dòng)分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為和預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)效果的滯后序列分析法。對(duì)2017—2023年的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析，從教育者、學(xué)習(xí)者、教—學(xué)交互三個(gè)層面總結(jié)滯后序列分析法在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。滯后序列分析法為教育研究者分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為模式提供了一個(gè)便捷的途徑，且一直是學(xué)習(xí)分析技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

關(guān)鍵詞" 滯后序列分析法；在線學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)行為；學(xué)習(xí)效果

中圖分類號(hào)：G434" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）23-0-05

1" 研究背景

近年來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展正在改變現(xiàn)有的教育形式，在線學(xué)習(xí)、混合學(xué)習(xí)等教育形式接踵而至，越來越多的人加入在線學(xué)習(xí)的行列，在線學(xué)習(xí)以其學(xué)習(xí)資源的豐富性、開放性，教學(xué)活動(dòng)的交互性、靈活性，學(xué)習(xí)者自主性等教育優(yōu)勢(shì)，得到越來越廣泛的認(rèn)可。但是在線學(xué)習(xí)者人數(shù)雖多，能夠堅(jiān)持完成學(xué)習(xí)并成績(jī)合格的人數(shù)卻很少[1]。有研究表明，成績(jī)合格的學(xué)習(xí)者具有明顯的外顯行為特征，但是他們的外顯行為特征對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的影響程度如何，不同學(xué)習(xí)結(jié)果的學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)行為模式上是否有顯著差異，都是有待進(jìn)一步研究和分析的問題。

在線教育的發(fā)展使學(xué)習(xí)者信息數(shù)據(jù)量呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，系統(tǒng)日志包含大量有效的學(xué)習(xí)過程信息，這為理解學(xué)習(xí)過程和教育教學(xué)、提升學(xué)習(xí)者和教育者發(fā)展水平提供了重要參考依據(jù)。一些研究者認(rèn)為，學(xué)習(xí)參與者的行為序列體現(xiàn)了其學(xué)習(xí)過程的行為習(xí)慣，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，可以獲取學(xué)習(xí)行為之間潛在的關(guān)聯(lián)機(jī)制，幫助學(xué)習(xí)者更高效地進(jìn)行學(xué)習(xí)。但由于學(xué)習(xí)行為本身具有復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性和時(shí)序性，如果僅分析系統(tǒng)日志中學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為狀態(tài)的分布，難以準(zhǔn)確甄別學(xué)習(xí)過程中顯著的行為模式及其演化過程。

基于以上問題，采用滯后序列分析法（Lag Se-quential Analysis，LSA）在時(shí)間序列上對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為模式進(jìn)行更細(xì)的粒度分析和研究顯得尤為重要。滯后序列分析法是行為序列分析的重要方法之一，能揭示學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中的行為序列，評(píng)估學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為隨著時(shí)間發(fā)生的概率，幫助教學(xué)者準(zhǔn)確把握學(xué)習(xí)者潛在的學(xué)習(xí)行為模式[2]。

2" 滯后序列分析法簡(jiǎn)介

2.1" 滯后序列分析法的起源

滯后序列分析法由Sackett在1978年提出，是一種根據(jù)統(tǒng)計(jì)理論研究行為之間順序關(guān)系的方法[2]，主要用于檢驗(yàn)一種行為在另外一種行為之后出現(xiàn)的概率及其是否具有統(tǒng)計(jì)意義上的顯著性，也被稱為序列分析法。該方法最初被應(yīng)用在臨床上進(jìn)行病患行為分析與治療和玩家游戲行為分析等領(lǐng)域[3]，不僅可以實(shí)現(xiàn)行為因果關(guān)系分析，而且能夠可視化行為序列模式，有利于探索隱性行為序列[4]。近年來，教育技術(shù)研究者將其廣泛應(yīng)用到教育領(lǐng)域中。滯后序列分析法能夠幫助教育者總結(jié)和探索復(fù)雜學(xué)習(xí)行為序列中的交叉依賴關(guān)系，并將學(xué)習(xí)行為序列中重復(fù)發(fā)生的行為整理成一條時(shí)間關(guān)系鏈[5]。參考楊現(xiàn)民等[3]和陳志雄[6]的方法，設(shè)計(jì)外顯操作和內(nèi)隱交互的學(xué)習(xí)行為序列分析流程，分別如圖1、圖2所示。

2.2" 滯后序列分析軟件和分析步驟

目前，用于行為序列分析的工具主要有Tra-MineR、ProM及GSEQ（General Sequential Querier）等軟件。TraMineR是一種免費(fèi)開源R包，由日內(nèi)瓦大學(xué)開發(fā)，可用于離散序列或基于時(shí)間的事件序列數(shù)據(jù)挖掘和可視化，并支持不同序列繪圖、序列格式轉(zhuǎn)換等計(jì)算、不同序列間距離計(jì)算并尋找最佳匹配序列、提取頻繁子序列、子序列間關(guān)聯(lián)規(guī)則研究等；ProM是基于Java語言編寫的可擴(kuò)展性開源框架，該框架通過讀取XML格式文件，對(duì)數(shù)據(jù)集中的時(shí)間事件進(jìn)行排序，通過相關(guān)插件實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換、分析與可視化[7]。無論是ProM還是TraMineR功能都很強(qiáng)大，可視化程度高，但都要求研究者具有良好的編程能力，更適用于專業(yè)人員研究處理復(fù)雜、大規(guī)模的數(shù)據(jù)。

為方便處理數(shù)據(jù)，Bakeman和Quera研發(fā)了行為序列分析專用軟件GSEQ，該軟件可以基于時(shí)間先后順序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，可以統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)單的聯(lián)合頻率、調(diào)整后的殘差值、持續(xù)時(shí)間和比例等，是一種可以檢驗(yàn)行為序列是否具有顯著性的工具。該軟件簡(jiǎn)化了行為序列分析流程，提高了行為序列數(shù)據(jù)處理的效率[8]。值得關(guān)注的是，在處理數(shù)據(jù)體量不是很大的行為序列數(shù)據(jù)時(shí)，GSEQ軟件的表現(xiàn)更加友好，而且其不要求研究者的編程能力，只需要研究者對(duì)學(xué)習(xí)者行為序列數(shù)據(jù)進(jìn)行合理編碼。

通過已有研究來看，滯后序列分析法使用GSEQ

軟件的主要過程如下：

1）給行為序列定義行為編碼；

2）試驗(yàn)實(shí)施，記錄和整理需要用到的行為；

3）對(duì)所有用到的行為進(jìn)行編碼；

4）使用SPSS軟件檢驗(yàn)編碼的Kappa一致性；

5）在GESQ軟件輸入行為編碼，分析行為序列；

6）選取顯著意義的行為序列，繪制行為轉(zhuǎn)換圖[3，8]；

7）解釋行為序列模式。

GSEQ軟件在分析過程中會(huì)生成兩張表格，一張是行為轉(zhuǎn)換頻次表，一張是調(diào)整后的殘差表。行為轉(zhuǎn)換頻次表代表的是某種行為引起另一種行為的頻次，調(diào)整后的殘差表代表的是根據(jù)行為轉(zhuǎn)換頻次表生成的殘差參數(shù)（z）。當(dāng)z的值大于1.96時(shí)，表示此行為序列具有統(tǒng)計(jì)意義上的顯著性（P＜0.05）。

3" 研究對(duì)象的選擇

本研究使用的中文文獻(xiàn)檢索于中國(guó)知網(wǎng)（CNKI），

檢索的時(shí)間跨度為2017—2023年。使用“滯后序列分析”或“Lag Sequential Analysis”為主題在知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行精確查找來檢索相關(guān)文獻(xiàn)。在檢索完成后，對(duì)檢索到的滯后序列分析法相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行整理分析，文獻(xiàn)的研究?jī)?nèi)容如果是滯后序列分析法教育應(yīng)用相關(guān)則納為本文研究樣本，否則丟棄。最終選定40篇文獻(xiàn)作為本文的研究樣本。

4" 研究目的

本研究回顧2017—2023年期間教育領(lǐng)域應(yīng)用滯后序列分析法分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為的研究，希望通過整理分析相關(guān)文獻(xiàn)，揭示滯后序列分析法在教育領(lǐng)域應(yīng)用的三個(gè)問題：在教育者層面分析了哪些影響學(xué)習(xí)行為的特性；學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)怎樣反映學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)行為怎樣預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)結(jié)果；不同互動(dòng)對(duì)象和不同互動(dòng)深度對(duì)學(xué)習(xí)行為和教學(xué)形式的影響。

5" 文獻(xiàn)內(nèi)容分析

多種多樣的智能學(xué)習(xí)平臺(tái)，目前正在生成大量功能豐富的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，為了分析探索這些行為，研究者引入滯后序列分析法，目前該方法越來越受到教育技術(shù)研究者的關(guān)注。通過對(duì)2017—2023年滯后序列法相關(guān)文獻(xiàn)內(nèi)容的分析，本文從教育者、學(xué)習(xí)者、教—學(xué)交互三個(gè)層面分析滯后序列分析法的教育應(yīng)用。

5.1" 從教育者層面分析滯后序列分析法的教育應(yīng)用

滯后序列分析法是通過分析某種行為在另外一種行為之后出現(xiàn)的概率顯著性來分析行為模式，從教育者層面分析滯后序列分析法的教育應(yīng)用有三個(gè)方面。

1）美國(guó)課堂研究專家Flanders[9]認(rèn)為，課堂言語行為占所有教育者教學(xué)行為的比例高達(dá)80%左右，是教育者最主要的教學(xué)行為，可見課堂話語是衡量教育者課堂教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，不僅可以影響課堂教學(xué)的效果，也影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)能力和興趣的培養(yǎng)；潘澎[10]運(yùn)用滯后序列分析法分析教育論證話語類別對(duì)學(xué)習(xí)者論證水平的影響，提出在教學(xué)過程中應(yīng)該關(guān)注的幾類論證話語；肖夢(mèng)雅[11]提出基于滯后序列分析法進(jìn)行教學(xué)話語主題詞結(jié)構(gòu)關(guān)系可視化，并結(jié)合分析教學(xué)話語文本，為教育質(zhì)量分析提供了一個(gè)新的視角。

2）“不管是否意識(shí)到，教育者最基本的技巧就是決策。”教育者在課堂中平均每?jī)煞昼娋蜁?huì)作出一次交互性決策，教學(xué)決策是教育者最為普遍的教學(xué)行為，任何教學(xué)行為都是決策的結(jié)果。馮仰存等[12]采用滯后序列分析法探索新手教師和骨干教師在教學(xué)決策上的差異，并就靜態(tài)和動(dòng)態(tài)決策進(jìn)行分析，給出新手教師到骨干教師的相應(yīng)建議。

3）有學(xué)者研究教學(xué)行為過程中的教學(xué)媒體選擇偏好、教學(xué)行為與教學(xué)效果之間的關(guān)聯(lián)性、教學(xué)行為序列模式[13]、教學(xué)行為與學(xué)習(xí)行為相關(guān)性、以學(xué)習(xí)行為調(diào)整教學(xué)行為、層級(jí)差異[14]，并初步構(gòu)建教學(xué)行為事理圖譜[15]，對(duì)課堂有效教學(xué)行為進(jìn)行辨識(shí)分析[16]。

5.2" 從學(xué)習(xí)者層面分析滯后序列分析法的教育應(yīng)用

目前在線學(xué)習(xí)課程主要是依據(jù)教育教學(xué)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的自我反思和學(xué)習(xí)者的課后問卷調(diào)查進(jìn)行改進(jìn)，但自我反思和調(diào)查問卷提供的改進(jìn)意見往往帶有個(gè)人主觀性。利用學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征與學(xué)習(xí)規(guī)律是優(yōu)化課程的重要參考。學(xué)習(xí)行為是學(xué)習(xí)者內(nèi)在規(guī)律的外化體現(xiàn)，用滯后序列分析法能夠分析學(xué)習(xí)者真實(shí)而細(xì)致的學(xué)習(xí)行為，可以獲取學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為之間的潛在關(guān)聯(lián)機(jī)制。

對(duì)學(xué)習(xí)者層面的研究表明，學(xué)習(xí)行為對(duì)學(xué)習(xí)效果和教學(xué)方式有影響，該層面的研究集中于個(gè)體的學(xué)習(xí)行為研究和差異群體的學(xué)習(xí)行為研究?jī)深悺＠纾豪钏萚17]研究發(fā)現(xiàn)了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)操作的規(guī)律性，對(duì)不同學(xué)習(xí)行為的差異性進(jìn)行了分析；江波等[18]研究證明，利用學(xué)習(xí)行為序列數(shù)據(jù)可以較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成就，呈現(xiàn)更全面的在線學(xué)習(xí)圖景；王溢琴等[19]分析了不同階段學(xué)習(xí)者的行為變化，闡釋了中等群體和優(yōu)秀群體間的差異化行為模式；倪清等[20]的研究結(jié)果表明，未輟課學(xué)習(xí)者和輟課學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)投入有明顯差異，前者的在線學(xué)習(xí)行為投入更高，雖然這并不令人驚訝，但是行為序列作為特征值，能夠?yàn)轭A(yù)測(cè)模型提供更大的信息量，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)者輟課預(yù)測(cè)預(yù)警的準(zhǔn)確率，還是讓人眼前一亮。盡管學(xué)習(xí)者行為通常也能很好地反映教學(xué)方式和學(xué)習(xí)效果，但是多數(shù)研究者沒有考慮學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)參與特性對(duì)學(xué)習(xí)行為和教學(xué)干預(yù)的影響，對(duì)不同學(xué)習(xí)風(fēng)格、不同學(xué)習(xí)參與特性的個(gè)體或者群體的干預(yù)決策缺少有力的證據(jù)支撐。

5.3" 從教—學(xué)交互層面分析滯后序列分析法的教育應(yīng)用

本質(zhì)上教育是一個(gè)交互過程，如果缺少交互，教學(xué)就成了機(jī)械和教條式的內(nèi)容填鴨。因此，教學(xué)活動(dòng)最顯著的特征被認(rèn)為是交互，同時(shí)，交互也是影響學(xué)習(xí)行為和習(xí)慣最可能的潛在因素。交互一直以來都是教育方面的重要研究?jī)?nèi)容。真實(shí)教育環(huán)境中的各類互動(dòng)行為蘊(yùn)含了教育者對(duì)教育的深層理解和內(nèi)在信念。有研究表明，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中存在兩種視角的互動(dòng)分析——師生互動(dòng)分析和生生互動(dòng)分析，前者側(cè)重教和學(xué)特征的量化統(tǒng)計(jì)分析，后者側(cè)重學(xué)習(xí)者視角下的生生互動(dòng)分析[4]，兩種視角都能用來分析、干預(yù)和優(yōu)化教學(xué)與學(xué)習(xí)活動(dòng)。智慧教育的發(fā)展促使學(xué)習(xí)和教育數(shù)據(jù)日趨豐富，增進(jìn)了研究者對(duì)教育和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的深度解讀，為理解教育教學(xué)、教師發(fā)展與學(xué)習(xí)過程奠定了基礎(chǔ)。

從教—學(xué)交互層面分析滯后序列分析法的教育應(yīng)用有三個(gè)方面。

1）師生互動(dòng)。例如：王云等[21]在研究中肯定了課堂師生互動(dòng)形式多樣化；江毅等[22]研究發(fā)現(xiàn)，課堂教學(xué)環(huán)境中主要存在三種類型的師生互動(dòng)（知識(shí)傳授型互動(dòng)、評(píng)價(jià)反饋型互動(dòng)、引導(dǎo)追問型互動(dòng)）。他們的研究也表明，師生互動(dòng)的效果往往取決于互動(dòng)的深度；另外，在學(xué)習(xí)者活動(dòng)中，教育者進(jìn)行干預(yù)、教學(xué)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)、教師提問策略、技術(shù)使用深度等方面仍需改進(jìn)。

2）生生互動(dòng)。如冷靜等[23]研究發(fā)現(xiàn)，隨著生生互動(dòng)的深入，知識(shí)建構(gòu)的層次逐漸提升，在不同互動(dòng)階段會(huì)出現(xiàn)不同的學(xué)習(xí)行為序列模式；分析在線學(xué)習(xí)行為及序列模式有助于教育者更好地診斷影響學(xué)習(xí)結(jié)果的潛在問題，從而調(diào)整教學(xué)策略以促進(jìn)學(xué)習(xí)者知識(shí)構(gòu)建過程。

3）互動(dòng)加深。并不是所有的交互都有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，怎樣增進(jìn)交互深度、增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，也是研究者一直關(guān)注的核心問題。例如：梁云真等[24]的研究證明，在活動(dòng)理論視角下的協(xié)作問題解決學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)交互深度有顯著影響；戴心來等[25]融合滯后序列分析構(gòu)建了一個(gè)微觀學(xué)習(xí)分析模型，揭示虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)中學(xué)習(xí)者的深度交互行為，進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)教育和學(xué)習(xí)中的問題，激發(fā)學(xué)習(xí)者交互潛能。

如上所述，這些研究從教育者層面、學(xué)習(xí)者層面、教—學(xué)交互層面對(duì)滯后序列分析法的教育應(yīng)用作了探索。首先，教育者層面，研究教學(xué)決策—教學(xué)行為—教學(xué)話語對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果的影響；其次，學(xué)習(xí)者層面，表明學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)反映學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為，并探究利用學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)結(jié)果的路徑；最后，教—學(xué)交互層面，研究怎樣增進(jìn)交互深度、揭示深度交互行為、激發(fā)交互潛能。對(duì)這三個(gè)層面的探討旨在揭示這三個(gè)層面都有助于改善教育者的教學(xué)程序和學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。

6" 結(jié)論與展望

正如文獻(xiàn)分析結(jié)果所顯示的，滯后序列分析法主要用于檢驗(yàn)?zāi)撤N行為在另外一種行為之后出現(xiàn)的概率顯著性，即查找行為序列中重復(fù)發(fā)生且有意義的事件。在教育領(lǐng)域，研究者使用行為序列跟蹤和分析參與者在學(xué)習(xí)中的真實(shí)行為，準(zhǔn)確把握教育者和學(xué)習(xí)者潛在的行為模式，診斷教育者的教學(xué)行為和學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)中的困難并提出有針對(duì)性的建議，從而優(yōu)化參與者的教學(xué)或?qū)W習(xí)體驗(yàn)，提高教學(xué)效果或?qū)W習(xí)質(zhì)量。這充分體現(xiàn)了技術(shù)對(duì)教學(xué)和學(xué)習(xí)的服務(wù)支持，使得個(gè)性化教與學(xué)成為可能，并有效指導(dǎo)教育者后續(xù)教與學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。

滯后序列分析法作為一種基于序列挖掘的行為分析方法，在醫(yī)療、游戲、教育等領(lǐng)域已經(jīng)有不少成功的應(yīng)用案例，滯后序列分析研究的廣度與深度得到很大的拓展。這些案例在實(shí)踐上對(duì)滯后序列分析法的發(fā)展有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。在總結(jié)滯后序列分析法研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文認(rèn)為其在教育者、學(xué)習(xí)者、教—學(xué)交互層面都存在一些不足，例如：很少有研究者關(guān)注不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)習(xí)者偏好怎樣的學(xué)習(xí)行為、偏好接受怎樣的教學(xué)行為，也很少有研究者關(guān)注不同性格和習(xí)慣的教育者偏好怎樣的教學(xué)行為、其教學(xué)行為更利于何種學(xué)習(xí)者接受。但毋庸置疑的是，滯后序列分析法與傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究、問卷調(diào)查、質(zhì)性研究等方法相比，其研究所用數(shù)據(jù)大多來自真實(shí)的教育教學(xué)場(chǎng)景，較少會(huì)受到各種外部因素的影響與干擾，且數(shù)據(jù)采集和分析的粒度更細(xì)，能夠更精準(zhǔn)地分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為規(guī)律。滯后序列分析增進(jìn)了研究者對(duì)教育與學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的深度解讀，為分析教學(xué)和教育的過程提供了重要途徑，隨著智慧教育與智能技術(shù)的發(fā)展，其在教育領(lǐng)域會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

下一階段準(zhǔn)備在滯后序列分析中加入學(xué)習(xí)風(fēng)格量表、性格和行為習(xí)慣問卷、語義分析等，分析高中課堂中的真實(shí)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，探究不同性別、不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成就差別和不同性別、不同授課風(fēng)格的教育者的教學(xué)效果差異。希望滯后序列分析法能為教育者和學(xué)習(xí)者的雙向選擇提供系列的依據(jù)，為教育者教學(xué)程序的改善和學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的增強(qiáng)提供可行的途徑。

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