高鍵 張海 王以寧

近年來(lái)，教育技術(shù)領(lǐng)域的《地平線報(bào)告》作為對(duì)未來(lái)教育與信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)和分析的重量級(jí)之作，一直受到相關(guān)研究者的關(guān)注。在《2011年地平線報(bào)告：未來(lái)五年改變教育的六大技術(shù)》中指出，未來(lái)四至五年，手勢(shì)計(jì)算（Gesture-Based Computing）和學(xué)習(xí)分析（Learning Analytics）這兩項(xiàng)技術(shù)將更深刻影響教育機(jī)構(gòu)。根據(jù)學(xué)習(xí)分析這一技術(shù)基于對(duì)教育中的大數(shù)據(jù)的處理和分析，將極大地改變當(dāng)前的教育系統(tǒng)，引發(fā)一場(chǎng)變革。

● 學(xué)習(xí)分析為什么會(huì)出現(xiàn)

研究表明，學(xué)習(xí)分析源于商業(yè)智能（Business Intelligence，BI）和網(wǎng)站分析（Web Analytics）。商業(yè)智能和網(wǎng)站分析是以計(jì)算機(jī)為媒介，利用信息技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)追蹤，通過(guò)收集、管理、分析和建模以滿足當(dāng)前的需要，預(yù)測(cè)顧客的未來(lái)需要。將商業(yè)智能技術(shù)和網(wǎng)站分析技術(shù)引入教育領(lǐng)域，其關(guān)注的視角是從管理信息化的角度看待如何利用數(shù)據(jù)分析和建模技術(shù)提高教育決策。而隨著教學(xué)信息化的深入發(fā)展，學(xué)習(xí)分析通過(guò)測(cè)量、挖掘、分析與利用在學(xué)習(xí)平臺(tái)中積累的大量數(shù)據(jù)，來(lái)針對(duì)教學(xué)和學(xué)習(xí)實(shí)踐進(jìn)行行為預(yù)測(cè)，基于預(yù)測(cè)開(kāi)展行動(dòng)，并將行動(dòng)結(jié)果反饋到整個(gè)分析過(guò)程中，以更好地支持教學(xué)與學(xué)習(xí)，進(jìn)而改善和提升教與學(xué)的質(zhì)量與效能。

● 學(xué)習(xí)分析是什么

加拿大阿塞巴斯卡大學(xué)的G. Siemens教授認(rèn)為：“學(xué)習(xí)分析是利用數(shù)據(jù)挖掘成果，學(xué)習(xí)者產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和分析模型探究信息和社會(huì)聯(lián)系，并且對(duì)學(xué)習(xí)作出預(yù)測(cè)和建議。”美國(guó)高等教育信息化推進(jìn)組織EDUCAUSE則認(rèn)為：學(xué)習(xí)分析“使用數(shù)據(jù)和模型預(yù)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程和績(jī)效以及使用該信息進(jìn)行干預(yù)”。新媒體論壇（NMC）在2011年度的地平線報(bào)告中指出：學(xué)習(xí)分析松散地組合了一系列數(shù)據(jù)收集工具和分析技術(shù)，研究學(xué)生的投入情況、績(jī)效和學(xué)習(xí)進(jìn)展情況，以期及時(shí)將研究結(jié)果用于修訂課程、教學(xué)和評(píng)估。2011年2月，在加拿大舉行了首屆學(xué)習(xí)分析技術(shù)與知識(shí)國(guó)際會(huì)議（1st International Conference on Learning Analytics and Knowledge 2011），其中提出了學(xué)習(xí)分析的定義，即學(xué)習(xí)分析是測(cè)量、收集、分析和報(bào)告有關(guān)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為以及學(xué)習(xí)環(huán)境的數(shù)據(jù)，用以理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)及其所產(chǎn)生的環(huán)境的技術(shù)的總稱（Siemens，2011）。也就是說(shuō)，學(xué)習(xí)分析是對(duì)學(xué)習(xí)群體的學(xué)習(xí)平臺(tái)中的零碎的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的收集、存儲(chǔ)、篩選、提??；并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而評(píng)估、預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)群體的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效果，使學(xué)習(xí)者、教育者以及教育管理者可以有依據(jù)的優(yōu)化教學(xué)資源、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)環(huán)境等的實(shí)踐分析的技術(shù)。

● 組成學(xué)習(xí)分析的成分

由定義可知，學(xué)習(xí)分析的核心是收集相關(guān)的分析數(shù)據(jù)。目的是評(píng)估、預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)群體的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效果；最終目標(biāo)是提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持。學(xué)習(xí)分析由五個(gè)部分組成：

（1）數(shù)據(jù)收集：這些數(shù)據(jù)可以來(lái)自學(xué)生的基本信息，也可以是學(xué)生在學(xué)習(xí)生活中的行為信息，如學(xué)生的興趣愛(ài)好、經(jīng)常使用的學(xué)習(xí)工具等數(shù)據(jù)信息。

（2）分析：使用學(xué)習(xí)分析工具將手機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行需要分析。結(jié)果以表格、圖表等可視化的形式呈現(xiàn)在各種媒體上。

（3）學(xué)生學(xué)習(xí)：學(xué)習(xí)分析核心的分析對(duì)象就是學(xué)生的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)分析告知教師：學(xué)生在做什么，他們將時(shí)間花在什么地方，他們獲取了哪些內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)展如何等方面的問(wèn)題。

（4）反饋：學(xué)習(xí)分析的結(jié)果可以提供給教師、學(xué)生以及管理者。學(xué)生可以將分析結(jié)果作為自身學(xué)習(xí)的一個(gè)監(jiān)督量表。而教師和管理者則是依據(jù)分析結(jié)果重新規(guī)劃教學(xué)活動(dòng)，提高教學(xué)質(zhì)量。

（5）干預(yù)：學(xué)習(xí)分析不僅僅是判定學(xué)生處在什么樣的一個(gè)學(xué)習(xí)狀態(tài)中。更是通過(guò)學(xué)生課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，掌握學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的特定階段和特定活動(dòng)，為學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)和指導(dǎo)提供了依據(jù)。

綜上所述，無(wú)論是從學(xué)習(xí)分析定義還是學(xué)習(xí)分析的要素組成來(lái)看，學(xué)習(xí)分析是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程，是“收集—篩選—分析—預(yù)測(cè)與反饋—收集”的一個(gè)過(guò)程。其中收集的數(shù)據(jù)包括課程數(shù)據(jù)，即與學(xué)習(xí)相關(guān)的數(shù)據(jù)，如課堂活動(dòng)資料或音視頻、課堂作業(yè)、考試等。收集的數(shù)據(jù)還包括學(xué)習(xí)者自身的數(shù)據(jù)，如學(xué)習(xí)者的博客、QQ等社會(huì)性軟件所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以及移動(dòng)終端、學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)等軟件環(huán)境下所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)分析可以概述為圖1所示的流程圖。

圖1不僅形象地表示出了學(xué)習(xí)分析的內(nèi)涵，而且將學(xué)習(xí)分析的過(guò)程也描繪出來(lái)了。圖中的虛線表示的是教師和學(xué)生都可以對(duì)學(xué)習(xí)分析的工具進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如教師想要了解學(xué)生對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，就可以通過(guò)設(shè)置工具的參數(shù)，直接得出教師想要的那部分信息，同時(shí)也反饋給學(xué)生。就目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)分析工具將會(huì)越來(lái)越智能化，因此對(duì)于學(xué)習(xí)分析工具的開(kāi)發(fā)將會(huì)是教育技術(shù)學(xué)領(lǐng)域的另一個(gè)亮點(diǎn)。

● 案例介紹----塔林大學(xué)的學(xué)習(xí)分析案例

基于生態(tài)學(xué)方法的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)分析。Narva mnt（2010）認(rèn)為學(xué)習(xí)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程。因此，掌握了解這個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程不僅有助于學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)情況，而且有助于教師更新修改教學(xué)設(shè)計(jì)與教育計(jì)劃。這里將53名學(xué)習(xí)者擬作一個(gè)群體，將學(xué)習(xí)環(huán)境擬作一個(gè)學(xué)習(xí)空間。

首先，塔林大學(xué)使用學(xué)習(xí)模型（learning pattern）是對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)課設(shè)計(jì)的跟蹤分析，得出如圖2所示的學(xué)習(xí)路徑。圖中說(shuō)明的是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)空間要達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)所積累的路徑，包括學(xué)習(xí)模型軌跡（粗黑線）、教師指導(dǎo)的學(xué)習(xí)軌跡（細(xì)黑線），以及學(xué)生可能會(huì)走的其他的學(xué)習(xí)軌跡（虛線）。學(xué)生的初始位置L（a0）逐漸的接近目標(biāo)位置L（a3）的一個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。F（O）表示的是學(xué)習(xí)目標(biāo)區(qū)。d1、d2、d3、d4分別代表學(xué)習(xí)目標(biāo)在學(xué)習(xí)空間中的位置。使用學(xué)習(xí)模型來(lái)測(cè)定學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)軌跡可以從初始位置開(kāi)始，但是隨后的軌跡將按學(xué)習(xí)模型來(lái)走。

其次，塔林大學(xué)對(duì)這53名學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程的學(xué)習(xí)介質(zhì)進(jìn)行了分析。每一位學(xué)習(xí)者都會(huì)選擇一個(gè)他們認(rèn)為可以作為個(gè)人或者協(xié)助他們完成學(xué)習(xí)目標(biāo)的一個(gè)特定的工具。課程結(jié)束后，這些特定的工具會(huì)被收集到一個(gè)數(shù)據(jù)集中，作為學(xué)習(xí)空間中以后自主學(xué)習(xí)者使用社會(huì)性軟件的一個(gè)案例庫(kù)。該案例庫(kù)的功能被分成類別來(lái)最小化系統(tǒng)的復(fù)雜性，最初是分為19類。每一類的功能都代表學(xué)習(xí)空間的一個(gè)維度。在PLEs和協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境中的工具共有12種類別的軟件（博客、wiki、聊天軟件、社會(huì)書(shū)簽、聚合器、電子郵件、搜索引擎、合作寫(xiě)作、論壇、合作繪畫(huà)、網(wǎng)絡(luò)相冊(cè)以及YouTube），我們使用OSE（onto-space explorer）工具來(lái)分析最適合學(xué)生的學(xué)習(xí)工具。OSE是應(yīng)用多維定標(biāo)來(lái)計(jì)算學(xué)習(xí)軌跡的。使用者控制“weight”滑塊來(lái)決定每一個(gè)坐標(biāo)是否通過(guò)。

在本案例中，先設(shè)定{管理=1，創(chuàng)造=1，其他=0}為固定。學(xué)習(xí)者通過(guò)改變滑塊來(lái)確定選擇結(jié)果的顯示圖。在OSE軟件中生成的顯示圖中，最適合的學(xué)習(xí)工具是通過(guò)測(cè)量其在右上方的距離來(lái)確定的。我們發(fā)現(xiàn)在S1確定學(xué)習(xí)目標(biāo)這一步中博客是最適合學(xué)習(xí)者來(lái)達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)L（a2）。

在達(dá)到最終的學(xué)習(xí)目標(biāo)時(shí)即第二步S2，我們計(jì)算出兩種學(xué)習(xí)工具。此時(shí)設(shè)定{匯聚=1，管理=1，其他=0}為固定。經(jīng)過(guò)OSE工具計(jì)算得出博客和聚合器是最適合的工具。

最后，塔林大學(xué)根據(jù)學(xué)習(xí)模型分析出的學(xué)習(xí)軌跡以及OSE工具計(jì)算出的學(xué)習(xí)工具，得出了一個(gè)完整的學(xué)習(xí)規(guī)律（如圖3）。

● 總結(jié)與啟示

由塔林大學(xué)的案例可以清晰看出學(xué)習(xí)分析技術(shù)是對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行分析。即從學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)資源到學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，通過(guò)測(cè)量、挖掘、分析這些大量的數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)規(guī)律，并針對(duì)預(yù)測(cè)更新修改教學(xué)活動(dòng)，再將活動(dòng)結(jié)果反饋到整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，以更好地支持教與學(xué)，進(jìn)而改善和提升教與學(xué)的效能、效益和效率。

學(xué)習(xí)分析技術(shù)對(duì)教育有著巨大的影響。學(xué)習(xí)分析的核心是分析大量的學(xué)生信息數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建細(xì)致入微的學(xué)生個(gè)人資料，最后提供給教師更深入的了解。學(xué)習(xí)分析可以提供即時(shí)改變，提出更加流暢和易于改變的課程模式。

首先，學(xué)習(xí)分析技術(shù)可作為教師教學(xué)決策，優(yōu)化教學(xué)的有效數(shù)據(jù)支持工具。通過(guò)學(xué)習(xí)分析技術(shù)，把不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)規(guī)律存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，教師可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容及時(shí)地了解學(xué)習(xí)者的需求、興趣愛(ài)好等信息，并以此為依據(jù)為不同學(xué)習(xí)者提供動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)資源，動(dòng)態(tài)的指導(dǎo)等教學(xué)決策。真正提高教與學(xué)的質(zhì)量。

其次，可以作為學(xué)生的自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)，自我監(jiān)督與自我認(rèn)識(shí)和自我評(píng)估的有效數(shù)據(jù)監(jiān)督。通過(guò)學(xué)習(xí)分析技術(shù)得出的結(jié)果不僅僅是反饋給教師，同時(shí)也反饋給學(xué)習(xí)者。學(xué)習(xí)者將反饋的分析結(jié)果，作為自我監(jiān)督、自我評(píng)價(jià)等的數(shù)據(jù)依據(jù)，如“CoreDogs”平臺(tái)。當(dāng)學(xué)生們完成平臺(tái)中的練習(xí)，馬上就可以收到一個(gè)知識(shí)掌握程度的形成性評(píng)價(jià)，教師也可以運(yùn)用此平臺(tái)的數(shù)據(jù)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

最后，面對(duì)巨大的教育信息獲取量，對(duì)教育機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)一大挑戰(zhàn)主要是如何最好地和商業(yè)領(lǐng)域、市場(chǎng)領(lǐng)域以及娛樂(lè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)挖掘工具并駕齊驅(qū)。如果解決這一挑戰(zhàn)，學(xué)習(xí)分析在提高教學(xué)、學(xué)習(xí)以及評(píng)價(jià)方面擁有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>