嚴琴琴+戴心來+陳峰

摘 要：隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨以及數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的發(fā)展，分析技術(shù)日益成熟。學習分析關(guān)注于E-learning教與學過程的動態(tài)發(fā)展，可為教師的教學決策與學生的學習優(yōu)化提供有力支持，將成為當前在線學習研究與實踐的重要技術(shù)與方法。文章探討了學習分析的概念，闡述了學習分析的過程、方法以及應用案例，分析了學習分析應用于在線學習需注意的問題。

關(guān)鍵詞：學習分析；在線學習；學習環(huán)境

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2014）07-0021-04

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在教育領(lǐng)域的廣泛應用，在線學習成為了傳統(tǒng)學校教育和終身教育的一個重要模式。它以其不受時空限制、資源豐富且開放、服務對象廣泛等特征倍受學習者青睞，也得到了研究者的持續(xù)關(guān)注，從初期研究課堂模式的轉(zhuǎn)變、學習資源豐富性的設(shè)計、學習者參與性的激勵逐步演變?yōu)樘骄吭诰€學習中學習的發(fā)生過程，評估學習者的過程性成果，進而制定個性化的學習方案等，這也為合理地評估教學課程設(shè)計質(zhì)量、優(yōu)化教學活動設(shè)計提供了必要支撐。然而要實現(xiàn)上述目標，通常需要依賴網(wǎng)絡(luò)后臺日志，并運用復雜的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件來實施，這無疑給當今大數(shù)據(jù)時代提出了挑戰(zhàn)。面對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中越來越龐大的數(shù)據(jù)集，以往分析軟件可獲取的數(shù)據(jù)非常有限，需要大量的人力進行篩選與清洗，造成數(shù)據(jù)可能丟失、研究結(jié)果的信度不高、而且分析結(jié)果非實時、用于干預周期過長、效果較差等。鑒于此，學習分析技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)就被越來越多的研究機構(gòu)和研究者所推崇。

美國新媒體聯(lián)盟（NMC）與美國高校教育信息化協(xié)會（EDUCAUSE）在其聯(lián)合發(fā)布的地平線報告（Horizon Report）2011 至2013均提出了基于數(shù)據(jù)的學習分析技術(shù)將在未來的幾年內(nèi)成為主流。隨著研究者對學習分析的關(guān)注，由社會分析研究協(xié)會（SOLAR）組織的第三屆學習分析和知識國際會議，于2013 年4 月在比利時的勒芬大學召開，該會議在概念、意義建構(gòu)上的技術(shù)創(chuàng)新、應用和使用案例這三個維度進行探討，并對學習分析涉及的相關(guān)領(lǐng)域和發(fā)展前景等前沿問題進行了深入探討。

一、學習分析的概念

學習分析是近年來迅速發(fā)展的一種教學技術(shù)，目前學術(shù)界對其尚未形成一個統(tǒng)一的界定，不同學者或研究機構(gòu)給出了多種理解。學習分析專家Siemens（2010年）教授指出，學習分析是利用智能數(shù)據(jù)、學習者學習過程數(shù)據(jù)和分析模型去發(fā)現(xiàn)信息和社會聯(lián)系情況，對學習進行預測和建議。2013年的地平線報告認為學習分析是從與學生相關(guān)的海量數(shù)據(jù)中辨別其學習行為發(fā)展趨勢和模式，以此促進個性化的高等教育支持系統(tǒng)。還有些學者認為學習分析是從不同的學習環(huán)境來跟蹤學習者與不同的工具和資源的交互數(shù)據(jù)，使教師和學校為每個接受教育的孩子根據(jù)其不同程度的水平和需求提供個性化學習方式，通過適當干預、預測和映射學習過程，為創(chuàng)造更有效的學習經(jīng)驗提供了美好的愿景。

由上可見，專家學者們對學習分析概念的界定存在著一定的差異，但其基本觀點仍趨于一致，如學習分析的服務群體面向?qū)W生和教師，且具有數(shù)據(jù)來源多樣化、分析工具現(xiàn)代化、結(jié)果展示可視化等特點。學習分析專注于如何優(yōu)化學習環(huán)境，并提供了如社會網(wǎng)絡(luò)分析、連結(jié)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)等分析工具，能夠進行復雜數(shù)據(jù)的可視化處理，可為在線學習提供有力支持。對于學習者來說，可以于在線學習時監(jiān)控自己的學習行為，增加自我反思意識、提高學習參與活躍度，從而成為一個更好的學習者。對于教育者及學校而言，利用學習分析可識別困難學習者與改變教師教學方式，為不同需要、能力水平的學生提供合適的教育機會，給予更優(yōu)的評估路徑，幫助學習者最大化地發(fā)揮其潛能。

二、學習分析的過程與方法

1.學習分析過程

Diaz和Brown（2012年）認為學習分析是一個反復循環(huán)的過程，其中包括：收集數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、清理或調(diào)整數(shù)據(jù)、集成相關(guān)的數(shù)據(jù)集、分析數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)可視化。Mark van Harmelent（2012年）等根據(jù)Diaz等人提出的分析過程的要素，建構(gòu)了分析過程模型如圖所示。由圖可知，從機構(gòu)戰(zhàn)略開始到結(jié)束是一個不斷循環(huán)迭代改進的過程。在這個模型中有兩個反饋循環(huán)需要特別注意：

（1）基于數(shù)據(jù)分析進行建模的過程，我們注意到在數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)調(diào)查和數(shù)據(jù)清洗、建模之間存在潛在的反饋。我們所設(shè)計或者是構(gòu)建的模型決定于所獲得的數(shù)據(jù)，當然現(xiàn)有的模型也會影響數(shù)據(jù)的采集和清理。

（2）分析不應該是一個靜態(tài)的過程，而是一個循環(huán)過程，它根據(jù)分析的評價結(jié)果（分析任何行動的類型將會影響分析結(jié)果）改善分析過程模型。

2.學習分析方法

學習分析是由商業(yè)智能、網(wǎng)絡(luò)分析、教育數(shù)據(jù)挖掘、學術(shù)分析、動作分析等多種學習技術(shù)領(lǐng)域綜合發(fā)展而來，其涵蓋了多種分析方法，如認知網(wǎng)絡(luò)分析和社會網(wǎng)絡(luò)分析方法。

（1）認知網(wǎng)絡(luò)分析（ENA）

認知網(wǎng)絡(luò)分析法是由威斯康星大學麥迪遜分校的David Williamson Shaffer教授根據(jù)認知游戲發(fā)展而來，是一種學習者在虛擬認知游戲環(huán)境中評估認知能力的技術(shù)。采用的技術(shù)類似于社會網(wǎng)絡(luò)分析方法（SNA），是在一個互動的空間里，檢查、表征、量化關(guān)系，研究內(nèi)部復雜動態(tài)關(guān)系系統(tǒng)。認知網(wǎng)絡(luò)分析方法通過定位五大認知元素：技能、知識、個性、價值觀和認知論來評估認知框架，建構(gòu)學習者認知模型。利用認知網(wǎng)絡(luò)分析，可以檢測和衡量在不同的數(shù)字化學習環(huán)境中學習者的認知思維所發(fā)生的變化。

（2）社會網(wǎng)絡(luò)分析（SNA）

社會網(wǎng)絡(luò)分析由社會學家根據(jù)數(shù)學方法、圖論等發(fā)展起來的定量分析方法，被用來建立社會關(guān)系的模型，發(fā)現(xiàn)群體內(nèi)行動者之間的社會關(guān)系，學習者在網(wǎng)絡(luò)課程中的學習成績、網(wǎng)絡(luò)模型和社區(qū)影響力，描述社會關(guān)系的結(jié)構(gòu)，研究這種結(jié)構(gòu)對群體功能或者群體內(nèi)部個別影響。通?？梢暬鐣W(wǎng)絡(luò)分析工具有Gephi、NodeXL、Tulip、UCINET、GISMO、SNAPP、Network workbench、Pajek，按其是否開源的特點可以分成表1和表2。

上述表中同時給出了各分析工具對應的數(shù)據(jù)輸出格式和其功能特性，其中在開源的學習分析工具中，UCINET因其功能強大受到很多研究者的關(guān)注。而在非開源的學習分析工具中，GISMO、SNAPP的界面友好，且無需了解原數(shù)據(jù)細節(jié)，可以智能化生成可視化網(wǎng)絡(luò)交互圖形，相比其他網(wǎng)絡(luò)分析工具具有更強的操作性。

三、學習分析的應用案例

國外關(guān)于學習分析的研究早期主要聚焦在評價和分析學生在一門課程或項目學習中所面臨的困難，根據(jù)這些困難設(shè)計具有針對性的人工干預方案，以解決學生短期內(nèi)面臨的學習問題。密歇根大學的“E2Coach”項目則根據(jù)學生的不同特點量身定制個性化系統(tǒng)，使學習者能夠了解自己的學習動機，認識自己的優(yōu)勢和劣勢,并幫助他們順利地完成課程。“E2Coach”項目是在密歇根大學的個性化系統(tǒng)上開發(fā)的，是一個相對比較成熟的開源軟件。首先在開課前告訴每個學習者這個系統(tǒng)的功能，然后調(diào)查學習者專長、教育者和行為專家的建議，最后結(jié)合調(diào)查的信息，為學習者創(chuàng)建個性化內(nèi)容。

奧斯汀皮耶州立大學關(guān)注于學生的個性化學習，Tristan Denley博士應用學習分析技術(shù)設(shè)計了“學習導向”模型，該模型為在即將到來的學期選課中，根據(jù)學習者現(xiàn)有的學習能力成功地匹配到適合他們自己的課程。該模型系統(tǒng)是根據(jù)過去成千上萬的學生成績與每個特定學生的成績單作比較，最后個性化推薦給每個學生。而里奧薩拉多學院不僅可對學習現(xiàn)狀進行分析，還可以根據(jù)當前學習情況預測未來的學習趨勢，通常學習者在完成8天課程后，即可對其進行分數(shù)預測。與之相類似的美國公立大學系統(tǒng)(APUS)，研究者對97000名學生參與的在線學習環(huán)境進行監(jiān)控和分析，對他們的入學穩(wěn)定率進行深入觀察。如果學生學習的時間減少，那么可能瀕臨退學，學校則給出預警信號，使之減少輟學率的上升。

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四、學習分析應用于在線學習需注意的問題

學習分析將學習過程的動態(tài)以透明的方式呈現(xiàn)出來，給在線學習的研究與實踐帶來了全新的視角，但同時也帶來了一些問題。如隱私和道德問題、研究平臺問題、學習分析模型問題。

1.隱私和道德問題

在學習分析這一新的概念出來以后，很多學者都在探究隱私和道德問題?？梢哉f，利用學習分析技術(shù)監(jiān)視學習者的學習行為相當于窺探學生的隱私。為此普渡大學的Campbell提出了兩個關(guān)鍵問題:一是誰決定由誰收集什么樣的數(shù)據(jù)；二是教育機構(gòu)應該有哪些責任去使用這些已經(jīng)收集好的數(shù)據(jù)。毫無疑問，數(shù)據(jù)收集的措施和干預政策將會影響學校的文化、目標以及校訓。我們認為將學習分析應用于在線學習時，數(shù)據(jù)的獲取需注意以下幾點：

（1）收集的數(shù)據(jù)應保持可控的范圍，不要試圖包涵所有方面，如學習者的個人經(jīng)濟狀況以及家庭狀況等。

（2）建立彼此信任，分析過程清晰。

（3）從多角度參與商議和討論，從而建立更多的透明機制、規(guī)范分析問題、評估風險，以避免不必要的法律糾紛。

2.研究平臺問題

首先網(wǎng)絡(luò)學習平臺最好是開源的，這樣允許拓展并完善其功能，使其更加多元化。智能手機、平板電腦等的普及應用，隨之而來的移動學習以及碎片化學習理念的發(fā)展，使得分析數(shù)據(jù)可獲取的數(shù)據(jù)源越來越多樣化，這需要網(wǎng)絡(luò)平臺支持多終端用戶的數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口與格式，獲取數(shù)據(jù)信息。其次隨著在線學習人數(shù)的增長，需要分析的數(shù)據(jù)集也越來越龐大，這對于網(wǎng)絡(luò)平臺的容載性以及分析能力也是一個挑戰(zhàn)。最后如何對數(shù)據(jù)流進行分流處理，快速穩(wěn)定地對數(shù)據(jù)分析，都需要在平臺設(shè)計之初就有所考慮。

3.學習分析模型問題

學習分析模型在在線學習中的應用，我們可以了解到影響學習者在線學習的因素以及在網(wǎng)絡(luò)教學環(huán)境下支持教師的最佳模式，進而可以設(shè)計創(chuàng)新型在線教育模式。有學者根據(jù)學習分析的目的、要求與方法，從不同角度建構(gòu)了學習分析的模型，其目的是使分析流程更加規(guī)范化。但學習分析涉及到數(shù)據(jù)挖掘、社會網(wǎng)絡(luò)分析、數(shù)據(jù)可視化、機器學習、心理學、語義學、在線學習、教育理論和實踐等多方面內(nèi)容，設(shè)計學習分析模型時需從多方面考慮，對已有學習分析模型進行更進一步優(yōu)化。

五、研究結(jié)論

從學習分析的提出到現(xiàn)在才不過三年的時間，但已經(jīng)發(fā)展成為一個非常重要的研究領(lǐng)域。雖然是一個興新的研究方向，需要解決的問題還很多，但我們相信隨著越來越多的人關(guān)注學習分析，正如地平線報告所述在未來的兩年到三年內(nèi)將得到廣泛應用。而學習分析通過大數(shù)據(jù)集的獲取，挖掘?qū)W習者在正式學習、非正式學習或混合學習時的特征價值，為教育主管部門、教育研究者和學習者提供參考與幫助，提高在線學習的績效評估、過程檢測和活動干預，從而對在線學習的有效學習提供了有力的保障。

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（編輯：楊馥紅）

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