牛秋月 趙營(yíng)穎

(河南中醫(yī)藥大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院 河南鄭州 450046)

1 研究背景

在線教育是當(dāng)前教育界的一種新型教育形式，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展為高等教育改革帶來了新的生機(jī)與活力。自MOOC 興起以來，國內(nèi)各高校相繼出現(xiàn)了跨校選修、學(xué)分互認(rèn)等在線教育熱潮。尤其近幾年受新冠疫情的影響，各高校為響應(yīng)教育部“停課不停教、停課不停學(xué)”的號(hào)召，充分利用政府提供的各類優(yōu)質(zhì)線上資源和在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，積極開展線上教學(xué)活動(dòng)[1]。因此，隨著高校與學(xué)生對(duì)在線教育認(rèn)識(shí)的加深，加之疫情影響，線上學(xué)習(xí)已成為常態(tài)。

線上教學(xué)相較于傳統(tǒng)課堂教學(xué)有諸多優(yōu)勢(shì)，如擺脫了時(shí)間和空間的限制。然而，由于國內(nèi)大學(xué)生仍存在學(xué)習(xí)意向不強(qiáng)、專注力不高、學(xué)習(xí)投入不足等問題，在線教育在開展過程中呈現(xiàn)出很多弊端。例如：由于教師不能直接對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行干預(yù)，出現(xiàn)了課程輟學(xué)率低、完成率低等諸多問題[2]。學(xué)生的在線學(xué)習(xí)行為是影響在線教育質(zhì)量的關(guān)鍵要素，基于在線學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)而開展學(xué)生學(xué)習(xí)行為分析研究，對(duì)提升大學(xué)在線教學(xué)效果具有十分重要的意義。

文章融合大學(xué)生日常在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)分析相關(guān)技術(shù)，從多源頭、多視角對(duì)學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)行為特征背后隱藏的信息，能夠幫助教師最大程度地了解和管理學(xué)生。同時(shí)，能夠分析找出對(duì)學(xué)生成績(jī)影響較大的行為特征，便于教師在教學(xué)過程中及時(shí)干預(yù)。

2 研究現(xiàn)狀

近年來，隨著在線教育的普及，大學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為分析的研究也如雨后春筍般出現(xiàn)，國內(nèi)外學(xué)者從不同角度分析研究影響大學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為的因素[3]，通過運(yùn)用不同的方法和模型來提升學(xué)習(xí)效果。

國外學(xué)者主要通過提取在線學(xué)習(xí)平臺(tái)中的數(shù)據(jù)和日志痕跡，分析在線學(xué)習(xí)行為和學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)成效之間的關(guān)系。SUN Y 等人[4]基于技術(shù)接受模型去分析學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與在線學(xué)習(xí)平臺(tái)中教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)互動(dòng)的關(guān)系。ZHU Y等人[5]從學(xué)生角度，尋找影響學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為的內(nèi)外因素。HUSSEIN E 等人[6]調(diào)查研究新冠疫情期間學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為和態(tài)度，為教師和教育機(jī)構(gòu)提供提高學(xué)習(xí)體驗(yàn)的建議。

國內(nèi)學(xué)者對(duì)在線學(xué)習(xí)行為分析的研究主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和技術(shù)模型兩個(gè)方面。其中，魏順平等人[7]采用數(shù)據(jù)挖掘的方法對(duì)學(xué)習(xí)者的在線學(xué)習(xí)日志進(jìn)行分析，總結(jié)在線學(xué)習(xí)行為的特點(diǎn)和內(nèi)在影響因素。陳鵬宇等人[8]通過統(tǒng)計(jì)分析的方法提取在線學(xué)習(xí)平臺(tái)中的學(xué)習(xí)行為，進(jìn)而采用關(guān)聯(lián)性分析找出學(xué)習(xí)行為與知識(shí)建構(gòu)水平之間的關(guān)系。李陽等人[9]通過調(diào)查問卷法搜集大學(xué)生在線學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，分析總結(jié)不同性格的學(xué)生在學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)成績(jī)之間存在的差異。郭玲玲[10]采用調(diào)查問卷和統(tǒng)計(jì)分析等方法分析對(duì)比不同性格、不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生在學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)成績(jī)之間的差異性，進(jìn)而找出影響在線學(xué)習(xí)行為的原因，為教師規(guī)范化的管理和教學(xué)設(shè)計(jì)提供支持。荊永君等人[11]利用結(jié)構(gòu)化模型探索學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為易被影響的因素，進(jìn)而從教學(xué)設(shè)計(jì)、教師支持與管理等方面給出在線學(xué)習(xí)的建議。代鴻等人[12]利用已有技術(shù)模型構(gòu)建影響大學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為的模型，探索影響行為的關(guān)鍵因素。

總體來說，目前已有的在線學(xué)習(xí)行為分析主要是從單一的角度來分析和評(píng)價(jià)影響學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為的因素，并沒有深入分析學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)成績(jī)之間的關(guān)系，具有一定的局限性。融入行為數(shù)據(jù)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)行為分析能通過不同角度分析所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，來互補(bǔ)性地獲取學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為特征。

3 學(xué)生線上行為特征分析

3.1 數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理

文章所使用到的數(shù)據(jù)均來自作者所在學(xué)院2021—2022學(xué)年第一、二學(xué)期《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的在線學(xué)習(xí)情況，通過課堂派在線平臺(tái)收集到343 條在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)。每條數(shù)據(jù)主要包括學(xué)生基本信息（學(xué)號(hào)、姓名等）、作業(yè)完成率、測(cè)試平均分、互動(dòng)次數(shù)、視頻觀看時(shí)長(zhǎng)、期末成績(jī)等信息。由于原始數(shù)據(jù)可能存在丟失、異常等問題，在進(jìn)行分析之前先對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

3.2 學(xué)習(xí)行為指標(biāo)構(gòu)建

對(duì)獲取的在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理之后，保留信息相對(duì)比較完整的320 條，通過對(duì)預(yù)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，文章主要從作業(yè)完成率、測(cè)試平均分、互動(dòng)次數(shù)、視頻觀看時(shí)長(zhǎng)、期末成績(jī)幾個(gè)方面構(gòu)建學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為的分析指標(biāo)，部分?jǐn)?shù)據(jù)樣本如表1 所示。根據(jù)行為分析結(jié)果進(jìn)而總結(jié)學(xué)生行為特點(diǎn)，可以幫助教師制定規(guī)范的教學(xué)管理制度。

表1 學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)樣本

3.3 數(shù)據(jù)可視化分析

學(xué)習(xí)行為指標(biāo)構(gòu)建完畢之后，接下來就是對(duì)采集到的在線學(xué)習(xí)行為進(jìn)行可視化分析。下面依次從作業(yè)完成率、測(cè)試平均分、互動(dòng)次數(shù)、視頻觀看時(shí)長(zhǎng)幾個(gè)角度完成分析匯總。

3.3.1 學(xué)生成績(jī)分布

由于分析所用到的算法要求基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是帶有類別標(biāo)簽的，因此，需要對(duì)學(xué)生原始百分制成績(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，按照該校成績(jī)劃分標(biāo)準(zhǔn)將：＜60 分為“E”，60～69 分為“D”，70～79分為“C”，80～89分為“B”，90～100分為“A”。成績(jī)分布直方圖情況如圖1所示。

圖1 學(xué)生成績(jī)分布直方圖

根據(jù)圖1 所示，學(xué)生成績(jī)主要分布在70～79 分，占比34%；其次是80～89分，占比28%；在其他3個(gè)區(qū)間的人數(shù)較少，60～69分和90～100分學(xué)生占比分別為19%、13%，不及格學(xué)生占比為6%，成績(jī)總體符合正態(tài)分布，能夠較理想地反映教學(xué)效果。

3.3.2 作業(yè)完成率

作業(yè)完成率是衡量學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的重要因素，根據(jù)作業(yè)完成率，可以了解學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。為了找出作業(yè)完成率與期末成績(jī)之間的關(guān)系，該文通過繪制散點(diǎn)圖展示，如圖2所示，橫坐標(biāo)為期末成績(jī)?nèi)藬?shù)分布，縱坐標(biāo)為作業(yè)完成率。從圖可以看出，成績(jī)?cè)?0～90 分區(qū)間分布比較集中，而相對(duì)應(yīng)的作業(yè)完成率在80%～100%。因此，可以得出，成績(jī)較高的學(xué)生作業(yè)完成率相對(duì)較高，作業(yè)完成率這一行為與期末成績(jī)是正相關(guān)關(guān)系。

圖2 不同作業(yè)完成率的成績(jī)分布圖

3.3.3 測(cè)試平均分

測(cè)試平均分主要檢測(cè)學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，為了體現(xiàn)測(cè)試平均分與期末成績(jī)之間的關(guān)系，筆者采用散點(diǎn)圖展示學(xué)生測(cè)試平均分與期末成績(jī)關(guān)系，具體見圖3。由圖3 可以看出：測(cè)試平均分在80～100分之間對(duì)應(yīng)期末成績(jī)?cè)?0～90分之間學(xué)生分布比較集中，其他區(qū)間人數(shù)較少。由此可看出：期末成績(jī)分?jǐn)?shù)高的學(xué)生其測(cè)試平均分也比較高，且分布比較集中，關(guān)系穩(wěn)定，說明測(cè)試平均分與期末成績(jī)成正比。

圖3 不同測(cè)試平均分的成績(jī)分布圖

3.3.4 互動(dòng)次數(shù)

互動(dòng)次數(shù)是學(xué)生線上學(xué)習(xí)過程中參與互動(dòng)習(xí)題、互動(dòng)話題的次數(shù)，為了研究互動(dòng)次數(shù)與成績(jī)的關(guān)系，筆者繪制了箱形圖，具體情況如圖4所示，橫坐標(biāo)為成績(jī)等級(jí)，縱坐標(biāo)為互動(dòng)次數(shù)。由圖4可以看出：隨著學(xué)生成績(jī)等級(jí)的降低，其所對(duì)應(yīng)的互動(dòng)次數(shù)也在不斷減少。由此可以得出，學(xué)生線上參與互動(dòng)的次數(shù)與其成績(jī)呈正相關(guān)關(guān)系。

圖4 不同成績(jī)成績(jī)與互動(dòng)次數(shù)的箱形圖

3.3.5 視頻觀看時(shí)長(zhǎng)

視頻觀看時(shí)長(zhǎng)是學(xué)生完成課程知識(shí)點(diǎn)視頻學(xué)習(xí)任務(wù)的時(shí)間，以小時(shí)為單位，該文通過繪制箱形圖來直觀表示視頻觀看時(shí)長(zhǎng)與成績(jī)等級(jí)之間的關(guān)系，具體情況如圖5所示，其中橫坐標(biāo)為成績(jī)等級(jí)，縱坐標(biāo)為視頻觀看時(shí)長(zhǎng)。隨著成績(jī)等級(jí)的降低，學(xué)生觀看視頻的時(shí)間也不斷地減少，由此可得出學(xué)生觀看視頻時(shí)長(zhǎng)與其期末成績(jī)存在正相關(guān)關(guān)系。

圖5 不同成績(jī)成績(jī)與互動(dòng)次數(shù)的箱形圖

由上述可視化結(jié)果而知，文章所提及的在線學(xué)習(xí)行為，如作業(yè)完成率、測(cè)試平均分、互動(dòng)次數(shù)、視頻觀看時(shí)長(zhǎng)等和期末成績(jī)都存在正相關(guān)關(guān)系。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與教學(xué)方案制訂

為了更好地開展線上教學(xué)，提高教學(xué)效果，文章從不同視角對(duì)大學(xué)生的在線學(xué)習(xí)行為進(jìn)行了分析，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：分析指標(biāo)中所涉及的作業(yè)完成率、測(cè)試平均分、互動(dòng)次數(shù)、視頻觀看時(shí)長(zhǎng)這4個(gè)行為都與學(xué)生的期末成績(jī)成正比。因此，文章建議在線上學(xué)習(xí)過程中學(xué)生應(yīng)該重視對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，按時(shí)完成作業(yè)，積極參與課堂互動(dòng)。同時(shí)，教師在教學(xué)過程中應(yīng)多引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂習(xí)題的互動(dòng)，采取合理措施及時(shí)干預(yù)學(xué)生的在線學(xué)習(xí)。

5 結(jié)語

文章以大學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，使用數(shù)據(jù)分析相關(guān)技術(shù)，從多源頭、多視角對(duì)學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為特征進(jìn)行分析，對(duì)比發(fā)現(xiàn)行為特征背后隱藏的信息，能夠幫助教師最大程度地了解和管理學(xué)生，優(yōu)化課程資源，提高教學(xué)質(zhì)量。