ｔｏｕｇａｏ３＠ｃｈｉｎａｉｔｅｄｕ．ｃｎ ｌ高教专区 教育中的大数据如何改变学习？ 极具潜力的学习分析技术领域新进展 高键东北师范大学计算机科学与信息技术学院 近年来，教育技术领域的 地平线 报告 作为对未来教育与信息技术发 展趋势的预测和分析的重量级之作，一 直受到相关研究者的关注。在（（２０１１年 地平线报告：未来五年改变教育的六大 技术 中指出，未来四至五年，手势计算 （Ｇｅｓｔｕｒｅ－Ｂａｓｅｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）和学习 分析（Ｌｅａｒｎｉｎｇ Ａｎａｌｙｔｉｃｓ）这两项技 术将更深刻影响教育机构。根据学习分 析这一技术基于对教育中的大数据的 处理和分析，将极大地改变当前的教育 系统，引发一场变革。 学习分析为什么会出现 研究表明，学习分析源于商业智 能（Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，ＢＩ）和网站 分析（ｗｅｂ Ａｒ１ａｌｙｔｉｃｓ）。商业智能和网 站分析是以计算机为媒介，利用信息技 术进行数据追踪，通过收集、管理、分 析和建模以满足当前的需要，预测顾客 的未来需要。将商业智能技术和网站分 析技术引入教育领域，其关注的视角是 从管理信息化的角度看待如何利用数 据分析和建模技术提高教育决策。而 随着教学信息化的深入发展，学习分析 通过测量、挖掘、分析与利用在学习平 台中积累的大量数据，来针对教学和学 习实践进行行为预测，基于预测开展行 动，并将行动结果反馈到整个分析过 程中，以更好地支持教学与学习，进而 改善和提升教与学的质量与效能。 学习分析是什么 加拿大阿塞巴斯卡大学的Ｇ． Ｓｉｅｍｅｎｓ教授认为：“学习分析是利用 数据挖掘成果，学习者产生的数据和 分析模型探究信息和社会联系，并且 对学习作出预测和建议。”美国高等教 育信息化推进组织ＥＤＵＣＡＵＳＥ￣Ｊ认 为：学习分析“使用数据和模型预测学 生学习进程和绩效以及使用该信息进 行干预”。新媒体论坛（ＮＭＣ）在２０１１ 年度的地平线报告中指出：学习分析 松散地组合了一系列数据收集工具和 分析技术，研究学生的投入情况、绩效 和学习进展情况，以期及时将研究结 果用于修订课程、教学和评估。２０１１年 ２月，在加拿大举行了首届学习分析技 术与知识国际会议（１ｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｌｅａｒｎｉｎｇ Ａｎａ ｌｙ廿ｃｓ ａｎｄ Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ２０１１），其中提出了学 习分析的定义，即学习分析是测量、收 集、分析和报告有关学生的学习行为 以及学习环境的数据，用以理解和优化 学习及其所产生的环境的技术的总称 （Ｓｉｅｍｅｎｓ，２０１１）。也就是说，学习分析是 张海东北师范大学传媒科学学院 王以宁东北师范大学传媒科学学院 对学习群体的学习平台中的零碎的、随 机的数据进行系统的收集、存储、筛选、 提取；并且对数据进行分析，从而评 估、预测学习群体的学习状态和学习效 果，使学习者、教育者以及教育管理者 可以有依据的优化教学资源、教学过程 和教学环境等的实践分析的技术。 组成学习分析的成分 由定义可知，学习分析的核心是收 集相关的分析数据。目的是评估、预测 学习群体的学习状态和学习效果；最终 目标是提供个性化的学习支持。学习分 析由五个部分组成： （１）数据收集：这些数据可以来自 学生的基本信息，也可以是学生在学 习生活中的行为信息，如学生的兴趣爱 好、经常使用的学习工具等数据信息。 （２）分析：使用学习分析工具 哿手机 的数据进行需要分析。结果以表格、图 表等可视化的形式呈现在各种媒体匕。 （３）学生学习：学习分析核心的分 析对象就是学生的学习。学习分析告知 教师：学生在做什么，他们将时间花在 什么地方，他们获取了哪些内容，学生 学习的进展如何等方面的ｆ司题。 （４）反馈：学习分析的结果可以提 供给教师、学生以及管理者。学生可以 中国信息技术教育２０１ ３／０７－０８【１ ９５ 高教专区ｌ ｔｏｕｇａｏ３＠ｃｈｉｎａｉｔｅｄｕ．ｃａ 将分析结果作为自身学习的一个监督量 设置，如教师想要了解学生对某一知识点的掌握情况，就可以 通过设置工具的参数，直 接得出教师想要的那部 分信息，同时也反馈给学 生。就目前的发展趋势来 型来走。 表。而教师和管理者则是依据分析结 果重新规划教学活动，提高教学质量。 （５）干预：学习分析不仅仅是判定 学生处在什么样的一个学习状态中。更 是通过学生课程学习产生的数据，掌握 图２使用学习模型得出的学习轨迹 学生在课程学习中的特定阶段和特定 说，学习分析工具将会越来越智能化， 活动，为学生个性化学习和指导提供了 因此对于学习分析工具的开发将会是 依据。 教育技术学领域的另一个亮 。 综上所述，无论是从学习分析定 案例介绍——塔林大学的学 义还是学习分析的要素组成来看，学习 习分析案例 分析是一个循环的过程，是“收集一筛 基于生态学方法的动态学习分析。 选一分析一预测与反馈一收集”的一 Ｎａｒｖａ瑚ｎｔ（删 为学习是—个动态的 个过程。其中收集的数据包括课程数 过程。因此，掌握了解这个动态的过程不 据，即与学习相关的数据，如课堂活动 仅有助于学生了解自己的学习情况，而且 资料或音视频、课堂作业、考试等。收 有助于教师更新修改教学设计与教育计 集的数据还包括学习者自身的数据，如 划。这里将５３名学习者拟作—个群体，将 学习者的博客、ＱＱ等社会性软件所产 芋 翻 ．＿ ，ｒ 生的数据，以及移动终端、学习管理系 首先，塔林大学使用学习模型 统等软件环境下所产生的数据。学习 （】ｅａｍｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ）是刘 Ｉ牛的数学课设 分析可以概述为图１所示的流程图。 计的跟踪分析，得出如图２所示的学习路 径。图中说明的是学习者 ；在学习空间要达到学习目 标所积累的路径，包括学 ｉ习模型轨迹（粗黑线）、教 分； 析ｊ 师指导的学习轨迹（细黑 工 ：！线），以及学生。可能会走的 ｉ ｉ其他的学习轨迹（虚线）。 ｉ学生的初始位置Ｌ（ａ０）逐 ｊ图１学习分析流程图 … 涟啪接近目标位置Ｉ（ａ 肭 一个学习过程。 示 图１不仅形象地表示出了学习分析 的是学习目标区。ｄ１、ｄ２、ｄ３、（１４分别代表学 的内涵，而且将学习分析的过程也描绘 习目标在学习空间中的位置。使用学习模 出来了。图中的虚线表示的是教师和学 型来测定学习者的学习轨迹可以 初始 生都可以对学习分析的工具进行参数 位置开始， 的轨迹糈顼字 １９６【中国信息技术教育２０１３／０７—０８ 其次，塔林大学对这５３名学生在 学习过程的学习介质进行了分析。每 一位学习者都会选择一个他们认为可 以作为个人或者协助他们完成学习目 标的一个特定的工具。课程结束后，这 些特定的工具会被收集到一个数据集 中，作为学习空间中以后自主学习者使 用社会『生软件的一个案例库。该案例库 的功能被分成类别来最小化系统的复 杂性，最初是分为１９类。每一类的功能 都代表学习空间的一个维度。在ＰＬＥｓ 和协作学习环境中的工具共有１２种类 别的软件（博客、ｗｉｋｉ、聊天软件、社会 书签、聚合器、电子邮件、搜索引擎、合 作写作、论坛、合作绘画、网络相册以及 ＹｏｕＴｕｂｅ），我们使用ＯＳＥ（ｏｎｔｏ—ｓｐａｃｅ ｅｘｐｌｏｒｅｒ）工具来分析最适合学生的学 习工具。ＯＳＥ是应用多维定标来计算学 习轨迹的。使用者控制“ｗｅｉｇｈｔ”滑块 来决定每一个坐标是否通过。 在本案例中，先设定｛管理＝１，创 造＝１，其他＝０｝为固定。学习者通过改变 滑块来确定选择结果的显示图。在ＯＳＥ 软件中生成的显示图中，最适合的学习 工具是通过测量其在右上方的距离来 确定的。我们发现在Ｓ 确定学习目标这 一步中博客是最适合学习者来达到学 习目标Ｌ（ａ ）。 在达到最终的学习目标时即第二 ｔｏｕｇａｏ３＠ｃｈｉｎａｉｔｅｄｕ．ｃｎ ｌ高教专区 步ｓ２，我们计算出两种学习工具。此时设 定｛汇聚＝１，管理＝１，其他＝０｝为固定。经 挖掘、分析这些大量的数据，预测学习者 教与学的质量。 的学习规律，并针对预测更新修改教学 活动，再将活动结果反馈到整个学习过 程中，以更好地支持教与学，进而改善和 提升教与学的效能、效益和效率。 学习分析技术对教育有着巨大的 影响。学习分析的核心是分析大量的学 生信息数据，并创建细致入微的学生个 其次，可以作为学生的自我导向学 习，自我监督与自我认识和自我评估的有 效数据监督。通过学习分析技术得出的 结果不仅仅是反馈给教师，同时也反馈 给学习者。学习者将反馈的分析结果，作 过ＯＳＥ工具计算得出博客和聚合器是 最适合的工具。 最后，塔林大学根据学习模型分 析出的学习轨迹以及ＯＳＥ工具计算出 的学习工具，得出了一个完整的学习规 为自我监督、自我评价等的数据依据，如 “ＣｏｒｅＤｏｇｓ”平台。当学生们完成平台中 律（如图３）。 人资料，最后提供给教师更深入的了 解。学习分析可以提供即时改变，提出 更加流畅和易于改变的课程模式。 首先，学习分析技术可作为教师 图３学习者的学习路径规律 的练习，马上就可以收到一个知识掌握 程度的形成性评价，教师也可以运用此 平 了解学生的学习情况。 最后，面对巨大的教育信息获取 量，对教育机构来说一大挑战主要是 如何最好地和商业领域、市场领域以 及娱乐领域的数据挖掘工具并驾齐驱。 如果解决这一挑战，学习分析在提高教 教学决策，优化教学的有效数据支持 工具。通过学习分析技术，把不同学习 黪总结与启示 由塔林大学的案例可以清晰看出学 习分析技术是对学习者的学习环境进行 分析。即从学习者的学习资源到学习者 的学习行为进行数据的收集，通过测量、 者的学习规律存储在数据库中，教师可 以通过数据库的内容及时地了解学习 者的需求、兴趣爱好等信息，并以此为 学、学习以及评价方面拥有巨大的发展 潜力。 依据为不同学习者提供动态的学习资 源，动态的指导等教学决策。真正提高 德州仪器ＤＬＰ 点触控将互动技术提升到更高层次 在２０１３＃６５￣旬举行的ＩｎｆｏＣｏｍｍ大 会期间，德州仪器（ＴＩ）（ＮＡＳＤＡＱ：ＴＸＮ） Ｃａｒ￣：“对于消费者而言，现在仅仅观看 的市场趋势。通过多点触控技术，ＤＬＰ￣］建 内容已经远远不够，他们还希望通过技术以 无缝的方式同内容实现互动。我们的解决方 了一个平色使多组学生能够同时在大到足以 投射整面墙的屏幕上进行操作。 Ｃａｒｖ 补充道：“Ｄｕ，也在开发更多能 ＤＬＩ￣ｇ布推出技术革新，将使投影和显示 之间的无缝互动成为现实。Ｄｕ均多点触控 案能够在任意平面上实现多达扣个触控点， 从技术的角度看，我们完全有能力持续地进 步和超越。 技术原型日前首次亮相，使客户能够将任何 一将我们的互动功能扩展至传统投影装置以 外的许多应用领域。我们在多个领域都看到 令人兴奋的增长和创新的潜力，互动数字标 牌和车载应用便是其中两个应用领域” 块平面转变为可供多用户使用的完全互动 式触摸屏。 删０至２Ｏ１２年问，互动投影机的全球销 这种新型技术结合了Ｄ】 任意格式 的３【）兼容 固态照日月和 对ｂ 晰 售总量增加至三倍以上，出货量超过１４万台。 根据Ｆ！Ｉｍ ｒｅ９ 硌询公司的预计，撇珲对 互动投影机的需求还在不断上升。学校正在 寻求一种方式通过技术取代过去的粉笔或 日立、ＮＥｃ松下和理光等制造商已在 其现有产品线中加入ＤＩ Ｐ技术，可充分运用 Ｄｕ 的创新为业界带来更多满足用户需求的 投影显示产品。 中国信息技术教育２０１３／０７—０８ １９７ 投影机，使教室和会议室能够创建强大的共 享互动体验。 德州仪器ＤＩ 晡投事业部经￣＿ｌＲｏｇｅｒ 白板式共享学习体验，这符合采用互动显示
