面向微课的pad课堂学习数据采集环境研究*

面向微课的pad课堂学习数据采集环境研究*

朱亚芬，黄 雪，方海光，焦宝聪
（首都师范大学 教育技术系，北京 100089）

基于移动学习的背景下，面向微课的pad学习成为教育领域的热点，但根据微课的功能分类来研究对学习的效果的优劣在学术领域还是一片空白。本文根据不同软件制作成的微课呈现出的不同的功能来分类，将微课程分为三大类，视频编辑、录制类视频；特效动画类视频；视频交互类视频。通过分析pad课堂学习中需要采集的数据要素，构架一个数据采集模型，分别采集这三大类课堂学习所产生的所有数据，对数据进行分析、量化和可视化。根据呈现的问题，对平台进行改进，教师和学生根据出现的问题进行相应的修改和反馈，进而促进面向微课的pad课堂系统的完善。

微课；pad课堂学习；数据采集

一、引言

随着信息化的发展，基于移动学习的教学模式逐渐盛行，最典型的移动学习的教学方式——pad教学，以微课为载体，传递课程知识，已走进我们的课堂。在近几年的教学实验中不断发现，pad教学是一对一的数字化学习模式，以学生为主体，针对学生的状况来调节学习难度和学习进度。pad教学不仅提高学生的学习成绩，提升学生的学习素养，而且增强了学生的学习兴趣。而微课正因其具有短小精悍、主题鲜明等特点，适合在移动端进行播放，促进移动学习的发生。基于微课的pad学习已然成为教育研究者们研究的热点。然而什么类型的微课更适合利用pad平台学习在教育领域研究甚少。本文从利用主流软件制作微课后所呈现的表现形式将微课分为三个维度：视频编辑、录制功能；特效动画功能；视频交互功能这三个层面，也就是从视频呈现的方式，即视频类微课、动画类微课和交互类微课等三大类，探讨哪类微课在移动端供学习者学习的学习效果更好。首先需要对pad课堂所产生的信息进行采集、分析、量化数据和可视化表达数据，基于表达中产生的问题进行相应的改进，以此循环，使整个的pad课堂教学平台更为完整。本文的基本思路是首先了解pad课堂学习的含义，微课的定义，从目前国内外盛行的微课制作工具所呈现的功能来给微课分类，就面向微课的pad课堂学习提出相应的数据采集方案，综合提炼出一个数据采集系统，以供以后的研究者们学习参考。

二、相关理论

以一对一的数字化学习的PAD教学，一方面迎合了信息社会的发展，现在的孩子都是数字化原著民，数字化媒体成为他们的生活和学习不可或缺的一部分[1]。相应地，pad课堂学习成为众多的教师和研究者研究的热点；另一方面强调了以学生为中心，针对学生而不是内容的教学，以学生为主题，符合建构主义教学观[2]。学生可以根据自己的进度来安排学习，教师针对学生的问题单独辅导，实现个性化学习。

在国外，微课程(Micro-lecture)的雏形最早见于美国北爱荷华大学LeRoy A.McGrew教授所提出的60秒课程(60-Second Course)，以及英国纳皮尔大学T.P.Kee提出的一分钟演讲 (The One Minute Lecture，简称OML)[3]。在国内，2010年广东省佛山市教育局胡铁生率先给出微课的概念。他指出，微课又名微课程，它是以微型教学视频为主要载体，针对某个学科知识点（如重点、难点、疑点、考点等）或教学环节（如学习活动、主题、实验、任务等）而设计开发的一种情景化、支持多种学习方式的新型在线网络视频课程。当然还有很多的专家学者都对微课进行了分类，总体概括如下：①以一个5-7分钟的微视频为主，微视频的内容以某一知识的重点或难点为主，主题明确。②资源多样化，微课不仅仅指的是微视频，它还有相应的学习资源。如教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等教学支持资源。③短小精悍[4]。微课所占的容量很小，在网络时代传输方便，不会因为容量过大而导致传输过慢，影响学习者的学习兴致。

往往一件事情的分类根据不一样的标准会有不一样的结果，微课也不例外。按照课堂教学方法来分类。可将微课划分为11类，分别为讲授类、问答类、启发类、讨论类、演示类、练习类、实验类、表演类、自主学习类、合作学习类、探究学习类等。按课堂教学主要环节（进程）来分类。微课类型可分为课前复习类、新课导入类、知识理解类、练习巩固类、小结拓展类。其他与教育教学相关的微课类型有：说课类、班会课类、实践课类、活动类等[5]。这些分类都是从微课的内容性质和进程进行的分类，目前学术界还没有从微课的软件制作工具层面对微课来进行分类。本文搜集了国内外目前所流行的微课制作工具，并从软件制作出的微课呈现的功能方面进行了分类。分类如表1所示：

从微课的主流软件制作工具呈现的视频功能分类，大体可分为视频编辑、录制功能；特效动画功能；视频交互功能。视频编辑、录制功能层面，突出对原有素材（图片、文字、声音、视频等）进行编辑生成，或者是屏幕录制操作步骤等。其中最具代表性的工具有camtasia studio, Camtasia Studio是美国著名的专业领域屏幕捕获和录制软件的供应商TechSmith公司出品的屏幕录像和后期编辑处理的一套软件方案。该方案广泛应用于屏幕录像、视频编辑、格式转换和Web发布领域。主要优势表现在易操作性、真实生动性、时间灵活性、空间自由性、交流互动性、即时信息性等[6]；特效动画功能这一块，强调的是动画效果方面，目前国内最具代表性的工具是focusky。作为一种思维可视化演示工具，Focusky的展示效果新颖炫丽、直观立体，辅助教学效果远远超越了传统的幻灯片软件PowerPoint，能够对可视化教学产生不可或缺的作用，构建了具有时空秩序的认知图示，更有利于学生对知识的理解和接受[7]。至于视频交互功能模块，代表性的工具是storyline，storyline是articulate公司针对创建互动型e-learning课程所开发的一款课件制作工具软件。2014年9月，articulate公司又发布了升级版storyline2，并推出中文版。它以界面交互丰富,互动感、亲和力强、测验功能多样等特点而深受大众的喜爱[8]。

三、面向微课的pad课堂学习数据采集要素分析

基于微课的pad课堂学习数据采集分析就是在数字化课堂环境下，对学生和学习过程中所产生的所有的信息共同体进行信息抽取、提炼的过程。在基于pad网络课堂的数字学习，要了解pad平台对于学习的成效有多大，可以从学习共同体出发，研究他们与基于不同微课类别的pad课堂当中所引发的各种行为和结果。根据学生在利用pad学习过程中流露出的行迹，将面向微课的pad课堂学习数据要素分为八个方面，即学习资源分析、微视频分析、测验分析、互动分析、作业分析、学习结果分析、评价分析和课外资源分析。其整体分析结构如图1所示。

根据这些维度，对各个维度的各个层面进行数据的搜集，保证能捕获学习过程中所产生的几乎所有的数据。学习资源包括三个部分：课堂学习资源的完成程度、完成时长以及对课堂学习资源的满意程度；微视频分析可搜集所看的微视频的时间长度。以及课堂微视频的本来长度，学生对于微视频内容呈现的满意程度；测验分析从学生做的每个题目所花的时间，一套测验所花的时间，总共所得的分数和它所占的正确率来采集数据；互动分析从学生在平台中回帖量，问答量以及叙述的质量指数来分析，另外利用storyline制作的微视频当中也有互动操作功能，学习者学习过视频后会有评价该视频的优劣，通过这些评价了解学习者对该视频类的喜好程度；作业分析模块，分析学习者完成作业的数量、在完成那些作业时所花费的时间和作业的得分这三个层面来分析；学习结果分析一般指的是学习者学习一段时间后，教师根据学生在平时的学习测验以及平台表现和期末测评等综合给出一个适当的成绩，不仅仅强调期末的一次测验，还包括平时的测验结果、测验的次数、另外作业的频数和作业质量等也纳入其中来考虑；评价分析方面它所隐含的不应仅仅只包括学习者这单方面的因素，还要考虑教师以及共同学习伙伴的评价，不应仅仅包括对平台各方面设置的满意程度，还应包括学生的自我反思，教师的指导评语和学习伙伴的指导评语等。一个完整的学习过程不应仅仅局限于课堂的知识内容，还应拓展到与其内容相关的知识内容，这样不仅能拓宽学生的思维，了解海量的内容，而且还能提高学生的学习兴趣。基于学生对某一领域的知识不断深入，可以提高学生的学习兴趣，使学习者对知识的理解更加透彻，所以一个好的网络学习平台必然会有一个好的课外学习资源作为支撑。课外学习资源方面不严格要求每个学生都把所有提供的课外资源都学习一番，所以这对设计课外资源的人员来讲，这是一个很大的挑战。首先学习课外资源本身是一个拓宽知识面的过程，这要求设计者对于知识的掌握和锤炼有一定的功底；另外要把这一拓展学习者思维的过程做好，必须让学习资源更有吸引力，可以利用多种呈现方式来表达，比如文字、图片、视频、动画等多种媒体方式表达。传播内容时以一种诙谐，幽默的语言方式来表达。这样才不会让学习者感到枯燥无味，从学生被动的接收知识到学生主动想去学习。

四、面向微课的pad课堂学习数据环境分析

面向微课的pad课堂学习数据环境即相当于是在pad环境下适用于采集学习者学习微课时所产生的数据的一个统一模型，它描述了采集数据所经过的流程，首先收集信息，将信息转化成数据，再将数据转化成人们可以看得懂的图形或表格，从中发现其中的优势和不足。针对其中的不足之处，反馈到pad平台，进行相应地改正，进而优化整个学习系统。从数据的来源分析了解，可知信息来源有三大部分，pad数据库系统、学习者信息库和教师信息库。如图2所示。

在整个数字化环境中，其中的三个数据来源中最主要的是pad数据库系统，包含平台里的所有数据，也就是图1所示的那些要素。而教师信息库和学习者信息库，相应地做补充功能，教师信息库采集的是教师对平台功能的整体评价，对学生学习境况的整体评价以及对其平台的改进措施和建议。学习者信息库可以采集学习者通过平台学习后的感受及其对该平台的建议和改进措施。将三个模块的信息综合处理通过相关的数据处理规则库，对信息进行数据量化，也就是将信息转化成数据。接着将量化的数据通过相应的技术进行可视化表达，表达的方式可以是通过图形或者是表格的形式来表达，根据其中表达的数据可以看出本平台的优势和不足，进而针对其中的不足之处进行改进。数据处理的方法有关联处理、聚类处理、回归处理等。

五、案例分析

本文研究三种不同类型微课的pad课堂学习的数据采集问题，首先根据微课区分的标准将微课归类，进而搜集相应的数据。视频剪辑、录制功能类视频更倾向于给学生提供一个教师教授类的课堂。将线下的课堂通过一定的技术手段搬到线上，学生不必在特定的时间去特定的地点来统一进行授课，可根据自己的时间安排，找一个有网络的地方就可以进行学习；特效动画功能类视频倾向于将教学视频做的更有动感，使学生很少会感到疲倦。它是在视频的基础之上，加上动画，增加学习的趣味性，使学生更爱学习；交互功能类视频是将学生与课堂很好地融为一体，让学生主动探究学习。与课程形成互动。不再单单只是学生看着课堂的演出，学习者也可以给课堂一个相应的反馈，课堂再给学习者反馈，使学习者朝着正确的思想方向发展。

图3、图4是面向微课的pad课堂学习的数据采集状况。图3为学生对于三种不同类别的微课的访问量。根据其访问量可以知道学生更倾向于哪一类型的视频，从而了解学生的喜好程度。横坐标为三大类别的微课类别，纵坐标为不同类别微课的访问量。图4是在不同类别的微课环境下，学生在该门课上随堂考的单元测试成绩分析。横坐标为三大类型的视频，纵坐标是该名学生在该堂课中的单元测试成绩。

图5、图6为面向微课的pad课堂学习要素中的测验分析。图5分析的是题目的正确率，体现各类题目回答正确的百分比，从中可以了解学生对于题目涵盖的知识内容的掌握程度。横坐标是题号，纵坐标是正确率。图6为学生选择题的选项分析，从中可以了解学生选错答案选项是什么，得知学生可能在某些方面混淆导致的误选。其中黑色的区域表示的是答对的选项，灰色的区域表示答错的选项。它可以实时更新学生的选项答案，体现学生对某一混淆的知识点从不知道到知道的过程。

图7、图8为面向微课的pad课堂学习中的教师和学生的评价分析。图7为学生对教学内容的评价分析，是该学生学完该知识内容后对其所学知识内容的了解状况。横坐标是学生对知识掌握的程度，纵坐标为该班选这一选项的学生人数。从表中便可以了解知识内容的难易程度，以及该知识内容对学生的挑战程度等。图8为教师对pad平台的评价分析，是该教师体验过用pad平台来组织课堂后的体会，横坐标是教师对该平台的满意程度，纵坐标为该校教师选这一选项的教师人数，从表中可以了解到教师对该平台的喜好程度，进行相关的访谈可以进一步了解教师和学生，从而根据他们的喜好来纠正平台中的不足。

图9为面向微课的pad课堂学习的成绩分析，该图是该教师所教的某一班级某天某门作业的成绩分析。横坐标是该班学生的姓名，纵坐标为该名学生该天该门作业的成绩。

图10为面向微课的pad课堂学习中学生学习时间安排的具体情况。该图是该教师所教的某一班级某天提交某门课程的作业情况分析，横坐标为提交作业的某一时间段，纵坐标为某一时间点该班学生已提交作业的学生比例。通过这种图可以了解到学生对于课下的学习时间安排和学生完成作业的速度等信息。

六、总结与展望

面向微课的pad课堂学习是基于真实的课堂情境来进行研究的，实时地把学生和老师等情况反馈给开发者，教师和开发者再针对相应的问题进行相应的措施来修正。通过这个平台，实时地将学生的学习过程客观的反馈给教师和学习者自己。教师可根据平台反馈得到的数据调整教学策略和教学方案，更深一步理解学生的学习过程变化的情况，针对学生的不足进行个性化的指导。平台设计者根据数据提供的信息设定相应的措施和行为来提高学习者的学习质量，满足教师的需求，具体的改变措施可从以下几个方面来阐述。

第一，教师和设计者可以通过这个平台了解到哪一类的微视频更适合于用来制作成微课供学习者学习，学生的学习效果更好，所做出的成品哪一类视频会更受学生的欢迎；在以后的课程设计中，教师录制编辑微课时便给了教师一个很好的指导方向，了解哪一类软件制作出的微视频更受学生欢迎，平台的设计者在筛选优秀微课程时了解什么样的微课在实际的应用中所获得的效果更好，从而朝着这一方向发展，使学生学习更愉快放松，从被动的学习转向主动积极愉快的学习。

第二，教师可以根据学生总体的学习情况，很好地判别哪些知识内容的难度相当、哪些内容难度过大或哪些内容难度过于简单，学生的学习习惯是怎样，是喜欢拖延到最后交作业还是喜欢早早地先把作业完成等，学生擅长的知识内容有哪些，尚未掌握的知识内容有哪些，只是单独的几个学生不太清楚这类似的问题还是说有很大部分学生都不理解这样的问题，从中可以判断在传播知识时是没有表述到位，还是只是学生个人原因导致的没有掌握到要点；另外教师能够了解学生对自我的评价和同伴的评价，教师可以根据学生表现出薄弱的地方给予相应的帮助；给予学生鼓励和支持，帮助学习者解决难题，在不断地学习进步中，不断提高学生的自信心。

第三，学生可以通过数据了解自己学习情况。知道自己的优势在哪，自己的薄弱项在哪，对不懂的地方再进行重复学习，直到学懂为止，这很好地避免了传统的学习课堂的同步性原则，学生可以根据自己的自身情况来自定步调，调控好自己的学习计划，让他们了解他们是要学懂多少东西，时间由自己的学习进度来安排。另外在基于pad的学习过程中有学习者如果觉得有哪些地方自我不适应的话，可以提出相应的建议，相应工作人员会给予相应的措施来改善这种状况。

第四，对于开发这个平台的设计者将会是一个很大的成长与进步，通过不断完善自己搭建的学习平台，了解教师和学生的习性，根据他们的喜好来设计一个专业的学习环境。基于对数据的分析挖掘，根据数据反映的情况进行相应地修正，相信在面向微课的pad课堂学习中，学习的服务体系将越来越好。

[1]焦建利,周晓清.基于Pad的一对一数字化学习BA4C模型[J].电化教育研究,2015,(01):9-17.

[2]唐娟.基于Pad的课堂教学模式研究[J].中国管理信息化,2016,(24):249.

[3]关中客．微课程[J]．中国信息技术教育，2011，(17):14.

[4]胡铁生,黄明燕,李民.我国微课发展的三个阶段及其启示[J].远程教育杂志,2013,(04):36-42.

[5]胡铁生.“微课”:区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究,2011,(10):61-65.

[6]翟芳,武永平.基于Camtasia Studio的英语写作面批模式研究[J].现代教育技术,2015,(02):74-80.

[7]杨建.Focusky在可视化教学中的应用[J].现代教育,2016,(03):33-34.

[8]王冰.基于Storyline的交互式课件设计[J].软件导刊,2015,(09):180-183.

（编辑：郭桂真）

G434

A

1673-8454（2017）18-0015-05

北京市教育科学“十二五”规划重点课题“基础教育学校课堂教学实验研究”（ABA15008）。