SPOC学习支持服务的学习分析技术框架研究

习海旭 陈国镇 张 颖 黄纯国

(1.江苏理工学院 计算机工程学院，江苏 常州 213001；2.三盟科技股份有限公司，广东 广州 510006；3.江苏理工学院 外国语学院，江苏 常州 213001)

MOOC教学模式存在高辍学率、低完成率，能教不能育，教学模式较单一和无法进行分层教学[1]等问题，SPOC混合式教学逐渐成为深受高校师生喜爱的主流在线教学模式。SPOC混合式教学模式，不仅具备线上教学的优势，更注重课堂教学，能够提高学生学习的自主性及教学资源的使用效率，进而显著提高学生的学习质量[2-3]。一方面，在SPOC中，学习支持服务得到了极大改善，其对在线学习系统的重要价值得到了进一步体现[4]。另一方面，随着大数据技术的发展，学习分析技术已经被广泛应用于在线学习系统的学习效果评估中，他可以对收集到的学习过程信息进行学习状态分析，为教师教学策略调整提供有利的参考，干预学生学习过程进而提高学习效果。课题组从学习支持服务的学习分析角度对SPOC混合式教学进行研究和实践，其目的是科学地对学习支持服务进行持续优化，进而促进SPOC混合式教学的发展。

1 学习支持服务的分析和评价

混合式教学中的学习支持服务作为远程教育中学习支持服务研究的一个新领域，一方面要解决教与学分离带来的人机交流困难和教学质量低下等问题，另一方面也要支持混合式教学的有效开展。国内外学者从学习理论的角度提出了相关的结构模型并进行了行动实证研究，例如巴德尔.H.可汗 (Badrul H.Khan)的混合式学习设计和评价指南。也有学者进一步构建了某个具体的混合式教学模式下的学习支持服务模型，例如张成龙提出了基于MOOC混合式教学的学习支持服务体系[5]。目前，还没有学者从数据分析的角度对学习支持服务的评价和优化提出系统的模型框架。

1.1 学习分析技术

学习分析技术是对学生学习过程的分析评价，将搜集和整合学习平台中学习者零碎、随机的数据用于评估及预测学习者的学习情况及学习效果，让学习者、教育者及教育管理者三方能够根据分析结果进行优化资源、教学过程以及教学环境的实践分析技术[6]。

目前的学习分析技术包括传统的统计数据分析法和新技术支持下的数据分析法。传统统计分析法是利用数学统计方法对收集到的学习数据进行分析，研究数据变化的规律、原因及关联，适合简单的成绩分析，难以进行多因素的综合分析[7]。新技术支持下的数据分析方法主要包括社会网络分析法、话语分析法和内容分析法[8]。社会网络分析法基于社会学研究，利用社会网络关系结构及其属性进行用户学习行为及内容分析[9]。例如，判断寻求学习帮助的个体经常在线上与哪些用户进行学习交流，经常浏览哪些网页，查询哪方面的学习资料，什么情景因素对个体学习过程造成了影响等。

社会网络分析法主要通过关注个体在网络学习过程中产生的信息及其分布来掌握个体学习的进展，该方法需要大量的在线学习活动数据，因此适合在线学习模式。

话语分析法基于语言学研究，借助大数据技术对课堂上的对话或在线学习平台中的文本、音频等交流内容进行口语分析，构建其表达的含义，清晰认识学习者对知识建构的学习发生过程。比较适合一对一或一对多的在线网络视频教学和传统课堂教学，但不适用于慕课及微课等新型教学课堂[10]。

内容分析法是对传播内容的客观、系统及定量的描述，是层层推理的过程。内容分析法通过对传播内容的信息量及变化进行分析，从表征意义词句逐步推断出准确意义。运用内容分析法，可以对学习者的学习过程数据进行定量分析(社会网络分析法及话语分析法无法做到)，还可以对学习者的行为模式进行定性分析，以预测学习者的行为，从而为学习者提供个性化的学习资源服务[11]。

1.2 学习支持服务中的学习分析

SPOC混合式教学中学习支持服务的学习分析需要从线上教学与课堂教学两方面入手，对各个要素进行综合性分析，建立起科学、完善的分析系统。表1列出了不同的学习支持服务类型所需要分析的数据指标及内容，并推荐了所需采用的学习分析方法。

表1 学习支持服务中的学习分析

表1中列出了SPOC混合式教学中四种主要的学习支持服务类型[12]。其中资源支持是为学习者提供理论和实践性教学环节所需的多媒体资源；交互活动支持是学生和教师、学生和学生、学生和平台之间的相互交流和作用，包括线上的课程指南、发布通知、布置任务、教师评分、同伴互评、在线讨论等和线下的面授答疑、个人辅导等；环境支持是混合式教学过程中所涉及的线上系统环境和线下教室环境；管理支持则是教学过程中对学生、课程、资源和活动的管理。学习分析的内容包括学习成绩(知识、技能)的提高，学习态度情感的影响、学习困难和路径的预测、学习者分类和聚类以及学习社交网络的可视化。学习分析的结果可用于学习支持服务的优化和调整，也可用于检验学习支持服务对学习的促进效果。

2 学习支持服务效果的学习分析框架

学习分析的目的是提高学习支持服务的效果，促进学生的学习和发展。因此学习分析框架需要从SPOC混合式学习的系统视角进行构建。学习分析框架主要包括三大部分，如图1所示，第一部分是参与者，可以是学生、教师、学校和政府等。数据包括数据主体和数据客户端两部分，数据客户端是受益者也就是图中的受众，数据主体则是数据的产生者，他们的各项教学行为产生数据信息，成为学习分析过程的分析依据。学习管理系统、移动学习终端或社会性软件中产生的诸如论文提交情况、日常作业完成情况等数据汇聚在数据仓库中，对这些数据进行必要的分析和处理后转化成任务数据，作为分析结果提供给受众。教师利用学生的学习情况进行教学策略调整，学校通过数据进行教学计划制定，管理者利用数据进行教育管理活动，对学生的学习行为进行干预以提高其学习效果。

图1 SPOC学习支持服务效果的学习分析框架

第二部分是工具包，他由数据收集工具，数据处理工具以及数据分析工具组成。学习分析工具包括：

(1) 语言分析工具。该工具针对对话及交流过程进行分析。例如话语及文本分析工具 the Digital Research Tools Wiki、可视化分析工具Word Leand Tag Crowd、定性研究工具NVivo以及定量分析工具WMatrix。

(2) 社会网络分析工具。包括开放工具、专家工具和大众工具。

(3) 数据统计工具。基于教学经验和教学理论，使用统计工具对数据进行分类汇总和分析统计。例如Excel和SPSS等。

第三部分是学习干预，他主要是从教学设计、教学活动和教学管理三个方面入手，对学生的学习行为进行干预，引导其向预定方面发展，从而达到教学目标。

整个学习分析框架是一个整体循环过程，干预也是一个循环往复的过程。在干预过程中要注意三点：

(1) 干预的目的。干预者要知道学习干预是要引导学生高效学习，通过分析结果进行教学设计的调整，对学生的能力培养进行提升，广泛地拓展干预手段也是极为有效的。

(2) 干预要从学习面临的问题及难点入手进行有针对性的指导。基于对学生学习状态的充分了解，要从多方面进行，数据分析只是一方面，还有日常行为及课堂学习表现，通过建立双向评价体系及师生互动平台，及时解决学生的问题。

(3) 要从激励与鞭策两个方面进行干预。激励是正向干预，一方面可以利用在线学习平台上的星级评定和学分积攒等功能，提高学生学习积极性，另一方面通过对不良行为及扣分制度的公布，建立学生学习的鞭策机制，从而形成完善的干预评价机制。

3 SPOC学习支持服务的学习分析实施

研究以江苏理工学院数字媒体技术专业2016级学生的“虚拟现实与交互设计”课程教学为例，对该课程进行精心的教学设计，开发课程的在线学习微课视频、PPT、案例和习题等教学资源，发布在某在线课堂平台上，利用该平台提供的资源管理、发布测试、作业布置批改等优势，在平台的讨论区进行师生交流互动，对学生优秀作品进行展示，通过教学团队录制的碎片化教学视频进行任务点设置，根据评价系统进行分值设置以实现综合成绩的评定。课题组研究的对象是数字媒体专业学生，一共有两组人员，分组前对其进行摸底测试以确保两组学生水平相当，实验组甲组40人，对照组乙组40人，还有专业教师和在线辅导教师。为了检验混合式教学模式的有效性，利用正常教学与SPOC混合式教学进行实验组和对照组的教学，四位教师轮流进行试卷批改以及成绩统计，采用软件进行测试数据分析，制定了学习效果调研表，使用访谈法了解学生对混合式学习模式的看法。研究时间为一学期16周，两个小组学生的教学内容一致。实验组采用SPOC混合式教学模式进行教学，课前和课后采用线上的课程学习平台，在教室里进行学习指导和讨论；对照组则采用常规教学。

从统计数据来看，分组前的两组学生水平基本一致，学生对“虚拟现实与交互设计”的了解都是处于基础阶段。实验进行后，通过对学生进行两次测试发现，实验组的学生成绩明显高于对照组，中途抽查时实验组学生平均成绩高出对照组10分，而期末测试成绩则高出对照组13分，而且实验组学生的成绩标准差明显小于对照组，这意味着实验组学生成绩更加集中，相对而言，对照组学生成绩出现了较大的偏差。学生对“虚拟现实与交互设计”各章教学资源的评价中，优秀的最高94%，最低74%，平均为83%，对于可见目标以及文本风格的评价优秀分别为78%和84%，差评率都是7%。由此可以看出，相较于课程资源的形式，学生更关注课程资源内容，在视频教学中学生希望教师的教学风格能够保持一致，这样更便于学习。声音和视频的流畅率差评在1.3%，所以在SPOC混合式教学资源的制作过程中，需要保持高标准，才能维持学习者的学习动机，从而有利于教学资源的传播。

4 结语

在SPOC混合式教学中学习支持服务的学习分析研究中，教师不仅要注重学习分析数据结果，还需要根据实际情况进行学习分析框架构建，注重参与者的阶层、方法的选用、对数据收集分析的正规性和学习行为的解释等。通过本研究得出结论：SPOC混合式学习相比于常规教学，能够显著提高学生的学习兴趣及学习成绩。