微信平台下的个性化学习研究*

李 苗，李志豪，徐 芸，付宝君

（1.哈尔滨师范大学 计算机科学与信息工程学院，黑龙江 哈尔滨 150025；2.哈尔滨师范大学 物联网工程系，黑龙江 哈尔滨 150025）

一、引言

“互联网+教育”是随着当今科学技术的不断发展，互联网科技与教育领域相结合的一种新的教育形式。[1]在传统的应试教育形成的观念下，学生自主学习以记忆力作为学习能力的支撑点，忽视了学生对课堂知识的理解与应变能力，进而使学习成为机械化的记忆。长此以往，学生对知识点掌握能力及主观创造性将会大幅度下降。教师牺牲了学生对知识需求的主动性和创造力，换来任务驱动下学生的理解和知识点的掌握。在“互联网+”的冲击下，传统教育方式发生了质的改变，教育信息化的来临为个性化学习创造了必要条件，它结合多媒体、互联网技术实现了教育的技术化、智能化。目前，其发展阶段正朝着教育智慧化方向迈进。“普适教育”是智慧化阶段的基础理论，在基础教育领域已形成一定的规模，但智能分析体系并没有完全建立，主要问题表现在线上的教辅类应用主要集中在课程讲解，没有对课堂数据、学生成绩等信息进行精确和系统的分析，数据分散且不全面。为了拓展普适教育的培养模式，更好地将学习者和学习管理者联系起来，有针对性地推进个性化学习，构建基于普适教育的个性化学习平台显得更为重要。

如今，学习平台种类繁多，但大多数并未展现出系统与学习者的良好交互性，存在无法定制个性化学习、缺乏学习者对新知识的应用考察、缺少实质性的学习效果测评机制等问题。

微信平台下的个性化学习系统从学习者和学习管理者两个角度出发，以普适教育为现代教育理论的指导思想，在教育大数据的技术加持下，形成一套完整的教育生态系统。便携智能设备的普及和微信小程序的流行成为系统联系两者的纽带。促进不同学习阶段学习程度的学习者对未知领域探索的交流与互动，以创造力和求知欲为驱动因子，产生思想的碰撞；学习管理者的差异化教学形式确保了每个学习者都能以自身可接受的方式学到知识，并有意识地要求学习者跨学科应用他们对知识的理解。同时，教育大数据对学习者学习参数的采集能为学习管理者教学决策和评估提供建议依据。

二、普适教育学习研究

信息技术的发展正掀起一场大数据驱动下的教育革命，传统的教学方法已经不能适用于现有的教育模式，倡导以学习者为中心的个性化学习正在逐步引入到现代教学理念中。普适教育的学习理念正是由传统学习模式向个性化学习模式转变的理论支撑，它是一种透过普适计算达成的崭新教学理念。这种全新学习模式依托于强大的普适计算技术，将信息空间与物理空间有机地融合在一起，使学习的发生、学习的需求以及学习资源无处不在，它改变了学习者的学习方式，使教学过程的开展以学习者为中心、以学习目标为重点，突破了传统的学习模式对学习者的束缚，使学习活动的开展不再仅仅局限于固定的时间、固定的环境，使学习成为自主的行为。普适学习的特点（见图1）主要体现在以下几个方面：

（1）持久性：普适环境下，自动记录学习者的学习历程，方便下次学习的开展，同时自动提供学习效果分析，帮助记录学习状况。

图1 普适学习的特点

（2）灵活性：学习者可以自主选择学习内容，再现学习中的薄弱环节。

（3）实时性：学习者不受环境以及时间因素的限制，实时地获取所需信息，解决学习中遇到的任何问题。

（4）交互性：通过强大的网络资源，学习者可以与教师以及团队成员进行沟通，分享学习中存在的问题以及经验。

（5）权威性：普适环境中的各类学习资源来源于真实的教学活动，教学问题及相关解决方案都由专家或教师严格论证，确保资源的真实可靠。

（6）合作性：普适环境中包括各类软件资源和硬件资源，这些资源通过相互合作，向学习者提供相关的信息以及学习效果的展示。

以普适计算为核心的信息技术是普适学习的研究、构建和应用的平台和环境，普适学习的研究应以普适计算这一全新的计算模式带来的新的实现可能性为基本支撑，结合教育学和其它领域的理论基础和方法论，构建一种前所未有的学习模式。[2]

三、大数据在智慧教育领域下的应用

现代信息技术的迅猛发展，加速了人类迈向大数据时代的进程，如今大数据已经引起国际社会的高度重视，世界各国都在加快推进大数据战略布局，大力发展大数据产业，以夺取新一轮科技革命的制高点。2015 年9 月5 日，国务院发布《促进大数据发展行动纲要》，提出建设教育文化大数据，使大数据技术在教育中的应用达到国家战略水平，对破解传统教育面临的教育资源不均衡、教育方式单调化、教育决策粗放化、教育信息隐形化等难题起到了决定性的作用。[3]教育大数据作为大数据的一个子集，是在教育教学和校园活动中产生的、在教育管理和科学研究活动中采集的，对推动教育发展具有巨大价值的数据集合。[4]与其它领域的大数据相比，教育大数据的独特性主要体现在以下几个方面：

（1）数据的采集具有较高的复杂性。大多数领域的数据采集是阶段性的，而教育大数据的采集在时效性、连续性、包容性和适应性等方面的要求更高，在分析处理时更加的复杂。

（2）应用上具备更高的创造性。教育与国民经济和民生息息相关，基于教育问题及其复杂性，我们需要更多的教育大数据研究者与实践者，开发其自身的创造性，将数据挖掘、数据分析等先进的前沿技术与教育问题相结合，寻找解决当前的教育现实问题的方法。[5]

（3）教育大数据更注重因果关系。根据大数据国际专家Victor Myer Schoenberg 博士的说法，大数据时代最重要的变化之一是从因果关系向相关关系的转变，不再需要从事实中寻求理由，而是从看似无关的数据中发现。但是，从教育的基本目的来看，我们不仅要“知道它是什么”，还要“知道它为什么”。只有澄清教育问题的根本原因，才有可能从根本上寻找到解决问题的方法。

教育信息化是教育大数据的发展方向与实际应用，它将信息技术手段有效应用于教学与科研，着眼于教育数字化资源的开发与复用。大数据下的教育信息化框架如图2 所示。教育大数据对学习者和学习管理者产生的数据集中在采集、分析和应用三个层级。

图2 教育大数据框架图

从学习者的角度来说，学习者在学习的同时，会产生大量学习行为数据，大数据技术对这些个体基础数据进行分析比较，得出学习者的学习习惯、学习兴趣、学习方式等隐式特性，这对学习者自身是良好的数据反馈。[6]系统通过建立独特的学习模型，真正实现“因材施教”。除此之外，现代化的教育技术将学习者详细分成不同的特定群体，刻画出该群体的知识掌握程度，对不同群体的学习行为进行分析对比，并向学习管理者进行精准稳定的流量传输。

从学习管理者的角度来说，通过教育大数据技术分析学习者提供的数据，在了解学习者学习特征的基础之上运用统计学知识建立预测模型，为学习管理者合理分配教学资源、提供准确管理数据和教学数据依据、建立可靠的指标体系，为学习管理者展现更贴合事实的学习管理决策方法，从而提高学习者的学习效率。

从学习者和学习管理者两种相互依存、相互反馈的结构层次出发，在教育大数据的基础技术加持下，结合智慧学习教育理念，搭建个性化学习平台。

教育信息化要求在教育过程中更全面地利用基于计算机、多媒体和网络通信的现代信息技术。教育信息化的主要平台是移动终端设备。在终端设备的通讯技术支持下，教育大数据和智慧教育的结合变得更加方便快捷。

四、个性化学习平台的构建

谷歌发布消费洞察报告（The Consumer Barometer）指出，亚洲使用群体更倾向于使用便携智能设备进行数据交互，这与智能手机与生俱来的两种特征——便携性和智能性是息息相关的。作为移动学习的主要实现平台，移动端教育主要以两种形式展现——微信小程序和APP 教育平台。在2019 微信公开课PRO 上腾讯公布的《2018 年度数据报告》显示，微信用户的每月登录人次超过10 亿，微信凭借独有的优势和地位，吞噬了其他APP的市场份额成为移动社交软件领域的霸主。微信旗下小程序的诞生为个性化学习平台的实现提供了契机。一方面，微信APP 的庞大装机量和稳定的用户黏性为实现全面个性化学习提供了可能；另一方面，小程序本身的方便、轻巧等特性是普适学习理念中“随时随地”的实现基础，学习者不需要安装大量的APP 即可进行个性化学习。通过开发基于微信小程序的个性化学习平台，能在保持现有教学模式不变的前提下，以其灵活多变的学习方式带领学习者迈向智慧化学习时代。

基于微信小程序的个性化学习平台中，数据分析技术起主导性作用。平台以学习者学习过程中产生的各类数据为核心展开设计，包括数据的采集、分析和反馈等模式。利用大数据技术对采集到的学习者学习数据进行分解，提取出学习者的历史学习记录，分析学习者的学习习惯构成，并将部分学习原始数据直接作为特征使用，或是经过数据转换形成学习者的特征离散化组合。以特征VI 为指标，计算特征饱和度，过滤特征相关性后，选择合适的学习者参数，绘制并训练学习者相关模型。通过模型的精确度、AUC 等来决定模型的保存性。在明确未来一段时间的跨度基础上，利用学习者的模型加载预测数据，在预测结果监控的前提下进行预测，实现对学习者学习程度的精准掌控。个性化学习平台开放两个端口，分别针对学习者和学习管理者两种用户群体。个性化学习平台的构建框图如所图3 所示。

个性化学习的开发平台为“微信web开发者工具”，是2016年初微信官方推出的一款针对微信小程序和微信公众号的一款面向大众的开发平台。其主要功能涵盖了API 和页面的开发调试、小程序在真实的移动设备上运行性能和运行效果展示、使用腾讯云来快速搭建小程序后台运行环境、小程序作品的预览和发布等。

图3 个性化学习平台的构建框图

本项目基于微信平台开发，主体框架包括三个组成部分，实现设计风格的全局渲染。其中，文件app.js 定义个性化学习平台的全局逻辑；app.json 实现平台整体的公共配置，决定练习页面、成绩反馈页面以及推荐等页面的逻辑交互，各个页面文件的存储路径、窗口风格设置以及小程序加载时间限定和Tab 间切换等；文件app.wxss决定小程序的全局公共样式与通用布局。

在个性化学习平台中，框架的视图层由WXML 和WXSS 编写，用组件来进行效果展示。其中WXML 文件主要进行数据绑定、列表渲染、条件渲染、模板的设定。[7]WXSS 与WXML 共同配合，可以设置页面结构。为给系统页面增加动态功能，逻辑层设计用JavaScript 来实现，并在其中进行数据的传递与更改。涉及的函数主要包含APP 函数以及getAPP 函数，分别完成注册程序和获取js 实例。逻辑层采集由视图层发送的事件触发值，对数据拆解分析处理后再传递给视图层。个性化学习平台的数据交互传导过程如图4 所示。

图4 交互传导过程

五、系统界面展示

图5

在每次学习阶段性检测之后，系统都会通过以下三个页面对学习者的成绩进行建模式综测统计。成绩分析页面如图5 A 所示，系统从学习者的测试中采集数据，利用数据分析技术，分析出学习者在题型及知识点上的薄弱项，并给出学习者的成绩分析Kiviat graph。系统会存储学习者在一个学习周期内学习成绩记录，并以折线统计图的方式直观地显示在相应模块下，根据相应的算法在下方得出学习者在目前学习群体中的击败率，反映学习者的学习水平，如图5 B 所示。此外，系统通过数据挖掘技术，对学习者的出错原因进行分析，查找出学习者的知识漏洞，为每一位学习者实现个性化学习进行习题推荐，如图5 C 所示。

六、结论

随着“互联网+”时代的到来，越来越多的教育者从传统教学模式转向“互联网+教育”的智能教学模式。普适教育完成了由传统教育模式到智慧教育模式的转换。在信息社会教育大数据的浪潮下，适应传统教育而又面向智慧教育的应用平台具有良好的发展前景。应用大数据技术比传统的人工分析更科学、精准。依托微信小程序构建的个性化学习平台，拥有着十分庞大的用户群体，成为用户群体在线上进行学习和交互的桥梁。

基于微信小程序的个性化学习系统以普适教育为主要理念，以关联知识挖掘、智能测评系统、知识水平诊断等大数据分析为技术支撑，为学习者提供专业高效的个性化学习平台，最终实现普适教育和传统教育的强强联合。