学习仪表盘应用于成人在线学习的优势与困境

侯丽萍，卢朝佑

(云南师范大学 教育学部，昆明 650500)

在人工智能和教育信息化背景下，现代信息技术与教育结合更加紧密。在线教育以其便利性、多样性和开放性等特点在教育领域得到广泛应用，这其中也包括成人教育。因而，对成人在线学习过程中产生的“数据屑”进行分析和深度挖掘成为必然。学习仪表盘通过信息跟踪和镜像技术能够多角度地对数据进行分析、挖掘，再以可视化的形式将实时反馈信息展示出来，助力提升成人在线学习者的元学习能力，达成有意义学习的目标。目前，学习仪表盘应用于成人在线学习的研究较少，其应用优势和困境问题很值得研究。

一、学习仪表盘的特征与功能

学习仪表盘又称数字化学习仪表盘(Digital Dashboard for Learning)、学习分析仪表盘(Dashboard of Learning Analytics)、仪表盘(Dashboard)等。[1]它主要通过对学习者本身、学习过程及学习内容等数据进行有意义的抽取、挖掘和评价，最终以满足多方需求的方式进行可视化呈现，属于一种在虚拟学习环境中展示学习者在线学习行为模式的学习支持工具。[2]它具有以下主要特征和功能：

(一)特征

1.可视化

学习仪表盘最典型的特征就是可视化。学习仪表盘首先对学习者学习过程中产生的数据进行收集、整理并挖掘有效信息，随后通过电脑、手机或者平板等一些电子终端设备以图表和数字的形式显示出来。一方面,可视化图表的呈现使得数据分析简洁明了，直观易于理解；另一方面，学习仪表盘从不同的数据维度对具体学习活动进行分析，使得传递的信息更加准确、全面和聚焦。此外，学习仪表盘还能促进学习者与教育者之间形成有趣的讨论，提高学习吸引力和兴趣。[3]可视化设计贯穿于数据分析的整个过程，是学习仪表盘应用优势的重要体现。

2.动态化

动态更替的数据分析是学习仪表盘呈现的重点内容。随着基础数据的不断修改、添加，学习仪表盘呈现内容相应发生改变。动态化的数据分析不仅更加生动形象, 而且使学习者主导视线能够跟随信息元素的运动轨迹而变化，注意力更加集中。对于学习者而言，动态化的数据分析不仅能够了解自身学习情况，也能够与他人进行学情比对，以便及时调整自己的学习策略，更好地安排学习进度和计划；而对于教育者而言，学习者的学习情况以动态的形式呈现，能帮助他们实时掌握学习者的学习情况，增强反馈的即时性和提高教学策略水平；对于教育管理者而言，动态的数据分析，有利于及时发现教育管理中的问题，促进教育管理水平的提高和资源的合理配置。

3.以“学习者”为中心

学习仪表盘的整个学情分析是围绕学习者而展开的。通过对学习者的学习行为、学习态度及学习结果的跟踪和分析，及时给予反馈。这样不仅能够促进学习者认知与元认知相结合，还能实现学习者对自己的整个学习过程的管理和调控。传统的学习支持系统，更多的是由教育者操控整个学习过程，安排一切学习活动的。从某种程度上说，学习者的被动地位没有发生本质改变。而学习仪表盘所设置学习活动是基于学习者本身的，它可以按照学习者个性化学习需求拟定适宜的学习目标及路径，充分发挥学习者自主性。这一过程中学习者可自主选择学习材料、自主确定学习的方式和方法、自主进行课后练习和测试等等。基于学习分析技术的学习仪表盘的应用，实现了真正意义上的 “以学习者为中心”。

(二)功能

1.多对象服务

学习仪表盘的服务群体范畴涵盖了学习者、教育者、研究者以及教育管理者等多类对象。在服务学习者方面，学习仪表盘通过对学习者学习过程的追踪，提供多维学习情况分析，同时也支持系统自身分析和评价。在服务教育者方面，学习仪表盘具有较好的延展性，能够满足教育教学要求。一方面，教育者通过学习仪表盘提供的分析结论对学习者的整体学习情况有清楚的认知；另一方面，教育者所拥有的信息资源可以实现最大程度的共享，提升资源利用效率。在服务研究者方面，学习分析仪表盘的使用促进了研究理论与实践的结合，能够在开展教学实践的同时，对教学中获得真实而有效的多种数据直接进行研究。在服务教育管理者方面，学习仪表盘主要致力于为其提供宏观层面上的教育数据分析与比较，如教育资源的宏观调控等。

2.多层次服务

学习仪表盘通过捕捉学习者活动的数据，然后将这些数据可视化以支持认知(Awareness)、反思(Self-reflection)、意义建构(Meaning Construction)和影响(Impact)。[4]由此可知，学习仪表盘提供的学习支持属于多层次、由浅入深的过程，不同的阶段给予学习者不同的学习支持。在认知阶段，主要以数据的可视化为主，学习者通过活动数据流、扁平式图表等了解自己的学习技能和风格，达到自我认知。反思阶段是通过对学习者的提问进行分析，促进学习反思和学习策略的调整，提高“学会学习”的能力。意义的建构属于更高级别的学习过程，针对前一阶段的问题答案进行分析，培养学习者的洞察力和元学习能力。最后，实现最高层面的学习支持——学习行为改变。学习行为的改变是学习支持服务系统的最高要求。

3.多场景交互服务

学习仪表盘广阔的应用前景也得益于其多场景的交互服务功能。从空间上看，学习仪表盘不仅可以满足传统面对面教学场景的需要，同时也能广泛应用于现代在线混合学习场景，实现线上与线下、虚拟与现实、教育者与学习者多场景交互服务的功能。[5]从时间上看，学习仪表盘既可以应用于专业领域，也适用于日常生活。通过专业知识的学习和业余生活场景的切换、交互，促进学习和生活场景无缝衔接，为学习者提供便利条件，从而推动用户体验水平的提升。

4.多方比较与预警

学习仪表盘对数据的收集和分析形成的多个数据子集，是多方比较功能发挥作用的基础。多方比较功能主要体现在课程和学习者两个层面。课程上有不同课程之间和相同课程内部之间的比较。不同课程之间的比较能优化和整合课程资源，课程内部的比较则能更好地调整教学策略。学习者的比较既包括学习者的自我比较，比如学习预期目标与实际达到的目标的比较；也包括学习者与其他学习者的比较，如学习进度、学习成绩排名等。无论是自我比较还是与他人的比较学习都能够较好地促进学习者自我反思，增强学习动机。此外，学习仪表盘还具有预警功能，应用代表有普渡大学的信号灯预警系统。信号灯预警系统基于预测模型以颜色警报的形式来显示“危险学生”，方便教育者进行及时而有意义的干预，有利于学生保留率的提高。[6]

基于上述对学习仪表盘的特征和功能的分析发现，学习仪表盘在成人在线学习中有一定的应用价值，因此，有必要对学习仪表盘应用于成人在线学习中的优势进行系统分析。

二、学习仪表盘应用于成人在线学习的优势

(一)信息系统的可视化呈现提升成人学习效率

学习仪表盘被看作是一个针对个体学习者的特殊信息系统。通过直观、高效、前瞻以及动态化的信息系统可视化呈现，在缓解认知负荷、提高学习效率、便于拓展学习以及增强反馈的即时性等方面都具有积极作用。

1.具有直观性，缓解成人认知负荷

学习仪表盘能够将庞大复杂的数据信息以直观、条理清晰的可视化图表呈现，用视觉表现效果来代替难以理解的知识概念，把成人学习者难以理解也没耐心阅读的生硬文字转化为通俗易懂的文字，为成人学习者降低了学习难度，大大地提升成人学习者对文本内容信息数据展示的可读性，缓解了成人学习者的认知压力。

2.具有高效性，提高成人学习效率

对于成人学习者而言，由于社会角色的多重性，工学矛盾突出，投入在学习上的时间较少。因而，学习效率就显得格外重要。学习分析仪表盘运用可视化技术将数据信息重新编码，直接进入结论展示的阶段，省略了信息的分析与发现阶段。用技术手段代替人为总结，使复杂的分析结果易于理解，有效地减少成人学习者时间投入，提高成人学习效率。

3.具有前瞻性，利于成人拓展学习

前瞻性主要体现在学习仪表盘具有预警和快速分析最新趋势的功能。在常规的课程学习上，教育者通过预警系统，及时干预“危险”成人学习者的学习行为，既规范了成人学习者的学习行为，又提升了学习效果。与此同时，学习仪表盘利用快速分析趋势功能还能对学习者感兴趣的行业和领域的相关数据进行收集和精确剖析，对未来形势进行预测、分析、判断和选择，有助于丰富成人学习内容，实现成人工作领域拓展学习的目标。

4.具有动态性，增强反馈的即时性

学习仪表盘动态化信息传播设计，不仅能够带来良好视觉审美体验，还能增强成人学习结果反馈的即时性。突破时空限制的在线学习，虽然在成人教育领域具有显著优势，但是教与学分离，对教学过程中互动和反馈的即时性要求也随之提高。学习仪表盘的应用不仅使在线实时互动成为可能，还能生成多角度、动态化的学情分析报告，供成人学习者直接查看。动态的学情分析报告，一方面能够记录和保存成人学习者的所有学习活动；另一方面，可以抽取特定时间段内成人学习者的学习情况，并给予即时反馈，方便学习者实时检测学习成果，引导学习者调整学习策略，提升自我效能感。

(二)平台资源印记推送凸显成人学习个性

学习仪表盘建立在信息可视化、学习分析和教育数据挖掘研究的基础之上。[7]可视化技术植根于学习认知理论，把抽象、复杂的知识简单化。学习分析技术则在学习科学和数据分析之间架起桥梁，扩充专业知识，挖掘大量教育环境中形成的数据，[8]教育数据的挖掘是学习分析的核心技术。学习仪表盘通过这三种技术的结合，对成人在线学习过程中产生的行为印记进行系统的分析和挖掘，并以可视化的形式呈现分析结果。个性化行为印记和分析结论数据，助力成人学习者实现个性化学习，更加凸显成人学习个性。

1.关联规则便于成人课程及教学的个性化选择

关联规则是使用频率最多，也是使用范围最广的数据挖掘技术之一。当两个或者多个事务之间相互依存和关联，其中一个事物就能经过关联规则由其他事物推测得到。在学习分析研究中，关联挖掘能探索出学习过程中的关联信息，挖掘出有价值的规律。[9]利用关联规则对学习者的行为日志数据进行挖掘，学习仪表盘可以发现某个成人学习者在相对较短的时间内访问的学习模块，并生成同时访问模块关系，便于教育者了解学习者近期学习情况。在课程设置上，关联规则挖掘算法能帮助找到影响成人学习者成绩课程方面的原因，为成人在线学习课程资源建设提供参考建议。当今成人在线学习课程虽然丰富，但是良莠不齐。大多数的课程是直接参考普通教育课程或视频资源，存在个性化不强，实践性不够等不足，导致成人学习者课程满意度低下。在教学方法上，通过关联规则可以判断出适合成人学习者的教学方法，方便成人学习者进行教学方法的选择，使分层个性化教学成为可能。

2.聚类分析便于成人学习共同体的个性化交流

聚类是指将数据对象分成类或簇的过程，使同一簇中的对象具有很高的相似性，不同簇中的对象高度相异。[10]聚类分析在成人在线学习方面的应用主要体现在划分学习者群方面，具体包括：成人在线学习共同体的建设以及共同体之间的个性化交流。物以类聚，人以群分。学习仪表盘能根据访问页面的内容和学习特征找到具有相似学习特征和学习兴趣的学习群体，通过聚类，组成具有共同特点、共同学习兴趣的成人学习共同体。学习共同体的建设与形成，不仅能够引导成人学习者从被动的、单向的个体学习转向主动、互助的群体学习，而且能够促进不同学习共同体之间以及同一个共同体不同成员之间的个性化交流。教育者也能更好地采用不同的教学策略,实施个性化教学和提供个别化指导。此外，聚类不仅可以将人进行分类，也可以对优质的课程资源进行分类。学习仪表盘能根据成人学习者潜在的课程资源偏好, 为其提供更优质的课程资源服务，也为成人学习共同体个性化交流助力。

3.文本和语义分析便于成人学习者自我训练

文本分析和语义分析在成人在线学习过程中也具有应用价值。文本分析指的是对文本资料做计算机语言转化和处理，进而能够提高文本处理效率的过程。语义分析则是指应用语义学原理提高数据处理质量，能更好、更准确地识别数据的意义。[11]在线学习中，无论是随堂练习或者测试，还是教育者与学习者、学习者与学习者之间的互动、沟通等，其信息都是以文字或者语音等形式上传到网络的，文本和语义分析功能的应用就十分必要。由于成人学习者教育背景参差不齐、学习功利性强以及学习时间不足等因素的影响，自主学习和自我训练的意识淡薄。学习仪表盘对学习者在学习过程中产生的内容进行文本分析与语义转化和处理，将分析结果发送至对应学习者的服务器中。学习者在查看分析结果的过程中不断改进自身学习行为，能够触发自我学习和自我训练意识，提高自我训练水平。

4.Web挖掘便于为成人学习者提供个性化服务

Web挖掘是指根据数据挖掘的原则和思想，将传统的挖掘方法扩展和改进，再应用到Web信息上, 从Web内容资源、链接结构及用户Web使用记录中寻找有意义信息的过程。[12]成人在线学习过程中，学习行为的痕迹自然而然会寄存在相应的网页上，采用Web挖掘技术根据不同成人学习者在不同学习组块的学习记录，分析用户偏好, 可为其提供个性化的学习支持服务：个性化学习资源推送、个性化课程内容设置、个性化教学方式的选择等。同时，Web挖掘能依据成人学习者在某个网页上的停留时间来判断学习者可能遇到的重难点部分，为教育教学提供参考，使个性化教学过程中有所侧重，进一步增强个性化服务。

(三)课程资源丰富满足成人个性化学习需求

课程资源共建共享成为教育信息时代发展的重要特征，也丰富了成人在线学习课程资源。成人学习者的构成较为复杂，其年龄层次、学历层次、知识结构、学习内驱力、学习环境等基本条件差异性较大，对在线课程资源的个性化要求较高。学习仪表盘中可视化的对象不仅包括成人学习者的行为印记还包括学习资源。在对学习者学习行为印记数据进行记录、整理和分析的基础上，学习仪表盘能掌握学习者的学习风格和学习能力，自动推送符合学习者能力等级、分类明确和通俗易懂的个性化学习资源和学习计划，满足成人在线学习对课程资源个性化高要求的需求，推动成人教育个性化学习和个性化教学目标的实现。此外，学习仪表盘支持课程资源互通共享，为资源广泛利用提供便利性和更多的可能性。

(四)组织架构完整流畅契合成人学习行为

学习仪表盘在成人在线学习中的应用优势还体现在其组织架构与成人学习行为的良好契合上。学习仪表盘模型主要由学习、预测和干预三部分组成。其中，学习过程包括六个子因素：学习者自我调节能力、学习心理、指导、在线学习行为、学习者特征和课程类型。预测是指依据分析日志数据和测量数据对学习者学习成绩进行预测和划分干预等级，最后，根据预测分析，利用学习仪表盘对教育者或者学习者进行行为干预、指导。[13]鉴于此，本文提出学习仪表盘组织成人在线学习的基本构想：

Step1：了解学习者特征。成人学习者提供姓名、性别、年龄、最高学历、专业、职业等基本信息。据此，学习仪表盘将会对成人学习者进行知识、技术及能力的初步测定。

Step2：记录在线学习行为。学习仪表盘记录成人在线学习中的读、写、点击、下载以及交流等行为。

Step3：形成日志数据。根据前一步骤中的学习记录生成每一个成人学习者的学习日志数据，并创建存储(LMS)。

Step4：实施数据测量。对成人学习者的学习记录进行调查、测量和整理。

Step5：行为层次分类。通过对成人学习者日志数据和测量数据的整合，使用预测变量进行聚类(行为、属性等)预测成人在线学习者的成绩和学习风格，并以此划分干预等级。

Step6:进行干预。基于对成人学习者学习情况的了解进行干预等级的划分，教育者对成人学习者进行适当的干预。

Step7：学习者进行自我调节，教师进行指导。成人学习者自我改进和调整解决学习中存在的问题，必要时向同伴或者教师寻求帮助，争取优质、高效地完成学习任务。教育者也积极主动提供指导和帮助，共同致力于学习目标达成。

总体来说，学习仪表盘应用于成人在线学习的过程流畅且完整，较好契合了成人学习行为，满足了成人学习者的学习需求。

三、学习仪表盘应用于成人在线学习的困境

(一)相关收集技术和分析方法受限

大数据技术作为分析技术的基础仍然面临很多挑战：

首先，数据存储技术、数据处理与分析技术受到计算机硬件发展水平和计算能力的限制。

其次，数据采集技术与分析技术还处在发展阶段，距离智能化、自动化、系统化仍有较大差距。

再次，由于数据兼容性问题，数据跨平台操作与数据共享难以实现。[14]

最后，学习分析需要调取不同的数据库中的相关数据，但是由于当前数据库还未能实现互联共通，学习分析大多只能依靠学习过程中产生的系统内部数据，难以实现对成人学习者立体而全面的分析，最终导致分析结果不够全面、发挥作用领域有限。

分析方法上，当前学习仪表盘的分析方法以定量研究为主，对质性研究方法的运用较少。对成人学习者的情绪、学习环境和背景、社会关系等质性研究因素考虑较少，不利于生成完善的研究框架与方法。

(二)理论体系亟待建立和完善

学习仪表盘在教育领域的应用可以为学习者、教育者、管理者以及研究者等提供有力的数据支持，迎合了当前在线学习、个性化学习的需要，为教育管理、教育研究提供科学客观的依据与宽广的视野，推动了教育模式不断革新和教育理论不断发展。但是，目前学习仪表盘的应用还属于新兴研究领域，涉及数据挖掘、网络技术、学习理论、教学理论、社会网络等多种理论或方法，现有的理论基础与应用理论框架不够系统化、明确化，阻碍了学习仪表盘的发展。[15]理论是实践的基础。学习分析理论体系的建立和完善，一方面离不开实践，依赖学习分析实践的不断发展与尝试，另一方面依赖于广大研究者的不断探索与总结，理论的完善反过来指导并促进实践的不断演进，从而实现学习分析理论与实践循环前进的良性发展。

(三)制度和管理能力不足

学习分析不是单纯的技术问题，还涉及人的干预和优化。[16]制度和管理技能方面的不足，制约了学习仪表盘在成人在线学习中的应用。

首先，学习仪表盘的应用需要耗费大量的人力和物力，高额的费用对于一般的成人培训机构来说难以接受，不利于学习仪表盘的推广和普及。

其次，学习仪表盘对操作技能要求比较高，需要有一定数据素养和学习分析技能基础。传统的成人学习者和教育者对新型学习支持工具了解较少，更难以具备类似技能。技能不足导致对图表信息理解不深，直接影响学习仪表盘应用效果。

最后，教育信息化与社会化密不可分，加强管理并适应社会化是学习仪表盘应用不断追求的目标，也是当前应该努力的方向。

(四)忽视教学，分析结果不够准确可信

学习仪表盘的应用本质上是分析技术在教育领域的应用，重点在技术应用，教学没有得到应有的重视。学习仪表盘侧重数据的收集、分析以及呈现，对成人学习者的学习提供帮助，对教师的教学内容、方法、教学策略较少涉及。同时，学习仪表盘利用技术对学习者的登录次数、花费时间、点击率、访问资源与数量以及测试成绩等指标进行测评，这些数据可视化呈现虽然具有简洁又迅速的特点，但是学习是内部心理和内隐思维的活动过程，并不是全部都能够通过外显行为表现出来的，而且成人学习过程复杂多变，这些成果终究只能体现成人学习者学习的局部信息。[17]因此,学习仪表盘的数据分析结果的可信度和准确性有待进一步提升。

(五)隐私泄露与伦理问题

数据使用的私密性是学习分析技术利用过程中需要重视的问题。[18]学习仪表盘应用于成人在线学习过程中，分析的对象是成人学习者的基本信息和学习相关数据，在收集数据与应用的过程中必然会涉及隐私泄露与伦理问题。目前，由于学习分析相关的法律制度、道德引导、安全技术尚未明晰，学习仪表盘在应用过程中，仍然存在隐私泄露的风险。对于成人学习者而言，自我防范主观意识较强，对私密信息的严密性要求高，隐私泄露和伦理问题会直接影响他们是否愿意使用该种学习支持服务系统。

总之，大数据时代，随着教育信息化的不断发展,信息技术与教育进一步融合是不可逆的历史潮流。如果说学习分析技术在教育领域的应用是信息技术为教育领域带来福音的重要体现，那么，学习仪表盘在成人在线学习中的应用则是具体表征。学习仪表盘的特点和功能与成人在线学习需求不谋而合，在成人教育领域有着广阔的应用前景。但是要使学习分析技术真正在成人教育领域得到普遍应用并实现其最大的应用价值，还需百尺竿头更进一步。