面向大學(xué)英語教學(xué)的大數(shù)據(jù)平臺理論框架設(shè)計

王志方 李書欽

摘要：隨著高校信息化建設(shè)的快速發(fā)展，大學(xué)英語教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施日益完善，教學(xué)軟件資源日益豐富，涵蓋了英語的聽說讀寫各個方面，由這些資源產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)經(jīng)過采集整理，可對分析教學(xué)起到支撐和決策作用。采集的大數(shù)據(jù)經(jīng)過量化建模，并建立數(shù)據(jù)關(guān)系，匯聚成為大數(shù)據(jù)，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立平臺，可提供面向應(yīng)用的個性化服務(wù)，為英語教學(xué)提供客觀依據(jù)。

關(guān)鍵詞：英語教學(xué)；大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)建模

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）06-0219-02

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)日漸成熟，并廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，其中教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用是最為廣泛之一。目前國內(nèi)高校信息化發(fā)展迅速，大多數(shù)高校的大學(xué)英語教學(xué)都具有數(shù)字平臺的支撐，學(xué)生的學(xué)習(xí)資源也非常豐富，教師的教學(xué)手段更加多樣化。在這巨量的資源中，教師的教學(xué)過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，如何充分、高效利用這些大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)平臺能夠滿足需求。因此，大數(shù)據(jù)平臺應(yīng)能滿足教學(xué)效果的判定，學(xué)生學(xué)業(yè)表現(xiàn)的展示和預(yù)測，自適應(yīng)每位學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求等。

1 大學(xué)英語教學(xué)大數(shù)據(jù)建模與分析方法

建模與分析實際上是教育數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用的兩種基本方式。建模是針對歷史的數(shù)據(jù)進(jìn)行刻畫，分析則是利用模型對現(xiàn)狀和未來進(jìn)行理解與預(yù)測。美國教育部的ET L-EDM LA 報告系統(tǒng)分析了當(dāng)前在各類教育領(lǐng)域應(yīng)用的數(shù)據(jù)建模和分析方法[1]，給出了進(jìn)行分類的標(biāo)準(zhǔn)，提出了學(xué)習(xí)者知識建模、行為建模、經(jīng)歷建模、學(xué)習(xí)者建檔、領(lǐng)域知識建模、學(xué)習(xí)組件與教學(xué)策略分析、趨勢分析、自適應(yīng)學(xué)習(xí)等八大類價值建模方向。按照學(xué)習(xí)者行為、以及學(xué)習(xí)內(nèi)容和結(jié)果來歸納分類，探討大學(xué)英語教學(xué)的建模。

1.1 基于學(xué)習(xí)者行為的建模

基于學(xué)習(xí)者行為的建模分為如下四類：

一是知識建模。收集學(xué)生線上學(xué)習(xí)系統(tǒng)中答題情況、學(xué)習(xí)時長以及錯題的情況，可以對這些信息量化形成數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行建模，用于定制和調(diào)整系統(tǒng)行為。

二是行為建模。記錄學(xué)生在線學(xué)習(xí)時長、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)微課、以及完成練習(xí)等行為，記錄學(xué)生在線課程的課上課下學(xué)習(xí)行為軌跡，對學(xué)生行為進(jìn)行建模，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)模式及學(xué)習(xí)軌跡。

三是經(jīng)歷建模。教學(xué)的主體是學(xué)生，統(tǒng)計學(xué)生對在線學(xué)習(xí)過程行為，可以了解他們的學(xué)習(xí)軌跡，從而為系統(tǒng)個性化服務(wù)提供支撐。

四是學(xué)習(xí)者分析。結(jié)合學(xué)生知識、行為和經(jīng)歷，對學(xué)習(xí)者進(jìn)行整體分析，全面展示學(xué)生學(xué)業(yè)狀態(tài)、學(xué)習(xí)軌跡和學(xué)習(xí)效率，從而為系統(tǒng)決策提供支撐。

1.2 基于學(xué)習(xí)內(nèi)容和結(jié)果的建模

基于學(xué)習(xí)內(nèi)容和結(jié)果的建模分為如下四類：

一是領(lǐng)域建模。領(lǐng)域指的是學(xué)科和知識領(lǐng)域，大學(xué)英語知識領(lǐng)域?qū)儆谡Z言文學(xué)學(xué)科，語言領(lǐng)域的教學(xué)方法豐富，不同教學(xué)方法教授同一知識領(lǐng)域?qū)W(xué)生的學(xué)業(yè)表現(xiàn)有所差異，對這些進(jìn)行采集記錄，探索適應(yīng)于不同知識領(lǐng)域的教學(xué)方法。

二是組件分析。學(xué)習(xí)組件包括學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)環(huán)境等。對這些組件進(jìn)行分析，可采用統(tǒng)計學(xué)方法。

三是趨勢分析。依據(jù)學(xué)生內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)環(huán)境等學(xué)習(xí)組件分析，為系統(tǒng)預(yù)測提供支撐。

四是自適應(yīng)分析。綜合領(lǐng)域、組件和趨勢分析，系統(tǒng)可為學(xué)生提供個性化學(xué)習(xí)方案，為教師提供可靠的教學(xué)方法，從而促進(jìn)大學(xué)英語的教學(xué)效率。

總之，利用上述數(shù)據(jù)模型進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，能夠客觀展示教學(xué)過程以及教學(xué)評價，為系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)與個性化提供支撐。

2 大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)設(shè)計

2.1 功能分析

基于大學(xué)英語教學(xué)的多維多源異構(gòu)復(fù)雜特性，面向大學(xué)英語教學(xué)的大數(shù)據(jù)平臺需要實現(xiàn)多維多源異構(gòu)風(fēng)險數(shù)據(jù)的采集、建模、集成、融合分析和共享等功能.通過構(gòu)建面向大學(xué)英語教學(xué)的大數(shù)據(jù)平臺，解決大學(xué)英語教學(xué)多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不統(tǒng)一、隱性關(guān)聯(lián)、結(jié)構(gòu)差異巨大、管理機(jī)構(gòu)交錯、集成共享困難等問題，將包含的靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)和未來預(yù)測數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一時間坐標(biāo)系進(jìn)行管理和融合分析，為大學(xué)英語教學(xué)監(jiān)測監(jiān)控、預(yù)測預(yù)警和智能防范提供強(qiáng)有力支撐。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

面向大學(xué)英語教學(xué)的大數(shù)據(jù)平臺，從4個層次進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，圖1為設(shè)計框架。

一是數(shù)據(jù)采集層。數(shù)據(jù)的采集存儲根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行分類管理，對英語教學(xué)需求而言，由于英語教學(xué)數(shù)據(jù)存在彼此之間的交互與耦合關(guān)系，因此，面向英語教學(xué)的大數(shù)據(jù)平臺，必須建立在對英語教學(xué)深入理解和認(rèn)識的基礎(chǔ)之上。針對大學(xué)英語教學(xué)大數(shù)據(jù)，采用多維多源方式收集整理數(shù)據(jù)。

二是數(shù)據(jù)建模層。對數(shù)據(jù)采集層收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分類，可分為基于學(xué)習(xí)者行為的數(shù)據(jù)和基于學(xué)習(xí)內(nèi)容的數(shù)據(jù)。根據(jù)基于學(xué)習(xí)者行為的數(shù)據(jù)，建立知識建模、行為建模、經(jīng)歷建模、學(xué)習(xí)者分析的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)；根據(jù)基于學(xué)習(xí)內(nèi)容和結(jié)果的數(shù)據(jù)，建立領(lǐng)域建模、組件分析、 趨勢分析、 自適應(yīng)分析的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。建立不同數(shù)據(jù)間的語義關(guān)系、邏輯關(guān)系、因果關(guān)系等，實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的語義互操作。能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)大學(xué)英語教學(xué)分析的具體需求，實現(xiàn)提綱挈領(lǐng)、綱舉目張式的數(shù)據(jù)檢索和調(diào)用。

三是數(shù)據(jù)集成層。數(shù)據(jù)集成是基礎(chǔ)，多維多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合是大學(xué)英語教學(xué)統(tǒng)一分析的必要條件?？刹捎媒y(tǒng)一時間坐標(biāo)的方式，把不同維度、不同來源的數(shù)據(jù)、不同時間、空間的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，從而支持更全面和更準(zhǔn)確的分析。

四是應(yīng)用服務(wù)層。大學(xué)英語教學(xué)資源存在多個軟件系統(tǒng)，不同系統(tǒng)之間在數(shù)據(jù)需求和應(yīng)用上既有分隔也有重疊.在大學(xué)英語教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺中，充分考慮大學(xué)英語教學(xué)多系統(tǒng)的特點，實現(xiàn)統(tǒng)一訪問接口、面向應(yīng)用的個性化服務(wù)和基于云的集成式數(shù)據(jù)服務(wù)，支持大學(xué)英語教學(xué)的跨域集成、深度共享和多主體協(xié)作.

2.3構(gòu)建流程

基于大學(xué)英語教學(xué)的大數(shù)據(jù)平臺結(jié)構(gòu)圖設(shè)計，提出大學(xué)英語教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建流程，在數(shù)據(jù)采集層，采用高精度采集和基于基態(tài)修正的數(shù)據(jù)更新策略；在數(shù)據(jù)建模層，采用分類建模，在學(xué)習(xí)者行為、以及學(xué)習(xí)內(nèi)容和結(jié)果兩個維度對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行建模；在數(shù)據(jù)集成層，采用多維多源數(shù)據(jù)異構(gòu)方式，形成大數(shù)據(jù)匯聚，結(jié)合統(tǒng)一時間坐標(biāo)，形成基于統(tǒng)一時間坐標(biāo)的多維多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合分析；在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)大學(xué)英語教學(xué)多軟件系統(tǒng)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)集成、共享、分發(fā)的服務(wù)平臺，從而為應(yīng)用需求提供個性化服務(wù)。

3 結(jié)論

針對大學(xué)英語教學(xué)的特點和教學(xué)環(huán)境的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了大學(xué)英語大數(shù)據(jù)分類建模的思想，提出了采用基于學(xué)習(xí)者行為以及學(xué)習(xí)內(nèi)容和結(jié)果的分類建模，并對大數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行了功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計，闡述了大數(shù)據(jù)平臺的構(gòu)建流程。

大學(xué)英語教學(xué)大數(shù)據(jù)的采集、集成、融合分析、共享是大數(shù)據(jù)平臺的功能需求。針對大學(xué)英語教學(xué)數(shù)據(jù)的多維多源異構(gòu)特性，依據(jù)大數(shù)據(jù)平臺的理論架構(gòu)設(shè)計，下一步需要開展多源異構(gòu)高維高擴(kuò)展性數(shù)據(jù)采集匯聚與融合分析的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] BIENKOWSKI M， FENG M， MEANS B. Enhancing teaching and learning through educational data mining and learning analytics： an issue brief[R]. Washington：US Department of Education，2012：1-57.

[2] 孫洪濤，鄭勤華.教育大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)、應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2016（5）：41-49.

[3] 楊現(xiàn)民，王榴卉，唐斯斯.教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用模式與政策建議[J].電化教育研究，2015（9）：54-61.

[4] 牛瑞敏.數(shù)據(jù)挖掘在國內(nèi)教育領(lǐng)域應(yīng)用的研究綜述[J].中山大學(xué)研究生學(xué)刊：社會科學(xué)版，2016（2）：193-200.

[5] 吳青，羅儒國.學(xué)習(xí)分析：從源起到實踐與研究[J].開放教育研究，2015（1）：71-79.

[6] 任雪松，于秀林.多元統(tǒng)計分析[M].2版.北京：中國統(tǒng)計出版社，2011.

【通聯(lián)編輯：唐一東】