基于SPOC平臺(tái)在線學(xué)習(xí)行為的關(guān)聯(lián)分析

何宏 劉洞波 王寧

摘 要 隨著SPOC課程類型的在線學(xué)習(xí)形式的快速發(fā)展，在線平臺(tái)記錄了大量的學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，對(duì)在線行為數(shù)據(jù)的研究成為熱門的研究課題。本文通過湖南工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中的“C語言程序設(shè)計(jì)”課程學(xué)生學(xué)習(xí)在線行為數(shù)據(jù)，與學(xué)生課程期末考試成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與關(guān)聯(lián)分析，挖掘記錄數(shù)據(jù)后面有價(jià)值的知識(shí)和規(guī)律，并從教師、學(xué)生和系統(tǒng)平臺(tái)的角度分析存在的問題，可推進(jìn)SPOC教學(xué)模式的發(fā)展，促進(jìn)高校教學(xué)質(zhì)量的提高。

關(guān)鍵詞 SPOC平臺(tái) 在線學(xué)習(xí)行為 關(guān)聯(lián)分析

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的普及和深入，教育信息化得到進(jìn)一步發(fā)展，在線學(xué)習(xí)得到快速發(fā)展。2013年，美國(guó)哈佛大學(xué)等全球名?？缭組OOC（Massive Open Online Course大規(guī)模在線課程），使用SPOC（Small Private Online Course小規(guī)模限制性在線課程）課程類型。SPOC平臺(tái)中記錄了大量的實(shí)時(shí)、在線數(shù)據(jù)，而如何利用這些大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，為教師教學(xué)決策、網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)估和構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)自適應(yīng)和個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)等方面有重要的研究?jī)r(jià)值。

本文所研究的基于SPOC平臺(tái)的在線學(xué)習(xí)行為關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)源是湖南工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和計(jì)算機(jī)程序大賽（ACM）的Onlie Judge系統(tǒng)中的《C語言程序設(shè)計(jì)》課程各個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的真實(shí)在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)。包括學(xué)生登錄的次數(shù)、登錄的時(shí)間段、學(xué)習(xí)各種資源的時(shí)間長(zhǎng)度、作業(yè)的分?jǐn)?shù)和章節(jié)測(cè)試成績(jī)。對(duì)真實(shí)數(shù)據(jù)作關(guān)聯(lián)分析，可以使教師更好的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)行為特征，對(duì)學(xué)生在線學(xué)習(xí)和SPOC平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)課程全面進(jìn)行評(píng)估，開發(fā)學(xué)生自適應(yīng)和個(gè)性化相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)課程，推進(jìn)信息化教學(xué)的發(fā)展，提高高校教學(xué)質(zhì)量。

1在線學(xué)習(xí)行為分析

在線學(xué)習(xí)行為分析主要基于SPOC平臺(tái)對(duì)師生學(xué)習(xí)過程的記錄數(shù)據(jù)，針對(duì)行為主體（教師、學(xué)生）的行為方式（登錄、瀏覽資源、觀看視頻、發(fā)帖、做練習(xí)、測(cè)試）、行為客體（各類資源、網(wǎng)絡(luò)課程模塊）的被使用情況以及行為發(fā)生時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、可視化和各類挖掘，并結(jié)合師生的人口特征數(shù)據(jù)對(duì)影響在線學(xué)習(xí)行為的因素進(jìn)行挖掘。

從已有的研究來看，不少研究者利用各種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)在線學(xué)習(xí)行為領(lǐng)域作了各種深入的研究。孫笑微利用利用統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)在線行為特點(diǎn)及其影響因素作了分析。郭欣悅構(gòu)建MOOC多元化學(xué)習(xí)行為框架，對(duì)學(xué)習(xí)行為進(jìn)行了分析。陳晉音等用數(shù)據(jù)挖掘方法對(duì)在線學(xué)習(xí)行為進(jìn)行了分析，并按行為特征進(jìn)行了個(gè)性化推薦。蔣卓軒等對(duì)MOOC記錄數(shù)據(jù)作了分析并對(duì)學(xué)習(xí)者成績(jī)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

2在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析

本文選取湖南工程學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院的專業(yè)必修課“C語言程序設(shè)計(jì)”作為研究對(duì)象?！癈語言程序設(shè)計(jì)”是湖南工程學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院各專業(yè)本科生大一分兩學(xué)期開設(shè)的一門專業(yè)必修課程。該課程是學(xué)校網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)之一，專門開發(fā)課程配套相關(guān)文檔教材和微課視頻等，并且搭建了ACM的OJ平臺(tái)輔助學(xué)習(xí)練習(xí)和提升程序設(shè)計(jì)能力。以2018至2019秋季為例，開課時(shí)間為學(xué)校第6周到第19周（含考試周），實(shí)際94天。選取學(xué)院軟件工程專業(yè)18級(jí)71名學(xué)生（男生56人，女生15人）為研究樣本，通過收集湖南工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)記錄的這些學(xué)生行為記錄和基本信息來開展在線學(xué)習(xí)行為的關(guān)聯(lián)分析研究。

通過收集網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)記錄的后臺(tái)日志數(shù)據(jù)和OJ平臺(tái)記錄的4次學(xué)院統(tǒng)一章節(jié)測(cè)試數(shù)據(jù)，可得到學(xué)生登錄的基本信息，如表1所示。

下面以平臺(tái)記錄的學(xué)生登錄時(shí)長(zhǎng)、學(xué)生登錄次數(shù)、學(xué)生作業(yè)成績(jī)和學(xué)生章節(jié)測(cè)試成績(jī)與學(xué)生本學(xué)期期末考試成績(jī)作關(guān)聯(lián)分析。

2.1學(xué)生登錄時(shí)長(zhǎng)與期末考試關(guān)聯(lián)分析

以學(xué)生登錄平臺(tái)的時(shí)長(zhǎng)（主要是觀看微視頻時(shí)間）和學(xué)生期末考試成績(jī)作數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，得到表2所示的結(jié)果。

從表2可以看出，網(wǎng)絡(luò)課程中微視頻是任務(wù)點(diǎn)，計(jì)入學(xué)生平時(shí)成績(jī)，總時(shí)長(zhǎng)為419.2分鐘。研究樣本學(xué)生平均觀看時(shí)長(zhǎng)為197.7分鐘，平均完成47.2%;最長(zhǎng)為600.6分鐘，最短時(shí)長(zhǎng)為8分鐘，有些學(xué)生多次觀看視頻，有些學(xué)生沒有看視頻;男生平均時(shí)長(zhǎng)為186.1分鐘，男生平均完成44.4%，女生平均時(shí)長(zhǎng)為241.1分鐘，女生平均完成57.5%;研究樣本中，登錄時(shí)長(zhǎng)與期末考試成績(jī)相關(guān)系數(shù)為0.124，男生登錄時(shí)長(zhǎng)與期末考試成績(jī)相關(guān)系數(shù)為0.12，女生登錄時(shí)長(zhǎng)與期末考試成績(jī)相關(guān)系數(shù)為0.272。

從統(tǒng)計(jì)與關(guān)聯(lián)分析數(shù)據(jù)來看，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中微視頻對(duì)輔助教學(xué)有一定的作用，女生通過網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)能更多的自主學(xué)習(xí)。但數(shù)據(jù)顯示關(guān)聯(lián)系數(shù)較小，需開發(fā)更高質(zhì)量滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)課程資源;學(xué)生在課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)的時(shí)間嚴(yán)重不足，沒有足夠的時(shí)間來完成學(xué)習(xí)任務(wù);從平臺(tái)記錄的登錄時(shí)間來看，許多學(xué)生都是集中在考前觀看，主要是完成任務(wù)，獲取平時(shí)成績(jī)，不是自主的學(xué)習(xí)，沒有充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)課程中的教學(xué)資源起到輔助教學(xué)的作用。

2.2學(xué)生登錄次數(shù)與期末考試成績(jī)關(guān)聯(lián)分析

收集學(xué)生登錄平臺(tái)的次數(shù)與學(xué)生期末考試成績(jī)作數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，得到表3和表4所示的結(jié)果。

從表3和表4可以看出，學(xué)生以移動(dòng)客戶端方式登錄平臺(tái)占比大大高于電腦端方式，月份統(tǒng)計(jì)最低71.07%，有時(shí)高達(dá)100%;學(xué)生平均登錄網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)238.4次，71個(gè)學(xué)生在94天時(shí)間中平均每天登錄2.54次，最多的登錄466次，最少的只有61次;學(xué)生登錄次數(shù)與學(xué)生期末考試成績(jī)相關(guān)系數(shù)為0.153。從學(xué)生登錄網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間來看，每天8：00到20：00時(shí)間段登錄的次數(shù)達(dá)14074次，比例為83%。

從統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析來看，網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)采用Web2.0技術(shù)，通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，更大的方便學(xué)生使用移動(dòng)通信工具隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，傳統(tǒng)教學(xué)模式可以與SPOC教學(xué)模式相融合，可以促進(jìn)課程教學(xué)的提高;從學(xué)生登錄的時(shí)段也可以看出，大部分學(xué)生有一個(gè)規(guī)律的學(xué)習(xí)，已形成一個(gè)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，任課教師也可根據(jù)學(xué)生登錄的時(shí)間段合理安排在網(wǎng)上的答疑和交流的時(shí)間。登錄次數(shù)低和相關(guān)系數(shù)小，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源還缺乏吸引力，資源大眾化，無個(gè)性化資源，系統(tǒng)也不能實(shí)現(xiàn)智能化推薦功能。

2.3學(xué)生作業(yè)成績(jī)與學(xué)生期末考試成績(jī)關(guān)聯(lián)分析

收集學(xué)生從平臺(tái)提交的6次作業(yè)成績(jī)與學(xué)生期末考試成績(jī)作關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果如表5所示。

從表5可以看出，學(xué)生通過平臺(tái)完成相應(yīng)的作業(yè)質(zhì)量是比較高的，作業(yè)平均成績(jī)達(dá)89.3。學(xué)生作業(yè)成績(jī)與學(xué)生期末考試成績(jī)相關(guān)系數(shù)達(dá)0.312。

從表5的統(tǒng)計(jì)與關(guān)聯(lián)分析結(jié)果來看，研究對(duì)象“C語言程序設(shè)計(jì)”課程，通過平臺(tái)和移動(dòng)客戶端能更方便和更好的使學(xué)生完成作業(yè);作業(yè)與成績(jī)相關(guān)系數(shù)高，教學(xué)中課程作業(yè)使之成為教學(xué)中重要一環(huán)，學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)，作業(yè)檢查成為鞏固課程學(xué)習(xí)的重要手段。

2.4學(xué)生章節(jié)測(cè)試成績(jī)與學(xué)生期末考試成績(jī)關(guān)聯(lián)分析

學(xué)院為了使專業(yè)學(xué)生學(xué)好“C語言程序設(shè)計(jì)”這門基礎(chǔ)課程，為專業(yè)的其它課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，該課程進(jìn)行相應(yīng)的改革，除正常的教學(xué)外，學(xué)院搭建用于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)大賽（ACM）的Onlin Judge（OJ）訓(xùn)練和測(cè)試平臺(tái)，開發(fā)大型題庫，配備輔導(dǎo)教師，每周兩晚各三小時(shí)安排統(tǒng)一機(jī)房用于學(xué)院各專業(yè)一年級(jí)學(xué)生程序能力提升訓(xùn)練和測(cè)試。收集4次章節(jié)測(cè)試成績(jī)和學(xué)生期末考試成績(jī)，作數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析如表6所示。

從表6可以看出，研究對(duì)象“C語言程序設(shè)計(jì)”課程通過OJ平臺(tái)進(jìn)行大量的編程訓(xùn)練，訓(xùn)練效果好，章節(jié)測(cè)試平均成績(jī)達(dá)到88.7，最高的每次章節(jié)測(cè)試成績(jī)?yōu)?00;學(xué)生章節(jié)測(cè)試成績(jī)與學(xué)生期末考試成績(jī)相關(guān)系數(shù)為0.198。

從表6統(tǒng)計(jì)、分析的結(jié)果與課程改革實(shí)踐來看，“C語言程序設(shè)計(jì)”課程通過湖南工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和OJ平臺(tái)這兩個(gè)平臺(tái)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，達(dá)到了課程改革的目的，提高了教學(xué)質(zhì)量。但學(xué)生期末考試平均成績(jī)不高，學(xué)生掌握該課程差距較大，基礎(chǔ)不牢。從學(xué)生方面來看，訓(xùn)練和測(cè)試，包括作業(yè)，要自覺認(rèn)真完成，達(dá)到各個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)的效果，真實(shí)體現(xiàn)教學(xué)過程中的一些問題，使之及時(shí)反饋給教師，及時(shí)調(diào)整教學(xué)。從教師來看，教學(xué)中設(shè)置了訓(xùn)練、測(cè)試和作業(yè)這些環(huán)節(jié)，要對(duì)學(xué)生及時(shí)進(jìn)行督促檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課程教學(xué)中存在的問題，實(shí)時(shí)調(diào)整，使學(xué)生能解決學(xué)習(xí)中的問題，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

3結(jié)論

本文對(duì)湖南工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)中的課程之一“C語言程序設(shè)計(jì)”學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，包括學(xué)生登錄時(shí)長(zhǎng)、登錄次數(shù)、作業(yè)成績(jī)和章節(jié)測(cè)試成績(jī)與學(xué)生期末考試成績(jī)作了統(tǒng)計(jì)與關(guān)聯(lián)分析。從分析結(jié)果來看，學(xué)習(xí)行為各種數(shù)據(jù)都與學(xué)生期末考試成績(jī)相關(guān)聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)課程提供的網(wǎng)絡(luò)資源和各種教學(xué)環(huán)節(jié)會(huì)提升學(xué)生課程成績(jī)，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。但從教師角度出發(fā)，采用SPOC課程類型教學(xué)中，需要教師開發(fā)更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)資源，特別是短小精悍的微視頻，滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí)的要求。從學(xué)生角度來看，要改變傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，要善于利用在線學(xué)習(xí)形式而獲取更多的資源，個(gè)性化學(xué)習(xí)與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合，有利于學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)。從網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來看，在線數(shù)據(jù)不能只提供簡(jiǎn)單的記錄或統(tǒng)計(jì)服務(wù)，需要提供一個(gè)自適應(yīng)的平臺(tái)。學(xué)生從平臺(tái)獲得個(gè)性化服務(wù)，提高學(xué)習(xí)效率;教師從平臺(tái)獲得智能化服務(wù)，及時(shí)干預(yù)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。

利用學(xué)習(xí)行為分析的方法與技術(shù)，可以深入挖掘?qū)W習(xí)者學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)背后隱藏的巨大價(jià)值，而在線學(xué)習(xí)行為分析是一門綜合性較強(qiáng)、跨領(lǐng)域較廣的研究。目前這方面雖已經(jīng)取得了一定的成果，但行為記錄的研究只停留在學(xué)習(xí)者外顯行為的研究，缺乏對(duì)內(nèi)隱行為的研究;系統(tǒng)平臺(tái)提供的個(gè)性化和智能化服務(wù)系統(tǒng)還需要進(jìn)一步改進(jìn)。這需要更多的研究者在這一領(lǐng)域加大研究力度，推進(jìn)教育信息化的發(fā)展。

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