学习分析技术在翻转课堂中的应用研究

李振华

（西华师范大学 网络中心，四川 南充 637009）

摘 要：学习分析技术是通过收集、分析学习者在学习过程中产生的学习数据，并对学习优化、教学决策提供服务的一项技术.本文通过介绍翻转课堂自身特点和应用现状，对学习分析技术在翻转课堂中应用的意义和面临的挑战进行了分析.

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：翻转课堂；学习分析

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2015）03-0219-02

基金项目：西华师范大学基本科研业务费专项资金（13D012）

1 引言

翻转课堂起源于美国科罗拉多州林地公园高中的两位化学教师乔纳森·伯尔曼(Jon Bergmann)和亚伦·萨姆斯(Aaron Sams)开始的一项开创性教学实践活动.他们为了让缺课的同学能够跟上教学进度，将课程内容制作成ppt文件上传到网上供缺席的同学学习.后来逐渐发展为学生在家看ppt学习基础知识，到课堂上与老师一起完成作业和讨论，这种教学模式收到家长和学生的欢迎.2012年美国人萨尔曼·汗创办的可汗学院把翻转课堂这种新的教学模式带到了全世界教育工作者的眼前.短短的两年时间，世界各地的研究人员都积极地投入到对翻转课堂的研究中来，不少学校、培训机构已经开展了卓有成效的试点实践.在国内有不少中学如重庆聚奎中学、山西新绛中学等都已经开展了翻转课堂的实践，部分大学也先后进行了翻转课堂的实践研究.不过大多都还处在摸索阶段，虽然取得了很多的理论研究成果，但是尚没有达到推广的阶段.所以翻转课堂要“本地化”适应中国的教育国情还需要时间.

2 翻转课堂研究现状

翻转课堂通过对教学顺序的颠倒使得学生的角色发生了变化，提升了学生学习的主动性.学生不再被动的接受老师讲授的内容，而是主动地学习并构建知识.华东师范大学的田爱丽教授认为[1]“翻转课堂的先学后教的学习形式符合学生的学习规律，而且采用微视频进行学习可以取代教师讲解，而教师则是在学生遇到困难和迷惑的时候给学生提供帮助.”张新民等人认为[2]“翻转课堂将学习的时间进行了重新的分配，学生可以更加自由的支配自己的学习时间，做到了学习向学生的回归，体现了学生的主体性.同时也促使教师的角色从知识传授者向教学资源开发者、教学指导者转变”.翻转课堂的教学模式虽好但是还是存在着教师不能很好的掌握学生前期学习的情况的问题，例如林地公园高中的翻转课堂的教学模式中教师不能对学生在家的学习情况进行了解和干预，学生在家的学习情况成为了教师的盲区，只能通过与学生面对面的互动中才能间接的了解学生的学习情况.而可汗学院则在这方面提供了一个很好的范例.可汗学院通过定制的网站系统平台来开展教学，所有学习资源都是以微视频的形式存放于系统当中，学生登录系统通过观看视频进行学习.学习过程中还需要完成一定数量的练习，当所有练习完成后再进入下一个学习单元.学生在学习过程中的所有数据，包括观看的视频、练习的完成情况都会被记录进系统已方便教师查看，系统将数据进行分析后以图形化的方式呈现出来，教师就可以知道所有学生的总体学习情况，并能及时发现学习困难的学生，然后有针对性的对相应的学生进行辅导.

从可汗学院的例子中可以看到技术对翻转课堂的实施起到了推动和保障作用.从教育的“技术”发展史来看，每一次的技术创新都会对教育产生深远影响.例如纸张和文字的使用终结了靠口头传颂为主的文化传承方式，改变了文化由极少数人掌握的现状；印刷术的发明使得所有人都有机会获得任何书籍的副本，文化传播的范围又进一步扩大，而且前所未有地推动了科学探索和教育教学的发展；以电视为代表的电子传播媒介将人类从单调的文字表达时代带入了语言、声音、图像共存的视听时代；而今天我们所处的是以互联网为代表的数字时代，它传播快、范围广、能够双向通信等诸多优点使得它彻底地改变了社会生态环境，也必将引起学术研究和教育教学的革命性变革[3].翻转课堂也不例外，虽说是传统课程的创新应用但是技术在翻转课堂中占有相当重要的地位.以可汗学院为例，他利用学习分析技术将学生在学习过程中产生的学习数据记录下来并通过图表等可视化方式呈现出来供老师参考.老师通过呈现出的数据可以了解到学生的总体学习情况，也可以了解到目前哪一个学生在学习中存在困难.因此教师可以有针对性的对相关学生进行了辅导.不单是可汗学院目前大部分的Mooc学习平台也都相应的具备了学习分析这方面的功能.

3 学习分析的概念及特点

所谓学习分析技术是近年来学术界普遍关注的一项技术.在第一届学习分析与知识国际会议上对学习分析的认识是：它是测量、收集分析和报告学习者和学习情境的相关数据，以促进对学习过程的理解，并对学习及其发生的环境进行优化.在第二届学习分析与知识国际会议上simon认为学习分析关注于收集、分析和报告一系列情景下产生的学习数据，将这些数据作为行动的指导以提升学习者的学习效果.加拿大的阿塞巴斯卡大学的G.西门子教授认为学习分析是利用数据挖掘技术对学生者产生的学习数据用分析模型进行分析，并对学习做出预测和建议[4].

虽然目前学术界对学习分析的定义尚未统一，不过众多学者对学习分析技术的认识还是存在许多共同点，认为学习分析是在广泛获取学习数据的基础上运用数据挖掘技术和现代化的分析工具和方法对学习数据进行分析和解读，并对学习者和教师提供反馈和决策支持[5].

4 学习分析技术在翻转课堂中的应用

翻转课堂颠倒了教学的顺序，课前学生通过教学视频资料进行自学，因此教师在学生课前学习阶段很难跟踪或者了解学生学习的情况，只能通过课上与学生交流的过程中发现问题.虽然在各种研究中认为颠倒教学顺序可以转换学生的角色，让其从被动的听讲到主动学习，而且老师和学生在课上可以有更多的互动时间.但是如果某位学生存在沟通障碍不愿意向老师反馈情况，那么除非老师用轮询的方式来确认学习者学习情况外很难了解到这位学生的情况，但这样一来老师不得不耗费大量的时间来确认每位同学的学习情况，无形当中学习者和老师的有效交流时间就大大缩水了.而学习分析技术则为这种情况提供了一个很好的解决方案，通过学习分析老师随时都可以了解到所有学习者的学习情况，一方面有助于教师调整自己的教学内容，另一方面教师可以有针对性的解决学习者普遍存在的问题，而且还能重点关注学习出现困难的同学，因为学习者在学习过程中产生的数据教师可以随时获取.可汗学院与美国加州Los Altos学区合作中就充分使用了学习分析技术来跟踪学生的学习情况，可汗学院的学习系统收集了大量学生的数据，包括学生投入的学习时间，看了哪些视频、在哪里暂停的、做了哪些练习，关注的知识点是什么等等，教师借助图表化的数据能够确定哪一位同学遇到了困难，可以及时地对该同学进行辅导.[6-7]

5 学习分析技术的应用意义

学习分析技术的应用对于教师了解学习者学习状况认识学习过程，帮助教师改进教学内容、协助教师发现学习困难的学习者并及时给与帮助方面都有重要的意义.

5.1 学生访问行为的统计

利用平台系统可以收集学生在线学习数据.目前主流的学习平台系统诸如Moodle、sakai都具有学习分析的模块，可以对学生的学习数据进行收集，包括学习者访问了哪些内容，在学习某个内容时花费的时间，记录学习者互动交流的数据等，利用收集的数据可以分析学习者的整体学习情况.

5.2 资源访问情况

资源的访问情况也可以从一定的角度反映学习者的学习情况.资源被访问的次数可以说明该资源被学习者关注情况.另外视频资源的播放情况诸如暂停时间、暂停位置、是否被反复播放等数据都有助于教师了解该资源是否存在难度过大的问题.

5.3 对学习困难的学生进行预警

学习平台收集学习者的学习完成情况数据，诸如学习完成时间，学习进度，习题完成情况等数据，这些数据通过特定的分析方法分析以后能够判断学习者的学习状态，是否是正常学习，是否遇到困难，是否需要得到帮助.如果学习者的数据表明他需要帮助，平台则可以通过预警的方式通知教师对学习者的学习进行干预.

6 学习分析技术面临的挑战

虽然学习分析有着美好的前景，但是毕竟还处于研究初期，没有太多的经验可以借鉴.尤其是国内的实践研究更是如此，大部份的实践基本是自我摸索或者参照可汗学院的模式来进行的.学习分析还需要更为专业的教育学理论来作为支撑，要用更为科学的解释模型来解释收集的学习数据，而且目前还没有专门针对学习分析技术构建的开放学习平台，现有的平台是在Moodle等课程平台下通过附加功能模块来实现的，这些都是学习分析所面临的挑战.

总之，学习分析技术在教学、学习管理方面有着天然的优势，是信息时代教育信息化的重要技术之一.在促进我国教育信息化改革方面将起着重要的作用.学习分析在翻转课堂中的应用也将成为推动学校教育系统结构性变革的重要力量.

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献：

〔1〕田爱丽.借助慕课改善人才培养模式[J].中小学信息技术教育，2014（2）：13~15.

〔2〕张新民,何文涛.支持翻转课堂的网络教学系统模型研究[J].现代教育技术，2013（8）：21~25.

〔3〕郭文革.教育的技术发展史[J].北京大学教育评论，2011,9(3):138-158.

〔4〕G . Siemens , What is learning analytics[EB/OL].http://www.elearnspace.org/blog/2010/08/25/what-are-learning-analytics/ ，2011-11-20.

〔5〕李青,王涛.学习分析技术研究与应用现状述评[J].中国电化教育,2012(8):129-133.

〔6〕张渝江.翻转课堂变革[J].中国信息技术教育,2012,10:118-121.

〔7〕萨尔曼·可汗.“视频改变教育”萨尔曼·可汗在TED大会上的演讲[J].上海教育,2012（17）:28-31.