基于学习分析技术的预测模型构建与实证研究

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1、基于学习分析技术的预测模型构建与实证研究素马杰1赵蔚1张洁1赵艳2(1．东北师范大学计算机科学与信息技术学院，吉林长春130117；2．长春教育学院，吉林长春130061)摘要：随着教育信息化的不断深入及大数据时代的到来，学习分析技术逐渐成为人们关注的热点。挖掘教育数据背后的知识，优化教学效果成为教育者的共同诉求。笔者采用文献分析法对国内外学习分析发展现状进行了梳理，在此基础上构建“预测模型”，并将该模型应用于实际教学中，对教育技术初级能力培训课程产生的相关数据进行分析，验证了该模型的可行性和有效性。期望为日后国

2、内学习分析相关研究起到借鉴作用。关键词：学习分析；预测模型；回归分析；挖掘【中图分类号】G40-057【文献标识码IA【论文编号】111119--8097(2014)ll—0030_-09[bOIll0．3969，j．issn．1009-8097．2014．11．005一引言伴随着大数据时代的到来，数据挖掘、关联分析等技术已在Amazon、Netflix、乐天等电商网站上成功应用。将数据挖掘技术应用于教育领域，优化教学效果成为教育者的共同诉求。学习分析技术是数据挖掘技术在教育领域的具体体现，是利用先进的分析技术、

3、分析工具预测学习结果、发现学习问题、进行教学干预、优化学习结果的一门先进技术。随着教育信息化的逐步发展，网络化学习方式的逐渐普及，高等教育机构虚拟学习环境(学习管理系统和课程管理系统等)建设的日趋成熟，都为学习分析技术的应用提供了物质条件。特别是MOOCs的全球化发展，更是为学习分析提供广泛的数据来源。同样，教学方式网络化、交互方式的多元化、教学过程的多样化都催生着学习分析技术的产生并促进其迅速发展。2012年2月底，加拿大阿尔伯达省班芙市召开的首届学习分析技术与知识国际会议(InternationalConfe

4、renceOnLearningAnalytics&Knowledge，LAK)iIJ将学>-j分析(LearningAnalytics)定义为：是测量、收集、分析和报告有关学生的学习行为以及学习环境的数据，用以理解和优化学习及其产生的环境的技术。LAK目前已经召开三届，第三届于今年4月份召开，会议的主题是“学习分析辩证法”。学习分析在国际上被称为是，自从学习管理系统(LMS)问世以来，教育技术大规模发展的第三次浪潮i2J。美国新媒体联盟(NMC)与美国高校教育信息化协会主动学习组织(TheEDUCAUSELear

5、ningInitiative)合作的“新媒体联盟地平线项目“(TheNewMediaConsortium’SHorizonReport)连续三年在年度报告中预测基于数据的学习分析技术将在未来的2～3年内成为主流，并对学习分析技术在教学、学习、研究和知识生成等方面所具有的作用进行了分析，勾勒了其广泛的应用前景pJ。但目前，国内学术界对于学习分析的研究仍不多，我国对学习分析的研究尚处于起步阶段。二研究现状l国外学习分析研究现状国外对学习分析的研究起步较早，并取得了一定的研究成果，进行了实证研究并积累一些研究数据。加拿

6、大阿萨巴斯卡大学的GeorgeSiemens[41教授在其《学习分析：一门新兴的学科》30万方数据中分别对学习分析技术的根源、影响学习分析的关键技术、流行的学习分析工具、技术和应用程序以及知识建模等方面进行了系统的阐述，并提出了学习分析模型。加拿大学者LeahRMacfadyenTM等人在学习分析上则进行了实证研究，以英属哥伦比亚大学本科生三个学期的完全基于BlackBoard平台的在线生物课程为研究内容，选取118名学生为样本。通过对BB平台的跟踪数据(学生学习行为数据)进行回归分析，将15个与学习者学业成就呈

7、显著相关的变量归纳为3个关键变量，3个关键变量能够解释学生最终成绩30％的变化，最终成功建立回归模型，预测学生的学业成就。实验表明该模型以81％的正确率预测了在该门课程将会不及格的同学，从理论层面证明了基于LMS数据挖掘开发“早期预警系统”的可能性，教师可以根据预警系统快速识别处于“危险”的同学，从而给予及时的教学干预。西班牙学者／hgelF．Agudo—Peregrina[6】等人通过对交互类型进行分类，应用学习分析技术研究不同类型的交互与学生学业表现之间的关系。通过对6节在线课程和2节虚拟学习环境(VLE)支

8、持的F2F课程数据进行分析，表明在不同的授课方式中，交互类型对学生学业表现影响程度也不同，在在线课程中不同类型的交互对学生学业表现都显示显著相关，而在VLE支持的F2F课程中却表现为不相关。国外学者不但对学习分析技术进行了实证研究，而且在承担研究项目的同时开发出可以用于学习分析的工具、技术和应用程序等，加速了学习分析的发展。例如，由澳大利亚Wollongong大学承担的“