网络学习行为自动系统设计与实现

论著选摘
网络学习行为自动系统设计与实现
魏德生  杨雪
吉林大学高等教育研究所
【摘要】网络教育 与自主学习紧密相关，学生能够以充分自由的方式学习。网络学习中，教师如何获取更多关于学习者学习行为和教学效果等一些相关信息是非常值得研究的。通过对学生在网络学习进程中学习行为的分析，并依据档案袋分析的启示，设计并实现了一种切实可行的学习行为数据自动记录和结果统计展示的监控系统，借助该系统，可以保证网络学习者学习的有效性，促进网络学习的发展。
【关键词】学习行为； 监控系统；数据统计
一、网络学习优越性后的先天不足
网络学习依靠网络强大的共享性、交互性、时效性和开放性等特点，使其具有了自己特有的优势。但是和其他任何事物一样网络学习也有其自身“先天”的弱点和消极面，主要体现在两方面：
1．网络学习中教师角色淡化和教学管理弱化
传统的集体面授教学中，学习者和教师处于同一个时空纬度内，教师在传授知识的同时，可以利用表情和声音动作等，通过实时的交互反馈来对学习者进行实时的监控督学，丰富了学习情景，促进了学习者的学习。然而网络学习师生准时空分离的特性，在带给学习者学习便利的同时，也使得学习中缺少了实时的监控机制，学习得以进行几乎完全依赖于学习者的学习动机、自主意识和自控力，这对学习者本身的学习素养提出了较高的要求。
2.学习者容易在超文本、超媒体的网络学习中迷失自己
网上良莠不齐的海量信息和信息组织的无序性、随机性，容易导致学习者“信息迷航”和“信息超载”。这也对学习者的信息筛选和自我监控能力提出了较高的要求。
实践也已证明，无约束的知识提供和传递、对学生缺乏监控机制的学习，其学习结果令人堪忧!据调查，有46．2％的人认为影响网络课程学习质量的最主要因素是“学习监控机制”，而有28．2％的人认为是网络课程设计。，”由此可见，网络学习中的监控机制对于促进网络学习这种新型的学习方式的普及和发展具有重要的意义。
二、档案袋评价的启示
档案袋评价(PortfolioAssessment)是指在某过程中为达到某个目的所收集的相关资料的有组织呈现，通过这些资料或材料，可以展示事情的进展过程或者个人的成长经历。多元智能理论的美国心理学家加德纳(H．Gardner)认为，档案袋评价是一种持续的、自然的评价形式，可以鼓励学生成为一个能意识到自己的学习与个人发展的主动学习者。通过承担学习结果的责任和对过程进行自我评价，可以激发学生改变自我、不断成长的内在动力。据了解，档案袋评价在国外得到了广泛应用，如哈佛教育学院“零点项目”、美国伯克利大学K-12作文项目等许多国外教学模式中都采用了这种方法，并且取得了满意的效果。
网络学习效果不佳的原因之一就是，缺少了传统课堂教学中教师的实时监控，由此我们可以尝试对网络学习的学习者，进行学习行为的自动监控记录，以此来建立电子档案。通过这种电子档案为学习者及时地提供相应的反馈信息，来丰富学习情景加强学习者自身的自我评价与监控，以此来弥补缺少教师实时监控的不足。
三、系统结构与模块的设计实现
1．系统结构
系统主要有如下几个模块：登陆检测，知识单元学习，讨论区，在线测试，作业提交，总结评价，个人档案，自动警告、表扬和建议，教师管理和安全退出模块。系统将用户分为学习者，教师和管理员3种角色。用户登陆系统后，系统进行身份验证，学习者则进入学习区域进行学习，教师则负责答疑管理讨论区、布置作业、发布公告、更新试卷和评价学习者等操作，管理员则负责整个系统的维护。框架如图1。
2．模块设计
所有的模块都和数据库相连，以便进行相应的数据收集和处理。在此简要介绍如下：
(1)登陆检测。检测用户是否合法，辨别用户为一般学生还是教师。这是跟踪记录的起始点。
(2)知识单元学习。这里主要是向学习者呈现知识内容，记录学习者的有效学习时间。
(3)讨论区。讨论区里记录学习者发表主题、回复主题的次数和发表的主题被其他学习者浏览、回复或者表扬的次数(本系统采用投票加红星。为保证质量，学习者不能给自己添加红星，其他学习者针对一个主题只能添加红星投票一次)。通过这些指标来监控学习者在此学习过程的积极表现程度。
(4)在线测试。学习者选择系统提供的试题进行测试，测试结束后可以马上查看自己的测试结果和得分情况，与标准答案对照，并可查看题目说明分析。学习者可以对同一试卷进行多次测试，系统自动记录每次的测试情况，学习者可以随时查阅各次测试的情况。学习者和教师可以查看某一试卷的整体测试情况，包括各题目的正确率，题目各选项的具体选择率。
(5)作业提交。为学习者提供上传作业的接口，记录学习者已提交的作业。并可以在此查看已经提交和尚未提交的作业。
(6)总结评价。通过一个阶段的学习之后，学习者可以不定时的在此处进行自我总结和评价。同时教师和其他学习者也可以在此选择评价对象对其他学习者进行总结评价。对于表现较好的同学可以给予奖章鼓励。通过这种总结和评价可以更好地促进自我监控的形成。
(7)个人档案。学习者可以通过这个模块来查看自己的所有信息。这种信息包括：注册时间、登陆次数、总共有效的学习时间数、在讨论区发表文章的数目、精华文章数、得到的红星数、自己的总结评价以及其他学习者和教师所给的总结评价和所得的奖章数、所有的测试情况、已完成和未完成的作业列表等。同时学习者还可以得到以上信息中部分项目的最高数、平均数和最低数。对于部分信息项学习者还可以查看对应的图表(如图3中，折线图是学习者登陆的情况分布与整体的对照，而柱状图是学习者个人的登陆分布情况)。这样学习者可以随时了解自己的学习状态，并且可以和整个学习团队比较。
(8)自动警告、建议和表扬。学习者进入系统之后，系统查看所有学习者的登陆次数，学习的有效时间数、得到的红星数奖章数等与登陆学习者进行比较，如果上述四项指标都落后在后3名，则系统自动给予警告，给予相关指标的信息，如最高数、最低数、平均数和学习者本人的数值，并给予相应的学习建议。如果有一项排在前3名，则系统自动给予表扬，同样给出上述学习信息。这样以这种自动的表扬、警告和建议信息来体现一种个性化和人性化的关怀，丰富学习情景形成一种监控。
(9)管理。教师通过这个模块来进行各种管理工作。如：发布公告信息、布置作业、查看作业、管理生成新的试卷、总结评价学习者、管理讨论区等等。管理员在这里维护整个系统，删除一些无用信息为用户分配某些权限。
(10)安全退出。学习者学习完毕后安全退出可以记录学习者的有效学习时间。否则学习者的时间信息将丢失。教师和管理员安全退出可以保证系统的安全性。
3．开发环境和技术路线
系统开发以安全性和稳定性都较好的Tomcat作为服务器，以功能强大的SqlServer2000为后台数据库，以JSP结合3ava的JPreeChart(java中一个免费的开发包)图表生成工具来制作图表。利用JSP技术中的session来为用户分配一个标志，以便识别、跟踪并保存用户信息，将收集到的数据及时的存储到数据库中，在需要时再从数据库中提取有用信息，如要图表则配合IFreeChart把提取到的信息绘制成想要的直观图。本系统的主要优点在于，配合数据库和动态网页编程技术自动记录、统计、分析学习者信息数据，并配合JFreeChart免费开发包，以形象的图表来展示统计分析后的数据。从而使得各种潜在的信息也一目了然!此外，当收集到的信息达到一定数量之后，还可以利用这些元信息进行进一步的数据挖掘，以此来进行更为深入的学习者分析、试卷分析等等，从海量信息中找到隐藏在其中的能够促进学习的其他因素。
四、总结
近年来，数据挖掘引起了信息产业界的极大关注，其主要原因是由于企业数据库的广泛使用，存在大量的数据，并且迫切需要从这些数据中获取有用的信息知识。例如：商务管理、生产管理、市场控制、市场分析、工程设计和科学探索等。越来越多的IT企业看到了这一诱人的市场，纷纷加入到数据挖掘工具的开发中来，并获得丰厚的回报。然而教育行业却没有对此做出积极的反应。上述系统在跟踪记录学习者学习行为的同时为进一步的数据挖掘做好了铺垫。网络学习要依托强大的计算机互联网技术，积极充分地利用各种技术和资源，来为自己注射新鲜的血液，促进自身的提高和发展!
【参考文献】（略）
文章选自《教育信息化》（2006.1）