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      自適應(yīng)輔助教學(xué)一體化平臺(tái)構(gòu)建方法

      2022-09-09 00:46:02蔣昌猛黃佳文袁梅琴賴文俊鐘世龍
      電子技術(shù)與軟件工程 2022年14期
      關(guān)鍵詞:試卷個(gè)性化學(xué)習(xí)者

      蔣昌猛 黃佳文 袁梅琴 賴文俊 鐘世龍

      (上饒師范學(xué)院 江西省上饒市 334001)

      1 引言

      近年來(lái),教育部大力支持信息化教育發(fā)展,因而各類(lèi)輔助教學(xué)平臺(tái)勢(shì)如破竹的涌現(xiàn)出來(lái),如中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線、騰訊課堂等。作為對(duì)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的補(bǔ)充和延伸,輔助教學(xué)平臺(tái)擁有優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源,為學(xué)習(xí)者提供隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的便利。然而面對(duì)日益增長(zhǎng)的海量學(xué)習(xí)資源,輔助教學(xué)平臺(tái)在學(xué)習(xí)資源知識(shí)點(diǎn)提取功能、個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦功能和學(xué)習(xí)互動(dòng)功能這三方面存在不足:

      1.1 學(xué)習(xí)資源知識(shí)點(diǎn)提取功能有待完善

      知識(shí)點(diǎn)是知識(shí)體系的基本單元,完整的知識(shí)體系整合視頻、習(xí)題、課件等各種學(xué)習(xí)資源。現(xiàn)有的輔助教學(xué)平臺(tái)缺少知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注功能,不易發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的特點(diǎn)和類(lèi)別,從而不能有效管理學(xué)習(xí)資源。況且后續(xù)的工作與知識(shí)點(diǎn)息息相關(guān),缺少知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注的學(xué)習(xí)資源,就難以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦、學(xué)習(xí)互動(dòng)等功能。因此,構(gòu)建學(xué)習(xí)資源知識(shí)點(diǎn)提取功能是輔助教學(xué)平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)。

      1.2 個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦功能有待加強(qiáng)

      教育革新最積極的領(lǐng)域之一是個(gè)性化教學(xué)。當(dāng)前的輔助教學(xué)平臺(tái)無(wú)法根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力差異以及個(gè)性化的需求,為學(xué)習(xí)者提供需要的學(xué)習(xí)資源。針對(duì)這一現(xiàn)象,構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦功能成為輔助教學(xué)平臺(tái)的核心技術(shù)。

      1.3 教師、家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)互動(dòng)功能薄弱

      信息化教育發(fā)展離不開(kāi)教師與家長(zhǎng)的共同努力。當(dāng)前的輔助教學(xué)平臺(tái)功能過(guò)于單一,缺少家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)互動(dòng)功能,以致家長(zhǎng)無(wú)法及時(shí)了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況。教師與學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)互動(dòng)功能同樣非常薄弱,不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者在某個(gè)知識(shí)點(diǎn)存在的困難。因此,基于當(dāng)前的線上教育模式,教師家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)互動(dòng)功能是輔助教學(xué)平臺(tái)的緊要技術(shù)。

      綜上所述,自適應(yīng)輔助教學(xué)一體化平臺(tái)構(gòu)建想法應(yīng)運(yùn)而生,旨在打造一體化的新型教育模式。平臺(tái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦、為教師定制個(gè)性化教學(xué)、家長(zhǎng)參與信息化教育,從而達(dá)到教與學(xué)的一體化優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

      2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

      本設(shè)計(jì)思想的來(lái)源是以指導(dǎo)的大學(xué)生國(guó)創(chuàng)項(xiàng)目,平臺(tái)設(shè)計(jì)主要以學(xué)習(xí)資源管理和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析管理兩大模塊。

      2.1 學(xué)習(xí)資源管理模塊

      該模塊是以知識(shí)點(diǎn)為中心,將學(xué)習(xí)資源進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注處理并按知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)分類(lèi)管理,下面將從知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注和學(xué)習(xí)資源追蹤兩個(gè)子模塊進(jìn)行描述。

      2.1.1 知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注管理模塊

      設(shè)計(jì)該模塊是便于管理和最大化地利用學(xué)習(xí)資源。教師和學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)資源所考查的知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注處理,將標(biāo)記好的知識(shí)點(diǎn)作為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)依據(jù),依次滿足學(xué)習(xí)者的各種學(xué)習(xí)需求,如專(zhuān)項(xiàng)練習(xí)、隨心練習(xí)、個(gè)性化練習(xí)等。

      2.1.2 學(xué)習(xí)資源追蹤模塊

      該模塊將標(biāo)記好的知識(shí)點(diǎn)分類(lèi)管理后。知識(shí)點(diǎn)做索引,學(xué)習(xí)者通過(guò)知識(shí)點(diǎn)檢索感興趣的學(xué)習(xí)資源。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)做索引,分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)掌握程度,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦,鞏固知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí),對(duì)成績(jī)的提升有著顯著幫助。

      2.2 學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析管理模塊

      該模塊是為個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦和學(xué)習(xí)互動(dòng)而設(shè)計(jì)的模塊,將從四個(gè)子模塊進(jìn)行描述。

      2.2.1 個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦模塊

      學(xué)習(xí)者如何從海量的學(xué)習(xí)資源中尋找自己合適的學(xué)習(xí)資源是極其困難的,雖然學(xué)習(xí)者通過(guò)關(guān)鍵詞檢索自己需要的學(xué)習(xí)資源,但查找到的學(xué)習(xí)資源可能是已掌握的或不感興趣的,使得學(xué)習(xí)者對(duì)檢索到的學(xué)習(xí)資源感到失望。在此背景下,個(gè)性化推薦功能應(yīng)運(yùn)而生,在學(xué)習(xí)者不明確的學(xué)習(xí)情況下,分析學(xué)習(xí)者的知識(shí)模型、答題數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)行為,從而向?qū)W習(xí)者推薦合適的學(xué)習(xí)資源,輔助學(xué)習(xí)者完成學(xué)習(xí)內(nèi)容。

      該模塊分析學(xué)習(xí)者的日常學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),挖掘?qū)W習(xí)者對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度和興趣,從而為學(xué)習(xí)者推薦薄弱知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)資源和感興趣的學(xué)習(xí)資源,以此加強(qiáng)鞏固、進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績(jī)。

      2.2.2 試卷分析報(bào)告模塊

      該模塊適用于線上線下考試導(dǎo)出試卷分析報(bào)告。學(xué)習(xí)者選擇平臺(tái)上考試,客觀題系統(tǒng)自動(dòng)閱卷和主觀題教師閱卷,利用數(shù)據(jù)分析評(píng)估班級(jí)的試卷區(qū)分度、試卷難度等得分失分情況,進(jìn)一步計(jì)算出學(xué)習(xí)者知識(shí)點(diǎn)薄弱之處。學(xué)習(xí)者參加線下考試,教師需手動(dòng)批量錄入和管理學(xué)習(xí)者的成績(jī),進(jìn)一步分析考試數(shù)據(jù),導(dǎo)出試卷分析報(bào)告。

      2.2.3 教師與學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)互動(dòng)模塊

      傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師在講臺(tái)上傳授知識(shí),學(xué)習(xí)者在臺(tái)下認(rèn)真聽(tīng)課,兩者之間缺乏互動(dòng)。該模塊是建立在試卷分析報(bào)告基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)習(xí)者在平臺(tái)上互動(dòng)交流。該模塊為教師實(shí)時(shí)把控學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀況、定制相應(yīng)的教學(xué)措施和更精細(xì)化的個(gè)性化教學(xué)。

      2.2.4 家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)互動(dòng)模塊

      家長(zhǎng)參與信息化教育,目的是為了破除過(guò)度的教育,同時(shí)防止家長(zhǎng)拔苗助長(zhǎng)、急功近利。通過(guò)該模塊的學(xué)習(xí)互動(dòng)模式,家長(zhǎng)可關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)者的賬號(hào),查看學(xué)習(xí)報(bào)表,幫助家長(zhǎng)隨時(shí)隨地了解孩子的真實(shí)學(xué)習(xí)情況。平臺(tái)為家長(zhǎng)獨(dú)自定制一套學(xué)習(xí)計(jì)劃,幫助學(xué)習(xí)者走出知識(shí)盲區(qū)、弱區(qū)。家長(zhǎng)還可獨(dú)立進(jìn)行組題,設(shè)定所需的知識(shí)點(diǎn),平臺(tái)根據(jù)需求導(dǎo)出相關(guān)習(xí)題,以此免除家長(zhǎng)的教育焦慮,更高效地幫助學(xué)習(xí)者提高學(xué)習(xí)成績(jī)。

      3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

      3.1 知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注功能的實(shí)現(xiàn)

      本功能劃分學(xué)習(xí)者和教師兩個(gè)角色,學(xué)習(xí)者只負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)資源知識(shí)點(diǎn)的標(biāo)注,教師負(fù)責(zé)審核學(xué)習(xí)者已標(biāo)注的知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)資源知識(shí)點(diǎn)的標(biāo)注,對(duì)于標(biāo)注不合格的知識(shí)點(diǎn),教師有權(quán)退回給學(xué)習(xí)者重新標(biāo)注或教師修改,合格標(biāo)注的知識(shí)點(diǎn)給予審核通過(guò)。以高一上冊(cè)數(shù)學(xué)為例,該題考查了函數(shù)的解析式法、單調(diào)性和對(duì)數(shù)函數(shù)三個(gè)知識(shí)點(diǎn),標(biāo)注者選中知識(shí)點(diǎn)前面的復(fù)選框,并提交到系統(tǒng)等待審核,如圖1所示。

      圖1:知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注功能實(shí)現(xiàn)

      教師對(duì)標(biāo)注員提交的知識(shí)點(diǎn)審核,由通過(guò)、修改和退回組成的,教師對(duì)這兩道題的知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注是通過(guò)的,如圖2所示。

      圖2:查看已標(biāo)注的知識(shí)點(diǎn)

      3.2 個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦功能的實(shí)現(xiàn)

      本功能主要是根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù),為其推薦合適的學(xué)習(xí)資源。平臺(tái)存有學(xué)習(xí)者的作業(yè)練習(xí)、視頻觀看、課件瀏覽等學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù),而習(xí)題、視頻、課件等學(xué)習(xí)資源是由事先標(biāo)注的知識(shí)點(diǎn)組成的,將學(xué)習(xí)資源個(gè)性化推薦轉(zhuǎn)換為對(duì)知識(shí)點(diǎn)的分析。

      作業(yè)練習(xí)有得分失分記錄,通過(guò)計(jì)算得出知識(shí)點(diǎn)的得分失分概率。視頻觀看和課件瀏覽的時(shí)間長(zhǎng)短和觀看次數(shù),通過(guò)計(jì)算得出對(duì)知識(shí)點(diǎn)的感興趣程度。將知識(shí)點(diǎn)的得分失分概率和知識(shí)點(diǎn)的感興趣程度結(jié)合起來(lái),通過(guò)特定的算法,得到知識(shí)點(diǎn)的掌握概率。知識(shí)點(diǎn)掌握概率越高表明學(xué)習(xí)者對(duì)該知識(shí)點(diǎn)掌握的越好,反之對(duì)該知識(shí)點(diǎn)掌握的比較薄弱。本功能的實(shí)現(xiàn)是針對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握概率,向?qū)W習(xí)者推薦帶有掌握薄弱知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)資源,來(lái)加以鞏固學(xué)習(xí),從而解決學(xué)習(xí)者尋找學(xué)習(xí)資源的困惑。

      3.3 教師試卷分析報(bào)表功能的實(shí)現(xiàn)

      當(dāng)前的教育是以線下為主線上為輔,期末考試采用的是線下方式,教師要了解班級(jí)考試狀況,可通過(guò)平臺(tái)的試卷分析報(bào)表功能來(lái)了解學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況。本功能的實(shí)現(xiàn)主要是計(jì)算試卷分析的常用參數(shù)并導(dǎo)出試卷分析報(bào)告。首先,教師初始化試題個(gè)數(shù)、試題分值、考試日期等基本信息;其次,教師批量導(dǎo)入學(xué)習(xí)者試題得分?jǐn)?shù)據(jù),最后,計(jì)算試卷分析的常用參數(shù)并導(dǎo)出試卷分析報(bào)告PDF文件。以大數(shù)據(jù)導(dǎo)論課程為例,初始化該課程,共考查了6道大題,之后將學(xué)習(xí)者的每道大題分?jǐn)?shù)導(dǎo)入到系統(tǒng),如圖3所示。

      圖3:初始化試卷課程基本信息

      導(dǎo)入學(xué)習(xí)者的每道大題成績(jī)后,單擊導(dǎo)出試卷分析報(bào)告功能,可導(dǎo)出試卷分析報(bào)告,結(jié)果如圖4所示。

      圖4:大數(shù)據(jù)導(dǎo)論課程試卷分析報(bào)告

      3.4 家長(zhǎng)學(xué)習(xí)分析報(bào)表功能的實(shí)現(xiàn)

      在信息化的教育當(dāng)中,家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者的互動(dòng)也是至關(guān)重要的。在當(dāng)前的教育模式中,家長(zhǎng)更多的是通過(guò)考試或詢問(wèn)方式了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況,而沒(méi)有直觀了解學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)更多的細(xì)節(jié)。本功能的實(shí)現(xiàn)主要是學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的處理并導(dǎo)出學(xué)習(xí)分析報(bào)表。通過(guò)特定的算法分析數(shù)據(jù),得出知識(shí)點(diǎn)掌握程度,并針對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度給出一些分析,預(yù)測(cè)為什么沒(méi)有掌握,預(yù)測(cè)需要補(bǔ)充哪些知識(shí),并分析得分失分情況,并給出學(xué)習(xí)分析報(bào)告PDF文件并制定學(xué)習(xí)計(jì)劃。

      3.5 家長(zhǎng)定制學(xué)習(xí)計(jì)劃功能的實(shí)現(xiàn)

      該功能的靈活在于系統(tǒng)根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況智能定制學(xué)習(xí)計(jì)劃,家長(zhǎng)也可以根據(jù)分析報(bào)表手動(dòng)制定學(xué)習(xí)計(jì)劃。對(duì)于手動(dòng)制定學(xué)習(xí)計(jì)劃,家長(zhǎng)搜索學(xué)習(xí)者的薄弱知識(shí)點(diǎn)以及感興趣的知識(shí)點(diǎn),得到大量的相關(guān)學(xué)習(xí)資源,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)檢索到的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾觿h除操作,確定的學(xué)習(xí)資源,該系統(tǒng)將會(huì)制定一個(gè)合理的學(xué)習(xí)計(jì)劃。手動(dòng)制定學(xué)習(xí)計(jì)劃需要家長(zhǎng)更高的文化水平和更多的時(shí)間精力。智能定制學(xué)習(xí)計(jì)劃,更多的是分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)越多,那么定制的學(xué)習(xí)計(jì)劃越準(zhǔn)確。

      3.6 免考緩考功能的實(shí)現(xiàn)

      本功能是試卷分析報(bào)表功能的前提條件,在項(xiàng)目調(diào)研期間,發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者向教務(wù)處申請(qǐng)免考緩考登記表,然后交給任課教師簽字并等考試結(jié)束,教師將登記表和期末試卷裝訂在一起,最后上交到二級(jí)學(xué)院保存。申請(qǐng)免考緩考整個(gè)過(guò)程,學(xué)習(xí)者未告知教秘,導(dǎo)致安排的考場(chǎng)出現(xiàn)了空位,給監(jiān)考教師造成誤判缺考。

      教務(wù)處管理員在考試前一個(gè)月開(kāi)通申請(qǐng)免考緩考功能,學(xué)習(xí)者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)申請(qǐng)免考緩考。學(xué)習(xí)者選擇學(xué)年學(xué)期、課程和申請(qǐng)免考緩考類(lèi)型,最后提交申請(qǐng)并由教秘審核,學(xué)習(xí)者可查看申請(qǐng)是否成功。教秘審核提交或者錯(cuò)過(guò)了操作時(shí)間,可由教務(wù)處管理員操作免考緩考功能。本功能還實(shí)現(xiàn)了免考緩考統(tǒng)計(jì),為教秘安排考場(chǎng)和教師監(jiān)考服務(wù)。

      4 結(jié)束語(yǔ)

      本文探討了自適應(yīng)輔助教學(xué)一體化平臺(tái),具有知識(shí)點(diǎn)提取、個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦、學(xué)習(xí)互動(dòng)等功能。該平臺(tái)旨在提高學(xué)習(xí)資源的利用率;學(xué)習(xí)者獲得精準(zhǔn)的個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦;輔助教師精細(xì)化的教學(xué)服務(wù);加強(qiáng)教師家長(zhǎng)與學(xué)習(xí)者之間的學(xué)習(xí)互動(dòng),從而提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績(jī)。

      本文的初探是應(yīng)用領(lǐng)域的熱門(mén)話題,具有一定的研究意義,但還有很多工作值得探討。首先學(xué)習(xí)資源的知識(shí)點(diǎn)提取功能是人工標(biāo)注的,下一步將圍繞學(xué)習(xí)資源的知識(shí)點(diǎn)自動(dòng)化標(biāo)注開(kāi)展工作;其次試卷分析報(bào)表功能的批量導(dǎo)入學(xué)習(xí)者成績(jī)應(yīng)更細(xì)化,今后考慮大題下的每小題成績(jī)也批量導(dǎo)入,進(jìn)一步提高試卷分析報(bào)表的準(zhǔn)確度;最后為解決個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推薦的冷啟動(dòng)問(wèn)題,未來(lái)的工作是完善學(xué)習(xí)者的個(gè)人信息和學(xué)習(xí)者主動(dòng)提供學(xué)習(xí)興趣,從而提高學(xué)習(xí)資源的預(yù)測(cè)。

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