基于学习分析的数字化学习环境构建途径和实证研究

史 伟，刘卫兰，董 均

（洛阳职业技术学院，洛阳，471000）



基于学习分析的数字化学习环境构建途径和实证研究

史 伟，刘卫兰，董 均

（洛阳职业技术学院，洛阳，471000）

摘 要：本文基于网络课程调查、文献分析和问卷调查这三个途径构建医学护理专业数字化课程平台，并通过学习分析技术和数据挖掘技术进一步分析课程平台功能模块的合理性和科学性，以期此研究方法为构建其他课程的数字化教学环境提供参考。

关键词：数字化学习环境；护理；学习分析技术；实证研究 频次年份类别网络课程232004形式和目的教学122006教学系统102005自主学习系统32008远程教育62008远程学习活动22007网络教学平台22007专业培养目标22006模拟练习系统22008小组合作学习22006方式和方法授课技巧22004护理程序22008护理操作技能22008学习成绩22006学生互动22006人机互动22008实验班22006

目前，教育领域存储着海量的学习者信息及学习过程数据，如何利用数据挖掘（Data mining）和学习分析（Learning analytics）技术使这些数据转变为有价值的信息，更好地服务于构建高校数字化教学环境，优化教学决策和学习服务，已成为教育工作者以及学习者们所关注的焦点。

1 数字化学习环境构建的途径

1.1 途径一：网络课程平台的抽样调查

利用软件SPSS（统计产品与服务解决方案）和自拟的网络课程要素多维度分析表，对近50门医学专业（重点是护理专业）的网络教学平台进行数据抽样、统计和分析，分析维度包括关联维度、基本描述维度、教学维度、知识维度、交互维度等。每个维度下面分若干条目，如：“基本描述维度”的“站点创设”、“目标人群”、“站点规模”和“主题”等条目。每个条目又包括多个选项。调查医学课程网站时，就是根据这些选项对每个网站进行统计和分析，最后再进行总结，得出医学网络教学平台存在的主要共性问题：

（1）重视教学内容呈现，轻视学生主动构建知识的学习环境设计，并且教学内容的表现形式单一。（2）学生自主学习资源不足及导航系统功能不强。（3）教学情景和评价主体单一且学习结果的反馈不及时。（4）师生缺乏情感交流及缺少对教学过程的有效监控，并且忽略学生人文情怀和职业道德的培养。（5）学生被动接受课程信息，且无法参与课程资源的构建。

1.2 途径二：基于Citespace的护理网络教学平台的文献研究

基于对上述问题的分析，结合前期研制的数字化课程平台并且查阅相关著作和期刊，展开有关护理网络教学平台的文献研究。为了研究范围的全面性，基于知网和万方中文文献数据库，时间跨度为十年（2004—2013年），以主题为“护理”，题名或关键词为“网络课程”、“课程平台”、“课程支持系统”、“教学平台”、“教学系统”、“学习平台”、“学习系统”分别进行文献搜索，结果是知网61篇，万方75篇，经过文献的去重、合并以及内容分析（针对研究主题，两名研究者分别进行文献分析，如有疑问或争议，由第三名研究者共同参与分析）等环节剔除与研究主题无关的文章，最后获得有效文献110 篇。

研究采用美国费城德雷塞尔大学陈超美博士 (Drexel University, Philadelphia, PA, USA)开发的知识图谱工具Citespace[1]。为了对相关研究的现状及发展趋势进行总体把握，利用科学知识图谱工具Citespace对这110篇文献进行计量和分析，可视化地呈现出数字化护理教学平台的研究主题和热点，期望提出一种解决以上问题的数字化课程平台的新思路和框架。具体步骤是：先以RefWork格式导出获得的文献数据，再转换成Citespace能够处理的格式，最后再进行各项参数设置和数据演算。按照每1年一个时间片等分（Years Per Slice:1），经过选择节点类型 “关键词”（Node Types: Keywords），聚类阈值调试c，cc，ccv：（2，3，15），（3，3，20），（6，3，20）以及Pathfinder 算法简化后，得到图谱节点数108，连接数341的有关护理网络教学平台研究的关键词共现图谱（篇幅原因，不显示图像）。通过以上各参数的分析，列出对研制数字化护理教学平台有指导作用的关键词，见表1-1。

表1-1 关键词和频次表

通过上表分析，可以把关键词分为三类：（1）形式和目的：网络课程、教学、自主学习系统、远程学习活动、网络教学平台和专业培养目标等；（2）方式和方法：教学模式、教学方法、小组合作学习、护理程序、护理操作技能、学习成绩、学生互动、多媒体课件、教学评估、系统论、整体优化、合作关系和模拟教学等；（3）科目和类别：内科护理、外科护理和应用心理学等。“形式和目的”说明了要研制什么类型的教学平台，是整个平台结构的基础；“方式和方法”和“科目和类别”说明了建设平台的技术和方法（系统论、整体优化、多媒体课件等）、各教学模块的功能和用途（小组合作学习、教学评估、师生网上互动率、内科护理、外科护理等）、以及教学手段的设计和开发（护理程序、临床模拟教学、授课技巧、多媒体教学等）。总之，这些关键词对护理网络教学平台的设计、开发及应用都起到了良好的指导和借鉴作用。

1.3 途径三：护理专业师生数字化教学需求现状调查

1.3.1 调查工具和调查问卷

通过参考相关文献、咨询护理专业和教育技术专家，由研究者自行设计问卷主要从教师和学生两个方面考虑信息技术环境下护理课程的教学需求。为保证调查对象的广泛性和真实性，教师问卷和学习者调查问卷在网上公开发布且限制每台电脑仅能有一个被访者答题。教学者问卷和学习者问卷的Cronbach’sα系数分别为0.89和0.91，说明各问卷具有良好的内部一致性。采用网上发放和现实邮寄的方式进行问卷调查，发放教学者问卷230份，回收问卷213份，回收率92.6%，有效问卷196份，有效率92%；网上填写学习者问卷共667份，有效问卷632份，有效率94.7%。[2]

1.3.2 需求分析和数字化课程平台的研制

根据问卷的需求分析（具体内容省略），结合上述途径一和途径二的研究，加之之前的研究成果:河南省职业教育教学改革项目（编号：ZJC14102）和2015年8月获得河南省信息技术优秀成果（二等奖）。研究者设计出护理数字化课程平台的功能模块：教学系统设计、基于问题学习、教学设计案例、师生互动、教学目标反思、教学活动、教师使用帮助、教学资源库、职业道德和法律、自主学习、课外拓展、学习共同、学习评价和教学资源等。

2 实证研究

2.1 数字化课程平台的试用与效果评价

根据试用教学计划的安排，本校所有护理专业课程的教师及大专护理3个班的学生进行平台的试用，试用平台后，让其填写相关的调查问卷，主要了解课程平台各功能模块设计的科学性、合理性和实用性等，以及课程平台的应用情况。

通过上表学生的调查结果可知，70%到80%甚至更高比例的人认为实践课程平台的“护理课程”、“实践操作”、“交流社区”、“学习评价”、“Seminar教学活动”等各模块实现了各自的功能；67.4%的人认为通过使用课程平台，自身的学习效率明显提高，63.3%的人认为增强了学习信心，76.7%的人认为提高了学习护理课程的兴趣和主动性。教师的试用情况与学生基本相同，67%到83%的教师认为课程平台的各模块设计实现了预期的教学功能，对护理实践教学起到了较好的辅助作用。[3]同时，绝大部分使用者对平台是非常满意、满意和无意见和建议，但也有使用者指出：“护理操作的视频可以再划分的细一些；最好能多加入一些护理专业资格考试的历年真题和习题解析；多增加一些拓展性的学习资源；多一些学生自行拍摄的护理操作视频。”这些宝贵的意见和建议为护理专业实践课程平台的改进和完善提供了依据和方向。

2.2 数字化平台各模块的进一步研究

为了进一步量化平台各模块与学习目标和成绩匹配的合理性和科学性，课题基于学习分析技术和数据挖掘技术对平台各模块进行研究。调查对象本校13级大专护理专业班的40名学生为研究对象，本课程平台的主要模块包含护理课程、教师专区（教学设计、实践活动、seminar教学、教学评价、医疗律法），学生专区（实践操作、习题与测试、学习评价、成果展示、职业道德与法律），交流社区（FAQ、交流驿站），教学资源（课件资源、视频资源、教学工具）等。通过实证研究验证模块的可行性和有效性，根据学习结果对课程平台的相关模块进行修改与优化。为了进一步确定各教学模块对学生课程成绩的影响，保证准确性，排除缺失值的干扰，去掉各模块成绩中存在缺失的样本10人，得到有效样本为30人。

开展研究的目的：确定课程平台的试用过程中，哪些模块与学生的最终学业成绩呈显著相关；对教学模块进行及时的修正，不断进行优化。具体步骤：对课程平台上的数据进行收集，提取得到含有变量的初始数据集即初始集，对变量的相关关系进行初步的判断，各模块的设计按照教学大纲和实际教学目标的要求设定，最终学习成绩与每个模块的学习内容的得分呈相关性，共30个样本。

**. 在 .01 水平（单侧）上显著相关

*. 在 0.05 水平（单侧）上显著相关

表2-1相关性示意图

课程平台每个模块与学习成绩的相关性如上表2-1所示，教学活动P＜0.01、实践操作P＜0.01、习题与测试P＜0.01、学习评价P＜0.01、成果展示P＜0.01、职业道德P＜0.05、FAQ P＜0.01和交流驿站P＜0.01。

通过对数据初始集进行绘制散点图，发现各模块与学习成绩都呈正相关（“实践操作”和“习题与测试”为例）。

图2-2 散点图

为了进一步确定收集到的变量对学生成绩的定量相关性，对其进行多元线性回归分析，由表8-3可以看出各相关变量B值，B值为回归方程中各相关变量的系数。因此该多元回归方程为：

Y=44.692+0.124X1+0.115X2+0.430X3+1.544X4+0.148X5+1.10 7X6+0.244X7+0.488X8+0.396X9+1.228X10。其中因变量Y为学生成绩，自变量X为各教学模块。

表2-3 多元回归分析图

根据上表的呈现结果，从自变量系数可以看出：对学习成绩影响较大的因子来源于实践操作、学习评价和交流驿站三个部分；在教学过程中，各模块的权重是不同的。医疗律法、成果展示、职业道德和FAQ对学生成绩的影响较大。

3 总结

本文基于网络课程调查、文献分析和问卷调查这三个途径构建医学护理专业数字化课程平台，并通过学习分析技术和数据挖掘技术证实课程平台功能模块的合理性和科学性，以期此研究方法为构建其他课程的数字化教学环境提供参考。

[参考文献]

[1]Citespace:Visualizing Patterns and Trends in Scientific Literature[EB/OL].[2014-05-02] http://cluster.cis.drexel. edu/¯cchen/citespace/ .

[2]刘笑梦，史 伟.护理专业实践网络课程的学习需求调查[J].护理研究，2014（24）.

[3]史 伟，刘卫兰.护理专业实践网络课程的教学需求调查[J].卫生职业教育，2014（32）.

Approach and Empirical Research on the Construction of Digital Learning Environment Based on Learning Analysis

Shi Wei, Liu Weilan, Dong Jun
(Career Technical College, Luoyang, Luoyang, 471000)

Abstract:Based on web-based survey courses, literature analysis and survey of the three ways to build nursing majors digital course platform, and through learning analysis and data mining technology proven rational and scientific curriculum platform modules, to provide other courses method constructing digital teaching environment a reference.

Key words:digital learning environment; nursing; learning analytical techniques; empirical study

作者简介：史伟，男，讲师，研究方向：计算机应用、教学系统设计、职业教育信息化。刘卫兰，女，助理实验师，研究方向：医学实验教育，职业教育信息化。