在线协作学习中学习分析工具对教师干预的影响研究

李艳燕 邢爽 包昊罡 苏友 张媛

摘要：教师干预对促进高效的在线协作学习具有重要作用。然而，受班级学习小组数量多、讨论信息量大等因素的影响，教师难以同时监控各组学生的学习表现，无法对小组的学习给予及时有效的干预。学习分析技术可以将学生协作学习的过程和问题进行可视化呈现，是支持教师干预的重要手段。但当前研究仍停留在设计开发学习分析工具的阶段，鲜有实证研究关注工具对教师干预的支持作用。因此，该文采用准实验研究的方法，从干预关注点、干预方式、干预对象三个维度出发，探究学习分析工具对教师干预行为的影响。研究发现，在线协作学习中学习分析工具对教师的干预行为有显著影响，实验组教师在干预的总频次、认知方面的干预，以及对个人干预的频次上显著高于控制组。此外，该文进一步提出了在教学实践中使用学习分析工具的建议，为适应大数据时代的教育教学提供了新思路。

关键词：学习分析;教师干预;在线协作学习

中图分类号：G434 文献标识码：A

一、研究背景

在线协作学习是在线教育的重要形式，对提升在线教育质量起著不可或缺的作用。学习者通过学习管理平台、协作讨论平台等组成学习共同体，来协作交流以实现知识共建与能力增长。教师及时恰当的干预有助于提高小组成员参与协作学习的积极性、增进成员之间的交互、促进学习者深入思考和知识共建，进而提高协作学习质量。相反，如果缺乏及时有效的教师干预，则会出现学习者参与的积极性不高、小组协作分工不均、任务完成进度缓慢、疑问无处求助和“搭便车”等问题，影响协作学习的学习效果。在线协作学习活动中，教师不仅是学习资源的提供者，更是协作学习的组织者、指导者和管理者。教师需同时监督多组学生进行协作学习，发现各组学生出现的问题并给予恰当的干预。然而，受班级学习小组数量多、讨论信息量大等因素的影响，教师往往承受较大的工作负荷，难以对小组协作学习的问题进行准确的诊断并给予及时恰当的干预。

随着大数据时代的到来，利用学习分析技术支持教师干预在线协作学习，已成为研究者重点关注的领域。学习分析技术可以从在线协作学习的内在机制出发，实时地可视化呈现学习小组及其成员的知识进展和参与交互情况，从而帮助教师及时了解各组协作学习存在的问题和取得的进展，辅助教师恰当地干预协作学习，进而提高协作学习的质量。然而，当前支持教师干预的协作学习分析工具大多停留在工具设计开发层面，缺乏实证研究来探究工具支持对教师干预的影响。在此背景下，本研究采用准实验研究的方法，探究学习分析工具对教师干预行为的影响以期能为学习分析工具支持教师干预的研究与实践提供依据，进而更好地支持教师指导学生达成高质量的在线协作学习。

二、文献综述

（一）在线协作学习中的教师干预研究

随着在线协作学习的广泛应用，教师在协作学习中的重要作用受到关注。在协作学习过程中，教师通过观察各组协作情况，诊断其存在的问题和把握学习者的学习情况，然后以提问、解释、暗示、指导、鼓励等方式来干预协作学习。有效的教师干预可以提高小组成员参与在线协作活动的积极性，促进成员之间交流互动。Furberg等研究者通过实证研究发现教师干预可帮助学习者理解概念、共建知识并解决复杂问题。可见，教师干预有助于促进成员参与配合，进而推进协作学习进度、提高学习效率和效果，对保证在线协作学习质量具有重要作用。

教师在干预协作学习的过程中，需同时兼顾多组及其成员的学习情况，以及时地发现学习小组及其成员学习中的问题和进展并给出相应的干预。已有研究表明有效的干预需要教师根据小组及其成员的知识理解、认知调节、参与情况、成员之间的组织配合等多方面情况，采用恰当的方式来引导学习者深入思考和积极参与。此外，教师干预既要关注个人学习情况，又要关注小组和全班层面的问题。当小组遇到无法回答问题，小组成员间交流不畅、配合失当，出现“一言堂”以及“搭便车”等知识理解或协作沟通方面的问题时，都需要教师及时恰当地干预。然而，教师同时监督多组时理解各组协作讨论内容的工作负荷较大，因此难以及时发现各组出现的问题，及时有效地干预在线协作学习存在一定困难。

（二）利用学习分析工具支持教师干预的研究

为帮助教师及时发现学生问题，进行有效的教学干预，提升协作学习教学效果，越来越多的研究者对学习分析工具开展研究。国内学者郑燕林等采用问卷调查分析了中小学教师对学习分析工具的需求。Abel等研究者以数学教师为研究对象，总结出教师可接受的学习分析结果可视化方式，为设计开发学习分析工具提供了参考。Xhakaj等研究者通过对中学教师的调研，总结出在智能教学系统中教师需要个人和全班两个层次的学习表现分析结果，以帮助教师干预协作学习。牟智佳等研究者通过访谈教师对学习分析工具功能的需求，总结出学习分析工具需呈现任务完成度、学习表现、学习参与度、学习行为四方面的可视化图表。

基于教师对学习分析工具功能的需求研究来设计开发工具，当前已有学习分析工具从以下三个方面呈现了协作学习行为数据：（1）学习分析工具在社交维度上，通过分析小组成员在协作学习过程中的交互行为，可视化学习者的参与度和交互关系，以帮助教师了解小组成员参与积极性，辨别协作关系中处于核心或边缘的成员，诊断小组协作交互质量;（2）在协作学习行为表现维度上，通过收集汇总学习者学习时间、使用学习资源、参与协作等活动，可视化小组及其成员呈现的学习行为表现，帮助教师了解学习者学习过程;（3）在认知维度上，对协作学习过程中产生的语料加以分析，通过分析重点词汇和潜在语义，帮助教师了解学习者的知识掌握情况。

通过比较支持教师干预的学习分析工具功能，发现多数工具仅呈现了学习者的学习行为和交互关系。也有研究者尝试构建多维学习分析工具，帮助教师了解小组协作学习过程中知识理解和任务解决的情况，但都有待进一步完善。为帮助教师及时了解协作学习的情况，国内郑娅峰等研究者[利用语义分析技术、时间序列分析等技术开发KBS（K=Knowledge，B=Behavior，S=Social）学习分析工具，分别在个人和小组水平上呈现学习者知识加工、行为模式和社交表现的可视化图，帮助教师了解学习者在协作学习过程中的知识水平、协作行为表现和参与交互情况。

虽然支持教师干预在线协作学习的工具层出不穷，但当前探究工具对教师干预有何影响的研究，只是呈现认知或者社交某一维度的可视化图，不能帮助教师了解学习者的知识进展、行为表现和交互关系等多方面的情况。因此，我们有必要运用多维学习分析工具，进一步探究协作学习分析工具支持对教师干预行为的影响。基于以上研究现状，本研究运用KBS学习分析工具来支持在线协作学习中的教师干预，并探究该工具对教师干预行为的具体影响。本研究提出的研究问题是：在线协作学习中，学习分析工具是否对教师干预的关注点、关注对象以及干预方式有影响？

三、研究设计与实施

（一）学习分析工具

本研究采用KBS-T学习分析工具来支持教师干预在线协作学习。KBS-T学习分析工具在已有研究基础上，从知识加工、行为模式和社交关系三个维度出发，深入挖掘协作学习过程数据，提炼学习表现指标来可视化呈现学习者在线协作学习表现。如下页图1所示，KBS-T学习分析工具通过实时收集和分析Moodle平台中学习者协作学习行为数据，从个人水平和小组水平分别呈现知识加工、行為模式和社交关系三个维度的可视化图。教师可以随时结合学生协作讨论的内容和KBS-T呈现的多维可视化图，来了解学习小组及其成员的学习进展，发现学习者在协作学习中出现的问题并给出及时恰当的干预。

教师使用的KBS-T学习分析工具界面如下页图2所示。教师可以分别从知识加工、行为模式和社交关系三个维度来查看小组水平或个人水平的学习表现可视化图。在小组水平上，教师可选择查看单个或多个小组的协作学习表现，来发现各组在协作学习过程中出现的个性问题，并总结多组存在的共性问题，进而恰当地干预某个小组或全班的协作学习。在个人水平上，教师同样可自定义选择一位或多位学习者，来查看其在小组协作学习过程中的表现，了解其知识进展、行为模式以及社交关系的表现，发现问题并对学习者个体给予恰当的干预。

具体来说，在知识加工维度上，KBS-T学习分析工具通过语义分析技术对协作讨论的内容进行分析，呈现讨论标签云、知识覆盖图和讨论内容相关度等图表，以帮助教师掌握小组在概念理解和知识加工方面的情况。如图3所示，标签云显示了各组协作讨论内容的高频词;知识覆盖图展示了各组协作讨论内容是否涉及相关知识点;话题相关度图显示了协作讨论内容与话题相关的帖子比例。在行为模式维度上，根据学生在线协作学习中讨论行为表现，将协作学习行为划分为：陈述、协商、提问、管理、情感交流，可视化呈现了交互行为占比，帮助教师了解小组成员的交互行为及交互策略。在社交关系维度上，通过社会网络分析等方法分析小组成员的交互行为，分别呈现发帖量和交互关系的可视化图，帮助教师掌握学生的参与和互动情况，如图4所示。

（二）研究对象及过程

本研究采用准实验研究法，研究对象为某师范大学具有计算机及教育学专业背景的31名职前教师（8名男生，23名女生）。实验开始前，研究对象被随机分配到实验组（16名）和控制组（15名）。实验开始前，实验组通过培训充分了解了学习分析工具的功能和使用方法。实验过程中，研究对象作为在线协作学习教师，在Moodle平台上同时监督和干预6组学生在线协作讨论。其中，实验组可随时结合学习分析工具，查看讨论内容来监控学习小组的协作学习;控制组只能通过讨论内容来监控学习小组的协作学习。教师发现某一学习小组需要干预时，将干预内容发送给对应的小组;发现多组需要干预时，将干预内容发送给全班。此实验时长与真实课堂一致，为90分钟。为保证完整地记录过程数据，实验全程录屏。实验结束后，研究者就教师干预协作学习的过程进行访谈。

（三）数据收集与分析

本研究主要采用内容分析法对教师干预内容进行编码分析。结合Leeuwen等研究者对教师干预方式和干预对象的编码表，以及Furberg等研究者对学习者问题分类的编码表，最终确定教师干预关注点、干预方式和干预对象的编码表（如表1所示）。首先，两名研究者根据教师干预内容的含义共同切分干预的意义单元。而后，随机抽出10位研究对象（研究对象总体的30%）的干预内容，两名研究者根据编码表分别对干预的关注点、干预方式和干预对象三维度编码。而后检验两名编码者在三个维度上的编码一致性，得到三个维度的编码一致性分别为0.90、0.77和0.82。两名研究者就编码有分歧的地方，进行讨论并达成一致。最后剩余的干预内容由一名研究者完成编码，并进行统计分析。

四、研究结果

（一）总体分析

为研究学习分析工具对教师干预行为的整体影响，本研究统计了实验组和控制组的教师对协作学习的干预频次，结果如表2所示。通过描述统计可以发现：实验组教师的平均干预频次高于控制组。利用曼-惠特尼U检验对两组教师的干预频次进行差异性检验，结果显示两组教师的干预频次具有显著性差异（z=2.02，p=.045<.05），此结果表明学习分析工具对教师干预在线协作学习有影响。接下来，本研究将从干预关注点、干预方式、干预对象三个方面来详细分析工具如何对教师干预行为产生影响。

（二）教师干预关注点

为研究学习分析工具对教师干预关注点的影响，本研究分别统计了实验组和控制组的教师对各组在认知、认知调节、社交和社交调节方面的干预频次，结果如表3所示。从描述统计结果看，两组教师在认知方面的干预占总体的一半以上。其中，在认知和认知调节方面，实验组的干预频次高于控制组;在社交和社交调节方面，实验组的干预频次略少于控制组。通过实验组和控制组在干预关注点上的差异性检验，实验组在认知方面的干预显著高于控制组（Mann-Whitney-U-Test，z=-2.354，p=.017<.05），其他方面则无显著性差异。

（三）教师干预方式

为研究学习分析工具对教师干预方式的影响，本研究对实验组和控制组采用诊断、提示、解释、指导、鼓励以及批评的方式进行了干预频次的分析，结果如表下页表4所示。从描述统计来看，实验组和控制组采用指导、提示和鼓励的方式来干预协作学习较多。其中，实验组采用诊断、批评的方式干预协作学习的频次低于控制组;实验组采用提示、解释、鼓励和指导的方式干预协作学习的频次高于控制组。曼-惠特尼U检验对实验组和控制组的干预方式进行差异性检验，两组在干预方式上均无显著性差异。

（四）教师干预对象

为研究学习分析工具对教师干预对象的影响，本研究对实验组和控制组的教师在个人层面、小组层面以及全班层面的干预频次进行了分析，结果如表5所示。从描述统计来看，在个人、小组、全班三个层面上，教师的干预行为主要聚焦在小组层面。另外，实验组在个人层面和小组层面的干预次数均高于控制组。通过对实验组和控制组的干预对象进行差异性检验，两组教师对学生个人层面上的干预频次存在显著性差异（Mann-Whitney-U-Test，z=-2.048，p=0.041<0.05），而在小组和全班两个层面上无显著性差异。

五、讨论

KBS-T学习分析工具通过收集、分析和可视化呈现学习者学习行为，来辅助教师了解在线协作学习情况并给出相应干预。研究结果表明，实验组教师干预的总频次显著高于控制组，说明学习分析工具对教师干预有影响。由此可见，通过学习分析工具可视化呈现各学习小组的知识进展、协作行为和交互关系，可以支持教师及时了解协作学习情况，发现问题并给出恰当干预。此外，学习分析工具也可以增强教师给出干预的信心，促进教师的合理干预。在访谈中，实验组教师提到：“在监控各组协作学习过程中，结合学习分析工具可以较快地发现该组协作学习存在的问题，并给予干预”。学习分析工具对教师干预的影响具体体现在以下三个方面：

首先，学习分析工具能支持教师及时诊断协作学习中出现的认知问题。在教师干预关注点的分析结果中，实验组在认知方面的干预频次显著高于控制组，显示出教师可以更好地发现学生学习过程中的认知问题。这与Leeuwen等研究者的研究结果一致。Leeuwen等研究发现，利用学习分析工具可视化呈现学习者知识进展，有助于教师关注学习小组在认知方面的表现并给予干预，同时还可以增强教师给出干预的信心，提升教师干预频率。在本研究的访谈中，实验组教师也提到“会结合学习分析工具和小组讨论的内容来确认学习小组知识理解、任务解决的情况”。表明工具呈现协作学习的知识覆盖度、话题相关度等内容，有助于教师发现各学习小组在认知方面的问题并给出恰当的干预。已有研究表明，教师给予认知方面的干预有助于协作小组知识共建、任务解决，甚至对保证协作学习质量具有重要作用。可见，学习分析工具通过可视化呈现学习小组知识加工的情况来支持教师干预，对保证协作学习质量具有重要意义。

其次，学习分析工具有助于教师在协作学习中关注个体学习者学习效果，并给予针对性干预。从教师干预对象的分析结果看，实验组教师对个人的干预频次显著高于控制组，说明结合工具查看小组及其成员的协作学习情况，有助于教师关注到小组成员的学习表现并给予相应的干预。在协作学习中，教师往往关注小组整体的学习表现而忽略个人的学习效果。而小组成员对小组的整体学习表现具有重要影响，教师适当地干预小组成员有利于提高小组协作学习质量。学习分析工具可视化呈现个人学习情况可促进教师对个人的干预，在访谈中实验组教师也提到“可以通过学习分析工具了解小组成员学习的情况并发现其在知识掌握或参与配合上的问题”。这对提高在线协作学习质量具有重要作用。

最后，本研究发现学习分析工具对教师的干预方式影响较小。教师干预方式的分析结果表明，两组教师在具体的干预方式上无显著差异。教师的干预方式是建立在对学生的充分了解和其长期以来形成的教学经验基础上。在本研究中，教师对教学环境、教学内容以及可视化支持工具了解时间较短，因此难以在短期内改变干预习惯。因此，本研究中短时间地使用工具对教师干预方式无显著性影响。但从干预方式频次的描述性统计结果看，实验组教师采用提示、鼓励和指导的方式进行干预的平均频次高于对照组。教师采取提示和鼓励的干预方式是在教师充分了解学习者学习情况基础上进行的，有助于促进学习者积极思考和参与活动。说明在学习分析工具的支持下，教师可以获取多维度多层次的学习表现信息，综合了解协作学习情况并进行恰当的干预。

六、结语

教师的有效干预是促进在线协作学习顺利开展，引导学习者高效学习的重要保证。随着在线协作学习环境下学习者数量与任务复杂度的增加，利用学习分析工具支持教师进行干预，提升教师教学体验，提高教学效果，成为教育研究者的取向和一线教师的诉求。本研究采用准实验研究法，从多个维度出发深入探讨了在线协作学习情境中学习分析工具对教师干预的影响，为明晰学习分析工具的支持效果和优化学习分析工具提供了依据。

为充分发挥学习分析工具对教师的支持作用，在本研究的研究结果基础上，教师在教学实践中可以从以下三个方面利用学习分析工具优化教学。首先，教师作为在线协作学习的引导者，应利用学习分析工具提供的多维实时可视化信息，综合了解学习者的认知、社交和行为表现，采用恰当的干预方式来引导学习者深入讨论问题，积极参与协作学习。其次，在线协作学习中，教师应同时关注群体和个体学习发展，在教学实践中应充分利用学习分析工具提供的多层次分析功能来诊断小组水平和个人水平的协作學习表现，发现学习者的共性与个性问题，及时有效地进行针对性干预。另外，教师应合理利用学习分析工具记录全过程数据的优势，对在线协作学习进行过程性评价，不断反思教学组织和教学方法，提升自身教学能力，促进在线协作学习效果的提升。

本研究还存在研究样本数量较少、研究场景单一的局限。未来研究可以深入挖掘教师在实际教学中使用学习分析工具的过程，促进学习分析工具更好地支持课堂教学。同时，可以开展不同学习分析工具的对比研究，并进一步探究多场景下的教师使用需求。

作者简介：

李艳燕：教授，博士生导师，研究方向为计算机支持的协作学习、学习分析、调节学习（liyy@bnu.edu.cn）。

邢爽：在读硕士，研究方向为学习分析（xingShuang13@163.com）。

包昊罡：在读博士，研究方向为学习分析、在线协作学习（haogangbao@126.com）.

苏友：讲师，在读博士，研究方向为调节学习（suyoubupt@163.com）.