基于xAPI的三分屏课件学习跟踪研究

蒙江 劳传媛

关键词：xAPI；三分屏课件；学习跟踪；Statement；LRS

0 引言

信息技术的迅猛发展引发了数据的井喷式增长，由此步入大数据时代。当前，大数据正与教育深度融合，助力教育向规范化、科学化、智能化方向发展。数据驱动发展，教育亟待变革，其中就包括教育资源的革新[1]。学习者与教育资源的互动应当是一个双向促进的过程，学习者在互动中进行知识建构、优化知识结构，教育资源在互动中积累数据、优化内容结构。教育资源的优化关键在于数据的跟踪和收集，采用适切的技术规范能够提升数据跟踪和组织的效率，而Experience API（xAPI） 就是这样的一种技术规范。

xAPI是一种简单、灵活的技术规范，它定义了如何存储和检索学习者在活动中产生的学习经历，这种灵活的记录方式提高了理解和比较学习经历及其结果的能力[2]。xAPI基于“活动流”（Activity Stream） 规范来描述学习者的学习经历[3]。“活动流”规范强调了学习经历的可读性，例如“小明播放了视频”即为一条可读的学习数据。在xAPI 规范中有两个关键元素：Statement和学习记录仓储（LRS） ，其中Statement就遵从了“活动流”规范。Statement采用“Actor+Verb+Ob? ject”的形式来创建学习者的学习经历，Actor即为学习者，Verb为学习者与资源的交互行为，Object為行为作用对象。除此之外，还可以包括Result（结果）、Timestamp（时间戳）等学习数据。LRS是负责接收和存储学习经历的系统，它使得学习数据能够规范化存储和共享。

三分屏课件是学习资源的常见呈现形式，它将课件划分为视频区、文档区和章节索引区三部分：视频区通常放置教师讲课时的录屏；文档区通常放置PPT或WORD文档，还可以在适当的节点显示章节测试题；章节索引区放置当前学习内容的目录结构，学习者可以点击章节目录调整学习进度。使用三分屏课件进行学习，遵循了双通道假设理论[4]，能够充分利用视觉和听觉通道，提高学习者信息获取、组织和处理的能力，从而提高学习效果。同时，由于文档区可以放置图文并茂的PPT，基于双重编码理论[5]，有助于减轻学习者的认知负荷，提高其记忆力和想象力。三分屏课件的资源多元化特性，使得学习者在与三分屏课件的交互中，会产生多样化的学习数据，有利于学习行为的分析。基于以上考虑，设计基于xAPI的三分屏课件学习跟踪机制，标准化跟踪和保存学习者的学习数据。

1 跟踪设计

基于xAPI的三分屏课件学习跟踪模型如图1所示。学习者进入三分屏课件平台进行学习，学习过程中会产生大量的学习数据，这些数据都可以创建为xAPI Statement的形式，Statement记录的数据包括：学习者的身份标识（Who） ，可以设置为用户名；学习者与课件的互动行为（Did） ，例如登录、播放、提交等；学习行为的作用对象（What） ，可将三分屏课件细分为视频、文档、章节索引和测试题；学习的结果（Result） ，包括学习进度和测试的得分情况等；学习行为产生的时间（When） ，通常记录为时间戳格式。学习者产生的每一条Statement，会被存储在LRS中，LRS可以集成可视化分析工具，对Statement进行统计分析，如Did在时间上的变化趋势、Did和What的相关性、Statement 各项数据的统计等。

mentS包ta含te“mAenctto采r+用Ve了rb+JOSObjNec语t”三法个格必式要，简属性单，的描S述tat了e?“Who Did What”。其中，Actor存储了学习者的用户名，Verb从xAPI提供的动词列表中选取，Object设计为xAPI定义的Activity类型[6]。每个Activity对象中均以URI（IRI） 的形式描述了学习活动的类型（Activity vTiydpeeo）” ，描如述UR了“I一ht个tps视：//w频3id（v.iodrego/x） a活pi/动vid。eo/显act然ivi在ty-进typ行e/Statement设计时，关键在于Verb和Activity Type的定义和选择。

表1展示了基于三分屏课件的动词设计及其释义。在三分屏课件的学习情境下，需要分别为视频、文档、测试题、章节索引四种不同类型的资源设计相对应的Verb，以便准确、详细地记录学习者的行为。表中前三行的动词针对整个课件，例如学习者的一条学习轨迹为“打开（open） 课件，跳过（skipped） 前导章节，完成（completed） 后续章节的学习后关闭（closed） 课件”，同时平台可以根据学习者观看视频的时长和测试题的得分情况等数据来判定学习者的学习效果，给出及格（qualified） 或掌握（mastered） 的评价反馈。表中后四行的动词针对具体的四种类型资源，按照视频、文档、测试题、章节索引的顺序进行描述，如“选择（se? lected） 第一章目录，播放（played） 视频，阅读（read） PPT 文档，提交（submited） 测试题结果，通过（passed） 测试”即为一条针对具体资源的学习轨迹描述。

表2展示了基于三分屏课件的活动类型设计及其释义。其中视频区的活动类型为video，文档区由于可以呈现PPT、Word、测试题等内容，所以其活动类型包括document、question、unit-test，章节索引区的活动类型包括chapter、section、module，最后是针对整个课件的course。

2 跟踪实现

要实现基于xAPI的三分屏课件的学习跟踪，关键在于xAPI Statement的创建、接收和存储。其中，负责创建Statement的是进行三分屏课件学习的平台，该平台根据用户的操作生成相应的Statement语句，并将其发送出去；负责接收Statement的是LRS，本研究使用了开源的LRS——Learning Locker，它负责接收State? ment并将其存入数据库中；负责存储Statement的是MongoDB数据库，这是一个面向文档存储的数据库，适合JSON 格式数据的存储，而Statement 就采用了JSON格式。

JSON格式的Statement 如图2所示，actor属性记录了学习者的用户名及邮箱，verb属性和object属性都采用了URI的方式，分别描述了学习动作和作用对象，同时还对该URI进行了具体的阐释。timestamp属性指明了学习动作发生的时间点，stored属性为State? ment存入Learning Locker的时间。id属性唯一标识一条Statement语句，version为当前使用的xAPI版本号。除了以上属性之外，通常还可以定义Result属性，保存学习的结果。

创建了Statement之后，就可以发送到Learning Locker中了。Learning Locker分為两个子系统，一个是Learning Locker应用，一个是 xAPI服务。Learning Locker应用提供浏览器UI和API接口，UI使得用户可以直接在浏览器上操作界面，API则为用户访问数据库提供了RESTful风格的路由。xAPI服务提供对API 接口的访问，以便与xAPI规范中定义的数据模型进行交互，故三分屏课件学习平台创建的Statement将直接由xAPI服务负责接收和处理。

以图3所示的三分屏课件为例，学习者操作界面时所产生的Statement数据会被平台跟踪和捕捉，并发送给Learning Locker。图4为Learning Locker的State? mmeenntt明展细示（界图面6，） 由构左成边。的通过过滤在器过（滤图器5中） 和筛右选边学的习S者tat和e?学习时间，得到了学习者admin在5月17日当天的11 条Statement数据，从上到下在时间上的呈现顺序为由近及远。分析这11条数据，可以得知admin的一条学习轨迹：打开（opened） 课件，平台自动定位到上一次学习的节点，进行断点续播（resumed） —选择（selected） 10.3.1小节内容进行学习—观看完（played，read） 视频和文档内容后出现了测试题，提交（submitted） 答案—完成（completed） 该小节全部内容的学习，关闭（closed） 课件。在这过程中依次用到了course、section、video、document、question五种活动类型，界面上展示的是这几种活动的详细定义（definition） 。

3 结束语

三分屏课件作为一种常见的教育资源，通常仅作为承担学习内容的载体。在教育大数据的背景下，我们需要重新审视它在教学过程中扮演的角色，化其被动为主动，变其僵化为灵活。本文在xAPI技术规范的支持下，构建了三分屏课件学习跟踪模型，深入剖析了Statement的属性，对其Verb和Activity Type进行了详细的设计，并基于此实现了对三分屏课件学习的全过程跟踪和规范化记录。这些多样化的学习数据，是分析学习者学习行为和学习效果的依据，同时其分析结果既能作为资源内容重构的重要支撑，又可以通过结果的反馈促进学习者的学习。基于xAPI的三分屏课件学习跟踪研究，是改进和优化三分屏资源、实现学习者与资源的双向促进的有益尝试。