導(dǎo)語(yǔ)：個(gè)性化學(xué)習(xí)在程序設(shè)計(jì)教學(xué)的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】在網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，如何向?qū)W生推薦滿足個(gè)體需求的學(xué)習(xí)資源是難題?；趯W(xué)生的可用時(shí)間和知識(shí)背景，提出一種基于Lesson-LO兩層航線圖的個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑方法，在滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間的同時(shí)盡可能提高學(xué)習(xí)效果。實(shí)踐結(jié)果表明，相比其他學(xué)生，使用推薦系統(tǒng)的學(xué)生在相同的時(shí)間內(nèi)可以完成更多的學(xué)習(xí)內(nèi)容，其自適應(yīng)學(xué)習(xí)的效率和有效性大大提高了。

【關(guān)鍵詞】個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑；時(shí)間限制；Lesson-LO航線圖

“停課不停學(xué)”給線上教學(xué)帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)（AdaptiveLearningSystem，ALS）簡(jiǎn)化了學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生能夠按照自己的進(jìn)度和方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，廣受學(xué)生喜愛(ài)，并在“停課不停學(xué)”中得到了空前的發(fā)展和應(yīng)用[1]。但ALS也面臨一些挑戰(zhàn)，例如，如何向?qū)W生推送符合學(xué)生要求的學(xué)習(xí)材料。當(dāng)多個(gè)不同專業(yè)、年齡、背景的學(xué)生學(xué)習(xí)同一門課程時(shí)，想要讓所有學(xué)生都投入同樣多的時(shí)間是不可能的。每名學(xué)生都有自己在學(xué)習(xí)時(shí)間上的限制，但學(xué)生都希望在可用的時(shí)間里得到最好的學(xué)習(xí)效果。為此，在ALS中需要設(shè)計(jì)一種學(xué)習(xí)路徑推薦系統(tǒng)，即在滿足學(xué)生可用時(shí)間的同時(shí)，能夠最大化學(xué)習(xí)效果的學(xué)習(xí)路徑（或者學(xué)習(xí)序列）推薦系統(tǒng)。以往的做法是使用一層航線圖（即直接采用學(xué)習(xí)對(duì)象），基于相關(guān)知識(shí)背景（知識(shí)背景通過(guò)選擇學(xué)習(xí)對(duì)象來(lái)指定）和學(xué)生可用時(shí)間來(lái)推薦路徑[2]。筆者提出使用兩層航線圖（即采用知識(shí)點(diǎn)Lesson+學(xué)習(xí)對(duì)象LO），基于相關(guān)知識(shí)背景（知識(shí)背景通過(guò)選擇知識(shí)點(diǎn)來(lái)指定）和學(xué)生可用時(shí)間來(lái)推薦路徑，并且還可以和學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，實(shí)時(shí)更新所推薦的路徑。

1設(shè)計(jì)思路

向?qū)W生推薦滿足其個(gè)體需求，同時(shí)最大化其學(xué)習(xí)效果的學(xué)習(xí)資源是筆者此項(xiàng)研究的主要目的。為此，筆者提出基于Lesson-LO（知識(shí)點(diǎn)+學(xué)習(xí)對(duì)象）兩層航線圖的個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑推薦系統(tǒng)。從兩層航線圖中提取路徑（見(jiàn)圖1），并通過(guò)估算來(lái)獲得每名學(xué)生的得分和時(shí)間。然后，以知識(shí)點(diǎn)—學(xué)習(xí)對(duì)象為序列單元逐步推薦出學(xué)習(xí)路徑。推薦系統(tǒng)還可以實(shí)時(shí)收集學(xué)生的交互數(shù)據(jù)，從而可以實(shí)時(shí)更新路徑。在學(xué)生沒(méi)達(dá)到預(yù)估分?jǐn)?shù)的情況下，還將向?qū)W生推薦輔助的學(xué)習(xí)對(duì)象（LO）。具體包括如下6個(gè)步驟。（1）構(gòu)建航線圖：構(gòu)建兩層航線圖，確定學(xué)習(xí)對(duì)象和知識(shí)點(diǎn)之間的所有關(guān)系。（2）生成路徑：從航線圖中為學(xué)生生成課程序列，即路徑。在生成路徑時(shí)需要考慮學(xué)生的可用時(shí)間和知識(shí)背景。（3）估計(jì)分?jǐn)?shù)：為路徑估計(jì)分?jǐn)?shù)[1]。（4）估計(jì)時(shí)間：為路徑估計(jì)時(shí)間[2]。（5）推薦路徑：設(shè)計(jì)一種機(jī)制來(lái)推薦一條路徑，該路徑應(yīng)考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)和其學(xué)習(xí)時(shí)的可用時(shí)間。（6）推薦輔助學(xué)習(xí)對(duì)象：當(dāng)學(xué)生無(wú)法從一門課程中獲得預(yù)期效果時(shí)，推薦學(xué)生使用這些輔助的學(xué)習(xí)對(duì)象[3]。

2推薦系統(tǒng)在程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

筆者將推薦算法嵌入開(kāi)源的自適應(yīng)學(xué)習(xí)平臺(tái)Moodle中實(shí)現(xiàn)[4]。將“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程中的循環(huán)控制作為教學(xué)案例，循環(huán)控制的知識(shí)點(diǎn)包括：循環(huán)控制的概念、while循環(huán)、dowhile循環(huán)、for循環(huán)、循環(huán)嵌套、循環(huán)的比較、goto循環(huán)、break語(yǔ)句和continue語(yǔ)句。將30名學(xué)生分成對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，每組15人，采用自愿報(bào)名和名額滿了自動(dòng)劃分的方式成組。所有學(xué)生都參加了3個(gè)小時(shí)學(xué)習(xí)（包含學(xué)習(xí)循環(huán)控制的前5個(gè)知識(shí)點(diǎn)，即前5節(jié)課，共59個(gè)學(xué)習(xí)對(duì)象）。對(duì)兩組學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行研究，其中前2個(gè)小時(shí)用于課程學(xué)習(xí)，后1個(gè)小時(shí)用于小型考試（兩個(gè)小組相同，均設(shè)計(jì)5個(gè)測(cè)試題），以評(píng)估學(xué)生在課程中所學(xué)到的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)組需要回答3個(gè)簡(jiǎn)短問(wèn)題，以反饋實(shí)驗(yàn)組學(xué)生對(duì)推薦系統(tǒng)的看法。兩組學(xué)生分別使用兩種不同的Moodle模型。實(shí)驗(yàn)組使用的Moodle模型采用推薦系統(tǒng)指導(dǎo)學(xué)生，而對(duì)照組使用的Moodle模型采用預(yù)定順序交付學(xué)習(xí)對(duì)象[5]。分別從有效性、效率和吸引力3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)[6]。有效性是指學(xué)生在一節(jié)課中正確完成學(xué)習(xí)對(duì)象的數(shù)量；效率是指學(xué)生達(dá)到目標(biāo)所花費(fèi)的時(shí)間；吸引力是指學(xué)生對(duì)系統(tǒng)的滿意度。首先，比較每名學(xué)生的學(xué)習(xí)對(duì)象和知識(shí)點(diǎn)的完成情況。對(duì)照組在前2節(jié)課中完成了更多的學(xué)習(xí)對(duì)象，而實(shí)驗(yàn)組則完成了更多的知識(shí)點(diǎn)，如圖2所示。造成這一結(jié)果的原因可能是對(duì)照組按順序接收學(xué)習(xí)對(duì)象，并在接收學(xué)習(xí)對(duì)象時(shí)都做了回答，而實(shí)驗(yàn)組僅完成了推薦的學(xué)習(xí)對(duì)象。但實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組完成了更多的知識(shí)點(diǎn)。此外，由圖2（b）可以看出，實(shí)驗(yàn)組在第1個(gè)和第2個(gè)知識(shí)點(diǎn)的得分上不如對(duì)照組，但是在第3個(gè)和第4個(gè)知識(shí)點(diǎn)上，實(shí)驗(yàn)組的得分高于對(duì)照組。其次，在效率上，筆者統(tǒng)計(jì)了每個(gè)小組學(xué)生在學(xué)習(xí)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間。對(duì)照組所花費(fèi)的時(shí)間主要集中在前3節(jié)課中，而實(shí)驗(yàn)組在相同的時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)了4節(jié)課的內(nèi)容，如圖3所示。因此，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組的學(xué)習(xí)效率和有效性有較大提高。最后，采用問(wèn)卷星收集實(shí)驗(yàn)組學(xué)生對(duì)推薦系統(tǒng)的意見(jiàn)。問(wèn)題包括：①推薦是否快速產(chǎn)生；②推薦是否有助于完成課程；③考慮到課程時(shí)間，對(duì)自己的最終成績(jī)是否感到滿意。有87.5%的學(xué)生認(rèn)為推薦可以快速產(chǎn)生，表明實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生對(duì)該推薦系統(tǒng)是滿意的。上述結(jié)果表明，使用了推薦系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)的學(xué)生，其自適應(yīng)學(xué)習(xí)的效率和有效性大大提高了；在相同時(shí)間內(nèi)，學(xué)生采用推薦系統(tǒng)推薦的學(xué)習(xí)路徑可以學(xué)習(xí)到更多的知識(shí)點(diǎn)；并且學(xué)生對(duì)該推薦系統(tǒng)是非常滿意的。推薦系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)收集用戶的互動(dòng)數(shù)據(jù)，例如，學(xué)生的學(xué)習(xí)得分和用時(shí)，并通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整推薦路徑避免學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)浪費(fèi)時(shí)間。

3結(jié)語(yǔ)

筆者提出了一種基于Lesson-LO兩層航線圖的個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑推薦系統(tǒng)。推薦系統(tǒng)是基于學(xué)生的可用時(shí)間和知識(shí)背景來(lái)計(jì)算路徑的，在滿足學(xué)生學(xué)習(xí)要求的同時(shí)盡可能提高了學(xué)習(xí)效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]NabizadehAH，AlípioMárioJorge，JoséPauloLeal.RUTICO：RecommendingSuccessfulLearningPathsUnderTimeConstraints[C]//AdjunctPublicationofthe25thConference.NewYork：AssociationforComputingMachinery，2017.

[2]吳強(qiáng)強(qiáng)，陳昊鵬，趙子濠．基于MOOC平臺(tái)數(shù)據(jù)和知識(shí)圖譜的學(xué)習(xí)路徑推薦：以軟件工程專業(yè)為例[J]．工業(yè)和信息化教育，2017（11）：33-38．

[3]李振．自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中知識(shí)圖譜的人機(jī)協(xié)同構(gòu)建方法與應(yīng)用研究[J]．現(xiàn)代教育技術(shù)，2019，29（10）：80-86．

[4]方海光．基于教育大數(shù)據(jù)的量化自我MOOC自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)研究[J]．電化教育研究，2016（11）：39-42．

[5]蕭瀟．在線開(kāi)放課程中的規(guī)范化與個(gè)性化初探[J]．工業(yè)和信息化教育，2016（11）：84-89．

[6]WangHC，HsuTT，SariY．Personalresearchidearecommendationusingresearchtrendsandahierarchicaltopicmodel[J]．Scientometrics，2019（3）：1385-1406．

作者:康松林 奎曉燕 劉衛(wèi)國(guó) 嚴(yán)暉 單位:中南大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院