关键词：大数据时代；在线教育；学习仪表盘；学习支持工具；学习分析 自2009年“大数据”成为信息技术产业的流行词汇后，教育领域的大数据及其相关研究也徐徐拉开帷幕，2013年全球的“MOOCs海啸”进一步推动了教育大数据的研究。在教育步入大数据时代和个人信息学（Personal Informatics）兴起的背景下，分析学习者在线学习活动产生的大量数据并挖掘其教育意义，开展真正个性化的教学设计、学习支持服务和学习环境构建，成为国内外教育界关注的核心和焦点。作为大数据时代迅速兴起的新型学习支持工具，学习仪表盘正在从单纯的学习分析工具演进为集成化的学习支持平台，并逐渐使学习分析的可视化与在线学习的个性化成为现实。 一、学习仪表盘的兴起 1.背景 在传统的“以教为中心”的课堂学习中，学习反馈主要由课堂上面对面的师生交互及课后的作业和考试组成。然而，随着受教育群体的与日俱增以及传统课堂教学班级规模的不断扩大，师生之间保持及时个性化交互的挑战大大增加，学习过程中产生的大量有价值的反馈信息未得到关注和利用。（Englehart，2009）在“以学为中心”的在线教育情境下，对学与教的实时反馈成为必须：学习者需要利用实时反馈的信息及时调整学习进度和方法，课程导师需要通过实时反馈的数据了解学习者的学习情况以调控教学进程，教育管理者需要根据实时反馈的信息判断教育教学决策的有效性。与此同时，记录在线学习过程与结果的大量统计数据迅速生成，教育数据增长速度之快前所未有，数据的类型也日益丰富，蕴含着巨大的潜在信息。教育大数据具有极强的可追踪性和个性化特征，多角度、深入、有效的分析将能够为参与在线学习的各方提供即时感知、实时监控和早期预警等。在上述两方面因素的联动下，对教育大数据进行实时分析从而提供实时反馈信息成为在线教育的研究热点，学习仪表盘正是在这一背景下应运而生。 2.概念与涵义 学习仪表盘又称为数字化学习仪表盘（Digital Dashboard for Learning）、学习分析仪表盘（Dashboard of Learning Analytics）、仪表盘（Dashboard）等。它最初起源于车辆仪表盘这一反映车辆运转信息的可视化支持工具，后来逐渐扩大到商业领域，用于分析雇员工作绩效和消费者消费行为等。进入21世纪后，仪表盘逐渐进入教育领域。基于信息跟踪技术和镜像（Mirroring）技术，学习仪表盘对学习者的在线学习行为进行精密追踪，记录并整合大量个体学习信息和学习情境信息，按照使用者的需求进行数据分析，最终以数字和图表等可视化形式呈现出来，从而为在线教育的学习者、教师、研究者以及教育管理者提供学习分析，成为大数据时代的新兴学习支持工具。 学习仪表盘可以被看作是“个人信息系统”（Personal Informatics Systems）的特殊应用。个人信息系统以反省和自我认识为目的，其核心内容是对必要信息的采集（Collection）与全面深刻的反思（Reflection）。（Li et al.，2010）学习仪表盘正是通过采集学习者的学习行为、习惯、情绪、兴趣等信息，通过分析与可视化显示帮助学习者进行学习反思与自我认识。 二、学习仪表盘的发展与特征 1.应用现状 国内外的学习仪表盘正处于迅速发展期，诸多在线教育平台正致力于根据自身的服务群体和学习情境设计学习仪表盘，为学习者的学习、复习和考试等环节提供帮助，起到支持认知和社会交互的双重功能。下表列举了目前国内外18个较为成熟的学习仪表盘在服务对象与信息追踪维度上的基本特点，其中“快乐学”是国内学习仪表盘发展较为成熟的一个代表。 上述18个学习仪表盘的服务对象及其所应用的学习情境灵活多样。其中有5个（28%）仪表盘系统主要服务于学生群体，如Duolingo和Tell Me More；8个（44%）仪表盘系统以教师为主要服务对象，如Classroom View（France et al.，2006）和Moodle平台。他们的学习仪表盘可分别用于面对面的学习情境和混合式教学情境，（Podgorelec et al.，2011）实时呈现学生学习活动的开展情况，使教师及时了解学生的学习状态。其余5个（28%）学习仪表盘可以同时为教师和学生等多方提供支持，如可汗学院、快乐学、Step Up等有学生、教师等多类型入口。 在学习支持的维度上，15个（83%）学习仪表盘至少提供一种类型的交互学习工具，其中13个（72%）学习仪表盘能够记录学习者对文档的认知与使用，用于后期辨识受欢迎的文档资源等，11个（61%）学习仪表盘能够追踪学习者的社会交互数据，用于帮助教学者定位和识别处于孤立状态的学生。 此外，学习仪表盘还可以追踪和记录学习者各个维度的学习数据信息，从而对学习者进行评价。比如上述18个学习仪表盘案例中，有12个学习仪表盘（67%）可以追踪学习者在学习环节花费的时间，12个学习仪表盘（67%）可以通过提供练习题目和阶段性测试来整合学习者复习环节的学习表现，12个学习仪表盘（67%）能够详细记录学习者的学习成果。 国外近期的学习仪表盘应用效果评估显示，学习仪表盘确能影响学习者的持续性学习行为与学习成绩。Arnold和Pistilli（2012）对Course Signals学习仪表盘的评估显示，在至少一门课上使用仪表盘的学习者与完全不使用仪表盘的学习者的学业完成率差别很大，分别为96.71%与83.44%；Kerly等（2007）对CALM System学习仪表盘的评估也显示，学习仪表盘可以促进学习者进行学习反思。 2.应用案例 （1）可汗学院学习仪表盘 可汗学院2013年9月推出了数学课程的学习仪表盘，它贯穿课程学习的整个过程，包括学习、练习、复习和测试等环节。在这一学习仪表盘中，要学的知识被精细切割为上百个知识点并可视化为由549个小格组成的“任务进度”图，其中每个小格代表并链接一个知识点要完成的学习任务，其颜色深浅表示了学习者对该知识点的掌握程度（如图1所示）。学习者可以设计个性化的学习路径并自由选择想要学习的知识点，还可以通过练习或测试提升对某一知识点的掌握程度（如图2所示）。可汗学院的学习仪表盘不仅可供学习者使用，教师、教学管理者、学习分析者都可以从中获得需要的信息。 可汗学院学习仪表盘的独特设计理念体现为学习时间的间隔限制，即学习者每完成一个学习任务后，必须在第2天才能进行下一个学习任务。根据Sweller（1988）的认知负担理论，学习者的信息加工系统在每个信息通道的加工能力都是有限的，如果需要加工的信息数量超过了认知加工能力，则会造成认知超载。为学习者每天接受的任务量设定一定限额这一独特的设计，符合学习者认知加工规律，有助于保证单位时间内的学习效果。 （2）Duolingo多国语学习平台学习仪表盘 Duolingo的学习仪表盘以“技能树”形式可视化学习者的学习进度和知识构架，其中着色区表示学习者已经开始学习的主题，进度格显示该主题下的学习进度。“技能树”的设计生动形象地呈现学科体系及学习任务，同时将学习者的个性化知识架构呈现了出来，有助于促进学习者的自我认知与元学习能力的提升。 该学习仪表盘的另一突出特点在于运用一系列游戏化设置，将语言学习过程与游戏设计理念巧妙融合，给予学习者持续的快乐学习体验。如果学习者坚持每天在平台上学习或在一组练习题中获得满分，学习仪表盘会给学习者奖励虚拟货币“灵古特”（Lingot）。这些虚拟货币可以在学习平台上换取学习道具，如魔法药水、加时器等（如图3所示），用来在学习过程中增加答题时间、优化练习成绩、加速积累虚拟货币等。 （3）“快乐学”学习仪表盘 “快乐学”中学英语在线智能题库的学习仪表盘是目前我国最具代表性的学习仪表盘之一，它为学生、教师和家长提供了不同入口。学生入口的仪表盘页面能够显示学生在练习过程中的错题类型与数量，并通过分析学生在学习中的弱点与盲点生成个性化练习题，帮助学生强化和提高。教师入口的仪表盘页面既能够支持师生间一对一的交互，又能基于对学习者的数据分析辅助教师生成个性化试卷，从而实现个性化教学。家长入口的仪表盘页面在可视化子女总体学习指数（如图4所示）的同时，还可以显示某类知识点的具体学习情况（如图5所示），从而辅助家长给予子女有效支持与科学引导。 3.本质特征 （1）可视化 学习仪表盘的核心功能模块是学习资源数据库与数据运算系统，它具备多渠道的数据采集与科学的数据运算能力，能够将海量的学习行为数据转变为有价值的学习行为信息并实现高效的信息分析。可以说，学习仪表盘的真正价值在于以不知疲倦的、适应性强的信息流通机制，取代低效率的看键盘打字的数据收集技术，将存储的数据转变为可消耗的信息资源。（Hovis，2002）经过大量的后台计算与分析，学习仪表盘将处理后的学习分析结果以可视化的方式呈现出来，方便教师或学生掌握学习的总体情况并对其赋予教育意义，从而避免在学与教的过程中“开盲车”（Driving Blind）。 将学习过程和学习结果的分析数据可视化显示是学习仪表盘最典型的特征。一方面，可视化图表使得信息传递更为形象直观。学习仪表盘基于美学、传播学、心理学等原则和规律进行可视化设计，并常常把数字和图表等集成在一个界面内，使重要信息可以迅速被捕获。另一方面，可视化图表使得信息传递更加精准聚焦。学习仪表盘利用大量信息来集中衡量某一维度上的学习活动，并整合多个相关的图表数据，辅之以简洁的文本标注，有助于信息解读更为准确。学习仪表盘提供的学习分析数据，可以有效支持学习过程、教学设计和教学管理等，具有巨大的教育价值。经典的学习仪表盘借助多种多样的图表呈现学习分析结果，最新的学习仪表盘则融合了游戏化设计理念，将虚拟金币、能量积分、升级闯关等游戏元素引入可视化设计中，大大提升了学习仪表盘的趣味性与生动性。 （2）个性化 通过对学习行为与活动的跟踪、分析及可视化显示，学习仪表盘将学习过程中的认知与元认知相融合，促进学习者对个人学习的全过程负责并进行管理和调控，如根据自身的个性化需求拟定个性化的学习目标及路径、自主选择个性化的学习材料、确定个性化的学习方法与方式、进行个性化的课后练习和阶段性检测等。在这个意义上，学习仪表盘实现了“真正的个性化”，即学习者自行定位价值观与标准，实现真正的自我调控与管理，真正增加学习的自主性，不断建构和更新自身对学习状态以及个人位置的思考模式。相较而言，传统学习系统支持的个性化只是实现了由学习系统针对学习者的学习进度和学习成绩自动选取学习路径，学习者相对于学习系统来说仍然处于被动地位，无法与系统形成全方位的交互，这种个性化只是“虚假的个性化”或“部分的个性化”。 三、学习仪表盘的功能 1.多对象学习支持 学习者。学习仪表盘可以追踪学习者的学习过程与结果并提供多种反馈信息，包括对课程参与情况的反馈，如学习材料使用情况、在线活动参与度、论坛参与率、在线测试成绩、作业及考试成绩等；学习者在学习共同体内的学习情况反馈，如学习进度的比较与推荐、学习策略建议等；学习者学业进步的总体反馈，包括学习情况总结、参与各种学习活动及使用各种信息技术工具的情况总结等。在一项使用学习仪表盘PADA帮助读写障碍学生提高学习效果的项目中，PADA通过图表和文字标注向学生反馈其学习风格与模式、阅读障碍和认知缺陷等相关信息，帮助有读写障碍的学生提高对自身学习困难、学习策略、阅读缺陷的元认识与管理，进而选取适宜的进度和学习策略展开学习。（Mejia et al.，2012） 教学者。学习仪表盘具有可定制性与可扩展性，可以满足教师多方面的教学需求。（Siemens et al.，2011）首先，教师可以通过学习仪表盘更深刻地了解学习者个体与群体的学习情况，如学生对于个人进步的感知、学习中的情绪情感体验、话题讨论的参与程度、实时学习检测情况以及与检测内容相对应的在线学习活动参与情况等，使教师可以获取学习情境中更为全面但却不太有形（LessTangible）的信息，从而追踪并掌握影响学习者持续学习参与度（Sustained Learner Engagement）的因素。其次，学习仪表盘提供了一些便捷的插件，可以让教师选择和定制对信息和数据的分析角度，从而帮助教师及时发现和预测“处于危险状态”的学生并进行干预，如个性化谈话、学习方法建议、学习材料补充等。另外，学习仪表盘具有良好的开放性，教师可以方便地与同校或外校的教师共享信息资源。 研究者。一方面，学习仪表盘作为桥梁改变了传统的“研究与实践分离”的状况，使研究者回归到“教学-研究”反馈回路中。研究者设计学习仪表盘供教师与学生使用，从教学中获得真实和及时的数据信息，进而评价和质疑教学中使用的各种分析工具及策略，并改善学习仪表盘的设计模型。另一方面，学习仪表盘除了对单一类型的学习数据进行分析外，还能够进行多数据的组合分析，如课程通过率与学习者提问数量的关系、教师关注度对团队协作的影响等，从而推进教学研究的深入。学习仪表盘还支持对自身的元分析，如可用性反馈、技术指标、新组件的动态适应状态等，确保系统自身持续被分析和评价。（Siemens et al.，2011） 教育管理者。教育管理者更关注宏观层面上的教育大数据分析与比较，如学习者的成功率与满意度、课程完成率、教育资源分配等，而不是教学中的细节问题。（Siemens et al.，2011）学习仪表盘可以通过追踪相关的学习活动信息和课程信息服务于教育管理者，为教育资源的发展与分配、课程设置的规划与开展、跨学科和跨地区的教育比较等提供决策参考。 2.层进式学习支持 学习仪表盘为学习者提供由浅至深的层进式学习支持，从最直观和表层的自我认知（Self-Awareness）到学习反思（Self-Reflection），再到意义建构（Meaning Construction）并最终实现对学习者和学习过程的影响（Impact）。目前国内外的各种学习仪表盘尚处于发展阶段，对学习层次性的支持各有差异。 自我认知。学习仪表盘对学习过程最基本的支持方式就是促进学习者的自我认知。学习仪表盘将学习者的学习行为转换为数据并进行高效的分析，然后以活动流（Activity Streams）和表格式概览（Tabular Overviews）等方式可视化表达出来。这些可视化信息能够帮助学习者了解并认知自身的学习技能与学习风格（如图6所示）、学习探究的过程与深度（如图7所示）以及学习过程中的情绪情感体验（如图8所示）等。 学习反思。学习反思已被证明能够有效提升学习质量，（Mezirow，1990）然而传统的学习反思通常发生在学习过程结束之后，无法充分发挥实时监控并调整学习行为的作用。学习仪表盘通过提高学习者对自身学习状况及学习情境的即时认知，为进行学习反思和学习过程自主调控提供了有利条件，有助于提高学习者“学会学习”的能力。学习仪表盘为学习内容与学习活动添加了元信息层以及一站式显示方式，使学习者能够及时获得与学习行为、学习内容、学习活动以及学习共同体相关的反馈信息，将知识学习与元学习的关系个性化、外显化，建立起二者间的深度联系，从而为学会学习创造条件。 意义建构。学习仪表盘更深层次的学习支持作用体现为促进学习者基于学习反思的意义建构，即从上一阶段的学习反思中产生顿悟，（Verbert et al.，2013）以同化或顺应的方式更新原有的意义框架体系。意义建构层面的学习支持超越了具体的学习情境，是学习者获得的学习经验并反作用于学习者而带来的个性化转变。 影响学习。学习仪表盘提供的学习分析只是工具与手段，其最终目的在于使学习者的学习行为发生改变。在促进自我认知、学习反思以及意义建构的基础上，学习仪表盘有可能为学习带来新的方法或新的模式，从而实现最高层面的学习支持。 四、学习仪表盘最新发展趋势 学习仪表盘正处于日新月异的发展期，以2013年9月可汗学院的学习仪表盘推出为标志，学习仪表盘正在从最初仅关注学习者登录次数、学习时间和进度等浅层学习信息的在线学习平台辅助性学习工具，发展为挖掘并分析深层学习信息、整合多维度学习支持功能及多样化可视模式的新型学习支持平台。 1.集成化 学习仪表盘正在从单纯的学习分析工具转变为集学习、分析、评价、反馈等多重功能于一身的统领学习资源、支持学习过程的强大集成化系统。系统中的学习资源以模块形式进行组织，每个模块的知识可以作为一个相对完整的学习单元被独立地储存、加工、提取和使用。这一元化的组织方式使学习资源具有生成性、开放性、联通性和内聚性，支持学习过程中的信息采集和学习认知网络共享，可实现学习资源自我进化发展的微型化与智能化。（余胜泉等，2009）学习仪表盘后台的资源数据库是不断动态生成与进化发展的，这种动态发展不是混乱无序的，而是内聚于学习主题的有序演化，即具有主题向心性。例如在Duolingo多国语言学习平台和“快乐学”中学英语在线智能题库平台上，学习者就某一学习主题进行讨论的内容都被完整储存在该主题下的“讨论记录”中，该学习主题的相关信息由此得到扩充。最初的学习元“种子”在学习过程中发展壮大，不断丰富，长出“枝干和树叶”。学习元的生成性和可进化发展特性，既为学习者提供了不断更新完善的学习资源，也积累了大量的群体认知过程特征数据，使个性化的认知过程支持成为可能。学习仪表盘提供的实时学习测试具有微型化的特点，一组练习往往不超过20个题目，可汗学院和“快乐学”更是将每组练习题的数量控制在5-10个，以减轻认知负荷并实现实时评价与反馈。元化的学习资源和微型化的学习测试，有助于学习仪表盘基于精细划分的知识体系对学习者的学习过程与成果进行深入分析、评价与反馈，从而实现集成化。可汗学院的数学课程划分为五百余个颗粒型知识和任务模块（如图9所示），“快乐学”的英语测试题被逐层归类到最小语法项（如图10所示），Duolingo学习平台的语言学习以一个词汇或一个句子为单位。 2.游戏化 借助多媒体平台，将教学过程与游戏设计相融合，是近阶段学习仪表盘发展的又一趋势。游戏化的设计使游戏过程承载着学习策略，游戏任务伴随着知识探究，（张琪等，2009）通过提升成就感并给予虚拟奖励维持学习者学习兴趣和动力，提高学习者学业完成率。 游戏情境的设置。可汗学院和Duolingo多国语言平台的学习仪表盘将整个学习过程模拟为不断闯关和升级的游戏旅程。知识闯关图（如图11所示）将学习者已完成的学习任务、目前所处的关卡以及该关口内的任务完成进度可视化显示。学习者每完成一项学习任务，其身份级别就如同游戏中的人物一样得到提升。 游戏元素的引入。在可汗学院的学习仪表盘上，每个知识点的学习都以领取任务为开端，完成任务后获得积分点数，并被授予相应的任务勋章（如图12所示）。Duolingo的学习仪表盘会根据学习者的学习情况奖励其虚拟货币“灵古特”，这些虚拟货币可以在未来的学习过程中提供支持。 五、结束语 在大规模开放课程的浪潮和教育大数据的时代背景下，学习仪表盘正以其可视化和个性化的特征为多对象提供多层面的学习支持，近来又逐渐向集成化和游戏化发展。随着其功能和形式的不断创新与完备，作为大数据时代新型学习支持工具的学习仪表盘必将在多种学习情境中得以应用，以更精妙的数据分析设计框架和更愉悦的使用体验为学习者提供高质高效的学习支持。未来的学习仪表盘应更加关注：第一，数据分析的高效性与动态性，以适应大数据时代日益丰富的信息供求。第二，关注信息可视化的颗粒度（Granularity），即针对不同使用对象和应用需求呈现的信息量与信息深度。第三，整合学习全过程的效果与效率，真正满足个性化学习的要求。 注释： ①②⑨资料来源：http://www./。 ③资料来源：http://www./。 ④⑤⑩资料来源：http:///。 ⑥资料来源：http:///2011/10/09/ elli-profiles-size-matters/。 ⑦资料来源：http:///2013/05/14/ phd-studentship-enquiryblogger/。 ⑧资料来源：http:///wp-content/ uploads/2010/10/EnquiryBlogger_QuickStart_May2012.pdf。
基金项目：2013年教育部人文社会科学研究项目“动态系统理论视域下的中国学生二语发展模式研究”（13YJC740143）和天津大学2014年自主创新基金“ICT环境下的学术英语能力提升研究”。 作者简介：张振虹，博士，副教授，硕士生导师；刘文，硕士研究生，天津大学文法学院（天津300072）；韩智（通讯作者），博士，副教授，硕士生导师，南开大学软件学院（天津300071）。 转载自：《现代远程教育研究》杂志2014年第3期/总129期 |
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