基于在线学习分析的信息可视化设计研究

发布时间：2020-05-26 07:11

【摘要】：在线学习的崛起和普及几乎已成了必然趋势,不仅是教育机构将目光投向了在线学习分析,学习的参与者——老师和学生也不约而同地表现出了对学习分析的重视。为了让在线学习分析更好地为教与学双方服务,本文从视觉设计的角度,探究如何更好地运用可视化手段设计学习分析。首先,文章界定了在线学习分析和信息可视化的概念,将学习仪表盘定义为呈现学习分析可视化的载体,研究学习仪表盘的设计应用。课题总结了在线学习分析的流程模型,指出可视化学习分析的目的在于引导学习者采取行动,触发学习表现的积极变化。整合学习分析和可视化的共同特征,文章提出了包含角色定位、视觉表征、理解力、认知效率、行动引导和人机交互六个维度的评价标准,并引入跨学科的理论成果,构建在线学习分析可视化的设计理论体系。其次,文章通过理论研究明确学习分析信息的类型和特征,运用前人对人类视觉认知的研究成果,建立学习分析内容到可视化视觉元素的通路。根据学习仪表盘的使用状况,文章将学习分析分为学习行为、学习内容、学习网络和学习能力四个维度,整理通用的可视化模式为比较、趋势、分布和结构,依次归类常用的信息图表,并把可视化设计理论应用到学习仪表盘组成成分的呈现。然后着手于用户研究,文章将学习者分成积极型学习者、发展型学习者和游离型学习者,分析不同特征的学习者对学习仪表盘的需要以及使用仪表盘辅助学习的能力。进而定位学习仪表盘的设计原则、使用场景和交互行为,面向学习者完善了具有指导意义的学习仪表盘设计策略,针对现存的设计问题指出解决办法,即多样的呈现设计、饱满的信息解释和适当的行动驱动。在策略中,文章基于交互设计的行为逻辑,创新性地提出了包含成就满足、信息展示、图表教学和行动引导四个环节的交互模型,用于指导可视化在学习仪表盘界面中视觉层的信息组织。最后,文章进行了学习仪表盘的设计和评测,探讨了即时和阶段两个仪表盘展示时机。仪表盘包含9个成分,尝试性地加入情感导向设计,即使用虚拟绿植插画作为奖励隐喻。问卷调查和访谈的结果表明,这个学习仪表盘具有较高的可用性、易读性和中等偏高的驱动性,其效能得到了学习者的认可,对学习信息和学习分析的设计具有一定的参考价值。
【图文】：

示意图,分析流程,目的,模型

们对模型的设计和理解各有不同，但都认为可视化是学习分析的一个重要步骤，是逡逑决定学习分析影响力的关键因素。逡逑笔者将学习分析流程模型总结为五个主要部分，如图１．１所示。该模型的设计逡逑基于Ｇｅｏｒｇｅ邋Ｓｉｅｍｅｎｓ的学习分析过程模型、Ｅｌｉａｓ的学习分析持续改进模型和以及逡逑Ｋｈａｌｉｌ和Ｅｂｎｅｒ的学习分析生命周期模型【８，１８，１９］。逡逑学习要素逡逑Ｚ邋ｊ邋＼逡逑迭代方案：逦多维度逡逑＼邋／逡逑「展■邋（ＨＩ逦析理论—逡逑传达信＊逦灥＊逡逑引朝询＊＊＊—＇逦分析方法逡逑图１．１学习分析流程模型示意图逡逑（１）学习分析的目的。学习分析最后的呈现结果是多元的，目标的确定直接逡逑决定了学习分析结果将作用于学习的哪个方面。学习分析目标可以细分为多个子目逡逑标，这些子目标又可以通过有组织的联结产生不同的信息。从学习要素区分，可以逡逑分为学习过程、学习环境、受众；从面向对象区分，可分为教师和学习者；从学习逡逑过程区分，可分为学习表现、学习进度、学习互动等；从作用范围区分，可分为学逡逑习预警、学习引导、学习总结等。逡逑（２）多渠道和多维度的学习信息收集。学习信息的来源是广阔的，除了学习逡逑者主动登记的个人基本信息，如年龄、性别、职业等，还包括学习者在学习管理系逡逑统通过各种操作产生的学习生成数据。收集学习数据的方式也是多样化的

可汗,进度图,学习任务

探索更多的学习分析方法和可视化呈现方案。以学习内容可视化为例，可汗学院采逡逑用学习仪表盘的形式重构在线数学课程，５４９个小格代替章节文字组成了课程知识，逡逑每一个正方形格子代表课程的一个知识点，即一个学习任务。如图１．２，借用热力逡逑日历图的表现形式，仪表盘上每一小格颜色的深浅呈现学习者对当前知识的掌握程逡逑度［４１］。另一个学习内容可视化的应用实例是２０１７年哈佛大学的ｂ00ｃ．ｉ0在线教育系逡逑统，，它用概念地图的形式展现课程内容的层级关系，如图１．３所示。对比可汗学院逡逑的“学习任务进度图”，该可视化方案可以更好地根据每个学习者的学习情况，实逡逑时更新所选课程的依赖关系（包括己学习课程和未学习课程），辅助他们制定个性逡逑化的学习计划但在掌握程度的可视反馈方面，可汗学院的“热力”方格更加直逡逑观。如图１．４所示，在任务进度图的基础上，可汗学院还加入了信号灯图形，将学逡逑生的测试成绩以百分制的形式反映在信号灯中，满分时进度条达到顶端，学生获得逡逑王冠奖励。在学习网络的探索领域
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：G434

【参考文献】