翻转课堂背景下在线学习行为监控系统的研究与设计

摘要

翻转课堂教学模式的目的是增加课堂互动，更好的实现学生个性化学习方法的形成和自主学习能力的发展。网络技术和计算机技术在教育领域的广泛应用，使“翻转课堂”教学模式具有可行性和现实意义。但翻转课堂中前置的在线学习过程，对学习者的自律能力有较高的要求。在缺乏管理与指导的学习情境下，怎样对学习者的学习行为进行评估，怎样有效促进学习者的自主学习，进一步提高教学质量，正成为教育界关注的焦点。　　本研究通过前期对学习者的抽样调查，发现只有学习资源没有数据留痕和数据分析的在线学习，学习者表现出缺乏自我调控能力的特征，教师的课堂教学依赖经验，直接影响到学习成效和教学效果。实质上，学习者在线学习的过程是数据产生的过程，能形成大量的学习行为基础数据。翻转课堂背景下在线学习行为监控系统就是对学习者学习行为数据进行收集、整理、统计和分析，再呈现给学习者和教师，为学习者的个性化学习提供支持，提高其自我调控能力，同时为教师的课堂教学提供资料，作为开展教学的依据。　　本文采用文献分析、实验探究和问卷调查等方法，结合PHP技术、数据库技术、可视化以及数据挖掘技术等，设计并构建在线学习行为监控系统模型，并依据此模型，在溧阳市第二实验小学信息技术学习平台上实现了在线学习行为监控系统。具体研究内容与创新点如下：　　1）对学习者在线学习行为数据的采集与记录。利用PHP技术及SQLServer数据库技术实现对学习者动态学习行为的实时追踪、自动采集并存储，如浏览时间、学习内容、交互次数、测试答案及成绩等，实时定位学生个性化学习状态。　　2）对在线学习行为数据的统计查询功能。查询功能分为个体学习情况查询和总体学习情况查询，并利用pChart可视化技术对在线学习情况以图表形式呈现，便于学生直观的自我解析和教师分析比较学生学习情况。教师对学习者的学习情况的查询结果提供导出及打印功能，以进行后续分析。　　3）构建“学习行为—效果”预测模型。利用数据挖掘技术的ID3分类算法，建立“学习行为—效果”预测模型，进行了准确性测试，并应用到对学习者学习行为的指导中。　　翻转课堂并不是简单的学习前置，而是将从过去教与学依赖经验走向数据实证。本文的研究支撑了多种学习数据的采集、分析、评估与反馈，旨在学习者得到多角度的数据评价，提高自主学习能力，教师则运用科学数据决策教学行为，从而达到翻转课堂教学效果最优化的目标。　　基于我校三年级信息技术在线学习平台的在线学习行为监控系统的研究、设计和应用，发挥教育、技术融合创新的优势，提高了学习者的自主意识和自律能力，进一步完善了我校信息技术学科的翻转课堂教学模式，也推动了我校数字化校园的建设。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 研究的目的和意义

1.3 在线学习行为监控系统国内外研究现状分析

1.4 在线学习行为监控系统研究的主要挑战

1.5 本文研究方法和结构

第二章 在线学习行为监控系统关键技术概述

2.1 相关概念说明

2.2 主要技术介绍

第三章 在线学习行为监控系统需求分析

3.1 用户需求

3.2 性能需求

3.3 在线学习行为监控系统的总体目标

3.4 在线学习行为监控系统用例图

3.5 在线学习行为监控系统功能模块图

3.6 在线学习行为监控系统的可行性分析

3.7 系统开发环境设置

第四章 在线学习行为监控系统的设计

4.1 在线学习平台学习模型

4.2 在线学习行为监控系统总体结构

4.3 数据采集记录模块设计

4.4 数据统计查询模块设计

4.5 “学习行为—效果”预测模块设计

第五章 在线学习行为监控系统的实现

5.1 数据采集记录模块的实现

5.2 数据统计查询模块的实现

5.3 “学习行为—效果”预测模块的实现

第六章 在线学习行为监控系统应用分析

6.1 在线学习行为监控系统对学习者学习效果的应用分析

6.2 在线学习行为监控系统对教师教学效果的应用分析

6.3 在线学习行为监控系统对课程资源建设的应用分析

第七章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 工作展望

参考文献

致谢