1、    基于課程教學(xué)成效的moodle課程聚類分析    徐淳建沈良忠摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開展線上教學(xué)的新型模式迅速普及，基于社會構(gòu)建主義理論的moodle平臺成為國內(nèi)外高校頻繁使用的教學(xué)平臺之一。該文基于moodle平臺積累的師生交互數(shù)據(jù)，利用weka中的k-means算法按照教學(xué)成效對moodle課程進行聚類，發(fā)現(xiàn)moodle各課程在實施教學(xué)方面的特點，并提出后續(xù)建設(shè)的有益建議。關(guān)鍵詞：moodle；數(shù)據(jù)挖掘；聚類分析；k-means算法；weka隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展及其對高等教育的深入影響，基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)前

2、教學(xué)的主流模式，各大院校紛紛構(gòu)建了自己的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，同時積極出臺各項教學(xué)政策激勵教師開展基于網(wǎng)絡(luò)的混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)等的研究。在眾多網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中，以開放源代碼特性著稱的基于社會構(gòu)建主義教學(xué)理論的moodle平臺被國內(nèi)外眾多高校頻繁使用，例如哈爾濱工業(yè)大學(xué)的樂學(xué)網(wǎng)，華東政法大學(xué)的網(wǎng)上課堂，臺灣銘傳大學(xué)的數(shù)位教學(xué)平臺。截止2017年6月，moodle官網(wǎng)顯示，moodle在276個國家有共51153個活動網(wǎng)站。moodle已經(jīng)成為世界上使用人數(shù)最多的網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)平臺之一。moodle強大的日志記錄功能可以記錄師生基于平臺交互的所有數(shù)據(jù)，近些年有不少學(xué)者針對moodle平臺課程數(shù)據(jù)開展各類

3、研究。2014年金杰以開放教育學(xué)習(xí)指南課程為例，使用spss軟件對教師參與度，學(xué)生參與度作業(yè)完成次數(shù)，課程成績等進行了相關(guān)性研究。2016年蘇仰娜以多媒體課件設(shè)計與制作課程實踐翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)為例，利用moodle平臺的測試、討論、報表與日志、互動評價與電子檔案袋等功能，實現(xiàn)對學(xué)生在線學(xué)習(xí)活動的跟蹤。2016年郭涵陽等通過對moodle平臺師生訪問行為的日志進行統(tǒng)計與數(shù)據(jù)挖掘研究，發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)材料以及其他相關(guān)的自主學(xué)習(xí)材料存量和類型對課程、資源的訪問量會造成影響，師生的交互量會對學(xué)生訪問作業(yè)資源與提交作業(yè)的積極性造成影響。2016年沈良忠等通過對moodle平臺課程數(shù)據(jù)的研究，提出了基于三維度的課

4、程評價模型。由此可見通過對moodle平臺課程數(shù)據(jù)的深入分析，確實能夠發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后所隱藏的一些規(guī)律，更好的指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)開展。因此，本文主要參考文獻4提出的三維度視角，也從課程、教師以及學(xué)生三個方面對數(shù)據(jù)進行處理，通過聚類技術(shù)來分析不同類型課程之間的教學(xué)成效差異，有針對性的提醒教師做好相應(yīng)課程的教學(xué)建設(shè)工作，幫助教學(xué)管理部門更好的實現(xiàn)對于moodle課程的管理，并能根據(jù)相關(guān)分析結(jié)果進行下一步moodle課程建設(shè)的后續(xù)決策。1moodle課程數(shù)據(jù)moodle平臺是martin dougiamas博士于2002年開發(fā)的課程管理系統(tǒng)，2006年由上海師范大學(xué)黎加厚引入國內(nèi)，經(jīng)過15年的發(fā)展目前功

5、能越來越強大，系統(tǒng)運行已經(jīng)越來越穩(wěn)定。moodle平臺主要分為以下九大模塊：課程管理模塊：教師可以全面控制課程的所有設(shè)置。作業(yè)模塊：教師可以布置作業(yè)，學(xué)生提交作業(yè)，教師批改作業(yè)并反饋給學(xué)生。聊天模塊：支持學(xué)生之間、師生之間、教師之間之間的直接交流。投票模塊：學(xué)生可以就教師需要調(diào)查的某項內(nèi)容進行投票。論壇模塊：主要分為教師專用、課程新聞、全面開放等論壇模式，方便教師發(fā)布公告，學(xué)生探討問題。測驗?zāi)K：教師定義題庫，學(xué)生進行測驗。資源模塊：教師上傳課程相關(guān)資源，學(xué)生瀏覽學(xué)習(xí)。問卷調(diào)查模塊：教師可以進行在線問卷的編輯，然后讓學(xué)生填寫問卷調(diào)查。互動評價模塊：提供師生之間、生生之間對某項內(nèi)容的互動評價。其

6、中課程管理模塊、資源模塊以教師為主導(dǎo)，作業(yè)模塊、投票模塊、測驗?zāi)K、問卷調(diào)查、聊天模塊、論壇模塊、互動評價等模塊均以師生共同為主導(dǎo)。由此可見，課程教學(xué)的有效開展需要課程建設(shè)的投入以及教師和學(xué)生的共同參與和積極配合。1.1數(shù)據(jù)的獲取根據(jù)以上對moodle平臺教學(xué)功能模塊的分析可知，moodle平臺的相關(guān)數(shù)據(jù)主要分為課程有關(guān)的數(shù)據(jù)，例如課程資源數(shù)、活動數(shù)、試題數(shù)；教師相關(guān)如教師在線時間、發(fā)帖數(shù)量、批改情況；跟學(xué)生相關(guān)如學(xué)生在線時間、提交數(shù)量、瀏覽量等等。因此，本文對于課程的教學(xué)成效的評價亦主要從以上三個方面進行數(shù)據(jù)收集，相應(yīng)的數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。1.2數(shù)據(jù)的預(yù)處理由于不同數(shù)據(jù)的取值范圍存在不一致現(xiàn)

7、象，因此需要將這些數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法主要參考文獻4中的方法。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理以后，具體數(shù)據(jù)如表2所示：2課程聚類分析2.1聚類分析聚類分析的主要思想就是要將一個大的數(shù)據(jù)集通過算法分析拆分成若干個大小不一的子集，使的同一個簇中的數(shù)據(jù)對象之間的距離很近或相似度比較高，不同簇中的對象距離很遠(yuǎn)或相似度比較低。其中，基于劃分的k-means就是被廣泛應(yīng)用的聚類算法。k-means算法的過程如下：先隨機選取k個數(shù)據(jù)作為中心；計算每個數(shù)據(jù)到每個中心的距離，并將它分配到最近的中心的類；重新計算已經(jīng)得到的每個類的中心；重復(fù)迭代直到新的中心不再改變；結(jié)束算法。本文基于weka平臺中的k-mean

8、s算法對數(shù)據(jù)進行聚類分析，主要完成了單課程多教師和多班級的課程聚類，主要考察課程整體教學(xué)團隊的教學(xué)成效；同時也對每位教師、每個班級的課程教學(xué)成效進行了聚類，主要考察每位教師在不同班級授課的教學(xué)成效。針對以上第1種分析需求，需要將獲取數(shù)據(jù)中的同名課程的多位教師該課程的數(shù)據(jù)匯總之后取平均值，再進行聚類。經(jīng)過加和取平均值處理之后，共得到28門課程數(shù)據(jù)，設(shè)置聚類數(shù)量為3之后得到的結(jié)果如表3所示：由表3可見，clusterl的課程教學(xué)成效最優(yōu)，cluster0的課程次之，cluster2的課程相對較差。專業(yè)課程的課程資源比公共課程相對而言更加完善，但是專業(yè)課程總體而言教學(xué)效果的兩極分化比較嚴(yán)重，說明各專

9、業(yè)教師和學(xué)生在參與在線教學(xué)環(huán)節(jié)的組織方面差異較大。這一結(jié)果也說明，課程教學(xué)成效的好壞教師和學(xué)生的積極參與顯得尤其重要。針對以上第2種分析需求，共有162門課程，設(shè)置聚類數(shù)量為3之后得到的結(jié)果如表4所示。通過表3和表4的比較，發(fā)現(xiàn)表4中cluster0的占比有所提高，研究發(fā)現(xiàn)這主要是馬克思主義基本原理概論和中國特色社會主義理論體系概論等思想政治基礎(chǔ)課程的開設(shè)是面向所有學(xué)生而導(dǎo)致的。為了深入研究每類的課程情況，這里取表3中的clusterl的典型課程大學(xué)語文為例具體說明，結(jié)果如表5所示。通過表35的綜合分析，可以得到如下結(jié)論：課程的建設(shè)度在一門好的網(wǎng)絡(luò)課程中占重要地位，且對課程的教學(xué)成效有一定影響。但是如果師生參與不積極，將無法實現(xiàn)教學(xué)預(yù)期，如表5中的第4條記錄。此外，課程資源的匱乏肯定會降低學(xué)生的課程參與度。課程教學(xué)成效與教師和學(xué)生的參與度有直接聯(lián)系，并且教師的參與積極性能夠能帶動學(xué)生的參與積極性，而且相關(guān)教學(xué)意見的及時反饋對于學(xué)生而言至關(guān)重要。3結(jié)束語基于網(wǎng)絡(luò)平臺的在線教育新模式，有效改變了傳統(tǒng)教學(xué)只能在課堂學(xué)習(xí)的限制，同時培養(yǎng)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣；但是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的成效問