目錄
第1 章 教育大數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)分析概述 .................................................................................. 1
1.1 大數(shù)據(jù)對教育的變革 ............................................................................................. 2
1.1.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)的興起與發(fā)展 .......................................................................... 2
1.1.2 大數(shù)據(jù)對教學(xué)的影響 .................................................................................. 3
1.1.3 大數(shù)據(jù)對學(xué)習(xí)的影響 .................................................................................. 4
1.1.4 大數(shù)據(jù)對教育治理的影響 .......................................................................... 5
1.1.5 教育大數(shù)據(jù)研究范式的形成 ...................................................................... 6
1.2 教育大數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)分析的概念 ............................................................................. 8
1.2.1 教育大數(shù)據(jù)的概念與特征 .......................................................................... 8
1.2.2 學(xué)習(xí)分析的概念與特征 .............................................................................. 8
1.2.3 教育大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析、教育數(shù)據(jù)挖掘的關(guān)系 .................................... 10
1.2.4 學(xué)習(xí)分析的發(fā)展脈絡(luò) ................................................................................. 11
1.2.5 學(xué)習(xí)分析的目標(biāo)與方向 ............................................................................ 16
1.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動的學(xué)習(xí)分析研究現(xiàn)狀 ........................................................................... 17
1.3.1 文獻來源與處理 ........................................................................................ 17
1.3.2 研究者國籍分析 ........................................................................................ 17
1.3.3 核心作者群分析 ........................................................................................ 18
1.3.4 研究者學(xué)科背景分析 ................................................................................ 19
1.3.5 研究主題分析 ............................................................................................ 19
1.4 學(xué)習(xí)分析的內(nèi)容與流程 ....................................................................................... 23
1.4.1 學(xué)習(xí)分析包含的內(nèi)容 ................................................................................ 23
1.4.2 學(xué)習(xí)分析流程 ............................................................................................ 23
1.5 教育大數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)分析的隱私保護 ................................................................... 25
1.5.1 教育大數(shù)據(jù)的隱私與倫理訴求 ................................................................ 25
1.5.2 學(xué)習(xí)分析面臨的隱私挑戰(zhàn) ........................................................................ 26
1.5.3 學(xué)習(xí)分析的隱私保護策略 ........................................................................ 28
第2 章 教育大數(shù)據(jù)的采集與存儲 .................................................................................... 31
2.1 教育大數(shù)據(jù)的采集內(nèi)容與技術(shù) ........................................................................... 32
2.1.1 教育大數(shù)據(jù)的采集內(nèi)容 ............................................................................ 32
2.1.2 教育大數(shù)據(jù)的采集方式 ............................................................................ 38
2.1.3 教育大數(shù)據(jù)的采集技術(shù) ............................................................................ 39
2.2 在線日志數(shù)據(jù)的采集與存儲 ............................................................................... 46
2.2.1 在線日志數(shù)據(jù)的采集 ................................................................................ 46
2.2.2 在線日志數(shù)據(jù)的存儲 ................................................................................ 46
2.3 在線文本數(shù)據(jù)的采集與存儲 ............................................................................... 48
2.3.1 網(wǎng)絡(luò)爬蟲概述 ............................................................................................ 48
2.3.2 靜態(tài)網(wǎng)頁的文本數(shù)據(jù)采集與存儲 ............................................................ 49
2.3.3 動態(tài)網(wǎng)頁的文本數(shù)據(jù)采集與存儲 ............................................................ 51
2.4 基于數(shù)據(jù)庫的多樣化數(shù)據(jù)存儲 ........................................................................... 53
2.4.1 基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲流程與環(huán)境配置 ................................................ 53
2.4.2 不同類型數(shù)據(jù)存儲的實踐操作 ................................................................ 59
第3 章 教育大數(shù)據(jù)分析方法與工具 ................................................................................ 76
3.1 面向行為數(shù)據(jù)的分析方法 ................................................................................... 77
3.1.1 預(yù)測分析 .................................................................................................... 77
3.1.2 聚類分析 .................................................................................................... 78
3.1.3 關(guān)聯(lián)分析 .................................................................................................... 79
3.1.4 時間序列分析 ............................................................................................ 79
3.1.5 滯后序列分析 ............................................................................................ 79
3.2 面向文本數(shù)據(jù)的分析方法 ................................................................................... 79
3.2.1 話語分析 .................................................................................................... 79
3.2.2 社會網(wǎng)絡(luò)分析 ............................................................................................ 80
3.2.3 內(nèi)容分析 .................................................................................................... 80
3.3 面向心理數(shù)據(jù)的分析方法 ................................................................................... 81
3.3.1 腦電信號分析 ............................................................................................ 81
3.3.2 眼動分析 .................................................................................................... 81
3.3.3 皮膚電反應(yīng)分析 ........................................................................................ 82
3.4 教育大數(shù)據(jù)分析工具 ........................................................................................... 82
3.4.1 通用型數(shù)據(jù)分析工具 ................................................................................ 82
3.4.2 特色型數(shù)據(jù)分析工具 ................................................................................ 85
第4 章 學(xué)習(xí)分析建模 ........................................................................................................ 89
4.1 學(xué)習(xí)分析的建模方法 ........................................................................................... 90
4.1.1 理論構(gòu)建法 ................................................................................................ 90
4.1.2 數(shù)學(xué)建模法 ................................................................................................ 91
4.1.3 數(shù)據(jù)挖掘建模法 ........................................................................................ 92
4.2 學(xué)習(xí)者建模 ........................................................................................................... 94
4.2.1 學(xué)習(xí)者建模概述 ........................................................................................ 94
4.2.2 學(xué)習(xí)者建模方法 ........................................................................................ 94
4.2.3 學(xué)習(xí)者建模的應(yīng)用場景 ............................................................................ 96
4.3 學(xué)習(xí)測評建模 ....................................................................................................... 97
4.3.1 學(xué)習(xí)測評建模概述 .................................................................................... 97
4.3.2 學(xué)習(xí)測評的主要理論 ................................................................................ 98
4.3.3 學(xué)習(xí)測評建模案例 .................................................................................. 102
第5 章 文本學(xué)習(xí)分析 ....................................................................................................... 113
5.1 文本學(xué)習(xí)分析概述 .............................................................................................. 114
5.1.1 文本學(xué)習(xí)分析概念 ................................................................................... 114
5.1.2 文本數(shù)據(jù)來源 ........................................................................................... 114
5.1.3 文本學(xué)習(xí)分析流程 ................................................................................... 115
5.2 中文分詞 .............................................................................................................. 115
5.2.1 中文分詞概述 ........................................................................................... 115
5.2.2 中文分詞的方法分類 ............................................................................... 115
5.2.3 中文分詞的關(guān)鍵問題 ............................................................................... 117
5.3 文本表示與分類 .................................................................................................. 118
5.3.1 文本表示 ................................................................................................... 118
5.3.2 文本分類 ................................................................................................... 119
5.3.3 文本分類的性能評估 .............................................................................. 123
5.4 文本聚類 ............................................................................................................. 125
5.4.1 文本聚類概述 .......................................................................................... 125
5.4.2 文本聚類步驟 .......................................................................................... 126
5.4.3 文本聚類算法 .......................................................................................... 126
5.4.4 文本聚類的性能評估 .............................................................................. 127
5.5 文本情感分析 ..................................................................................................... 128
5.5.1 文本情感分析概述 .................................................................................. 128
5.5.2 文本情感分析的分類 .............................................................................. 129
5.5.3 文本情感分析的方法 .............................................................................. 130
5.5.4 文本情感分析案例 .................................................................................. 131
5.6 文本可視化 ......................................................................................................... 135
5.6.1 文本可視化概述 ...................................................................................... 135
5.6.2 文本可視化方法 ...................................................................................... 135
5.6.3 文本可視化示例 ...................................................................................... 137
第6 章 情感學(xué)習(xí)分析 ...................................................................................................... 143
6.1 情感學(xué)習(xí)分析概述 ............................................................................................. 144
6.1.1 情感內(nèi)涵與表征方法 .............................................................................. 144
6.1.2 情感計算 .................................................................................................. 145
6.1.3 情感學(xué)習(xí)分析的一般過程 ...................................................................... 145
6.2 情感建模 ............................................................................................................. 146
6.2.1 維度情感模型 .......................................................................................... 146
6.2.2 離散情感模型 .......................................................................................... 148
6.2.3 其他情感模型 .......................................................................................... 148
6.3 情感信號獲取 ..................................................................................................... 149
6.3.1 語音情感信號獲取 .................................................................................. 149
6.3.2 面部情感信號獲取 .................................................................................. 150
6.3.3 生理情感信號獲取 .................................................................................. 150
6.3.4 肢體情感信號獲取 .................................................................................. 150
6.4 情感分析與識別 ................................................................................................. 151
6.4.1 語音情感分析與識別 .............................................................................. 151
6.4.2 面部情感分析與識別 .............................................................................. 156
6.4.3 生理信號情感分析與識別 ...................................................................... 160
6.4.4 肢體情感分析與識別 .............................................................................. 162
6.5 情感學(xué)習(xí)分析應(yīng)用 ............................................................................................. 163
6.5.1 情感學(xué)習(xí)分析的設(shè)計與應(yīng)用 .................................................................. 163
6.5.2 課堂場景下的情感學(xué)習(xí)分析系統(tǒng) .......................................................... 166
6.5.3 幼教場景下的情感學(xué)習(xí)分析系統(tǒng) .......................................................... 167
第7 章 教育大數(shù)據(jù)可視化 .............................................................................................. 170
7.1 可視化分析 ......................................................................................................... 171
7.1.1 可視化分析概述 ...................................................................................... 171
7.1.2 可視化學(xué)習(xí)分析流程 .............................................................................. 171
7.2 教育大數(shù)據(jù)可視化類型與工具 ......................................................................... 172
7.2.1 常見的數(shù)據(jù)種類 ...................................................................................... 172
7.2.2 教育大數(shù)據(jù)可視化類型 .......................................................................... 173
7.2.3 教育大數(shù)據(jù)可視化工具 .......................................................................... 174
7.3 學(xué)習(xí)儀表盤 ......................................................................................................... 175
7.3.1 學(xué)習(xí)儀表盤的概念與功能 ...................................................................... 175
7.3.2 學(xué)習(xí)儀表盤的典型應(yīng)用 .......................................................................... 177
7.4 學(xué)習(xí)者畫像 ......................................................................................................... 179
7.4.1 學(xué)習(xí)者畫像概述 ...................................................................................... 179
7.4.2 學(xué)習(xí)者畫像的標(biāo)簽體系 .......................................................................... 180
7.4.3 學(xué)習(xí)者畫像案例 ...................................................................................... 182
第8 章 學(xué)習(xí)預(yù)警與學(xué)習(xí)干預(yù) .......................................................................................... 186
8.1 學(xué)習(xí)預(yù)測 ............................................................................................................. 187
8.1.1 學(xué)習(xí)預(yù)測概述 .......................................................................................... 187
8.1.2 學(xué)習(xí)預(yù)測設(shè)計方向 .................................................................................. 188
8.1.3 學(xué)習(xí)預(yù)測案例 .......................................................................................... 190
8.2 學(xué)習(xí)預(yù)警 ............................................................................................................. 196
8.2.1 學(xué)習(xí)預(yù)警概述 .......................................................................................... 196
8.2.2 學(xué)習(xí)預(yù)警信息的反饋 .............................................................................. 196
8.2.3 學(xué)習(xí)預(yù)警系統(tǒng)的比較 .............................................................................. 197
8.2.4 學(xué)習(xí)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) .................................................................. 198
8.3 學(xué)習(xí)干預(yù) ............................................................................................................. 208
8.3.1 學(xué)習(xí)干預(yù)概述 .......................................................................................... 208
8.3.2 學(xué)習(xí)干預(yù)模型 .......................................................................................... 209
8.3.3 學(xué)習(xí)干預(yù)策略 .......................................................................................... 212
第9 章 學(xué)習(xí)分析研究與實踐案例 .................................................................................. 215
9.1 課堂學(xué)習(xí)分析 ..................................................................................................... 216
9.1.1 課堂學(xué)習(xí)行為分析 .................................................................................. 216
9.1.2 課堂協(xié)作學(xué)習(xí)投入分析 .......................................................................... 222
9.2 在線學(xué)習(xí)分析 ..................................................................................................... 227
9.2.1 面向在線學(xué)習(xí)者的認知網(wǎng)絡(luò)分析 .......................................................... 227
9.2.2 面向在線互動文本的主題與情感分析 .................................................. 232
9.3 教育平臺學(xué)習(xí)分析 ............................................................................................. 239
9.3.1 教育平臺整體概況 .................................................................................. 239
9.3.2 教育平臺中的學(xué)習(xí)分析功能 .................................................................. 241
9.3.3 教育平臺中的智能分析技術(shù) .................................................................. 243
9.3.4 教育平臺中的學(xué)習(xí)分析應(yīng)用問題 .......................................................... 248
第10 章 學(xué)習(xí)分析的新發(fā)展 ........................................................................................... 251
10.1 學(xué)習(xí)分析理論的新發(fā)展 ................................................................................... 252
10.1.1 多模態(tài)學(xué)習(xí)分析 .................................................................................... 252
10.1.2 以用戶為中心的學(xué)習(xí)設(shè)計 .................................................................... 259
10.1.3 開放學(xué)習(xí)分析 ........................................................................................ 262
10.2 學(xué)習(xí)分析技術(shù)的新發(fā)展 ................................................................................... 264
10.2.1 數(shù)據(jù)中臺 ................................................................................................ 264
10.2.2 多源數(shù)據(jù)融合 ........................................................................................ 266
10.2.3 多模態(tài)深度語義理解 ............................................................................ 269
10.2.4 視頻學(xué)習(xí)分析 ........................................................................................ 271
10.2.5 隱私計算 ................................................................................................ 273
10.3 學(xué)習(xí)分析應(yīng)用的新發(fā)展 ................................................................................... 276
10.3.1 自適應(yīng)學(xué)習(xí)平臺 .................................................................................... 276
10.3.2 智能學(xué)習(xí)測評平臺 ................................................................................ 279
主要參考文獻 ......................................................................................................... 284