摘要：在線教育和大數(shù)據(jù)為教育的發(fā)展帶來了創(chuàng)新，教育大數(shù)據(jù)的最佳實(shí)現(xiàn)首先依賴于對來源廣泛的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)獲取，而來源廣泛的學(xué)習(xí)行為存在于多種在線教育應(yīng)用中墓贿，其多種在線教育應(yīng)用的獨(dú)立性、復(fù)雜性、多樣性等特點(diǎn)阻礙了學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)獲取完残。由美國“高級分布式學(xué)習(xí)”組織發(fā)布的Experience API（xAPI）規(guī)范為破解這一難題提供了可行途徑伏钠，可基于xAPI規(guī)范實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)的獲取、整合和共享谨设，為進(jìn)一步的分析與挖掘奠定基礎(chǔ)熟掂。基于SCORM扎拣、xAPI與LRS實(shí)現(xiàn)LMS平臺是進(jìn)行學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)研究與實(shí)現(xiàn)的一種有效實(shí)踐探索打掘。
關(guān)鍵詞：教育大數(shù)據(jù)；學(xué)習(xí)行為鹏秋；xAPI尊蚁；LMS
1. 背景
隨著在線教育的發(fā)展和大數(shù)據(jù)的崛起，教育大數(shù)據(jù)越來越多地被應(yīng)用侣夷，特別是近年互聯(lián)網(wǎng)MOOC對教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用横朋，已影響到教育研究[1]；基于教學(xué)設(shè)計(jì)百拓、以學(xué)習(xí)者為中心琴锭、以教育大數(shù)據(jù)為依據(jù)的適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)[2]，已從理論走向應(yīng)用衙传。2016年好未來（前身學(xué)而思）公司投資了一個(gè)世界范圍內(nèi)領(lǐng)先的自適應(yīng)學(xué)習(xí)平臺——Knewton（目前全球范圍內(nèi)擁有學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)最多的公司之一）决帖，好未來未來的十年的10000億條學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)將成為Knewton的優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)樣本；Knewton的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫就是獨(dú)立的蓖捶、公共的學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)庫地回，其收集的用戶數(shù)據(jù)越多，一個(gè)用戶在平臺上的使用頻次越高俊鱼，它所推送的學(xué)習(xí)內(nèi)容準(zhǔn)確率就越高刻像。
教育大數(shù)據(jù)在帶來機(jī)遇的同時(shí)，也意味著多方面的挑戰(zhàn)并闲，其中最突出的挑戰(zhàn)是如何獲取及共享來源廣泛的教育數(shù)據(jù)细睡，例如互聯(lián)網(wǎng)不同MOOC平臺間、在線教育平臺（例如MOOC平臺）與知識平臺（例如百度知道或文庫）間帝火、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)間溜徙、互聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)內(nèi)網(wǎng)間等的同一個(gè)人的學(xué)習(xí)行為獲取與共享。當(dāng)然犀填，如何發(fā)揮教育數(shù)據(jù)潛在的教育價(jià)值蠢壹，也是待研究的挑戰(zhàn)。
Experience?API規(guī)范提出并提供了學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)記錄框架宏浩，為學(xué)習(xí)行為教育大數(shù)據(jù)的獲取及共享的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)知残。Experience API （簡稱xAPI，原稱Tin Can?API）由美國“高級分布式學(xué)習(xí)”組織（Advanced?Distributed Learning，ADL）創(chuàng)建求妹，在美國奧蘭多的iFest 2012 會議上正式命名了“ 培訓(xùn)與學(xué)習(xí)框架” （Training & Learning?Architecture乏盐，TLA），其中“ 學(xué)習(xí)行為跟蹤”（Experience Tracking）組件的一個(gè)核心部分就是xAPI制恍，于2013年發(fā)布了1.0.0版本[3]父能。
在此背景下，本文試圖基于xAPI規(guī)范以學(xué)習(xí)行為教育大數(shù)據(jù)的獲取及共享為切入點(diǎn)净神，首先分析xAPI與學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)的運(yùn)行模式何吝，然后構(gòu)建基于xAPI規(guī)范的學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)模型，并嘗試基于xAPI規(guī)范的學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)應(yīng)用鹃唯，以期進(jìn)一步探索教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用爱榕。
2 xAPI 與學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)
2.1?xAPI概述
典型的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)包括：ADL的SCORM標(biāo)準(zhǔn)、AICC的CMI系統(tǒng)規(guī)范坡慌、IMS的學(xué)習(xí)技術(shù)系統(tǒng)規(guī)范黔酥、IEEE的學(xué)習(xí)對象(LOM)標(biāo)準(zhǔn)、我國的CELTS標(biāo)準(zhǔn)等洪橘。其中跪者，SCORM標(biāo)準(zhǔn)是目前應(yīng)用較多的標(biāo)準(zhǔn)，SCORM標(biāo)準(zhǔn)主要為學(xué)習(xí)內(nèi)容（符合SCORM標(biāo)準(zhǔn)的課件）與學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)(LMS)間的交互提供了技術(shù)上的支持熄求，非常詳細(xì)地跟蹤和記錄每個(gè)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)度渣玲、學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)狀態(tài)弟晚、學(xué)習(xí)時(shí)間以及學(xué)習(xí)交互等學(xué)習(xí)行為[4]忘衍，但SCORM標(biāo)準(zhǔn)只記錄了LMS內(nèi)部的學(xué)習(xí)行為，無法支持來源廣泛的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為（例如互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)指巡、移動(dòng)學(xué)習(xí)淑履、游戲?qū)W習(xí)隶垮、虛擬/模擬藻雪、百度文庫閱讀與下載，百度知道提問與回答狸吞、觀看土豆學(xué)習(xí)視頻勉耀、查看微信文章、百度搜索蹋偏、社交網(wǎng)絡(luò)等正式與非正式學(xué)習(xí)）便斥，ADL提出了TLA架構(gòu)及其運(yùn)行時(shí)的接口規(guī)范——xAPI(Experience API)。xAPI提供了一個(gè)以學(xué)習(xí)者為中心的采集學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)模型威始，特別是對多數(shù)據(jù)來源系統(tǒng)的學(xué)習(xí)記錄數(shù)據(jù)的支持枢纠，擺脫了完全依靠單一LMS平臺的學(xué)習(xí)記錄采集的傳統(tǒng)模式，可以跟蹤跨平臺和跨設(shè)備的學(xué)習(xí)行為黎棠，如斷開或偶爾連上網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境晋渺、在任何設(shè)備（如智能手機(jī)镰绎，潛艇的聲納系統(tǒng)）、來自任何服務(wù)器木西、外部網(wǎng)絡(luò)瀏覽器（如本地Iphone應(yīng)用程序畴栖，F(xiàn)-16飛行模擬器）等，特別適合對移動(dòng)學(xué)習(xí)和互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)的支持八千。
培訓(xùn)和學(xué)習(xí)體系架構(gòu)TLA 的頂層架構(gòu)包括四個(gè)部分：學(xué)習(xí)行為跟蹤（Experience Tracking）吗讶、學(xué)習(xí)者檔案（Learner Profile）、內(nèi)容代理（Content Brokering）恋捆、能力認(rèn)證（Competency Infrastructure）照皆。學(xué)習(xí)行為跟蹤部分包含兩個(gè)項(xiàng)目， 一個(gè)是接口規(guī)范xAPI沸停；另一個(gè)是學(xué)習(xí)行為庫（Learning Record Store纵寝，LRS）。兩個(gè)項(xiàng)目時(shí)緊密相關(guān)的星立，接口規(guī)范xAPI所產(chǎn)生的學(xué)習(xí)行為記錄入LRS（學(xué)習(xí)行為庫）中爽茴。
2.2 xAPI與學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)
xAPI的學(xué)習(xí)行為Statement是xAPI規(guī)范定義的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它通過“活動(dòng)流”（Activity Stream）模式簡化并規(guī)范了學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)[5]绰垂。Statement主要包含三種元素：操作者（Actor）室奏、動(dòng)作（Verbs）以及與學(xué)習(xí)行為的對象（Object）。這三種元素可組合成一組最簡潔的活動(dòng)流格式：< 操作者（Actor）劲装，動(dòng)作（Verb）和對象（Object）>胧沫。例如：“小沈（Actor）學(xué)習(xí)了（Verb）5S改善課程（Object）”，“小李（Actor）觀看了（Verb）介紹xAPI的YouTube視頻（Object）”占业。Statement的所有元素組成可如下圖所示[6]绒怨。
2.2基于xAPI的LRS學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)
互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)谦疾、游戲?qū)W習(xí)南蹂、虛擬/模擬、百度文庫閱讀與下載念恍，百度知道提問與回答六剥、觀看土豆學(xué)習(xí)視頻、查看微信文章峰伙、百度搜索疗疟、社交網(wǎng)絡(luò)等正式與非正式學(xué)習(xí)系統(tǒng)采用xAPI規(guī)范建立接口程序，為學(xué)習(xí)行為生成Statement記錄入LRS（學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)庫）中瞳氓，如下圖所示（以LMS平臺為例）策彤。
LRS是存儲學(xué)習(xí)行為記錄大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。LRS可作為LMS的一部分，LMS可直接利用LRS中的學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)查詢與統(tǒng)計(jì)店诗，也可利用LRS中的學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析叽赊。LRS也可是獨(dú)立的、公共的學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)庫必搞，來源廣泛的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為（不同學(xué)習(xí)應(yīng)用系統(tǒng)必指、平臺，或個(gè)人主動(dòng)上傳的學(xué)習(xí)行為）都可進(jìn)行存儲恕洲，這樣就能實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)行為的共享塔橡；LRS間能共享數(shù)據(jù)，因此學(xué)習(xí)者和數(shù)據(jù)能從一個(gè)組織傳向另一個(gè)組織霜第。學(xué)習(xí)行為記錄（語句）也能被發(fā)送到多個(gè)LRS葛家，我的學(xué)習(xí)記錄能記錄在公司的LRS，也能記錄在自己私人的LRS泌类。
應(yīng)用系統(tǒng)只要獲得LRS的授權(quán)癞谒，便可以從中獲取學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，對學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢刃榨、統(tǒng)計(jì)弹砚、分析及可視化展現(xiàn)等處理，但這些處理與xAPI與LRS無關(guān)枢希。這樣xAPI與LRS與應(yīng)用系統(tǒng)解耦桌吃，它僅關(guān)注數(shù)據(jù)存儲與接口，使數(shù)據(jù)與接口更易標(biāo)準(zhǔn)化苞轿、數(shù)據(jù)服務(wù)更加靈活茅诱、更易擴(kuò)展。
Rustici軟件公司已建立了公共LRS大數(shù)據(jù)庫DEMO搬卒，臺灣VisCa（Visual Catch）已建立了公共LRS大數(shù)據(jù)庫瑟俭。
2.2 基于xAPI與LRS的學(xué)習(xí)行為獲取與共享
xAPI包含4個(gè)接口，分別為語句接口(Statement API)契邀、狀態(tài)接口(State API)摆寄、活動(dòng)描述接口(Activity Profile API)以及代理描述接口(Agent Profile API)。語句接口負(fù)責(zé)語句在LRS中的存儲以及取出蹂安；狀態(tài)接口用于暫存活動(dòng)內(nèi)容的狀態(tài)椭迎，以便在不同的會話、設(shè)備中重現(xiàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)田盈；活動(dòng)描述接口用于存放和獲取活動(dòng)的完整描述；代理描述接口向LRS內(nèi)添加與代理（即應(yīng)用接口）相關(guān)的數(shù)據(jù)[7]缴阎。4個(gè)接口都是RESTful架構(gòu)允瞧，語句(Statement)采用JSON規(guī)范，支持對LRS中數(shù)據(jù)以Web資源請求操作的方式進(jìn)行處理，包括獲取述暂、更新痹升、增加以及刪除∑杈拢基于xAPI與LRS的LMS平臺獲取與共享學(xué)習(xí)行為疼蛾，其開發(fā)模式如表1所示。
2案例設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
xAPI項(xiàng)目網(wǎng)站（http://tincanapi.com/）上列出了目前已實(shí)現(xiàn)XAPI 的一百多家公司和機(jī)構(gòu)艺配，包括Adobe察郁、Articulate，Blackboard转唉、Aquafadas等皮钠。在制造業(yè)在線教育平臺——“智勝現(xiàn)場”（http://www.zsxc100.com）項(xiàng)目中，我們采用平臺開發(fā)模式赠法，基于SCORM麦轰、xAPI與LRS實(shí)現(xiàn)了一套LMS平臺。
3.1?基于SCORM砖织、xAPI與LRS的LMS平臺架構(gòu)
基于SCORM款侵、xAPI與LRS的LMS平臺架構(gòu)如下圖所示。
LMS平臺必須承載課程內(nèi)容侧纯，而目前大量課程課件格式以視頻喳坠、SCORM課件（AICC課件與SCORM課件類似）為主，LMS平臺必須兼容這些課程內(nèi)容茂蚓；新的xAPI規(guī)范課件則必須要求LMS平臺調(diào)整或新建壕鹉，來支持其內(nèi)容。因此建立兼容SCORM聋涨、適應(yīng)xAPI與LRS的LMS平臺晾浴，是LMS實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)的一種途徑。
”智勝現(xiàn)場”主要基于SCORM牍白、xAPI與LRS實(shí)現(xiàn)以下內(nèi)容：
1）LMS平臺仍采用SCORM API兼容SCORM課件脊凰，仍采用固有模式承載視頻等其他課程內(nèi)容；針對xAPI課件（其課程包形式仍為SCORM課程包茂腥，只是其遵循xAPI規(guī)范）狸涌，采用xAPI與LMS平臺進(jìn)行交互；此作為LMS平臺的核心業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)（例如學(xué)習(xí)最岗、查詢帕胆、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等）般渡，其數(shù)據(jù)保存入LMS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中懒豹，同時(shí)抽取學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)調(diào)用xAPI接口記錄入LRS中芙盘。
2）其他LMS的關(guān)聯(lián)獨(dú)立應(yīng)用系統(tǒng)，直接調(diào)用xAPI接口記錄學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)入LRS中脸秽，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)行為跨系統(tǒng)共享儒老。
3）LRS中的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，主要用于LMS平臺的學(xué)習(xí)行為分析功能及與外部系統(tǒng)交換學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)记餐，此子系統(tǒng)實(shí)際也可成為LMS平臺的日志子系統(tǒng)驮樊。LRS數(shù)據(jù)庫采用HBASE，便于以后進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析片酝。
3.2 智勝現(xiàn)場LMS平臺學(xué)習(xí)行為
xAPI規(guī)范規(guī)定了30種常用動(dòng)作【Verb】類別囚衔，15種常用活動(dòng)【Activity】類別∧魄樱“智勝現(xiàn)場”LMS平臺學(xué)習(xí)行為必須與這些類別進(jìn)行對應(yīng)佳魔。“智勝現(xiàn)場”LMS平臺首先晦炊，總結(jié)系統(tǒng)涉及與學(xué)習(xí)相關(guān)的學(xué)習(xí)行為鞠鲜，然后通過選擇xAPI規(guī)范對應(yīng)的動(dòng)作和活動(dòng)將所有的學(xué)習(xí)行為映射為xAPI規(guī)范中的語句Statement，從而記錄下完整的學(xué)習(xí)行為断国。例如贤姆，在針對百度知道類似的問答應(yīng)用：第一步，歸納有哪些學(xué)習(xí)行為稳衬，主要包括提問霞捡、回答、采納回答薄疚、補(bǔ)充提問碧信、對回答點(diǎn)贊、對回答評論等街夭。第二步砰碴，對第一步提出的學(xué)習(xí)行為篩選出需要記錄為學(xué)習(xí)行為的，包括：提問板丽，表明學(xué)習(xí)需求呈枉；回答，反映回答者對學(xué)習(xí)需求的幫助埃碱；采納回答猖辫，說明回答者的幫助解決了學(xué)習(xí)的需求等。第三步砚殿，選擇xAPI規(guī)范對應(yīng)的動(dòng)作和活動(dòng)進(jìn)行Statement映射啃憎。“智勝現(xiàn)場”LMS平臺的學(xué)習(xí)行為的對應(yīng)的動(dòng)作【Verb】類別瓮具，常用活動(dòng)【Activity】類別如下表所示荧飞。
4. 總結(jié)與展望
本文探討了xAPI規(guī)范及與學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)的關(guān)系凡人，提出基于xAPI并兼容SCORM的LMS學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)名党。該系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)用于“智勝現(xiàn)場”LMS平臺叹阔，將SCORM、xAPI传睹、LRS與LMS平臺相融合耳幢，運(yùn)用xAPI中的語義與接口框架對學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一記錄，能夠跟蹤包括LMS內(nèi)外的正式與非正式學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)行為欧啤，有效得將正式學(xué)習(xí)與非正式學(xué)習(xí)及應(yīng)用系統(tǒng)的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)相融合睛藻，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)獲取與共享，并可將所有學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)確得展示給學(xué)習(xí)者邢隧。下一步將在學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析與挖掘應(yīng)用店印；并將對公共LRS大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行研究，探索更大范圍的學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)共享倒慧、分析及挖掘按摘。
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