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基于信息技术的学习行为测评框架研究*(2)

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（2）动作和状态识别模块：对测量的原始数据进行处理，根据教学评测人员设定的计算模型，通过阈值判别、分类识别等方法，将原始的测量数据转化为基本的学习行为数据，包括具体行为事件（例如举手发言、凝视思考）的发生时间、幅度、持续时间等；

（3）行为指标分析模块：进一步对学习者学习过程的行为数据进行分析，基于时序分析方法融合不同数据源，获得对于学习者行为状态（例如活跃度、注意力）的量化估测结果；

（4）综合评价模块：教学评测人员结合不同教育应用场景的特征，结合教学内容、教学行为的时序过程，对学习者的学习过程进行分析判断（例如是否符合教师的设计预期）。

2.评测指标

（1）学习行为的原始测量数据

图1 学习行为测评框架图

学习行为分析的原始测量数据主要包括学习者的注意力、面部特征、肢体姿态以及情绪表达等。表1列举了通过现有信息技术手段可以测量的原始数据。

表1 学习行为原始测量数据说明分类名称英文名称描述测量手段及应用面部嘴巴张闭Mouth open/close嘴巴张开程度的状态眼睛张闭Eyesopen/close眼睛张开程度的状态图像识别[13]（疲劳检测等）情绪紧张Nervous心情紧张高兴Happy心情愉悦困惑Confuse疑惑焦虑Worry心情焦虑图像识别（人体健康、情绪状态判别等）焦点Fixation focus视线的焦点位置眼动眼动测量（广告设计、UI设计等）轨迹Sight trajectory视线移动的轨迹眨眼频率Blink frequency单位时间内眨眼的次数抬/低头Look up/down肢体学习过程中常见的动作类型体感测量[14]（人体动作分析、异常行为检测等）侧头Side head站立Stand up坐下Sit down弯腰Bent down趴桌Lie on table托腮chin rest

学习者的面部图像可以通过高清摄像头采集，进一步进行图像处理可以获得其面部器官特征以及面部表情特征。常见的面部特征指标包括眼睛的张闭、嘴巴的张闭；目前图像处理技术可以识别出的面部表情包括高兴、焦虑、紧张等。学习者的眼部运动（即眼动）数据可以通过眼动仪（例如Tobii、Allienware）测量得到，后者通过对红外瞳孔图像分析可以估计出学习者的视线在屏幕的落点，可以获得的数据包括视线轨迹、焦点分布等。学习者的肢体姿态数据可以通过体感仪（例如Microsoft Kinect）测量得到，后者可以识别一些主要的人体骨骼动作，包括抬/低头、侧头、站立、坐下、弯腰、趴桌等。

上述列出的传感设备都是非接触式的测量工具，此外，还有一些接触式传感设备可以用于学习者的行为测量，其相关测量指标并未在表1中列出。例如，通过腕表检测学习者的心率、血压等，通过可穿戴头盔检测学习者的脑电变化数据等。接触式传感设备的使用具有一定的局限性，更适合于个体独立教学的场景。

（2）学习行为基础数据

学习行为数据记录进行学习过程测评所需要的特定的学习行为。一个有意义的行为，往往是通过对原始测量数据的检测和测量获得的。例如，学生在教室座位上的一次偏头动作，可能是无意识的一个举动，也可能是特意的一个动作；学生多次连续偏头或者持续偏头动作，就是有意识的动作，可能就需要记录了。并且，有效学习行为的定义往往依据应用场景不同而异。例如，同样是偏头观看其他同学，在自由讨论环节属于无需记录的正常行为；在教师讲解环节就属于可记录可不记录的特殊行为；而在在线测试环节就是必须记录的异常行为。因此，学习行为数据需要教学评测人员开展有针对性的设计和定义。对学习行为的记录通常包括该行为的发生时间、持续时长、动作幅度等信息。

（3）学习行为评价指标

学习行为评价指标是行为测评的最终指标。对学生来而言，需要关注其在学习过程中的表现出的疲劳度，对课堂的参与度，对学习内容的关注度以及各种肢体行为；对教师而言，需要关注其课堂组织能力以及课堂行为表现等。除此之外，还包含了一些与学习相关的对象，如试卷、课件等以及教学软件等。表2给出了一些常见的教学评价指标。

表2 教学评价指标分类及说明分类指标名称英文名称描述学生Classroom organizing ability教师在课堂上的管理疲劳度Fatigue degree学生学习过程中的疲劳程度参与度Participation degree学生课堂中的活跃程度关注度Attention degree学生课堂上对黑板的关注程度课堂组织能力教师课堂行为表现Classroom behavior教师在课堂上的行为检测分析试卷难易程度Difficulty level试卷总体难易程度评价试题设计Selection ofquestions单个题目的设计是否合理教学资源内容及表现形式Content and expression对学生的吸引程度及教学效果学习软件软件设计Software operability考察学习者使用该软件时的表现结合学习结果评价软件

文章来源：《教育研究与实验》网址: http://www.jyyjysyzz.cn/qikandaodu/2021/0119/660.html