摘要
当前，世界正处于知识经济时代，我国也在加快推进信息化时代的教育变革。在线学习也逐渐与线下学习相融合，迎来新的发展阶段。但在线学习仍存在一些问题，包括个性化不足、难以实现实时学习调节等。如何提升在线学习效果成为了教育研究者们的努力方向。与此同时，随着智能技术的不断发展，生理测量的精度不断提升，各个模态生理数据应用于学习分析领域的研究不断增加，教育者们逐渐重视这种客观数据对于挖掘学习过程状态的价值。同时，认知风格也是影响在线学习效果，实现个性化教育的重要指标。教育研究者们致力于深化相关领域的理论与实践研究，重视智能在线学习平台的研发，旨在促进教育现代化的发展。 基于此背景，本研究通过梳理认知风格以及在线学习效果的相关理论，选取与学习认知密切相关的眼动、脑电与表情三个模态的生理数据，来探究不同认知风格的学习者在进行在线学习的过程当中，其在线学习效果与各模态数据之间的关系。同时，以此为基础来构建基于多模态的不同认知风格在线学习效果模型，验证模型的性能，并将该模型应用于在线学习系统的构建与开发当中，通过展开教学实践，进一步验证了模型的有效性与在线学习系统良好的应用效果。具体来说，本研究从以下三个方面展开： （1）基于多模态的不同认知风格在线学习效果模型构建。通过探索各模态数据与学习效果之间的关联性，以及整体-分析型认知风格学习者在学习过程中体现的生理数据差异，来完成模型构建的理论可行性分析。之后进行模型的具体构建，包括数据采集模块、数据处理模块以及算法应用模块，旨在通过机器学习方法进行不同认知风格学习者的在线学习效果的实时预测。最后进行模型的验证与分析，通过实验收集学习者数据，来探究整体型学习者子模型和分析型学习者子模型的学习效果预测性能，验证模型构建的可行性与科学性。 （2）基于模型的在线学习原型系统开发。基于本研究所构建的模型，以及认知风格理论和在线资源推荐机制，开发了在线学习原型系统。系统共分为四大模块，通过认知风格识别模块与基于模型的学习效果预测模块，来进行学习者的实时画像。通过个性化课程资源推荐模块当中的课程匹配机制，将学习者画像与在线课程资源库中的课程标签进行匹配，为学习者不断推荐个性化的学习资源。最后通过学习报告生成模块为学习者提供反馈，促进其下一步的学习方案制订。系统的开发为在线学习领域的研究提供了实践工具。 （3）教学实践开展。使用中国大学慕课平台与本研究开发的在线学习原型系统进行教学实践，通过对照实验的方法，分析实验组与对照组学习者在学习行为、学习效果以及学习体验方面的差异，以此来探究本研究所开发的学习系统的应用效果，以及模型应用于系统中的有效性。 通过上述的研究与探索，本研究得到以下结论：（1）本研究所构建的基于多模态的不同认知风格学习效果模型的构建具有科学性与可行性，能够准确预测在线学习环境下学习者的实时学习效果，其中使用决策级融合方法的整体型与分析型模型准确率均超过80%，为在线学习过程中学习效果的测量提供了一种更加客观且不打断学习连贯性的方法。（2）本研究所构建的基于模型的在线学习原型系统的功能丰富，尤其是个性化课程资源推荐功能，能够弥补以往在线学习的不足，带来个性化与智能化的学习。相比于传统的在线学习平台，本研究所构建的学习系统能够更显著地提升整体型与分析型学习者的在线学习效果，同时也为学习者带来更加良好的在线学习体验，证明了系统的有效性与科学性。
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