互动文本分析的混合式教学智能交互研究.pdf

第卷 第期 年月：互 动 文 本 分 析 的 混 合 式 教 学 智 能 交 互 研 究关佳，倪晨，王琦，李 渔 迎，方恺（同 济 大 学物 理 科 学 与 工 程 学 院；教 育 技 术 与 计 算 中 心，上 海）摘要：人 工 智 能、大 数 据、互 联 网 等 现 代 信 息 技 术 的 快 速 发 展 促 进 了 教 育 教 学 的深 刻 变 革，混 合 式 教 学 应 运 而 生。通 过 运 用 文 本 分 析 方 法 对 混 合 教 学 模 式 下 学 生的 提 问 文 本 数 据 进 行 智 能 化 分 析，提 出 建 立 预 警 反 馈、智 能 问 答、教 学 资 源 智 能 推送 和 教 学 通 知 智 能 发 布 等 模 块，构 建 适 合 混 合 式 教 学 的 智 能 交 互 系 统。该 系 统 的建 立 有 助 于 改 善 线 上 线 下 教 学 过 程 中 师 生 交 互 即 时 性 差、交 互 效 率 低、教 学 资 料 不匹 配，以 及 信 息 资 源 推 送 针 对 性 不 足 等 问 题，尤 其 对 于 高 校 实 践 类 课 程 开 展 混 合 教学 模 式 具 有 借 鉴 意 义。关 键 词：混 合 式 教 学；智 能 交 互；文 本 分 析中 图 分 类 号：文 献 标 志 码：文 章 编 号：（），（；，）：，：；收 稿 日 期：基 金 项 目：虚 拟 仿 真 实 验 教 学 创 新 联 盟年 度 课 题 项 目（）作 者 简 介：关佳（），女，山 西 忻 州 人，博 士，助 教，主 要 研 究方 向 为 物 理 实 验 教 学 以 及 量 子 光 学。：；：通 信 作 者：方恺（），女，江 苏 南 京 人，博 士，教 授 级 高 级 工程 师，研 究 方 向 为 物 理 实 验 教 学、教 育 技 术 学 和 凝 聚 态 物 理。：；：引言随 着 人 工 智 能、大 数 据、互 联 网 等 现 代 信 息 技 术 对教 育 教 学 的 强 力 赋 能，高 等 教 育 迎 来 了 高 质 量 发 展 的时 代 机 遇。加 之 新 冠 疫 情 的 影 响，以 线 上 教 学 和 移动 教 学 为 主 的 网 络 化 教 学 迅 速 发 展 成 熟。混 合 教学 模 式 是 教 育 数 字 化 转 型 背 景 下 的 一 种 新 的 教 学 模第卷式，它 将 传 统 课 堂 教 学 和 线 上 教 学 优 势 有 机 融 合，不 仅 包 括 学 习 环 境 的 融 合，而 且 包 括 教 学 资 源、学 习 方式 和 教 学 方 式 等 的 融 合。这 种 教 学 模 式 强 调 了 学生 的 主 体 地 位，有 利 于 满 足 学 生 个 性 化、信 息 化 和 定 制化 的 学 习 需 求，也 有 利 于 激 发 学 生 的 探 究 兴 趣，增 强 学生 的 实 践 动 手 能 力、创 新 能 力 和 综 合 能 力，符 合 新 时 代党 和 国 家 对 高 等 教 育“四 新 建 设”的 时 代 要 求。在 混 合 教 学 模 式 下 如 何 建 立 与 学 生 及 时 且 深 入 的教 学 交 流 与 学 习 反 馈，如 何 准 确 了 解 学 生 多 元 化 的 需求 并 予 以 满 足，给 任 课 教 师 和 教 学 管 理 人 员 带 来 了 巨大 的 挑 战。当 前，关 于 混 合 教 学 模 式 的 相 关 研 究中 教 学 交 互 的 主 要 途 径 有 利 用 论 坛、留 言 板、网 站、邮件 以 及 微 信、等 社 交 工 具 构 建 多 渠 道 的 交 流 互 动平 台 来 增 加 师 生 交 互，创 设 提 问 交 流 和 经 验 分 享 的 空间 社 区 解 决 学 生 的 问 题。对 学 生 提 问 回 答 的 方式 主 要 是 教 师 解 答、学 生 互 答、统 一 公 告 发 布 等。这 种交 互 方 式 一 方 面 难 以 保 证 互 动 的 及 时 性 和 解 决 方 案 的针 对 性，另 一 方 面 大 量 重 复 性 的 提 问 增 加 了 教 师 的 工作 量，不 符 合 智 能 化、精 细 化 以 及 科 学 化 教 育 的 需 求。混 合 教 学 模 式 下 多 渠 道 的 交 流 平 台 中 产 生 了 大 量的 交 互 文 本 数 据，其 中 包 含 学 生 学 习 过 程 的 信 息，能 反映 学 生 学 习 需 求、学 习 体 验、学 习 习 惯 以 及 学 习 态 度 等特 征，这 些 文 本 数 据 是 研 究 互 动 学 习 行 为 的 主 要 数 据来 源。利 用 文 本 分 析 技 术 可 以 深 度 挖 掘 出 交 互文 本 下 潜 藏 的 学 生 学 习 特 征，帮 助 教 师 实 现 对 学 生 学习 行 为 的 学 情 分 析 和 教 学 干 预，及 时 解 决 学 生 遇 到 的问 题。目 前，关 于 互 动 文 本 数 据 的 研 究 主 要 用 于 探 究学 生 学 习 行 为 以 及 情 感 态 度，鲜 少 有 研 究 成 果 用于 智 能 交 互 系 统 的 构 建。然 而，大 数 据、虚 拟 现 实、人工 智 能 等 智 能 技 术 在 教 育 领 域 的 深 度 融 合 已 引 发 师 生交 互 的 全 方 位 变 革。利 用 智 能 教 育 技 术 可 以 超 越 师 生交 互 的 时 空 局 限，改 变 师 生 交 互 的 方 式，重 塑 师 生 交 互的 内 容，还 为 师 生 交 互 体 验 的 丰 富 与 提 升 提 供 了保 障。本 文 提 出 利 用 文 本 分 析 方 法 对 物 理 实 验 课 程 中 采集 到 的 交 互 文 本 数 据 从 词 频、聚 类 以 及 情 感 分 析 的 角度 进 行 智 能 化 分 析，优 化 智 能 问 答 系 统，建 立 预 警 反 馈机 制，并 进 一 步 实 现 教 学 资 源 智 能 推 送 以 及 教 学 通 知智 能 发 布 等 智 能 交 互。其 中，预 警 反 馈 能 在 情 感 维 度上 弥 补 智 能 问 答 缺 少 情 感 交 流 的 缺 陷。智 能 交 互 系 统对 于 具 有 教 学 课 时 有 限、课 程 内 容 多 而 拓 展 资 源 有 限、学 生 人 数 多、学 习 监 控 性 不 强 和 师 生 互 动 不 足 等 问 题的 高 校 综 合 实 验 和 实 践 类 课 程 具 有 借 鉴 意 义。本 研 究以 期 基 于 此 应 用 案 例 更 好 地 服 务 混 合 式 教 学，助 力 个性 化、智 能 化、泛 在 化 的 混 合 实 验 教 学 新 模 式 改 革，进而 形 成 开 放 共 享、教 学 效 果 良 好 的 信 息 化 实 验 教 学 新体 系。物 理 实 验 课 程 混 合 式 教 学我 校“大 学 物 理 实 验（上、下）课 程”为 面 向 理 工 科各 专 业 本 科 生 开 设 的 公 共 基 础 课，每 学 期 上 课 学 生 人数 约 为 人。课 程 总 学 时 数 为学 时，教 学 分 为两 个 学 期 进 行，上、下 学 期 的 课 程 设 置 不 同，体 现 由 易到 难，由 基 础 到 综 合 的 特 点。课 程 教 学 内 容 结 合 大 学物 理 课 程，涵 盖 力 学、热 学、光 学、电 磁 学 和 近 代 物 理 等领 域 的 验 证 性、综 合 性、设 计 性 和 研 究 性 的 物 理 实 验 项目。实 验 内 容 涉 及 误 差 理 论、基 本 物 理 仪 器 使 用、基 本实 验 技 能 训 练 以 及 科 学 素 养 的 养 成 等。大 学 物 理 实 验是 高 等 学 校 理 工 科 大 学 生 进 行 科 学 实 验 训 练 的 一 门 基础 课 程，是 后 续 专 业 实 验 课 程 的 基 础，是 大 学 生 从 事 科学 实 验 工 作 的 入 门 向 导。根 据 建 构 主 义 的 基 本 理 论，立 足 以 学 生 为 主 体、教师 为 主 导 的 理 念，致 力 于 满 足 学 生 对 于 高 质 量 教 学 的需 求 以 及 顺 畅 及 时 的 师 生 交 互 的 需 求，物 理 实 验 中 心设 计 了 多 平 台、精 细 化 的 线 上、线 下 混 合 教 学 模 式（见图）。其 中，在 线 网 络 教 学 平 台 是 由平 台、物理 实 验 中 心 网 站、“同 济 物 理 实 验 中 心”微 信 公 众 号 和虚 拟 仿 真 实 验 教 学 系 统 等 构 成，各 平 台 同 步 开 设，优 势互 补。可 用 于 发 布 通 知、共 享 教 学 资 源 以 及 交 流 互 动的 平 台 有、微 信 公 众 号 和 物 理 实 验 中 心 网 站。多 平 台 多 渠 道 可 以 更 好 地 保 证 与 学 生 的 紧 密 联 系，确保 通 知 发 布 和 资 源 共 享 的 有 效 性 和 覆 盖 性。物 理 实 验中 心 网 站 和 微 信 公 众 号 可 以 实 现 信 息 同 步 和 交 互，还具 有 选 课、退 课、学 生 学 习 过 程 记 录、成 绩 查 询、微 课 程学 习、自 测 题 自 测、智 能 问 答 等 功 能。同 济 大 学 的 智 能问 答 系 统 利 用 了 微 信 公 众 号 平 台 提 供 的接 口 可 以实 现 学 生 对 实 验 的 知 识 原 理 和 操 作 实 践 相 关 提 问 的 智能 回 复，学 生 打 开 公 众 号 并 绑 定 身 份，向 其 发 送 相 关 实验 的 关 键 字，系 统 可 以 自 动 回 复 与 该 实 验 相 关 的 问 题答 案，帮 助 学 生 答 疑。同 时，该 系 统 还 可 收 集 学 生 的 提问，由 教 师 审 核 并 给 出 答 案 后 加 入 智 能 问 答 库。虚拟 仿 真 实 验 教 学 系 统 中 包 含 力 学、热 学、电 学、电 磁 学、光 学、近 代 物 理 以 及 自 选 实 验类 共个 实 验 项 目，部 分 实 验 项 目 与 线 下 必 做 或 选 做 实 验 内 容 一 致，因 此可 以 作 为 线 下 实 验 的 预 习 或 者 复 习 资 源 使 用，同 时 也可 作 为 拓 展 实 验。线 下 课 程 则 涵 盖 绪 论 课、理 论 课、必做 实 验 课 程、自 选 实 验 课 程 以 及 物 理 竞 赛 创 新 拓 展 训练。本 混 合 教 学 模 式 包 括 有 实 验 预 习 环 节、实 验 操 作环 节、实 验 分 析 与 总 结、拓 展 训 练 环 节 以 及 教 学 评 价 与反 馈，涉 及 学 生、教 师 以 及 在 线 网 络 教 学 平 台个 主 要对 象。在 任 何 教 学 环 节 中 学 生 都 能 与 教 师 通 过 线 上 平台 进 行 交 流，对 交 流 互 动 中 产 生 的 大 量 互 动 文 本 进 行数 据 挖 掘，可 进 一 步 优 化 智 能 问 答 系 统，建 立 预 警 反馈，实 现 通 知 发 布、教 学 资 源 推 送 和 交 互 的 智 能 化，从第期关佳，等：互 动 文 本 分 析 的 混 合 式 教 学 智 能 交 互 研 究而 增 进 五 大 教 学 环 节 中 师 生 互 动 的 紧 密 性，提 升 学 生的 体 验 感 以 及 教 学 管 理 的 精 细 化 和 科 学 化，有 效 提 高教 育 教 学 质 量。图物 理 实 验 课 程 混 合 教 学 模 式 模 型 智 能 交 互 系 统 是 以 在 线 网 络 教 学 平 台 为 基 础 并 结合 文 本 分 析 技 术 而 构 建，其 框 架 如 图所 示，主 要 包 括智 能 问 答、预 警 反 馈、教 学 通 知 智 能 发 布 以 及 教 学 资 源智 能 推 送 等 功 能。其 中，预 警 反 馈 的 实 现 是 由 系 统 提取 学 生 提 问 文 本 数 据 进 行 词 频 分 析 和 情 感 分 析，动 态设 置 词 频 以 及 情 感 值 的 阈 值 发 布 预 警，教 师 及 管 理 员收 到 预 警 信 息 后 查 看 是 否 存 在 突 发 问 题 或 者 对 学 生 的提 问 从 情 感 维 度 去 解 决 和 疏 导，增 加 人 文 关 怀，提 升 学生 的 体 验 感。教 学 通 知 智 能 发 布 需 要 利 用 词 频 分 析、聚 类 分 析 以 及 情 感 分 析 方 法 对 交 互 文 本 进 行 挖 掘 处理，从 而 细 化 通 知 内 容 实 现 学 生 热 点 问 题 的 全 覆 盖。结 合 学 生 提 问 和 情 感 变 化 的 时 间 规 律，及 时 发 布 通 知也 可 以 实 现 学 生 问 题 的 提 前 干 预。智 能 问 答 系 统 的 升级 优 化 主 要 借 助 于 词 频 分 析 和 聚 类 分 析 的 结 果，可 以避 免 教 师 大 量 回 复 重 复 性 的 问 题，提 高 工 作 效 率。在智 能 问 答 系 统 中 还 可 以 将 通 知 内 容 以 及 线 上 教 学 资 源作 为 学 生 提 问 的 参 考 答 案 智 能 推 送 给 学 生，在 提 高 和保 证 回 复 信 息 质 量 的 同 时，促 进 个 性 化 教 学。图智 能 交 互 系 统 框 架 实 验 预 习 环 节课 前 预 习 是 实 验 教 学 中 至 关 重 要 的 一 环，当 学 生对 于 实 验 原 理、实 验 仪 器、实 验 基 本 操 作 过 程、数 据 处理 方 法 等 有 初 步 了 解，才 能 在 有 限 的 线 下 实 验 学 习 中有 的 放 矢，更 好 地 理 解 实 验 内 容，反 思 实 验 过 程，启 发创 新 思 维。在 本 文 的 混 合 教 学 模 式 中，教 师 不 仅 需 要制 定 课 程 安 排，制 作 并 上 传 教 学 资 源，还 需 要 在 线 下 的绪 论 课 和 理 论 课 中 为 学 生 介 绍 课 程、实 验 原 理 以 及 安全 教 育 知 识。学 生 通 过 教 材 和 在 线 平 台 中 的 电 子 课件、微 课 程 等 线 上 教 学 资 源 学 习 相 关 实 验 内 容，或 者 利用 虚 拟 仿 真 实 验 预 习，然 后 参 加 线 下 的 绪 论 以 及 理 论课 程，并 完 成 教 材 配 套 的 练 习 题 以 及 微 信 公 众 号 中 的自 测 题。学 习 过 程 中 学 生 遇 到 问 题 可 以 随 时 通 过 在 线网 络 教 学 平 台 中 的 微 信 公 众 号 或 者系 统 等 向老 师 提 问。实 验 操 作 环 节通 过 多 渠 道 的 实 验 预 习 准 备，学 生 可 以 更 快 融 入实 验 课 堂 中，也 更 能 发 挥 自 己 的 主 体 地 位。在 线 下 课堂 中，每 个 实 验 操 作 台 上 均 有 该 项 目 对 应 的 微 课 程 二维 码，扫 码 即 可 观 看 实 验 教 学 视 频。此 外，部 分 实 验 项目 中 的 测 量 仪 器 已 连 入 局 域 网 中，教 师 可 以 通 过 实 验教 学 软 件 实 时 查 看 学 生 的 测 量 数 据，了 解 教 学 进 展，及时 发 现 问 题 并 答 疑 解 惑。有 了 线 上 资 源 以 及 数 据 监 察系 统 的 辅 助，在 课 堂 中 教 师 可 以 留 更 多 时 间 给 学 生 做实 践 练 习，通 过 检 查 学 生 的 预 习 作 业，可 针 对 性 地 进 行适 时 引 导，讲 解 重、难 点，组 织 学 生 交 流 讨 论，使 之 透 彻地 理 解 实 验 内 容，激 发 学 生 能 动 性 和 创 造 性。实 验 分 析 与 总 结实 验 课 堂 结 束 后，学 生 需 要 整 理 实 验 数 据，撰 写 实验 报 告，并 对 实 验 的 过 程 展 开 反 思 和 总 结，对 学 习 的 过程 进 行 自 我 评 价。如 有 知 识 遗 忘，可 以 通 过 微 信 公 众号 或 其 他 渠 道 留 言 提 问，寻 找 线 上 资 源 或 者 虚 拟 仿 真实 验 进 行 复 习。实 验 报 告 的 提 交 方 式 多 样，不 仅 可 以在 线 下 提 交，还 可 以 直 接 通 过 物 理 实 验 网 站 上 传 给 教师 批 阅，教 师 批 改 后 可 将 评 语、评 分 返 回 给 学 生。拓 展 训 练 环 节为 了 更 好 地 培 养 学 生 的 创 新 能 力 以 及 解 决 问 题 的能 力，本 混 合 教 学 模 式 设 置 了 多 层 次 的 拓 展 训 练。包括 线 下 自 选 实 验、虚 拟 仿 真 实 验 以 及 与 物 理 类 竞 赛 相关 的 创 新 拓 展 训 练。自 选 实 验 包 含学 时 的 理 论 讲 座以 及学 时 的 实 验 操 作，每 位 同 学 可 自 主 选 择 一 个 实验 项 目 完 成。虚 拟 仿 真 实 验 的 开 展 主 要 是 为 了 弥 补 教学 资 源 的 限 制，让 学 生 尝 试 一 些 无 法 在 实 验 室 内 完 成的 新 项 目，在 每 学 期 均 会 开 设，学 生 需 在 给 定 范 围 内 自主 选 择 实 验 项 目 完 成，一 般 第 一 学 期 学 生 只 需 完 成个 项 目，第 二 学 期 完 成个 项 目。除 此 以 外，教 师 还 会组 织 并 指 导 学 生 参 加 每 年 的 大 学 生 物 理 实 验 竞 赛、大第卷学 生 物 理 学 术 竞 赛 以 及 光 电 竞 赛 等。教 学 评 价 与 反 馈教 学 评 价 是 检 验 教 学 效 果、学 生 对 知 识 掌 握 程 度的 重 要 手 段，以 往 通 过 实 验 报 告 为 主 要 考 核 依 据 的 方法 较 为 单 一 和 片 面。在 本 混 合 教 学 模 式 下，成 绩 评 定机 制 更 客 观、全 面，体 现 过 程 性 评 价 和 多 元 化 评 价。成绩 评 定 要 素 包 括 有 每 个 必 做 实 验 的 成 绩、自 选 实 验 的成 绩、虚 拟 实 验 的 成 绩、自 测 题 成 绩 以 及 竞 赛 获 奖 加分。必 做 实 验 和 自 选 实 验 的 成 绩 由 预 习、操 作 以 及 实验 报 告 的 成 绩 构 成。此 外，在 线 教 学 平 台 记 录 有 学 生的 在 线 学 生 情 况，包 括 微 课 程 视 频 观 看 数 量 和 时 长、课程 讲 义 下 载 和 观 看 次 数、自 测 题 和 虚 拟 实 验 完 成 情 况等 数 据，并 自 动 生 成 综 合 评 价 雷 达 图。互 动 文 本 分 析 设 计互 动 文 本 作 为 学 习 者 与 教 师 之 间 最 直 接 的 交 流 载体 和 内 在 心 理 加 工 过 程 的 外 显 表 现 形 式，能 更 真 实 地反 映 学 习 者 的 学 习 动 机、认 知 发 展、情 感 态 度 以 及 学 习体 验，是 研 究 互 动 学 习 行 为 的 主 要 数 据 来 源。对互 动 文 本 数 据 进 行 深 度 挖 掘 与 分 析，可 以 直 观 真 实 地了 解 学 生 的 学 习 状 态 和 需 求，帮 助 教 师 对 学 生 的 整 体行 为 进 行 干 预、推 理 和 矫 正，更 有 助 于 教 学 理 论 和 方 法的 创 新，同 时 对 激 发 群 体 学 习 兴 趣 及 智 慧 具 有 重 要 的理 论 指 导 意 义。互 动 文 本 作 为 一 种 非 结 构 化 数据，对 其 分 析 的 方 法 属 于 文 本 分 析，也 称 为 文 本挖 掘，其 常 见 的 步 骤 包 括 有：数 据 收 集、数 据 预 处 理、文本 数 据 分 析 以 及 文 本 数 据 可 视 化 等。此 外，文 本 分 析方 法 从 不 同 角 度 细 分 还 有 情 感 分 析，、社 会 网 络分 析、主 题 挖 掘、聚 类 分 析以 及 词 频 分析等。本 研 究 主 要 用 到 的 分 析 方 法 包 括：词 频 分析、聚 类 分 析 以 及 情 感 分 析。为 了 准 确 挖 掘 出 学 生 的 交 互 学 习 行 为，从 而 促 进混 合 教 学 模 式 中 交 互 的 智 能 化，本 研 究 设 计 了 针 对 师生 交 互 文 本 数 据 的 分 析 流 程，如 图所 示，包 括 数 据 收集、数 据 预 处 理 与 文 本 分 析 方 法、分 析 结 果 可 视 化 呈 现及 应 用个 模 块。图大 学 物 理 实 验 混 合 教 学 模 式 互 动 文 本 分 析 流 程 数 据 收 集学 习 行 为 数 据 的 采 集 是 智 能 化 分 析 得 以 顺 利 开 展的 必 要 前 提 和 实 施 依 据。本 研 究 以 我 校 大 学 物 理实 验 课 程 中 上 下 两 个 学 期 学 生 在 微 信 公 众 号 平 台 的 提问 留 言 为 分 析 样 本，该 数 据 的 收 集 流 程 见 图中 的 数据 收 集 部 分 学 生 关 注 同 济 物 理 实 验 中 心 微 信 公 众 号 就可 以 直 接 在 对 话 框 中 留 言 提 问。教 师 端 有 两 种 途 径 查看 和 回 复 学 生 提 问，一 种 是 利 用 微 信 公 众 号 的“消 息管 理”功 能，这 种 方 式 下 可 以 给 学 生 共 享 一 些 图 片 资料，但 弊 端 是 回 复 时 间 有 限 制 而 且 相 关 数 据 无 法 保 留；另 一 种 是 利 用 针 对 学 生 提 问 专 门 设 计 开 发 的 微 信 管 理系 统，这 一 系 统 的 管 理 后 台 整 合 在 物 理 实 验 中 心 网 站的 管 理 系 统 中。管 理 员 或 者 教 师 使 用 账 号 和 密 码 登 录之 后，在 资 源 学 习 管 理 系 统 的“微 信 消 息”菜 单 下，可以 发 送 回 复 信 息 给 学 生，同 时 学 生 提 问 的 数 据 以 及 教师 回 复 的 数 据 均 被 保 留 用 于 教 学 研 究 分 析。数 据 预 处 理 与 文 本 分 析 方 法通 过 对 交 互 文 本 进 行 词 频 分 析、聚 类 分 析 以 及 情感 分 析，可 以 挖 掘 出 文 本 下 潜 藏 的 学 生 学 习 行 为 的 信息，发 现 师 生 交 互 的 特 点 和 规 律，并 进 一 步 找 到 优 化 交互 的 方 式。本 研 究 选 取 学 年 第 二 学 期（下学 期）以 及 学 年 第 一 学 期（上 学 期）的 学生 提 问 留 言 进 行 分 析，提 问 总 数 为 条，去 除 表 情留 言，其 中 可 供 分 析 的 文 字 提 问 为 条。数 据 收集 完 毕 后 进 行 预 处 理，合 并 共 同 话 题 词，删 除 无 效 提 问对 数 据 进 行 清 洗，提 高 数 据 质 量，为 下 一 步 的 文 本 分 析做 准 备。本 研 究 使 用 基 于分 词 的 微 词 云 软 件对 清 洗 后 的 文 本 数 据 进 行 中 文 分 词，分 词 方 法 为 混 合分 词 法，即 先 用 基 于 词 典 的 方 式 进 行 分 词，然 后 再 用 统计 方 法 辅 助。为 了 得 到 更 准 确 的 分 词 结 果，我 们 通 过建 立 自 定 义 词 典 进 一 步 筛 选 出 与 本 课 程 相 关 的 关 键词，得 出 词 频 统 计 表，并 制 作 可 视 化 词 云 图 形 象 展 示 高频 词。利 用软 件 的 邻 近 算 法 对 该 分 词 列 表 做 进一 步 的 可 视 化 聚 类 处 理，得 到 学 生 留 言 提 问 数 据的 类 目。此 外，对 于 特 定 的 高 频 词 进 一 步 分 析 了 其 词频 随 时 间 的 变 化 关 系 以 及 对 应 提 问 语 料 的 情 感 值 变化，从 而 进 一 步 挖 掘 学 生 提 问 在 时 间 和 情 感 维 度 上 的特 点 与 规 律。对 于 交 互 文 本 的 情 感 分 析，利 用 百 度 智第期关佳，等：互 动 文 本 分 析 的 混 合 式 教 学 智 能 交 互 研 究能 开 放 平 台 的 情 感 倾 向 分 析 接 口 来 研 究，该 情 感 倾 向分 析 方 法 主 要 基 于 百 度 大 数 据 平 台 的 深 度 学 习 技 术，可 针 对 具 有 主 观 情 绪 的 中 文 文 本 给 出 该 文 本 的 情 感 数值 以 及 置 信 度，并 判 断 情 感 倾 向 极 性 类 别。分 析 结 果 可 视 化 及 应 用可 视 化 分 析 是 利 用 计 算 机 的 自 动 化 分 析 能 力，结合 人 的 信 息 认 知 力，将 复 杂 的 文 本 数 据 转 为 直 观 的 图形，方 便 高 效 传 递 信 息。本 研 究 利 用 词 云 图 和 聚类 图 直 观 呈 现 出 高 频 词 以 及 它 们 之 间 的 内 在 相 关 性，从 而 帮 助 教 师 准 确 并 高 效 地 捕 捉 学 生 的 需 要，利 用 特定 高 频 词 及 其 对 应 语 料 的 情 感 值 随 时 间 的 变 化 图 可 以进 一 步 了 解 师 生 交 互 在 不 同 教 学 过 程 中 的 特 点，从 而改 进 混 合 教 学 模 式 下 的 互 动 和 信 息 反 馈 方 式，例 如 优化 智 能 问 答 系 统，建 立 预 警 反 馈 机 制，实 现 通 知 发 布 和网 络 教 学 资 源、信 息 资 源 推 送 的 智 能 化。分 析 结 果 词 频 分 析词 频 是 一 种 常 用 于 情 报 检 索 和 文 本 分 析 的 加 权 技术，用 以 评 估 一 个 词 在 文 本 文 件 中 的 重 复 程 度。词 频分 析 是 通 过 关 键 词 出 现 频 次 多 少 的 变 化 来 确 定 热 点 及其 变 化 趋 势。本 研 究 经 过 精 确 分 词 后 得 到个关 键 词，其 中 上 学 期个，下 学 期个，并 制 作 对 应的 可 视 化 词 云 图（见 图），词 云 图 中 的 文 字 越 大 代 表该 词 在 文 本 中 出 现 的 频 率 越 高。由 图可 见，在 不 同 的 教 学 安 排 下，两 个 学 期 词 云图 存 在 差 异，因 此 师 生 交 互 的 内 容 和 特 点 也 不 尽 相 同。大 学 物 理 实 验 课 程 上 学 期 学 生 的 提 问 主 要 集 中 于“虚拟 实 验”“成 绩 与 评 分”“实 验 报 告”以 及“自 测 题”；下学 期 中“自 选 实 验”和“虚 拟 实 验”这 两 个 词 最 为 突 出，其 他 高 频 词 还 包 括“实 验 报 告”“密 码 锁 定 与 重 置”“成绩 与 评 分”以 及“自 测 题”等。可 以 发 现“自 选 实 验”“虚 拟 实 验”和“自 测 题”涉 及 大 学 物 理 实 验 课 程 混 合教 学 模 式 的个 重 要 教 学 活 动，即 线 下 自 选 实 验、线 上虚 拟 仿 真 实 验 以 及 线 上 自 测 题，它 们 与 学 生 自 主 选 择、自 主 学 习 和 个 性 化 学 习 有 关，需 要 学 生 根 据 自 身 情 况自 主 完 成 选 课、参 加 线 下 讲 座、登 录 虚 拟 实 验 平 台 完 成实 验 和 上 传 虚 拟 实 验 报 告 等 活 动。这个 教 学 活 动中，涉 及 任 课 教 师、教 学 管 理 人 员、学 生 以 及 在 线 网 络教 学 平 台 多 个 对 象，需 要 线 上 线 下 多 种 教 学 资 源 的 配合，呈 现 出 交 互 频 繁 且 复 杂 的 特 点。“成 绩 与 评 分”和“实 验 报 告”都 与 学 生 成 绩 相 关，通 过 这 个 分 析 也 发 现学 生 对 于 课 程 的 评 价 方 式 极 为 关 注。通 过 图也 可 发 现 学 生 关 于 实 验 的 知 识 原 理 和 操作 实 践 的 提 问 相 比 较 少，提 问 偏 向 于 教 学 管 理 的 内 容，因 此 有 必 要 进 一 步 优 化 智 能 问 答 系 统，拓 宽 其 回 复 范围。但 是 实 验 管 理 相 关 的 关 键 词 与 实 验 原 理 和 操 作 实践 类 关 键 词 不 同，这 些 关 键 词 可 能 对 应 的 问 题 以 及 答案 种 类 繁 多，各 不 相 同，甚 至 同 一 关 键 词 在 不 同 的 学 期对 应 不 同 的 问 题 和 答 案。因 此，为 了 更 全 面 并 且 准 确梳 理 出 各 高 频 词 对 应 的 问 题，需 要 通 过 聚 类 分 析 对 高频 词 间 的 隐 含 关 系 进 行 研 究。（）大 学 物 理 实 验（上）课 程 词 云（）大 学 物 理 实 验（下）课 程 词 云图大 学 物 理 实 验 课 程 可 视 化 词 云 图 聚 类 分 析聚 类 分 析 是 在 没 有 任 何 先 验 知 识 的 情 况 下，从 未标 记 的 文 本 材 料 中 创 建 有 意 义 的 分 类，主 要 的 聚 类 算法 可 以 划 分 为 如 下 几 类：划 分 方 法、层 次 方 法、基 于 密度 的 方 法、基 于 网 格 的 方 法 以 及 基 于 模 型 的 方法。目 前，许 多 聚 类 算 法 已 被 加 入、等 统 计 分 析 软 件 包 中。本 文 借 助软 件 的数 据 可 视 化 功 能，利 用 邻 近 算 法 对 学 生 提 问 语 料 中 的个 关 键 词 进 行 聚 类。大 学 物 理 实 验 上 学 期 的个 关 键 词 聚 类 后 得 到个 团 块 见 图（），下 学 期 的个 关 键 词 聚 类 后 得 到个 团 块 见 图（），其 中相 同 颜 色 的 为 同 一 类，每 个 圆 对 应 一 个 关 键 词，圆 的 大小 综 合 反 映 词 频 数 目 以 及 关 联 度 的 大 小，线 代 表 两 个关 键 词 间 具 有 相 关 性，线 的 粗 细 代 表 相 关 性 的 大 小，数字 则 表 示 该 关 键 词 的 词 频 数。部 分 关 键 词 由 于 和 其 他词 无 相 关 性，所 以 没 有 显 示 在 该 图 中。图中 黄 色 团 块 里 的 关 键 词 与“虚 拟 实 验”的 关联 度 较 高，聚 类 为 线 上 虚 拟 仿 真 实 验 类；红 色 团 块 中 的关 键 词 与“自 选 实 验”关 联 紧 密，自 动 聚 类 为 线 下 自 选实 验 类；绿 色 的 关 键 词 是 与 线 下 必 做 实 验 相 关 的；通 过聚 类 后 还 发 现，蓝 色 团 块 中 的 关 键 词 与 除 虚 拟 实 验 以外 的 线 上 其 他 教 学 资 源 有 关，例 如：“自 测 题”“公 众号”“视 频”“讲 义”和“资 源 库 管 理”等。从 文 本 的 聚类 结 果 可 见，混 合 教 学 模 式 中 上、下 两 个 不 同 学 期 内 学第卷（）大 学 物 理 实 验（上）关 键 词 聚 类（）大 学 物 理 实 验（下）关 键 词 聚 类图大 学 物 理 实 验 课 程 关 键 词 聚 类生 的 提 问 存 在 差 异，由 于 教 学 安 排 的 不 同，下 学 期 中 的线 下 自 选 实 验 活 动 是 一 个 重 要 的 分 类。共 同 分 类 包括：线 上 虚 拟 仿 真 实 验；线 下 必 做 实 验；线 上其 他 教 学 资 源。其 中，“成 绩 与 评 分”这 一 高 频 词 在 上下 学 期 属 于 不 同 分 类，这 是 因 为 在 上 学 期 该 关 键 词 与“自 测 题”等 其 他 线 上 教 学 资 源 关 联 度 较 高 见 图（），即 学 生 对 于 自 测 题 的 评 分 等 问 题 比 较 关 注；而在 下 学 期，“虚 拟 实 验”的“成 绩 与 评 分”则 更 受 关 注 见 图（）。根 据 聚 类 结 果，可 以 进 一 步 升 级 智 能 问 答 系 统 的功 能 设 计，并 丰 富 通 知 发 布 的 内 容。以 大 学 物 理 实 验（下）学 期 的 数 据 分 析 为 例 说 明，根 据 图（）的 聚 类结 果，可 归 纳 出 如 表所 示 的 高 频 词 类 目 表 并 总 结 出类 常 见 的 问 题。由 于 每 学 年 同 一 学 期 的 教 学 安 排有 一 定 的 延 续 性，因 此 这 些 常 见 问 题 可 以 为 后 一 学 年对 应 学 期 的 通 知 发 布 提 供 参 考，以 期 做 到 提 前 干 预。例 如，通 过 表归 纳 出 线 下 自 选 实 验 常 见 问 题 包 括 有实 验 安 排、实 验 预 习 以 及 实 验 内 容 的 相 关 问 题，涉 及 的关 键 词 见 表。根 据 自 选 实 验 相 关 的 关 键 词 以 及 课 程安 排 可 有 针 对 性 地 发 布 教 学 通 知 或 公 告。此 外，通 知内 容 还 可 以 作 为 相 关 提 问 的 标 准 答 案 录 入 到 智 能 问 答系 统，当 学 生 提 问 到 这 些 关 键 词 时，智 能 推 送 通 知 内容，提 高 智 能 问 答 系 统 的 回 复 效 率 和 质 量。对 于 实 验原 理 和 操 作 实 践 相 关 的 关 键 词，不 仅 可 以 通 过 录 入 问答 来 丰 富 智 能 问 答 库，还 可 以 智 能 推 送 对 应 的 线 上 教学 资 源 给 学 生，为 其 个 性 化 学 习 提 供 帮 助。表大 学 物 理 实 验（下）高 频 词 类 目 表一 级 分 类（关 键 词 词 频）二 级 分 类说 明（关 键 词）线 下 自 选 实 验（）实 验 安 排关 于 自 选 实 验 选 课 和 讲 座 中 时 间 冲 突、名 额 有 限 以 及 请 假 方 式 等 相 关 问 题（选 课、讲 座、时 间 冲 突、名额、物 理 实 验 网 站、扩 容、实 验 室、请 假、联 系 电 话）实 验 预 习关 于 自 选 实 验 预 习 内 容 以 及 预 习 报 告 撰 写 的 问 题（预 习）实 验 内 容关 于 自 选 实 验 项 目 内 容 的 相 关 问 题（太 阳 能、光 学、色 散、晶 体）线 上 虚 拟 仿 真 实 验（）账 号 管 理关 于 虚 拟 实 验 的 账 户 登 录、密 码 锁 定 与 重 置 的 问 题（密 码 锁 定 与 重 置、管 理 员、账 户）实 验 报 告关 于 实 验 报 告 模 板 下 载、实 验 报 告 撰 写 以 及 提 交 的 问 题（实 验 报 告、报 告 模 板、补 交）思 考 题关 于 虚 拟 实 验 项 目 中 思 考 题 的 问 题（思 考 题）实 验 内 容关 于 虚 拟 实 验 项 目 内 容 的 相 关 问 题（示 波 器、透 镜、牛 顿 环、电 路、弗 兰 克 赫 兹）实 验 成 绩关 于 各 项 目 以 及 总 评 成 绩 问 题（成 绩 与 评 分）线 下 必 做