xAPI与基于Moodle的在线学习经历数据获取*

胡建平



xAPI与基于Moodle的在线学习经历数据获取*

胡建平

（江苏连云港师范高等专科学校数学与信息工程学院，江苏连云港 222006）

在线学习的发展离不开规范的技术标准，但是早期的SCORM（Sharable Content Object Reference Model，可共享内容对象参考模型）技术标准已经不能适应目前的学习需求，而xAPI（Experience Application Programming Interface，经验应用程序编程接口）的出现为在线教育带来了新的发展机遇。文章介绍了xAPI的基本功能、xAPI的核心Statement（声明）及xAPI的存储机制LRS（Learning Record Store，学习记录存储），并通过Moodle平台详细介绍了基于xAPI的在线学习经历数据的获取过程。文章指出，xAPI能更好地支持学习生态系统的建设、完善评价机制、促进个性化学习的实现，对在线教育具有积极意义。

xAPI；LRS；Statement；Moodle平台

引言

近年来，MOOC（Massive Open Online Courses，大规模开放在线课程）、SPOC（Small Private Online Course，小规模限制性在线课程）在全世界范围内迅速发展，对高校课堂教学造成的影响日益明显。借助这股信息化教学改革的浪潮，高职院校的教学改革也得到了快速发展。将基于SPOC的线上线下混合教学模式引入到高职院校的教学实践中，有利于促进高职院校教学方法、教学手段和教学模式的改革，进而提高教学质量和教学水平、提升人才质量。

在线学习的发展离不开规范的技术标准，而在国际众多的技术标准中，ADL（Advanced Distributed Learning，高级分布式学习）发布的SCORM是当前最具代表性的标准，它提供实现在线学习对象的互操作、可访问、重用性等综合的数字化学习功能。每个标准都在特定的时代满足了人们学习的一些需求，同时也会随着时间的发展暴露出一些不足。随着网络资源和Web 2.0工具的快速多样化与去集中化，行动运算的发展与行动设备全面普及[1]，SCORM标准存在的一些缺陷逐渐暴露出来，明显已经不能满足现代学习环境的需要。比如，SCORM标准只记录基于浏览器内部发生的有限学习行为，无法对LMS（Learning Management System，学习管理系统）以外多样化的学习行为进行持续性的跟踪记录；对学习资源采用通用的属性进行描述，只能追踪特定课程的学习资料[2]；需要依赖持续的网络支持，不能记录非网络连接状态的学习行为；只能追踪一位学习者，很难追踪团队学习等[3]。为了克服SCROM标准所面临的许多局限，追踪更为复杂、具体的学习经历，新的学习技术规范xAPI应运而生，将推动在线学习的新发展。

一xAPI简述

xAPI是TLA（Training and Learning Architecture，训练与学习框架）的一部分，是一个存储和访问学习经历的技术规范。作为学习经验的应用程序编程接口，xAPI与设备和平台均无关，可以采集并记录不同学习活动中的学习者经历（在线或离线），不管学习以何种方式发生，诸如移动学习、模拟、虚拟现实、教育游戏以及现实世界的活动等都可以通过xAPI进行采集、记录与追踪；同时，xAPI还提供了对数据的检索、读取和写入功能，方便其它系统能够进行连接并使用这种服务来接受、分享数据，以便对采集到的学习数据做进一步的学习分析，由此弥补了传统技术标准在学习记录和分析上的不足，拓展了学习的生态圈。目前，xAPI已被许多公司和产品所采用，如Adobe、Articulate、Blackboard、Efront、Moodle和Sakai等。

xAPI利用活动流（Activity Stream）的概念来描述学习者的学习经历，当学习者与其他人或内容通过互动进行学习时，xAPI可以记录下这些学习经历。学习经历以Statement形式存在，而一个Statement除了具有执行者、动作、对象这三个基本属性，还可以包含结果、情境、时间戳、授权等可选属性[4]，如表1所示。当某项学习活动要被记录下来时，xAPI就会以“Actor + Verb + Object”的格式传输到LRS中。比如，在非正式学习中，王刚同学在知乎网站浏览并阅读了“关于翻转课堂都有哪些缺点？”的页面，xAPI会以“王刚read 关于翻转课堂都有哪些缺点？”的格式记录下这个学习经历，并将其传输到LRS中。

表1 Statement的主要属性[5]

LRS是用来接收、存储和返回学习经历数据的存储机制，它通过xAPI定义的接口来交换Statement对象，任何设备和系统只要遵从xAPI规范，便可以向LRS传输数据[6]。在学习过程中，其它任何工具发送或检索学习活动数据时，都需要一个作为中央存储的LRS与xAPI进行互动。xAPI对于LRS的实现是非常灵活的，仅进行了抽象定义[7]。LRS既可以集成到一个LMS中，也可以是一个包括一系列报告和分析功能的独立产品。不同的LRS之间可以相互沟通，确保数据共享。SCORM与其它在线学习标准仅仅可以储存一部分学习数据，而xAPI可以让LRS储存几乎所有的学习记录，从而得到关于学习者的更精确、更全面的学习报告。此外，LRS也可以存在于任何地方，当学习者使用新工具或内容、选修新课程、转换工作时，他的所有累积记录都能带走，使新环境不会对他一无所知[8]。

二基于Moodle平台的在线学习经历数据获取

Moodle是一个开源的LMS，于1999年由澳大利亚科廷科技大学的Dougiamas博士创建发起。Moodle平台依托社会建构主义的教育思想而建立，其界面简单精巧，具有兼容性和易用性等特点。教育工作者可以利用Moodle平台来设计有效的在线学习课程，使加入课程后的学生能在任何时间、任何地点进行学习。许多高职院校也使用Moodle平台开展基于SPOC的翻转课堂教学——课前，学生通过该平台自主选择学习内容，以满足个性化的学习需要；课堂上，教师针对学生课前的学习反馈，根据教学目标选择适合的方法，有计划地进行多边互动的课堂活动。

1 Logstore xAPI插件

Moodle是一个自由的、基于模块化设计的开源学习管理系统，世界各地的研究者正在不断地开发Moodle的新插件。这些新插件可以使Moodle添加额外的特性和功能，其开发使用不仅丰富了教学活动的设置，还减少了教师的工作量。Logstore xAPI就是这样一个活动日志类插件，它由扩展器（Expander）、翻译器（Translator）和发射器（Emitter）等三部分组成，利用它可以将xAPI的Statement发送到选择好的LRS中。

2 LRS获取

在跟踪学习经历时，还需要一个用来存储或者检索学习经历数据的LRS。LRS可以通过两种方法获取：一种是自己创建，另一种是使用免费开源或者商业化的LRS。由于自己创建一个LRS比较繁琐、复杂，故一般情况下不采用这种方法，而是采用第二种方法。

常用的LRS有：①Watershed LRS，它是一个学习分析平台，可以为学习数据提供可视化的分析；②SCORM Cloud，它可以免费使用，可被用来测试xAPI内容，或被用作一个存储中心来存储xAPI数据；③Visca，它是一个内建分析模块的LRS，也是台湾地区第一个提供完整LRS认证与存储的云平台网站，可被视为一个储存数据库，与应用服务平台连接后，学习记录数据可以自由地存取与再处理[9]。

3 LRS及Logstore xAPI配置

首先，在教学服务器上搭建并设置好Moodle平台（建议安装Moodle 2.8以上版本），并在官网的插件库中下载Logstore xAPI插件，将它安装到Moodle平台中。然后，在Visca官网申请一个帐号，在数据设定选项下找到API账户管理，记录下API接口、帐号和密码。最后，回到Moodle平台，在Logstore xAPI插件中依次对应设定LRS的Endpoint、Username、Password，如图1所示。

图1 配置Logstore xAPI

4 教学内容建设

科学的课程设计是保证良好教学效果的前提[10]。Moodle平台建设好后，教师要对学习对象做具体的分析，根据学生的认知水平和学习兴趣，结合课程标准，按不同主题细分出不同教学任务的学习目标，然后根据学习目标设计合理的教学内容，最后将教学内容以不同的表现形式上传到Moodle平台中。参考其它MOOC、SPOC教学平台，Moodle平台的课程主要分为如下模块：

（1）学习资源模块

学习资源模块旨在根据主题任务的学习目标，采用一定的教学策略，循序渐进地组织课前学习资源[11]，主要包括学习目标描述、微视频、PPT课件、电子阅读材料和拓展资源链接等。

（2）网络互动模块

师生交流是在线学习中不可或缺的一环，师生间进行及时有效的沟通互动，有助于提升学习效率、保证学习效果。网络互动模块主要有发布最新公告、班级讨论、在线聊天、调查问卷、Wiki论坛和Blog空间等功能区。

（3）作业测试模块

在作业测试模块，为了检验学生的学习情况，教师根据“最近发展区”理论去设计习题，习题与每一个视频教学的知识点相对应，使练习更有针对性；学生遭遇困难时，可以回到视频中重看部分内容，直至能够完成基础性的练习，能有所收获并记录自己的疑问[12]。

5 在线学习经历数据的获取

课堂活动的有效开展取决于学生的课前自主学习，支持xAPI规范的Moodle平台可以方便地获取学生的在线学习经历数据。xAPI中学习经历数据的形成过程可分解为“经历—事件—声明（Experience to Events to Statements，EES）”[13]等三个步骤。当学习者在Moodle平台上进行阅读资料、观看视频、发表评论、完成测试等学习行为时，系统首先将这些学习经历（Experience）以用户日志的形式记录在Logstore中，插件则将日志数据库中的用户日志发送到Logstore xAPI插件的扩展器以扩充Moodle数据库中的日志内容，并利用合适的动作将学习经历转换成一个特定的学习事件（Events）。然后，系统将学习事件传输到翻译器，翻译器翻译扩充的内容至xAPI的处方选项中，处方定义不同型态的学习服务、依情境所产生的Statement的属性结构、每个属性的必要性与格式[14]。处理完后，通过发射器将生成的xAPI Statement传输到已经配置好的LRS中。

比如，用户名为dmt1501的学生登录Moodle平台，浏览了“多媒体应用技术”课程中的“FLASH遮罩动画的应用”页面；系统将该条学习经历转化为学习事件，由学习事件生成Statement；Statement通过xAPI中的Statement API传输到LRS中，而一个xAPI Statement正好对应记录一个学习活动事件。Statement由JSON（JavaScript Object Notation，JavaScript对象表示法）组成——JSON是一种轻量级的数据交换格式，基于JavaScript的一个子集，采用完全独立于语言的文本格式，既便于人们阅读和编写，也利于机器解析和生成。Statemen包含数个必要或非必要的属性，在线学习服务可视其需要进行自由组合，但最少须具备执行者（Actor）、动作（Verb）、对象（Object）等三个属性。

三xAPI对在线教育的积极意义

1 构造学习与绩效的生态系统

随着新媒体技术和泛在学习理念的发展，学习并不仅仅只发生在正式的学习环境中。数字化的学习资源通过移动媒介和无线通信技术随时递送到每个角落，人们可以在任何地方、任何时间使用手边的科技工具来进行学习活动的4A（Anyone、Anytime、Anywhere、Anydevice）学习。即使在正式的学习环境中，很多情况下一个完整的在线学习体验可能也会应用到教育应用程序、教学网站或LMS等多个平台。xAPI可以让许多系统一起工作，互相共享数据并保持最新的学习生态系统，解决了LMS中学习和绩效数据来源单一的问题。

2 获得比较全面客观的评价结果

目前，很多在线教育评价模式比较简单，甚至有的仅仅通过平时作业和最后的考试来对学生的学习效果进行评价，重结果、轻过程的情况比较严重，无法对学生的学习过程进行全面客观的评估。xAPI可以跟踪记录大约90%的学习经历，并以一定的格式存储在LRS中。LRS能够提供外部数据访问的接口，通过LRS来建构分析工具或者分析报表[15]；可以提供强有力的数据统计与分析服务，并以视觉化的呈现方式让教师了解教学材料被使用的细节和所教的每一个学生的学习过程与环节，故对学生学习效果的评价比较全面客观。

3 提供个性化的学习帮助

xAPI可以对学习经历做更细腻的追踪记录，并将学习者的学习兴趣、动态、所具有的能力和经验等信息汇总成学习者的学习档案[16]记录在LRS中，进而对学习活动与学习者做更深入的剖析。教师可以解析学生的习性、风格、行为模式，预测学生的学习表现，据此针对目标学习者调整教学内容与教学方式。由于LRS的开放性和共享性，学习结果可以通过LRS传输到其它学习环境中，由此教师可以针对学生过去的表现和经验推荐新的学习内容，而不至于对学生一无所知，能为学生个性化学习的实现提供帮助。另外，教师还可以提供学生个人学习和绩效数据的副本，有助于学生更好地通过量化自我的措施改变学习方式，提升自己的学习绩效。

四总结与展望

本研究对基于Moodle平台的在线学习经历获取进行了阐述。Moodle平台上有大量静态数据，如学生的基本信息、学习资料、作业、考题等；也有大量动态数据，如讨论、学习活动、学习行为等[17]。在基于SPOC的翻转课堂教学中，所有数据都围绕着“以学生为中心”而展开，除了课前的在线学习数据，课堂上丰富多彩的教学活动、课外非正式的移动学习等也会产生很多有益的学习数据，如何将这些数据采集并统一到一个帐号中是研究者需要解决的问题。xAPI可以记录学生约90%的学习经历，在MOOC、SPOC教学中，庞大的学生群体会产生庞大的教育数据，这些数据中含有一些隐私问题[18]，但LRS具有共享性，而数据在共享时就会使一些人的学习经历被别人看到，因此如何对一些敏感、私密的数据进行保护，也是研究者需要思考的问题。另外，教育大数据被采集追踪后，需要研究者对数据进行智能分析，并从不同的角度来可视化地展示分析结果，以便于学习者、教师及教育管理部门从不同的视角来观察数据。目前，很多商业LRS都带有数据分析功能，能对采集到的学习经历进行可视化的学习分析。

xAPI的应用在国内尚处于推广阶段，还没有被广泛应用；国际上则已有许多供应商开始采用这个标准，并已出现了以学习数据为主的服务商。xAPI能否开启对教育大数据及智慧教育的广泛应用，能否对在线教育产生深远的影响，需要E-learning服务商和教育工作者的共同努力。

[1]芥末堆.你应该了解并设计到教育产品中的xAPI[OL].

[2][4][7][15]李青,孔冲.下一代SCORM标准的新动向——ADL TLA和Experience API解读[J].电化教育研究,2013,(8):61-67、72.

[3]陈衍玮.Tin Can API对成人学习行为评估的影响分析[D].上海:上海师范大学,2014:15-16.

[5]唐烨伟,赵桐,王伟.xAPI——新一代学习技术规范引领智慧教育新标准[J].现代教育技术,2015,(1):107-113.

[6][13]顾小清,郑隆威,简菁.获取教育大数据:基于xAPI规范对学习经历数据的获取与共享[J].现代远程教育研究,2014,(5):13-23.

[8]方海光,胡祎祎,杜舟.基于xAPI学习记录的LMS网络系统架构研究[J].中国电化教育,2015,(2):65-69.

[9]Visca.如何与取用分析后的结果?[OL].

[10][17]熊小梅.基于Moodle平台的网络课程设计及应用[J].教育与职业,2014,(2):172-173.

[11]熊剑.基于Moodle的应用软件设计类课程学习平台的设计与实现[J].西南民族大学学报(自然科学版),2015,(1):93-98.

[12]宋涛.基于Moodle平台的翻转课堂的设计与应用研究[D].绵阳:西南科技大学,2015:32-33.

[14]Visca.处方[OL].

[16][18]朱金艳.在线学习技术标准的应用性研究[D].上海:上海师范大学,2014:18-22.

编辑：小米

Access to Online Learning Experience Data based on xAPI

HU Jian-ping

The development of online learning is inseparable from technical standards. But early sharable content object reference model (SCORM) technical standard has not been able to adapt to the current learning needs. The emergence of experience application programming interface (xAPI) has brought about new opportunities for the development of online education. This paper described the basic functions, statement, storage mechanism——learning record store (LRS) of xAPI, and detailed introduced the acquisition process of xAPI-based online learning experience data through the Moodle platform. This paper pointed out that xAPI can better support the construction of learning ecosystem, improve the evaluation mechanism and promote the realization of personalized learning, which had a positive significance to online education.

xAPI; LRS; statement; Moodle platform

G40-057

A

1009—8097（2016）11—0121—06

10.3969/j.issn.1009-8097.2016.11.018

本文为江苏省教育科学“十二五”规划2015年度课题“基于SPOC的翻转课堂教学模式在高职院校的研究与实践”（项目编号：D/2015/03/085）的阶段性研究成果。

胡建平，副教授，硕士，研究方向为教育信息化与数字媒体，邮箱为lyghjp@163.com。

2016年3月28日