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【摘 要】
数据可视化是在线学习系统的一个重要因素.在线学习系统强调数据挖掘、分析、表述和修饰,应用数据可视化手段促进信息传播和创新受到越来越多的关注.以英语在线学习平台为例,基于数据理解力、视觉点缀、设计和美学、视觉隐喻和数据可记忆五个评价准则,选择学习资源和学习仪表盘两个视角,对在线学习系统数据可视化进行研究,提出了在线学习系统数据可视化评价标准和相关原则.最后,对在线学习系统的数据可视化评价标准和原则进行了总结归纳,并加以验证.
【关键词】 数据可视化；在线学习系统；学习分析；学习仪表盘；可视化原则
【中图分类号】 G434 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009-458x（2017）12-0054-08
随着教育信息化的不断推进,在线学习系统（平台）已经成为学习者获得学习资源进行学习活动的重要平台之一.同时,这些系统或平台产生了大量的“面包屑”数据,而学习分析技术为实现以学习者为中心的在线学习系统提供了强大的技术依托.在线学习系统通过学习分析技术,对学习者学习、兴趣和习惯等行为印记进行采集、挖掘和分析,并将结果以可视化的方式呈现,自动生成学习仪表盘（Learning Dashboard, LD）,它是一种通过图形、图像等视觉信息让学习者审查自身在线学习行为的学习支持工具,具有形象直观、精准聚焦的特点（张振虹, 等, 2014）.良好的在线学习系统必须具备个性化、适应性、吸引力和有效反馈等特征.个性化和适应性特征主要体现在系统能分析学习者学习行为和知识状态,匹配学习者的特点,按需推送合适的学习资源,实现因材施教（吴洪艳, 2015）.在线学习系统的数据可视化主要是依托学习分析技术,在实现个性化和适应性的基础上,通过可视化界面向学习者提供具有吸引力的学习资源及有效的反馈.
国内对于在线学习系统的研究多聚焦于在线学习行为分析（彭文辉, 等, 2006；胡艺龄, 等, 2014）、设计、开发和应用（吴洪艳, 2015）以及系统功能模块的实现（魏刃佳, 等, 2014）等方面.但是,对于在线学习系统数据可视化的相关研究较少.具体而言,在在线学习系统数据可视化过程中,如何将学习资源更加直观、高效地呈现?依据什么原则呈现在线学习系统的学习资源?依据什么标准对在线学习系统中用户行为数据进行可视化?本研究主要以SAT在线学习系统为案例,从学习资源和学习仪表盘两个视角,分析在线学习系统可视化的评价依据,并在此基础上提出了在线学习系统可视化的原则.在线学习系统成功的一个重要方面就是数据可视化,有效的信息展示能够帮助学习者容易获取学习资源,提高学习者使用系统的兴趣.另外,通过学习仪表盘,学习者可以自我评估,分析学习效果,及时发现学习不足,有的放矢地进行知识结构补充和更新.
一、数据可视化概念的界定
数据可视化（Data Visualization）的概念源自科学计算可视化,即科学家在分析计算机算出的数据时,不仅需要通过图形、图像,而且需要了解计算过程中的数据的变化（赵国庆, 等, 2005）.随着现代电子计算机的冲击,数据可视化的内涵已大大扩展,不仅包括科学计算可视化,而且包括信息可视化和知识可视化的部分内容,其研究对象涵盖空间数据（Spacial Data）、非空间数据以及部分人类的知识（洪文学, 等, 2010）,涉及计算机科学、统计学、计算机辅助设计和心理学等多个学科.
一些学者认为,数据可视化技术是指运用计算机图形和图像处理技术,将数据转换为图形或图像在屏幕上显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术,可视化对象仅包含空间数据,其目的是将抽象的数据以直观的方式表示出来（Leitte et al., 2007）.郭颖等（2011）认为,数据可视化是关于数据之视觉表现形式的研究.数据可视化的研究范围十分广泛,主要包括思维导图、新闻的显示、数据的显示、连接的显示、网站的显示、文章和资源、工具和服务7个方面（Friedman, 2007）,其应用主要涉及医学、气象学、工程学、数据挖掘和教育等领域.
数据可视化的主要目的是通过图形化方法清晰、有效地表达信息,但这并不代表要弱化功能模块,单纯追求极为漂亮的图形.为了有效地表达信息,需要同时注重系统的功能和图形的美感.系统设计者需要在图形和功能之间寻求平衡,不仅要追求漂亮图形的数据可视化,而且要实现有效的信息表达.随着信息技术在教育领域的深入应用,已经涌现了数量众多的优秀在线学习系统,数据可视化需要研究的课题就是如何能够利用信息技术更好地呈现学习资源,提供学习反馈.在数据可视化过程中,需要考虑到美學设计和功能的需要,体现直观化、关联化、艺术化和交互性等特性,系统需要为学习者直观呈现知识,及时了解学习者学习状况,学习者可以通过自我评估及时发现自己的学习问题（张金磊, 等, 2013）.在线学习系统的数据可视化的目的是通过各种图表等可视化元素,把巨大、混乱和难于理解的数据简单、有效地提供给学习者,学习者进而发现数据中隐藏的特征、关系和模式,能够比较容易地进行理解和学习.
国内普遍赞同将数据可视化分为理解型可视化和探索型可视化（李志刚, 等, 2012）.理解型可视化是以最直观、清晰的方式呈现信息,探索型可视化是探索数据集中存在的不确定性,以挖掘其潜藏的有价值信息.本研究中,数据可视化的对象主要包括在线学习系统中学习资源和学习者使用系统过程中产生的行为印记两个方面,前者属于理解型可视化,后者属于探索型可视化.
二、在线学习系统数据可视化
本研究选取SAT在线学习系统,对在线学习系统数据可视化的评价及设计原则进行论述.通过对SAT在线学习系统资源的显示以及学习仪表盘的呈现（分析对象是学习者在使用平台过程中产生的学习行为印记）进行分析和总结,以期为在线学习系统数据可视化设计提供借鉴和指导.
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