一种基于xAPI规范的学生数字素养行为数据采集方法、设备及存储介质

本发明涉及教育数据采集，更具体地，涉及一种基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、当前，人工智能、大数据、移动互联网、区块链等技术迅猛发展，信息技术已成为变革教育的内生动力。信息科技课程要培养的核心素养，主要包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。这匹个方面互相支持互相渗透，共同促进学生数字素养与技能的提升。因此，提升学生数字素养是顺应数字时代要求、促进人的全面发展的关键举措。

2、目前学生数字素养的评价方式主要有基于自陈式量表的评价、基于标准化测试的评价、基于情境任务的评价；自陈式量表是目前数字素养评价领域使用最为广泛的方法，但自我评价导致评价结果主观性较强，可能与学生数字素养实际表现不符。此外，对于数字素养中计算思维等涉及学生思维表现的维度，容易出现学生自我评估过高的情况，进一步降低了评价结果准确性；标准化测试题和自陈式量表的数字素养评价通常只能采集学生作答题目的结果性数据，无法记录学生完成题目时涉及的行为表现和思维过程的过程性数据，因此难以全面评价学生数字素养水平；而情境任务评价虽然能较为全面地评价学生数字素养水平，但是这种方法采集的过程性数据粒度相对较粗，难以深入揭示学生数字素养的发展机制、指导学生数字素养的精准提升。

3、针对以上问题，在目前教育领域、工作领域以及心理健康领域等都出现了一些游戏化评价测试的案例和产品。例如现有技术1、2、3中均记载了有关游戏化评测的案例，使得游戏化评测具有以下独特的优势：首先，游戏化评价测试能够创设丰富的任务情境，让学生以游戏玩家身份完成与数字素养相关的评价任务，让学生在完成游戏任务的过程中，运用数字素养解决问题，从而获取学生数字素养相关的表现。其次，游戏化评价测试将数字素养评价指标体系融入丰富有趣情境任务中，有利于创设虚拟的、沉浸式的评价体验，消除学生参与数字素养评价的紧张感，有利于获取更真实的数据。最后，游戏化评价测试系统通过采集分析学生的过程性行为数据，有利于实现数据驱动的精准评价，评价效度更高。

4、但是，现有技术中仍然缺乏针对不同的数字素养评价需求，自动生成游戏化评价测试内容并自动进行评分的方法。如何针对不同的数字素养评价需求定制化产生游戏化评价测试内容，并自动提取、挖掘相应的特征用于评价学生数字素养，从而使得评价系统可以实现定制化的同时真实、准确的反映学生数字素养是一个亟待解决的问题。

5、现有技术文献：

6、现有技术1：“信息素养教育mooc测评游戏开发策略探讨”，胡永生等，“数字图书馆论坛”，2016年第5期，第27-31页，2016年5月；

7、现有技术2：“游戏化测评技术在人才选拔中的应用”，李志等，“改革”，2019年第4期，第149-159页，2019年4月；

8、现有技术3：“题库型游戏评测批判性思维能力研究”，冷静等，“开放教育研究”，第26卷第1期，第82-89页，2020年2月。

技术实现思路

1、针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集方法、装置、设备及存储介质，能够实现学生数字素养评价分析的在线数据的自动采集和挖掘。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集方法，该方法应用于学生数字素养游戏化评价测试，包括：

3、s1.获取被测试人员身份信息；

4、s2.获取评价需求信息，所述评价需求信息包括从预设评价维度中选择一种或多种评价维度；

5、s3.依据所述评价需求信息，从预设游戏情景中选择游戏情景，组成游戏化评价测试；所述被测试人员进行所述游戏化评价测试，获取测试信息；

6、s4.将所述身份信息与所述测试信息构成声明语句，并将所述声明语句发送至学习记录系统终端；

7、s5.依据所述声明语句，获取特征变量，所述特征变量包括显性变量和隐性变量；其中，所述显性变量是指所述测试信息中直接获得的变量，所述隐性变量是指需要从所述测试信息中经过计算挖掘得到的变量；所述特征变量按照预设规则与所述身份信息、所述测试信息相关联；

8、s6.构建所述特征变量与所述评价需求信息具体数值之间的映射关系；所述映射关系用于输出所述被测试人员在所述评价需求信息下的评价分数。

9、进一步地，上述基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集方法，其步骤s2还包括：

10、所述预设评价维度包括一级评价维度和二级评价维度，其中所述一级评价维度是由一个或多个所述二级评价维度构成的集合；

11、所述获取评价需求信息具体包括：向测试人员展示待选择的所述一级评价维度及其包含的所述二级评价维度；测试人员选择至少一个所述二级评价维度；被选择的所述二级评价维度及其对应的一级评价维度共同构成所述评价需求信息。

12、进一步地，上述基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集方法，其中步骤s3还包括：

13、建立所述二级评价维度与所述预设游戏情景的映射关系表，根据所述映射关系表，按照一定规则从所述预设游戏情景中选择对应的游戏情景；

14、其中，所述一定规则是：根据所述映射关系表，如果该游戏情景对应的二级评价维度中至少一个包含于所述评价需求信息，则选择该游戏情景；如果该游戏情景对应的二级评价维度均不包含于所述评价需求信息，则不选择该游戏情景。

15、进一步地，上述基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集方法，其步骤s4还包括：

16、验证数据发送者的权限，如果所述数据发送者有权限将所述声明语句发送至所述学习记录系统终端，则保存所述声明语句，否则不保存所述声明语句，不进行所述步骤s5和s6，并直接输出“错误”。

17、进一步地，上述基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集方法，其步骤s6具体包括：

18、通过机器学习算法构建所述特征变量与所述评价需求信息具体数值之间的映射关系。

19、进一步地，上述基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集方法，其步骤s6还包括：

20、所述机器学习算法包括cart决策树，随机森林，多因子线性回归，朴素贝叶斯，xgboost，支持向量机中的一种或多种组合。

21、进一步地，上述基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集方法，步骤s6还包括：

22、所述机器学习算法先采用递归特征消除和/或互信息两种方法进行特征变量筛选，然后再构建筛选后的特征变量与所述评价需求信息中所述一级评价维度具体数值之间的映射关系。

23、按照本发明的第二个方面，还提供了一种基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集设备，其包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行上述任一项所述方法的步骤。

24、按照本发明的第三个方面，还提供了一种存储介质，其存储有可由访问认证设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在访问认证设备上运行时，使得所述访问认证设备执行上述任一项所述方法的步骤。

25、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

26、(1)本发明提供的一种基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集方法，可以针对不同的评价需求，生成不同的游戏化评价测试内容，使得针对学生数字素养的评价可以实现定制化。

27、(2)本发明提供的一种基于xapi规范的学生数字素养行为数据采集方法，不但采集了游戏化评价测试的直接测试结果，还通过一定的计算和挖掘，收集学生在进行游戏化评价测试过程中的行为并将其作为隐性变量用于评价学生的数字素养，可以使得评价系统更加真实、准确的反映学生数字素养。