基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式探究-2017

基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式探究2017-07-12

：摘要：精準(zhǔn)教學(xué)自誕生以來，受限于技術(shù)條件，無論是理論研究還是實(shí)際應(yīng)用都不容樂觀。信息技術(shù)的發(fā)展特別是大數(shù)據(jù)的興起，為精準(zhǔn)教學(xué)的發(fā)展提供了機(jī)遇。在此背景下，文章梳理了精準(zhǔn)教學(xué)的理論方法、研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用困境，分析了大數(shù)據(jù)對(duì)精準(zhǔn)教學(xué)的影響。隨后，文章從教學(xué)目標(biāo)確立、教學(xué)過程框架設(shè)計(jì)、教學(xué)評(píng)價(jià)與預(yù)測等三個(gè)維度，構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式。最后，文章針對(duì)教學(xué)主體關(guān)系、數(shù)據(jù)倫理、安全保障等問題，對(duì)基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)進(jìn)行了反思。文章的研究，推動(dòng)了大數(shù)據(jù)技術(shù)在精準(zhǔn)教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，有助于激發(fā)精準(zhǔn)教學(xué)的活力，進(jìn)一步提升精準(zhǔn)教學(xué)的有效性。關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；精準(zhǔn)教學(xué)；教學(xué)目標(biāo)；教學(xué)過程；教學(xué)評(píng)價(jià)與預(yù)測一精準(zhǔn)教學(xué)的理論方法精準(zhǔn)教學(xué)（PrecisionTeaching）是Lindsley[1]于20世紀(jì)60年代根據(jù)Skinne的行為學(xué)習(xí)理論提出的一種教學(xué)方法。起初，精準(zhǔn)教學(xué)面向小學(xué)教育，旨在通過設(shè)計(jì)測量過程來追蹤小學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)并提供數(shù)據(jù)決策支持，以便“將科學(xué)放在學(xué)生和教師的手中”[2][3]；后來，精準(zhǔn)教學(xué)發(fā)展為用于評(píng)估任意給定的教學(xué)方法有效性的框架[4]。歷經(jīng)50余年的發(fā)展，精準(zhǔn)教學(xué)現(xiàn)已形成了自身的一套理論方法。1精準(zhǔn)教學(xué)的理論依據(jù)——Skinne的行為學(xué)習(xí)理論Skinne[5]是美國新行為主義心理學(xué)的創(chuàng)始人之一，他認(rèn)為人類行為主要是由操作性反射構(gòu)成的操作性行為，操作性行為是作用于環(huán)境而產(chǎn)生結(jié)果的行為。人類的一切行為幾乎都是操作性強(qiáng)化的結(jié)果，人們有可能通過強(qiáng)化作用的影響去改變別人的反應(yīng)。在學(xué)習(xí)情境中，操作性行為更有代表性，因此操作性反射在學(xué)習(xí)過程中尤為重要。1954年，Skinne將這一理論引入教學(xué)，認(rèn)為教學(xué)就是提出學(xué)生應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)并對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行控制，輔以訓(xùn)練、反饋和糾正性補(bǔ)救等措施，形成所要求的行為即達(dá)到目標(biāo)并立即給予強(qiáng)化；對(duì)于那些偏離目標(biāo)或未達(dá)到目標(biāo)的行為，則在不強(qiáng)化的前提下進(jìn)行糾正[6]。2精準(zhǔn)教學(xué)的衡量指標(biāo)——流暢度（Fluency）精準(zhǔn)教學(xué)中的最大“精準(zhǔn)”在于教學(xué)評(píng)價(jià)，而衡量教學(xué)是否達(dá)到目標(biāo)、學(xué)生是否真正掌握知識(shí)或技能，關(guān)鍵在于檢測學(xué)生學(xué)習(xí)的行為過程及其反應(yīng)?；诖?，精準(zhǔn)教學(xué)引入流暢度指標(biāo)，用于衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。流暢度涵蓋了“準(zhǔn)確度”和“速度”兩個(gè)方面，也就是說，學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量既包括對(duì)知識(shí)或技能的準(zhǔn)確掌握，也包括運(yùn)用知識(shí)或技能的速度。流暢度具有五大屬性：持久性（Maintenance）、耐久性（Endurance）、穩(wěn)定性（Stability）、應(yīng)用性（Application）和生成性（Generativity）[7]。其中，持久性是指在無額外練習(xí)的情況下，學(xué)生根據(jù)需求執(zhí)行任務(wù)的能力；耐久性是指為了滿足真實(shí)需求，學(xué)生在長時(shí)間內(nèi)持續(xù)執(zhí)行任務(wù)的能力；穩(wěn)定性是指在有干擾的情況下，學(xué)生能夠繼續(xù)實(shí)施一項(xiàng)技能的能力；應(yīng)用性是指學(xué)生容易將知識(shí)或技能應(yīng)用于新情境的能力；生成性是指在沒有明顯的指導(dǎo)下，學(xué)生出現(xiàn)復(fù)雜行為技能的能力[8]。3精準(zhǔn)教學(xué)的程序方法——練習(xí)與測量精準(zhǔn)教學(xué)的程序方法要求學(xué)生日常練習(xí)并精準(zhǔn)測量其學(xué)習(xí)表現(xiàn)，即每天花費(fèi)一定時(shí)間（1分鐘或幾分鐘）進(jìn)行練習(xí)與測量。練習(xí)是測量的基礎(chǔ)，且這一過程需要長期開展并持續(xù)記錄。一般來說，測量得到的頻率數(shù)據(jù)將由教師記錄于標(biāo)準(zhǔn)變速圖表中，該圖據(jù)此結(jié)果對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為及其學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估和干預(yù)，可以預(yù)測學(xué)生未來的學(xué)習(xí)表現(xiàn)趨勢(shì)，也可以為個(gè)別學(xué)生量身定制更為有效的干預(yù)方法和改進(jìn)措施，以保障學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。3大數(shù)據(jù)使得精準(zhǔn)教學(xué)環(huán)境更為開放高效大數(shù)據(jù)的多樣性、異構(gòu)性決定了其不隸屬于某一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)組織——在教育領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)是跨學(xué)科專業(yè)、跨平臺(tái)、跨組織的開放跨界資源，它是各類服務(wù)于教育教學(xué)工作的信息系統(tǒng)集成互動(dòng)的產(chǎn)物；學(xué)校、企業(yè)、教師、學(xué)生乃至家長和社會(huì)公眾，都可成為教育大數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者和應(yīng)用者。在此背景下，精準(zhǔn)教學(xué)的主體不再限于教師和學(xué)生，教師也不再是精準(zhǔn)教學(xué)的唯一主導(dǎo)者，故以學(xué)生為主體、多元參與的精準(zhǔn)教學(xué)成為可能——學(xué)生為自己量身定做教學(xué)方案、測量數(shù)據(jù)，家長快速、全面地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)數(shù)據(jù)，教育管理者根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)更好地組織教育資源、制定教育改革的方向和措施，從而使得精準(zhǔn)教學(xué)無縫嵌入整個(gè)教育教學(xué)體系之中。此外，在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下，精準(zhǔn)教學(xué)從數(shù)據(jù)測量、記錄到結(jié)果分析需要一定的時(shí)間，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)量大的時(shí)候，時(shí)間消耗很大；而大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，使得精準(zhǔn)教學(xué)各類數(shù)據(jù)從生成到結(jié)果分析可以瞬間完成，故大大節(jié)約了時(shí)間成本。四基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式構(gòu)建

在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下，教師更傾向于套用某一種成熟的教學(xué)模式，而精準(zhǔn)教學(xué)往往被視為一種教學(xué)評(píng)估策略或者某一門課程的教學(xué)方法而非教學(xué)模式，故精準(zhǔn)教學(xué)在應(yīng)用和推廣時(shí)首先便遭遇了教師這種思維理念上的阻礙。大數(shù)據(jù)突破了傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境的諸多制約，有利于推動(dòng)教師在思維理念上接受并認(rèn)可精準(zhǔn)教學(xué)，故利用大數(shù)據(jù)構(gòu)建可供教師借鑒的精準(zhǔn)教學(xué)模式，對(duì)推動(dòng)精準(zhǔn)教學(xué)的發(fā)展、促進(jìn)精準(zhǔn)教學(xué)的應(yīng)用具有重要意義。為此，本研究從教學(xué)目標(biāo)確立、教學(xué)過程框架設(shè)計(jì)、教學(xué)評(píng)價(jià)與預(yù)測三個(gè)維度，構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式，如圖1所示。圖1

基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式1精準(zhǔn)化的教學(xué)目標(biāo)確立明確教學(xué)目標(biāo)是實(shí)施教學(xué)的邏輯起點(diǎn)，也是檢驗(yàn)教學(xué)成敗的重要依據(jù)。據(jù)此，精準(zhǔn)教學(xué)的首要任務(wù)便是確立精準(zhǔn)化的教學(xué)目標(biāo)。在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下，教學(xué)目標(biāo)可以是模糊的，如在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中，某一節(jié)課程的教學(xué)目標(biāo)可以是“熟練掌握十進(jìn)制、二進(jìn)制的換算”，其中的“熟練掌握”便是一個(gè)模糊的程度詞。但在精準(zhǔn)教學(xué)中，必須設(shè)計(jì)精準(zhǔn)化的教學(xué)目標(biāo)，即對(duì)學(xué)生掌握的知識(shí)或技能程度必須有一個(gè)精準(zhǔn)的解釋和描述——解釋的基本思想是問題的分解與細(xì)化，描述的方式即量化。也就是說，在精準(zhǔn)教學(xué)中，每條教學(xué)目標(biāo)應(yīng)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的問題，每個(gè)問題則應(yīng)分解、細(xì)化為可以量化描述的小問題。如“熟練掌握十進(jìn)制、二進(jìn)制的換算”可以轉(zhuǎn)化為“3分鐘之內(nèi)完成1000以內(nèi)的十進(jìn)制、二進(jìn)制互換算題5道，正確率100%”——這里的“熟練掌握”經(jīng)分解、細(xì)化、量化后，既包括對(duì)知識(shí)或技能的準(zhǔn)確掌握，也包括運(yùn)用知識(shí)或技能的速度，故與精準(zhǔn)教學(xué)的“流暢度”衡量指標(biāo)完全契合。2程序化的教學(xué)過程框架設(shè)計(jì)精準(zhǔn)教學(xué)起源于Skinne的程序教學(xué)，故程序化是精準(zhǔn)教學(xué)的核心要素。設(shè)計(jì)程序化的教學(xué)過程框架，是保障精準(zhǔn)教學(xué)有效實(shí)施的關(guān)鍵。本研究設(shè)計(jì)的程序化教學(xué)過程框架，是指基于大數(shù)據(jù)實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué)的流程與規(guī)則，具體包括：（1）建立大數(shù)據(jù)教學(xué)資源庫，并實(shí)施個(gè)性化資源推薦程序化教學(xué)的本質(zhì)是一個(gè)輸入輸出系統(tǒng)，即輸入教學(xué)資源、輸出學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果。在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下，由于教學(xué)資源有限、信息技術(shù)匱乏，輸入輸出系統(tǒng)以整個(gè)教學(xué)班級(jí)為基本顆粒，無法保障學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。針對(duì)此問題，本研究提出建立大數(shù)據(jù)教育資源庫，以管理海量的數(shù)字化教學(xué)資源；同時(shí)，將輸入輸出系統(tǒng)的基本顆粒由班級(jí)細(xì)化到具體的每一位學(xué)生，利用智能推薦技術(shù)，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)配置不同的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，實(shí)施個(gè)性化教學(xué)。（2）優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)過程，融入精準(zhǔn)練習(xí)、測量與記錄本研究充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)過程，并在此基礎(chǔ)上，融入精準(zhǔn)練習(xí)、測量與記錄，進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)，從而為下一步的教學(xué)決策和學(xué)習(xí)干預(yù)提供支持。具體來說，本研究在操作層面進(jìn)行了兩類嘗試：①基于翻轉(zhuǎn)課堂的精準(zhǔn)輔助教學(xué)，即以微課為內(nèi)容、以微信公眾號(hào)為平臺(tái)，進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)——首先，學(xué)生實(shí)名關(guān)注微信公眾號(hào)；然后，學(xué)生點(diǎn)擊微信公眾號(hào)平臺(tái)上的微課資源，并進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)、練習(xí)與答題；最后，后臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，形成每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡與分析結(jié)果。②基于項(xiàng)目導(dǎo)向任務(wù)驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，即以計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程練習(xí)測評(píng)系統(tǒng)為平臺(tái)，在傳統(tǒng)的項(xiàng)目導(dǎo)向任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)框架內(nèi)，進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)——首先，學(xué)生登錄系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操練，每完成一個(gè)任務(wù)即可提交，否則無法進(jìn)入下一個(gè)任務(wù)階段；待整個(gè)項(xiàng)目完成后，提交至系統(tǒng)評(píng)分；最后，系統(tǒng)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)地記錄學(xué)生登錄并完成每一道實(shí)訓(xùn)任務(wù)的時(shí)間、失分點(diǎn)（錯(cuò)誤）和最終分?jǐn)?shù)，形成學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡與錯(cuò)誤問題域。（3）實(shí)施精準(zhǔn)干預(yù)精準(zhǔn)干預(yù)是精準(zhǔn)教學(xué)的精髓之所在。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，無論是微信公眾號(hào)還是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程練習(xí)測評(píng)系統(tǒng)，師生之間都可以實(shí)現(xiàn)跨越時(shí)空的溝通，且溝通記錄可以追溯查詢。根據(jù)測量、記錄呈現(xiàn)的學(xué)生學(xué)習(xí)行為，教師能夠判斷出學(xué)生能否順利達(dá)成教學(xué)目標(biāo)——若能達(dá)成，說明無問題；若不能達(dá)成，說明有問題，需要干預(yù)。具體來說，本研究在操作層面按照特殊問題和普遍問題分別進(jìn)行了針對(duì)性的干預(yù)：針對(duì)個(gè)別學(xué)生的特殊問題，通過即時(shí)通訊工具，進(jìn)行實(shí)時(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的干預(yù)糾正；針對(duì)反映比較多的普遍問題，則通過教學(xué)博客、微信公眾號(hào)、朋友圈，予以統(tǒng)一干預(yù)糾正。干預(yù)是一個(gè)反復(fù)的工作，而練習(xí)、測量與記錄同干預(yù)一起，構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)迭代的過程，這個(gè)循環(huán)迭代直至全部學(xué)生達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)所要求掌握的知識(shí)或技能才會(huì)終止。3精準(zhǔn)化的教學(xué)評(píng)價(jià)與預(yù)測在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下，教學(xué)評(píng)價(jià)或?yàn)槟：慕?jīng)驗(yàn)判斷，如通過“優(yōu)”、“良”、“中”、“及格”、“差”等程度詞來評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)；或?yàn)楹唵蔚姆謹(jǐn)?shù)判斷，如通過期末考試成績、期中考試成績、總分、平均分等來評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果。而在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，傳感器技術(shù)、人臉識(shí)別技術(shù)、學(xué)習(xí)分析技術(shù)等眾多先進(jìn)技術(shù)的融合應(yīng)用，使得精準(zhǔn)教學(xué)評(píng)價(jià)從伴隨教學(xué)行為的開始到結(jié)束，并能夠?qū)ι形窗l(fā)生的未來進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測。如鄭怡文等[19]提出了一種課堂大數(shù)據(jù)采集技術(shù)，該技術(shù)集成了學(xué)生坐姿測量系統(tǒng)、眼部識(shí)別系統(tǒng)和噪音識(shí)別系統(tǒng)，通過獲取學(xué)生在課堂的一些生存狀態(tài)大數(shù)據(jù)，可以比較準(zhǔn)確地解讀、分析進(jìn)而判斷出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況（如到課情況、思想集中情況、課堂活躍情況、身體疲倦情況等）；該技術(shù)具有較高的實(shí)時(shí)性，使對(duì)每個(gè)學(xué)生實(shí)施精準(zhǔn)有效的關(guān)注成為可能。由此可見，基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)評(píng)價(jià)是一種全員、全過程、全方位的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)。在基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式中，教學(xué)評(píng)價(jià)主要依賴于技術(shù)手段（包括大數(shù)據(jù)采集、教育數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習(xí)分析和數(shù)據(jù)可視化技術(shù)），通過各類智能教學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并實(shí)時(shí)反饋給所需要的人；教師、學(xué)生、家長等可以根據(jù)自身的需求，查詢并生成可視化的評(píng)價(jià)報(bào)告。預(yù)測則指綜合分析每個(gè)學(xué)生在各個(gè)階段的學(xué)習(xí)表現(xiàn)數(shù)據(jù)和其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)（包括各個(gè)教育系統(tǒng)、評(píng)估系統(tǒng)、專家系統(tǒng)）后，形成數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)，并對(duì)學(xué)生在未來一段時(shí)間的學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)而根據(jù)預(yù)測結(jié)果提出相關(guān)的改進(jìn)建議或?qū)W習(xí)對(duì)策。五基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)反思1大數(shù)據(jù)下精準(zhǔn)教學(xué)的主體關(guān)系變化在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下，精準(zhǔn)教學(xué)的實(shí)施基本是教師主導(dǎo)、學(xué)生參與的二元封閉系統(tǒng)。而在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，教師的主導(dǎo)作用明顯弱化，基于信息技術(shù)的先進(jìn)教學(xué)平臺(tái)及其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)成為精準(zhǔn)教學(xué)的重要依托；學(xué)校、企業(yè)、教師、學(xué)生乃至家長和社會(huì)公眾，他們對(duì)數(shù)據(jù)的獲取在理論上是對(duì)等的。因此，精準(zhǔn)教學(xué)的實(shí)施必須打破傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下教師主導(dǎo)、學(xué)生從屬的關(guān)系，而建立以數(shù)據(jù)為紐帶，以學(xué)生為中心，有教師輔導(dǎo)、家長參與、社會(huì)關(guān)注的新型開放的主體關(guān)系。2基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)中的數(shù)據(jù)倫理問題精準(zhǔn)教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的測量與記錄，其本質(zhì)是學(xué)習(xí)行為的數(shù)據(jù)化。盡管這些數(shù)據(jù)對(duì)于促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)有很大幫助，但不可忽視的是，數(shù)據(jù)本身并無判斷能力，且數(shù)據(jù)的價(jià)值具有多元化的特點(diǎn)——在精準(zhǔn)教學(xué)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，其主要價(jià)值是服務(wù)于監(jiān)測、評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)；但是，這些數(shù)據(jù)同樣也可以解讀出其它的信息，如學(xué)生的生理、心理特征及其可能存在的缺陷等。顯然，數(shù)據(jù)的預(yù)測結(jié)果一方面有助于精準(zhǔn)教學(xué)干預(yù)糾偏，另一方面也可能會(huì)給學(xué)生帶來消極影響。如有數(shù)據(jù)顯示