基于大數(shù)據(jù)的精準教學模式探究--2017

1、基于大數(shù)據(jù)的精準教學模式探究2017-07-12 :摘要：精準教學自誕生以來，受限于技術條件，無論是理論研究還 是實際應用都不容樂觀。信息技術的發(fā)展特別是大數(shù)據(jù)的興起，為精 準教學的發(fā)展提供了機遇。在此背景下，文章梳理了精準教學的理論 方法、研究現(xiàn)狀及其應用困境，分析了大數(shù)據(jù)對精準教學的影響。隨 后，文章從教學目標確立、教學過程框架設計、教學評價與預測等三 個維度，構建了基于大數(shù)據(jù)的精準教學模式。最后，文章針對教學主 體關系、數(shù)據(jù)倫理、安全保障等問題，對基于大數(shù)據(jù)的精準教學進行 了反思。文章的研究，推動了大數(shù)據(jù)技術在精準教學領域的應用，有 助于激發(fā)精準教學的活力，進一步提升精準教學的有效性。關

2、鍵詞：大數(shù)據(jù)；精準教學；教學目標；教學過程；教學評價與預測一精準教學的理論方法 精準教學（Precision Teaching是Lindsley1于20世 紀60年代根據(jù)Skinne的行為學習理論提出的一種教學方法。起初， 精準教學面向小學教育，旨在通過設計測量過程來追蹤小學生的學習 表現(xiàn)并提供數(shù)據(jù)決策支持，以便“將科學放在學生和教師的手中” 23;后來，精準教學發(fā)展為用于評估任意給定的教學方法有效性 的框架4。歷經50余年的發(fā)展，精準教學現(xiàn)已形成了自身的一套理論 方法。1精準教學的理論依據(jù)Skinne的行為學習理論 Skinn e5是美國新行為主義心理學的創(chuàng)始人之一，他認為人類行為主要是由操

3、 作性反射構成的操作性行為，操作性行為是作用于環(huán)境而產生結果的 行為。人類的一切行為幾乎都是操作性強化的結果，人們有可能通過強化作用的影響去改變別人的反應。 在學習情境中，操作性行為更有代表性，因此操作性反射在學習過程中尤為重要。1954年, Skinne將這一理論引入教學，認為教學就是提出學生應達到的目標并對學習過 程進行控制，輔以訓練、反饋和糾正性補救等措施，形成所要求的行 為即達到目標并立即給予強化；對于那些偏離目標或未達到目標的行 為，則在不強化的前提下進行糾正6。2精準教學的衡量指標一一流暢度(Fluency)精準教學中的最大“精準”在于教學評價，而衡 量教學是否達到目標、學生是否真

4、正掌握知識或技能，關鍵在于檢測 學生學習的行為過程及其反應。基于此，精準教學引入流暢度指標， 用于衡量學生的學習質量。流暢度涵蓋了 “準確度”和“速度”兩個 方面，也就是說，學生的學習質量既包括對知識或技能的準確掌握， 也包括運用知識或技能的速度。流暢度具有五大屬性：持久性(Maintenance)、耐久性(Enduranc、穩(wěn)定性(Stability)、應用性 (Application)和生成性(Generativity) 7。其中，持久性是指在無 額外練習的情況下，學生根據(jù)需求執(zhí)行任務的能力；耐久性是指為了 滿足真實需求，學生在長時間內持續(xù)執(zhí)行任務的能力； 穩(wěn)定性是指在 有干擾的情況下，學

5、生能夠繼續(xù)實施一項技能的能力；應用性是指學 生容易將知識或技能應用于新情境的能力； 生成性是指在沒有明顯的 指導下，學生出現(xiàn)復雜行為技能的能力8。3精準教學的程序方法練習與測量 精準教學的程序方法要求學生日常練習并精準測量 其學習表現(xiàn)，即每天花費一定時間(1分鐘或幾分鐘)進行練習與測 量。練習是測量的基礎，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)將由教師記錄于標準變速圖表中，該圖表可以精確預測學生的知識或技能何時能夠達到流暢度的要求，以判定當前學生的學習表現(xiàn)隨時間的推進是否進步明顯、是否需要修改干預措施。在教學過程中，教師可以根據(jù)學生日常的練習、測量與記錄情 況，并通過

6、頻繁監(jiān)測學生的學習行為狀態(tài)采集相應的數(shù)據(jù)，以獲得學生的發(fā)展情況9。二 精準教學的研究現(xiàn)狀及其應用困境1精準教學的研究現(xiàn)狀 國外的精準教學研究盡管已歷經半個多世紀，但進展 緩慢，主要集中于通過教學實驗來評估精準教學的效果。如Downer1O、Griffin等11的研究表明，精準教學可以顯著提高學生 的閱讀能力；Gallagher12、Str?mgren等13在數(shù)學教學中進行了精 準教學實驗研究，結果表明精準教學對于數(shù)學學習困難的學生有顯著 作用。 我國的精準教學研究則剛剛起步。在中國知網以“精準教學” 為篇名、關鍵詞進行檢索，檢索日期截至2016年12月31日，所得文獻 僅為13篇，且論文發(fā)表時

7、間基本都在2016年之后。具體來說，祝智庭 等14從信息化教學改革的角度，結合智慧學習分析了精準教學的基 本理論與模式設計，提出了基于遞歸思想的精準目標確定方法；梁美鳳15從理論引介的角度，介紹了精準教學的基本概念、操作流程及 其應用價值；張靈芝16提出了翻轉課堂下的精準教學模式及其實踐 策略；鄭怡文等17借助數(shù)字媒體技術，通過提取人臉表情和體態(tài)特 征對學生進行精準關注，這實際上是精準教學衍生出來的技術方案。由此不難發(fā)現(xiàn)，當前我國的精準教學研究存在兩大問題：一是研究總量偏少，研究者關注、跟進精準教學的研究成果不多，尚沒有出現(xiàn)關 于精準教學的國家級教育科研課題； 二是研究范圍狹小，研究者開展的精

8、準教學研究主要面向小學教育中的閱讀、 數(shù)學等基礎課程，而對 于高等教育、職業(yè)教育課程缺乏精準教學研究。因此，吸引更多的研 究者對精準教學進行多元視角研究，對于我國教育教學改革具有重要 意義。2精準教學的應用困境精準教學雖不失為一種有效的教學 方法，但在傳統(tǒng)教學環(huán)境下其應用并不樂觀，原因如下：精準教學忽略了學習行為過程與個性化發(fā)展。精準教學是通過測量獲得學習 行為結果，進而依據(jù)結果進行強化練習，以提升學生的學習質量，是 一種典型的結果驅動型教學。這種教學方式缺乏對學習行為過程的關 注，忽略了學生在這一過程中表現(xiàn)出來的不同個性。精準教學缺乏技術支撐。精準教學在操作上以測量、記錄學生的學習表現(xiàn)為基礎

9、， 以分析頻率數(shù)據(jù)為基本技術。而在信息技術普及以前，精準教學的測 量、記錄都采取以筆和紙為工具的手工形式進行，故數(shù)據(jù)記錄采集、 分析以及圖形化、可視化的工作效率不高。精準教學難以適應高校人才培養(yǎng)的需求。高校課堂是推進教學方法創(chuàng)新與實踐的重要陣 地，其課程種類繁多，教學主要依賴于系統(tǒng)的人才培養(yǎng)方案與課程體 系；教學目標不再全是知識點的掌握，而是強調思維方法的習得。特 別是一些專業(yè)課程，由于帶有理論探究與應用創(chuàng)新的性質， 很難有效 測量、記錄學生的學習表現(xiàn)，因此限制了精準教學在高校的應用與推 廣。 三 大數(shù)據(jù)對精準教學的影響 大數(shù)據(jù)的興起，將數(shù)據(jù)價值推向 了新的高度。大數(shù)據(jù)正在改變人類的思維方式，

10、并以前所未有的速度 引發(fā)了科技、教育、經濟、軍事等各個領域的深刻變革。在大數(shù)據(jù)激 發(fā)的教育變革中，以測量、記錄數(shù)據(jù)為基礎的精準教學必將迎來新的發(fā)展機遇。1大數(shù)據(jù)使得精準教學測量數(shù)據(jù)更為精準可行教學管理系統(tǒng)、自主學習系統(tǒng)、慕課、微課以及學習社交平臺等的廣泛應用， 促進了教育數(shù)據(jù)的海量增長，并預示著教育大數(shù)據(jù)時代的來臨。教育 大數(shù)據(jù)使得學習行為、學習狀態(tài)、學習結果等各類教育信息成為可捕 捉、可量化、可傳遞的數(shù)字存在18，平板電腦、智能手機、各種傳 感器、可穿戴式設備、射頻識別（Radio Frequency Identification, RFID 標簽等皆可成為數(shù)據(jù)自動采集器并被應用于教學的各個

11、環(huán)節(jié)，使智慧校園、智慧課堂即將成為現(xiàn)實，這使得精準教學測量數(shù)據(jù)更為精準可 行：一方面，大數(shù)據(jù)及其依賴的各類智能系統(tǒng)既可以實現(xiàn)學習表現(xiàn)自 動化測量、記錄及結果可視化呈現(xiàn)，也可以提高數(shù)據(jù)采樣頻率，進而 提升精準教學的流暢度；另一方面，大數(shù)據(jù)的海量數(shù)據(jù)處理能力，可 以讓精準教學擺脫規(guī)模的束縛，實現(xiàn)從簡單少量的小學課程拓展到所 有不同類型的課程、從面向班級的實驗教學拓展到面向全校的普及教 學。2大數(shù)據(jù)使得精準教學能夠兼顧學生的個性化發(fā)展在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，學生的學習行為過程考察和個性化發(fā)展均成為可能。這是因為，學生在學習過程中的各類行為狀態(tài)都可以轉化為相應的數(shù)據(jù)記 錄，成為學習表現(xiàn)的分析要素。換句話說，在

12、傳統(tǒng)教學環(huán)境下，精準 教學過度強調學習行為結果的分析，并根據(jù)結果分析來干預學習行 為；而在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，精準學習不再完全依賴于結果分析，還要考 量學習行為的過程等其它要素一一通過采集學生在學習行為過程中 產生的各類狀態(tài)信息，形成反映學習情況的數(shù)據(jù)源，隨后利用各種數(shù) 學建模方法和大數(shù)據(jù)處理技術對數(shù)據(jù)源進行測量、分析與比較，并根據(jù)此結果對學生的學習行為及其學習表現(xiàn)進行評估和干預，可以預測學生未來的學習表現(xiàn)趨勢，也可以為個別學生量身定制更為有效的干 預方法和改進措施，以保障學生的個性化發(fā)展。3大數(shù)據(jù)使得精準教學環(huán)境更為開放高效大數(shù)據(jù)的多樣性、異構性決定了其不隸屬于 某一個獨立的系統(tǒng)組織一一在教育領域

13、，大數(shù)據(jù)是跨學科專業(yè)、跨平 臺、跨組織的開放跨界資源，它是各類服務于教育教學工作的信息系 統(tǒng)集成互動的產物；學校、企業(yè)、教師、學生乃至家長和社會公眾， 都可成為教育大數(shù)據(jù)的生產者和應用者。在此背景下，精準教學的主 體不再限于教師和學生，教師也不再是精準教學的唯一主導者， 故以 學生為主體、多元參與的精準教學成為可能學生為自己量身定做教學方案、測量數(shù)據(jù)，家長快速、全面地掌握學生的學習表現(xiàn)數(shù)據(jù)， 教育管理者根據(jù)相關數(shù)據(jù)更好地組織教育資源、制定教育改革的方向 和措施，從而使得精準教學無縫嵌入整個教育教學體系之中。此外， 在傳統(tǒng)教學環(huán)境下，精準教學從數(shù)據(jù)測量、記錄到結果分析需要一定 的時間，特別是當數(shù)

14、據(jù)量大的時候，時間消耗很大；而大數(shù)據(jù)的實時 性，使得精準教學各類數(shù)據(jù)從生成到結果分析可以瞬間完成，故大大節(jié)約了時間成本。 四 基于大數(shù)據(jù)的精準教學模式構建在傳統(tǒng)教學環(huán)境下，教師更傾向于套用某一種成熟的教學模式， 而精準教學往 往被視為一種教學評估策略或者某一門課程的教學方法而非教學模 式，故精準教學在應用和推廣時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)教學環(huán)境的諸多制約， 有利于推動教師在思 維理念上接受并認可精準教學，故利用大數(shù)據(jù)構建可供教師借鑒的精 準教學模式，對推動精準教學的發(fā)展、促進精準教學的應用具有重要 意義。為此，本研究從教學目標確立、教學過程框架設計、教學評價 與

15、預測三個維度，構建了基于大數(shù)據(jù)的精準教學模式，如圖 1所示。圖1基于大數(shù)據(jù)的精準教學模式1精準化的教學目標確立 明確教學目標是實施教學的邏輯起點，也是檢驗教學成敗的重要依據(jù)。據(jù) 此，精準教學的首要任務便是確立精準化的教學目標。在傳統(tǒng)教學環(huán)境下，教學目標可以是模糊的，如在計算機基礎課程中，某一節(jié)課程 的教學目標可以是“熟練掌握十進制、二進制的換算”，其中的“熟 練掌握”便是一個模糊的程度詞。但在精準教學中，必須設計精準化 的教學目標，即對學生掌握的知識或技能程度必須有一個精準的解釋 和描述一一解釋的基本思想是問題的分解與細化，描述的方式即量 化。也就是說，在精準教學中，每條教學目標應轉化為對應的

16、問題， 每個問題則應分解、細化為可以量化描述的小問題。如“熟練掌握十 進制、二進制的換算”可以轉化為“ 3分鐘之內完成1000以內的十進 制、二進制互換算題5道，正確率100%” 一一這里的“熟練掌握”經 分解、細化、量化后，既包括對知識或技能的準確掌握，也包括運用 知識或技能的速度，故與精準教學的“流暢度”衡量指標完全契合。2程序化的教學過程框架設計 精準教學起源于Skinne的程序教學， 故程序化是精準教學的核心要素。 設計程序化的教學過程框架，是保 障精準教學有效實施的關鍵。本研究設計的程序化教學過程框架， 是 指基于大數(shù)據(jù)實施精準教學的流程與規(guī)則，具體包括：（1）建立大數(shù)據(jù)教學資源庫，

17、并實施個性化資源推薦程序化教學的本質是個輸入輸出系統(tǒng)，即輸入教學資源、輸出學生的學習結果。在傳統(tǒng)教 學環(huán)境下，由于教學資源有限、信息技術匱乏，輸入輸出系統(tǒng)以整個 教學班級為基本顆粒，無法保障學生的個性化發(fā)展。針對此問題，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)字化教學資源；同 時，將輸入輸出系統(tǒng)的基本顆粒由班級細化到具體的每一位學生，利用智能推薦技術，根據(jù)學生的學習特點配置不同的優(yōu)質教學資源， 實 施個性化教學。（2）優(yōu)化傳統(tǒng)教學過程，融入精準練習、測量與記錄 本研究充分利用大數(shù)據(jù)技術的優(yōu)勢，優(yōu)化傳統(tǒng)教學過程，并在 此基礎上，融入精準練習、測量與記錄，進行精準教學，從而為下一 步的教學

18、決策和學習干預提供支持。 具體來說，本研究在操作層面進 行了兩類嘗試：基于翻轉課堂的精準輔助教學，即以微課為內容、 以微信公眾號為平臺，進行精準教學一一首先，學生實名關注微信公 眾號；然后，學生點擊微信公眾號平臺上的微課資源，并進行實時互 動、練習與答題；最后，后臺系統(tǒng)自動記錄學生的學習行為，形成每 個學生的學習軌跡與分析結果?；陧椖繉蛉蝿镇寗拥木珳蕦嵱?教學，即以計算機基礎課程練習測評系統(tǒng)為平臺， 在傳統(tǒng)的項目導向 任務驅動教學框架內，進行精準教學一一首先，學生登錄系統(tǒng)進行實 訓操練，每完成一個任務即可提交，否則無法進入下一個任務階段； 待整個項目完成后，提交至系統(tǒng)評分；最后，系統(tǒng)實時精

19、準地記錄學 生登錄并完成每一道實訓任務的時間、失分點（錯誤）和最終分數(shù)， 形成學生的學習軌跡與錯誤問題域。（3）實施精準干預 精準干預 是精準教學的精髓之所在。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，無論是微信公眾號還是計算機基礎課程練習測評系統(tǒng)，師生之間都可以實現(xiàn)跨越時空的溝 通，且溝通記錄可以追溯查詢。根據(jù)測量、記錄呈現(xiàn)的學生學習行為， 教師能夠判斷出學生能否順利達成教學目標一一若能達成，說明無問題；若不能達成，說明有問題，需要干預。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行了針對性的干預： 針對個別學 生的特殊問題，通過即時通訊工具，進行實時點對點的干預糾正；針 對反映比較多的普遍問題，則通過教

20、學博客、微信公眾號、朋友圈， 予以統(tǒng)一干預糾正。干預是一個反復的工作，而練習、測量與記錄同 干預一起，構成了一個循環(huán)迭代的過程，這個循環(huán)迭代直至全部學生 達到了教學目標所要求掌握的知識或技能才會終止。3精準化的教學評價與預測 在傳統(tǒng)教學環(huán)境下，教學評價或為模糊的經驗判斷， 如通過“優(yōu)”、“良”、“中”、“及格”、“差”等程度詞來評價學生的學 習表現(xiàn)；或為簡單的分數(shù)判斷，如通過期末考試成績、期中考試成績、 總分、平均分等來評價學生的學習結果。而在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，傳感器 技術、人臉識別技術、學習分析技術等眾多先進技術的融合應用，使 得精準教學評價從伴隨教學行為的開始到結束，并能夠對尚未發(fā)生的 未來進

21、行精準預測。如鄭怡文等19提出了一種課堂大數(shù)據(jù)采集技術， 該技術集成了學生坐姿測量系統(tǒng)、眼部識別系統(tǒng)和噪音識別系統(tǒng)，通 過獲取學生在課堂的一些生存狀態(tài)大數(shù)據(jù)， 可以比較準確地解讀、分 析進而判斷出學生的學習情況（如到課情況、思想集中情況、課堂活 躍情況、身體疲倦情況等）；該技術具有較高的實時性，使對每個學 生實施精準有效的關注成為可能。由此可見，基于大數(shù)據(jù)的精準教學評價是一種全員、全過程、全方位的實時評價。在基于大數(shù)據(jù)的精準教學模式中，教學評價主要依賴于技術手段（包括大數(shù)據(jù)采集、教 育數(shù)據(jù)挖掘、學習分析和數(shù)據(jù)可視化技術），通過各類智能教學系統(tǒng) 自動監(jiān)控、自動分析學生的學習情況，并實時反饋給所需

22、要的人；教 師、學生、家長等可以根據(jù)自身的需求，查詢并生成可視化的評價報 告。預測則指綜合分析每個學生在各個階段的學習表現(xiàn)數(shù)據(jù)和其它系 統(tǒng)數(shù)據(jù)（包括各個教育系統(tǒng)、評估系統(tǒng)、專家系統(tǒng)）后，形成數(shù)據(jù)決 策支持系統(tǒng)，并對學生在未來一段時間的學習表現(xiàn)進行預測， 進而根 據(jù)預測結果提出相關的改進建議或學習對策。 五 基于大數(shù)據(jù)的精 準教學反思1大數(shù)據(jù)下精準教學的主體關系變化在傳統(tǒng)教學環(huán)境 下，精準教學的實施基本是教師主導、學生參與的二元封閉系統(tǒng)。而 在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，教師的主導作用明顯弱化，基于信息技術的先進教 學平臺及其產生的數(shù)據(jù)成為精準教學的重要依托； 學校、企業(yè)、教師、 學生乃至家長和社會公眾，他們

23、對數(shù)據(jù)的獲取在理論上是對等的。 因 此，精準教學的實施必須打破傳統(tǒng)教學環(huán)境下教師主導、學生從屬的關系，而建立以數(shù)據(jù)為紐帶，以學生為中心，有教師輔導、家長參與、 社會關注的新型開放的主體關系。2基于大數(shù)據(jù)的精準教學中的數(shù)據(jù)倫理問題 精準教學對學生學習行為數(shù)據(jù)的測量與記錄，其本質是 學習行為的數(shù)據(jù)化。盡管這些數(shù)據(jù)對于促進學生的學習有很大幫助， 但不可忽視的是，數(shù)據(jù)本身并無判斷能力，且數(shù)據(jù)的價值具有多元化 的特點一一在精準教學過程中產生的數(shù)據(jù)，其主要價值是服務于監(jiān) 測、評估學生的學習表現(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) 的預測結果一方面有助于精準教學干預糾偏，另一方面也可能會給學 生帶來消極影響。如有數(shù)據(jù)顯示某一學生在閱讀方面存在重大障礙， 這一結果就會打擊這個學生的自信，從而對這個學生的學習干預乃至 未來發(fā)展起反作用。怎樣確保這些附帶各類個性特征的數(shù)據(jù)被正確使 用而避免陷入倫理困境，是當前大數(shù)據(jù)精準教學需要考慮的一個難 題。3基于大數(shù)據(jù)的精準教學中的安全保障問題精準教學將每一個學生的學習情況予以精準記錄，而這些精準記錄的數(shù)據(jù)涉及諸多隱 私問題。在當前開放互聯(lián)的大數(shù)據(jù)環(huán)境下，銀行、醫(yī)院、電商平臺等 遭受黑客攻擊、用戶