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用AI+大數(shù)據(jù)評(píng)估班課教學(xué)效果的研究與應(yīng)用

2020-03-30 03:30王磊
衛(wèi)星電視與寬帶多媒體 2020年1期
關(guān)鍵詞:學(xué)習(xí)效果智慧課堂教學(xué)效果

王磊

【摘要】通過數(shù)據(jù)化解構(gòu)智慧課堂環(huán)境中的實(shí)際教學(xué)過程,結(jié)合AI技術(shù)手段對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果數(shù)據(jù)、授課教學(xué)的行為數(shù)據(jù)和教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)成數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、統(tǒng)計(jì)和分析,再通過大數(shù)據(jù)分析方法,構(gòu)建出班課效果模型,和對(duì)教學(xué)過程及教學(xué)內(nèi)容評(píng)估的歸因模型。為教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的改良進(jìn)化提供數(shù)字化、科學(xué)化的依據(jù)

【關(guān)鍵詞】教學(xué)效果;學(xué)習(xí)效果;智慧課堂;AI;大數(shù)據(jù);教學(xué)內(nèi)容;效果評(píng)測(cè)

長(zhǎng)久以來,我們習(xí)慣于以結(jié)果論,在部分公立學(xué)校,通過教學(xué)評(píng)估活動(dòng)乃至升學(xué)率去考核課堂的好壞;在一些教育機(jī)構(gòu),通過業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)甚至經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù),結(jié)合購買者即用戶的反饋,去判斷課堂效果的好壞;個(gè)體教育從業(yè)者,則有通過上完一堂課的觀感和學(xué)生的反應(yīng)來感受課堂效果好壞的情況。但是對(duì)于課堂過程中的行為如何、多大程度地影響孩子的學(xué)習(xí),對(duì)上述個(gè)體和組織來說,往往是經(jīng)驗(yàn)黑盒。如何去打破這樣的經(jīng)驗(yàn)黑盒,是很多教育從業(yè)人員想要探索的課題。我們秉承著“數(shù)據(jù)比經(jīng)驗(yàn)重要”的理念,運(yùn)用AI和大數(shù)據(jù)的力量,去建立課堂和效果的聯(lián)系,對(duì)課堂效果進(jìn)行評(píng)測(cè)。

1. 為什么要進(jìn)行班課效果評(píng)測(cè)

如上所述,通過效果的評(píng)測(cè),把原有的經(jīng)驗(yàn)黑盒能夠剖析拆解成具體的動(dòng)作、行為。這一方面能夠讓授課老師了解、復(fù)盤自己這節(jié)課上的怎么樣,進(jìn)而去優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)動(dòng)作,提高孩子的學(xué)習(xí)效果;另一方面,能夠定位一些和學(xué)習(xí)效果有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)的內(nèi)容和動(dòng)作,建立“好”的標(biāo)桿,指導(dǎo)更多的老師的課堂教學(xué),提高整體教學(xué)水準(zhǔn)。

2. 如何定義班課效果

我們用“班課”的概念來指代以班集體為單位進(jìn)行的授課。在定義“班課效果”時(shí),學(xué)生在課堂上的狀態(tài)是我們定義的主要落腳點(diǎn)。原因有二:學(xué)生是學(xué)習(xí)課程與評(píng)價(jià)課程的主體;學(xué)生的課堂感知是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的最直接影響者。我們對(duì)學(xué)生的課堂狀態(tài)進(jìn)行了解構(gòu),結(jié)合教育理念常用的三個(gè)分析維度(學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)環(huán)境),可以將對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的預(yù)期歸納為三個(gè)方面:①學(xué)得會(huì):學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的效果,體現(xiàn)的是學(xué)習(xí)能力。學(xué)生來上課的首要目的是學(xué)習(xí)知識(shí),學(xué)生能學(xué)會(huì)是體現(xiàn)/證明課堂效果的核心和基礎(chǔ)。②喜歡學(xué):學(xué)生學(xué)習(xí)意愿呈現(xiàn)出的狀態(tài)和效果,體現(xiàn)的是學(xué)習(xí)動(dòng)力。教育的價(jià)值不僅在“教”,更體現(xiàn)在“育”。對(duì)好的課堂的定義,不只是能讓孩子學(xué)會(huì)知識(shí),更要關(guān)注學(xué)生在課堂上的情感體驗(yàn)、動(dòng)力意愿。因此孩子是否喜歡學(xué)習(xí)、喜歡課堂、喜歡老師,從而達(dá)到愿意學(xué)習(xí)的效果,是第二大關(guān)注點(diǎn)③受關(guān)注:個(gè)體學(xué)生在課堂上受到關(guān)注的程度,即學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)學(xué)生產(chǎn)生的效果。班級(jí)是由個(gè)體組成的,老師對(duì)個(gè)體學(xué)生的關(guān)注,對(duì)于學(xué)生最終收獲的學(xué)習(xí)效果有非常大的影響。也會(huì)直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)意愿。這三重維度的聚合,就構(gòu)建出我們對(duì)班課效果評(píng)估的頂層框架。

3. 如何評(píng)估班課效果

目前,人工智能NLP(natural language processing)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)課堂錄音的解構(gòu):我們既能夠得出學(xué)生話語的數(shù)量、密度、分布,進(jìn)而推敲學(xué)生在課堂上的活躍度和現(xiàn)場(chǎng)氛圍效果;又能對(duì)于學(xué)生話語內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析,根據(jù)話語內(nèi)容進(jìn)行歸類,建立學(xué)生話語與班課效果“學(xué)得會(huì)“”喜歡學(xué)“”受關(guān)注“之間的關(guān)聯(lián)。不僅僅是話語,學(xué)生上課的每一個(gè)動(dòng)作、每一個(gè)行為都被記錄和沉淀成了數(shù)據(jù)。借助大數(shù)據(jù)的力量,這些行為被拆解成更細(xì)粒度的指標(biāo),按照班課效果三維度歸類聚攏。因此,在上述每一個(gè)效果維度上,我們都需要能獲取到能夠描述這些維度的具體量化指標(biāo)。這依賴于一個(gè)具備信息化和數(shù)字化能力的智慧課堂。為了研究測(cè)算需要,我們通過搭建這樣一個(gè)智慧教室的環(huán)境,充分獲取了老師、學(xué)生及教學(xué)內(nèi)容的數(shù)字化信息,并進(jìn)行了大量數(shù)據(jù)處理與分析。從而篩選出對(duì)上述三個(gè)效果維度的描述性指標(biāo):①學(xué)得會(huì)指標(biāo):由學(xué)生在做題上的數(shù)據(jù)表現(xiàn)構(gòu)成。具體表現(xiàn)為做題正確率、做題完成率、知識(shí)點(diǎn)掌握率、課后作業(yè)正確率和完成率等指標(biāo)。并觀察這些指標(biāo)在班級(jí)范圍內(nèi)的方差。②喜歡學(xué)指標(biāo):由學(xué)生在教學(xué)互動(dòng)上的參與指標(biāo)構(gòu)成。包括學(xué)生在課堂中的語音信息,學(xué)生在課堂上所獲得得獎(jiǎng)勵(lì)信息,被表揚(yáng)的信息,以及學(xué)生課后對(duì)課堂的喜愛度投票數(shù)據(jù)。③受關(guān)注指標(biāo):由學(xué)生作為個(gè)體被老師關(guān)注的頻次及深度指標(biāo)構(gòu)成。如學(xué)生作為個(gè)體被表揚(yáng)的次數(shù),學(xué)生課后收到老師的個(gè)性化反饋的內(nèi)容詳細(xì)程度,學(xué)生課后是否被老師進(jìn)一步關(guān)心和溝通,以及老師是否對(duì)學(xué)生做了學(xué)習(xí)情況的記錄等信息。

這些具體的描述性指標(biāo),都能取到可量化的數(shù)值。我們可以一方面直接通過數(shù)值的高低,構(gòu)建具備教學(xué)理論和實(shí)踐說服力的打分模型,對(duì)班課的學(xué)得會(huì)、喜歡學(xué)和受關(guān)注指標(biāo)直接進(jìn)行打分;也可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型,挖掘這些指標(biāo)與業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性,交給機(jī)器進(jìn)行對(duì)這三個(gè)維度的模型構(gòu)建和實(shí)施打分。

我們可以使用雷達(dá)圖(如圖1)的形式來表征學(xué)生學(xué)習(xí)效果的班課得分:

4. 通過班課效果對(duì)影響因素進(jìn)行歸因

有了上述頂層框架去做支撐,接下來我們探究?jī)蓚€(gè)方面的問題:①在一節(jié)課上,哪些因素能夠影響“學(xué)得會(huì)”“喜歡學(xué)”“受關(guān)注”這三個(gè)班課效果維度。②如何評(píng)估影響因素在“學(xué)得會(huì)”“喜歡學(xué)”“受關(guān)注”這三個(gè)維度施加的影響。

通過AI和大數(shù)據(jù)賦能,我們得以分析每一個(gè)主體如何影響了班課效果,進(jìn)而回答第二個(gè)問題。由于學(xué)生這個(gè)主體,其行為表現(xiàn)已經(jīng)作為班課效果的指標(biāo)構(gòu)建依據(jù),因此學(xué)生主體的指標(biāo)已經(jīng)是班課效果的“果”。顯然,我們更需要在“教師”和“教學(xué)內(nèi)容”這兩大主體上去找到班課效果的歸因。事實(shí)上,對(duì)于教育機(jī)構(gòu)、公立學(xué)校和教育從業(yè)者而言,他們也最需要知道,老師的教學(xué)行為和授課方式,以及課堂傳授的教學(xué)內(nèi)容,分表存在著怎樣的問題,如何改善并且迭代他們,是課堂進(jìn)化的動(dòng)力。因此,我們需要探究的是:教師的教學(xué)行為對(duì)班課效果能施加怎樣的影響,和教學(xué)內(nèi)容對(duì)班課效果能施加怎樣的影響,如何數(shù)據(jù)化呈現(xiàn)這些影響。

4.1 老師教學(xué)行為在班課效果中呈現(xiàn)出的影響:

①在對(duì)老師主體進(jìn)行評(píng)估時(shí),原有的三維指標(biāo)按照老師從課前、課中、課后的教學(xué)行為,拆解成了八個(gè)二級(jí)指標(biāo):②在“學(xué)得會(huì)”這一維度下,我們關(guān)注老師的“課前備課”“課堂教學(xué)”“課后作業(yè)”這3個(gè)指標(biāo);③在“喜歡學(xué)”層面,我們關(guān)注“老師對(duì)課堂氛圍的調(diào)動(dòng)”和“對(duì)班級(jí)的激勵(lì)鼓舞”這2個(gè)指標(biāo)④在“受關(guān)注”這一維度下,我們關(guān)注“老師在課上對(duì)個(gè)體學(xué)生的關(guān)注”,“課后學(xué)情反饋”和“課后對(duì)學(xué)生的關(guān)注度”這3個(gè)指標(biāo)。

我們可以將教室行為細(xì)化成為更具實(shí)際教學(xué)指導(dǎo)意義的“教學(xué)八維雷達(dá)圖”(圖2左)。雷達(dá)圖中的每一項(xiàng),都可以獲得更細(xì)粒度的指標(biāo)和數(shù)據(jù)做支撐。

而我們可以通過“教學(xué)八維雷達(dá)圖”和“班課三維效果模型”在分值上的相關(guān)性分析,對(duì)八個(gè)教學(xué)維度實(shí)施打分。就可以幫助老師復(fù)盤每一節(jié)課的課堂教學(xué)表現(xiàn),讓老師知道自己這節(jié)課上的怎么樣,對(duì)于孩子的學(xué)習(xí)效果影響如何,在班課效果掌握層面,每個(gè)授課老師都有更清晰的認(rèn)知;同時(shí),大數(shù)據(jù)會(huì)在每一個(gè)維度上,為老師提供“推薦值”。把原始的經(jīng)驗(yàn)黑盒轉(zhuǎn)變成可以量化的具體行為引導(dǎo),讓老師在“認(rèn)知”的基礎(chǔ)上有所“提升”。在教學(xué)管理的層面,這樣一個(gè)評(píng)估模型,也能夠幫助各個(gè)教學(xué)管理監(jiān)測(cè)授課老師的教學(xué)質(zhì)量。

4.2 教學(xué)內(nèi)容在班課效果中呈現(xiàn)出的影響:

在教學(xué)內(nèi)容方面,課程的研發(fā)和編排,如一節(jié)課有多少題目、題目難度如何等,都會(huì)影響到孩子的學(xué)習(xí)能力(“學(xué)得會(huì)”)和學(xué)習(xí)情感(“喜歡學(xué)”)。我們把一個(gè)教學(xué)內(nèi)容中的種種元素進(jìn)行剖析,可以歸為六個(gè)大的指標(biāo)“難度”、“容量”、“節(jié)奏”、“趣味性”、“調(diào)動(dòng)性”、“喜歡度”,每一個(gè)指標(biāo)下,都可以獲得具體的數(shù)據(jù)支撐,從而形成“教學(xué)內(nèi)容六維雷達(dá)圖”。

我們可以通過尋找“教學(xué)內(nèi)容六維雷達(dá)圖”和“班課三位效果模型”之間的相關(guān)性,對(duì)這六個(gè)教學(xué)內(nèi)容的影響維度進(jìn)行打分。從而幫助我們建立針對(duì)于教學(xué)內(nèi)容層面的打分模型,評(píng)估每一份教學(xué)內(nèi)容的質(zhì)量和對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響。

5. 結(jié)語

通過智慧課堂環(huán)境中的班課授課實(shí)踐,我們探索出一種針對(duì)小班課進(jìn)行班課效果評(píng)估的研究方法,它利用AI+大數(shù)據(jù)的技術(shù),對(duì)班課中的每一個(gè)主體和環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣、統(tǒng)計(jì)、分析。既簡(jiǎn)歷班課效果的“結(jié)果模型”,也通過進(jìn)一步拆解老師行為、教學(xué)內(nèi)容中的影響因素并量化分析,構(gòu)建出在教學(xué)行為和教學(xué)內(nèi)容上的“歸因模型”。課堂教學(xué)黑盒由此可被打開,教學(xué)和內(nèi)容的迭代和改良也因此有據(jù)可依。

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