張環(huán) 孫海霞 西藏民族大學(xué)信息工程學(xué)院

教育信息化普及推動了教育大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，數(shù)據(jù)成為深化教育改革和創(chuàng)新的新要素，如何將海量多樣化、碎片化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成能指導(dǎo)教學(xué)的有價值信息是一個亟待研究的課題。精準(zhǔn)思維強(qiáng)調(diào)對準(zhǔn)焦距，深入細(xì)節(jié)，準(zhǔn)確分析，有針對性解決問題，自黨的十八大以來已延展到社會方方面面，成為治國理政的科學(xué)思維方式與務(wù)實工作方法之一。[1]“數(shù)據(jù)+精準(zhǔn)”的結(jié)合模式已廣泛應(yīng)用于社會各領(lǐng)域，因此利用數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)精準(zhǔn)思維與教學(xué)的深度融合，探索數(shù)據(jù)驅(qū)動下精準(zhǔn)思維在教學(xué)中的應(yīng)用路徑，使數(shù)據(jù)成為精準(zhǔn)教學(xué)的支撐點，有助于挖掘本質(zhì)的教學(xué)規(guī)律與學(xué)習(xí)規(guī)律，提升教學(xué)效果與人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、教育大數(shù)據(jù)與精準(zhǔn)思維

近年來，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)與精準(zhǔn)思維的結(jié)合被廣泛應(yīng)用于政務(wù)、商業(yè)等領(lǐng)域，其分析結(jié)果的精準(zhǔn)性為教育教學(xué)變革提供了思路。《教育信息化2.0行動計劃》指出積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，堅持信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的核心理念，《中國教育現(xiàn)代化2035》提出加快信息化時代教育變革的任務(wù)，要求實現(xiàn)規(guī)模化教育與個性化培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合。[2]在此背景下，線上線下混合教學(xué)模式得到了迅速普及，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的推廣產(chǎn)生了大量的教育數(shù)據(jù)信息，教育大數(shù)據(jù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用價值也逐步被發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)驅(qū)動下將精準(zhǔn)思維應(yīng)用于教學(xué)全過程，拓展了傳統(tǒng)精準(zhǔn)教學(xué)的外延與內(nèi)涵，使之更契合信息時代的需求，通過深度挖掘數(shù)據(jù)本身所蘊(yùn)含的價值，以量化后的數(shù)據(jù)為教學(xué)提供客觀依據(jù)，使其朝精細(xì)化、精準(zhǔn)化方向發(fā)展，催生了技術(shù)賦能的新型教育形態(tài)。[3]數(shù)據(jù)分析技術(shù)為精準(zhǔn)思維提供了技術(shù)支持，精準(zhǔn)思維在教學(xué)中的應(yīng)用實現(xiàn)了教育大數(shù)據(jù)的價值，兩者相互依存與促進(jìn)。

二、數(shù)據(jù)驅(qū)動下精準(zhǔn)思維在教學(xué)中的應(yīng)用路徑

本文聚焦于數(shù)據(jù)驅(qū)動下精準(zhǔn)思維的應(yīng)用路徑分析，在精準(zhǔn)思維指導(dǎo)下應(yīng)用數(shù)據(jù)采集、學(xué)情分析與個性化推薦技術(shù)輔助課程教學(xué)改革，將其深層滲透到教學(xué)對象分析、教學(xué)目標(biāo)確定、教學(xué)過程規(guī)劃、教學(xué)評價與反思當(dāng)中，并以我校某班《大學(xué)計算機(jī)文化》課程為例，對學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與展示，以數(shù)據(jù)為驅(qū)動，以精準(zhǔn)為主線，構(gòu)成一個互融互促、循環(huán)迭代的應(yīng)用體系，輔助完成精準(zhǔn)的教、學(xué)、評。

（一）精準(zhǔn)分析教學(xué)對象，構(gòu)建學(xué)生畫像

教學(xué)對象的精準(zhǔn)分析是精準(zhǔn)思維在教學(xué)應(yīng)用中的基石，教學(xué)中僅依賴教師經(jīng)驗的學(xué)情分析，無法精準(zhǔn)把握學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣與知識能力信息。基于以學(xué)生為中心的教育理念，采用數(shù)據(jù)分析方法構(gòu)建學(xué)生畫像，建立班級整體畫像、學(xué)生個體畫像與學(xué)生群體畫像，生成可視化學(xué)情分析報告，能真實客觀地反映學(xué)習(xí)者特征，實現(xiàn)主觀經(jīng)驗判斷認(rèn)知方式向精準(zhǔn)認(rèn)知與定位的轉(zhuǎn)變。這里需要注意的是學(xué)生畫像不是一層不變的，除基本信息外，學(xué)生的行為能力、學(xué)習(xí)能力等信息需根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中不同階段的數(shù)據(jù)信息及時修正與動態(tài)更新。

（二）精準(zhǔn)確定課堂教學(xué)目標(biāo)

精準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)的確定是課堂教學(xué)的起點，教師通過學(xué)生畫像掌握班級整體水平與學(xué)生已有基礎(chǔ)，以學(xué)生信息為本，以教學(xué)大綱為依據(jù)，合理設(shè)計、精細(xì)劃分，精確描述學(xué)生需要掌握的知識技能目標(biāo)，設(shè)置匹配度高、相關(guān)性強(qiáng)的課堂教學(xué)目標(biāo)體系，使之契合班級實際。數(shù)據(jù)驅(qū)動下的精準(zhǔn)目標(biāo)確定首先應(yīng)從總目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，按照知識脈絡(luò)，層層梳理，逐級細(xì)化與量化，系統(tǒng)地將學(xué)習(xí)內(nèi)容劃分成一個個小目標(biāo)，預(yù)設(shè)可達(dá)成的分層教學(xué)目標(biāo)，建立與學(xué)生畫像精確匹配的逐級推進(jìn)目標(biāo)樹，然后編制課前學(xué)習(xí)任務(wù)單，將知識階段化、模塊化和任務(wù)化，針對每級目標(biāo)對應(yīng)知識點建立匹配的教學(xué)資源，以滿足后期個性化資源推送需求，最后按照學(xué)生對層次目標(biāo)完成情況動態(tài)更新學(xué)生畫像，調(diào)整與修正預(yù)設(shè)目標(biāo)，最終確立課堂教學(xué)目標(biāo)。這里需要注意的是目標(biāo)樹的確定必須是可量化的，實際操作中可以通過設(shè)定問題的形式將“掌握”“了解”等彈性較大的模糊概念轉(zhuǎn)化成可量化可考核的目標(biāo)，讓精細(xì)化、精準(zhǔn)化目標(biāo)替代籠統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)。其次教學(xué)目標(biāo)在滿足大綱要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)堅持以學(xué)生為中心，符合個體發(fā)展需求，使目標(biāo)的“精”體現(xiàn)在符合學(xué)生個性化特征及認(rèn)知規(guī)律，應(yīng)確保各層次學(xué)生均能按照自身的認(rèn)知能力開展學(xué)習(xí)活動，學(xué)生通過努力能達(dá)成預(yù)設(shè)目標(biāo)，實現(xiàn)螺旋式上升。

（三）精準(zhǔn)規(guī)劃教學(xué)過程，創(chuàng)新教與學(xué)

精準(zhǔn)規(guī)劃教學(xué)過程是實現(xiàn)精準(zhǔn)目標(biāo)的手段，是精準(zhǔn)教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，以學(xué)生畫像為依據(jù)在充分了解學(xué)生學(xué)習(xí)能力的基礎(chǔ)上，尊重個體差異性，基于先評估后教學(xué)的理念，綜合考量教學(xué)中的各要素，創(chuàng)新教與學(xué)。

1.課前差異檢測，精準(zhǔn)導(dǎo)學(xué)

課前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)單，形成課程任務(wù)鏈，使學(xué)生明確教學(xué)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生通過教學(xué)平臺交互學(xué)習(xí)。課前任務(wù)應(yīng)具體明確且量少而精，注重與后續(xù)教學(xué)活動的鏈接，有一定的思想深度，可在課件中內(nèi)嵌問題或?qū)W(xué)測試等方式將自學(xué)與自測相結(jié)合，然后通過學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，依據(jù)前期制定的分層目標(biāo)，智能匹配與其能力相當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)任務(wù)，差異化推送學(xué)習(xí)資源以適應(yīng)學(xué)生能力需求，提高內(nèi)容與學(xué)習(xí)者的適配度，使學(xué)生能按照自己的節(jié)奏與認(rèn)知，主動、有效地開展個性化學(xué)習(xí)。其次同一內(nèi)容可推送多個版本的資源供學(xué)生選擇以提高學(xué)習(xí)興趣，自學(xué)中的問題采取線上討論或單獨輔導(dǎo)的形式及時交流反饋，增強(qiáng)答疑解惑的時效性。教師最終可根據(jù)完成率、正確率、參與人數(shù)及錯誤學(xué)生等信息，預(yù)判學(xué)生對本次知識點的掌握程度，在明晰課前學(xué)情與學(xué)生知識薄弱點的基礎(chǔ)上重新調(diào)整課堂教學(xué)重難點，進(jìn)行二次備課，提升備課精準(zhǔn)度。

2.課中精準(zhǔn)設(shè)計教學(xué)活動，以學(xué)定教

以課前導(dǎo)學(xué)為切入點，在數(shù)據(jù)支持下以學(xué)生反饋的真實情況精準(zhǔn)選擇符合授課對象的課堂教學(xué)模式，設(shè)計逐步遞進(jìn)的情境與任務(wù)，制定與之匹配的教學(xué)活動。教學(xué)應(yīng)重點圍繞課前檢測中暴露的問題及重點學(xué)生有針對性開展教學(xué)，與學(xué)生形成共鳴，使其積極主動參與課堂教學(xué)活動。如對于正確率高（70%以上）的知識點采用問題引領(lǐng)—自學(xué)提升—微測—總結(jié)的形式，以知識延展為主；對于正確率中等（40%-70%）的教學(xué)內(nèi)容可適當(dāng)縮短教師講授時長，精講重難點后，以微課自學(xué)—互動展示—答疑—微測—總結(jié)為線索展開；對于正確率較低（40%以下）的模塊則以講授—討論—微測—總結(jié)為線索，其中講授以知識梳理與整合為主，鼓勵學(xué)生之間相互協(xié)作，實現(xiàn)知識內(nèi)化吸收。三種方式中均設(shè)置了微測環(huán)節(jié)，有助于教師通過反饋數(shù)據(jù)精準(zhǔn)診斷課堂學(xué)習(xí)效果，以實時動態(tài)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果及時調(diào)整教學(xué)策略，以多變互動的高效課堂實現(xiàn)深度互動與個性化學(xué)習(xí)，使課堂教學(xué)變?yōu)椤敖虒W(xué)—評估—再教學(xué)”的過程，實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)與精準(zhǔn)引導(dǎo)。

3.課后作業(yè)精準(zhǔn)推送，有效干預(yù)

課后環(huán)節(jié)注重作業(yè)的導(dǎo)向與激勵功能，以知識的鞏固、升華、拓展為主。與傳統(tǒng)作業(yè)不同的是班級學(xué)生的作業(yè)不再是統(tǒng)一的，而是根據(jù)學(xué)生個體畫像或群體畫像，在兼顧教育公平與個體差異的基礎(chǔ)上依據(jù)能力層次精準(zhǔn)設(shè)計作業(yè)內(nèi)容，以遞進(jìn)性與可選擇性為原則，設(shè)計基礎(chǔ)+進(jìn)階（難度適中，以應(yīng)用為主）、創(chuàng)新+拓展（注重前沿知識在深度和廣度上適當(dāng)拓展，以激勵深層次探索為主）等形式的作業(yè)，然后依據(jù)學(xué)習(xí)報告單，由淺入深精準(zhǔn)推送學(xué)習(xí)資源和測試題目，使不同層次的學(xué)生解決與之能力匹配的拓展延伸任務(wù)。傳統(tǒng)教學(xué)中一般認(rèn)為分?jǐn)?shù)相近的學(xué)生認(rèn)知水平和知識掌握程度大致相同，這樣的評估是不精確的，通過大數(shù)據(jù)分析可能發(fā)現(xiàn)他們雖然分?jǐn)?shù)相同但薄弱的知識點卻完全不同，數(shù)據(jù)分析結(jié)果為課后個性化作業(yè)和針對性訓(xùn)練提供了科學(xué)依據(jù)，通過數(shù)據(jù)挖掘可以精準(zhǔn)知曉每個學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題，制定適合的知識強(qiáng)化清單，推送其知識薄弱模塊的題目與資源，有助于學(xué)生查漏補(bǔ)缺，保證學(xué)生問題的準(zhǔn)確性和訓(xùn)練的針對性，將碎片化知識整合構(gòu)成知識體系。

（四）精準(zhǔn)評價與反思，確保目標(biāo)達(dá)成度

在傳統(tǒng)評價中，教師往往根據(jù)自身的教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行判斷，這種方式依賴于教師的專業(yè)水平，容易造成主觀偏見。相對于傳統(tǒng)教學(xué)中形成的五級評價或分?jǐn)?shù)評價，數(shù)據(jù)支持下的精準(zhǔn)評價能將不同種類、不同維度、不同時間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來綜合分析，構(gòu)建學(xué)生畫像，更加實時高效。數(shù)據(jù)驅(qū)動下的精準(zhǔn)評價采用內(nèi)容分析、學(xué)習(xí)分析等方式生成分析報告，準(zhǔn)確診斷學(xué)生對知識的掌握情況，及時指導(dǎo)修正教學(xué)，能充分發(fā)揮評價體系的診斷與促進(jìn)功能，使評價貫穿于課前、課中、課后全過程。課前通過任務(wù)單的完成情況分析出學(xué)生對知識點的掌握情況，以此調(diào)整后續(xù)教學(xué)方式與進(jìn)度；課中評價為隨堂評價，通過微測環(huán)節(jié)推送資源庫中與知識點匹配的考核題目，根據(jù)學(xué)生的答題速度與正確率，實時了解動態(tài)學(xué)習(xí)效果，為隨堂調(diào)整教學(xué)策略提供依據(jù)；課后通過分層作業(yè)、單元測試等數(shù)據(jù)定位學(xué)生的共性與個性問題，以此調(diào)整輔導(dǎo)策略，共性問題集中講解，個性問題單獨輔導(dǎo)，同時學(xué)生也能根據(jù)可視化學(xué)習(xí)報告，明確自身不足，有針對性選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容以實現(xiàn)精準(zhǔn)的教與學(xué)。以數(shù)據(jù)分析結(jié)果了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，不再局限于成績或?qū)﹀e，通過平臺日志文件能梳理學(xué)生的解題思路，估算教學(xué)效果，分析學(xué)生各個階段的學(xué)習(xí)行為，為綜合評價及教學(xué)反思與干預(yù)提供數(shù)據(jù)支持。精準(zhǔn)評價保障精準(zhǔn)教學(xué)，而教學(xué)數(shù)據(jù)支撐精準(zhǔn)評價，以循環(huán)迭代確保目標(biāo)達(dá)成度。

(五)精準(zhǔn)科學(xué)的可視化數(shù)據(jù)展示

應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建學(xué)生畫像是將學(xué)生行為軌跡中的關(guān)鍵節(jié)點轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息，按照不同屬性特征與數(shù)據(jù)類型，從多個維度對學(xué)生信息進(jìn)行提取，最后利用可視化技術(shù)以標(biāo)簽化的形式展示學(xué)生特征。學(xué)生畫像的構(gòu)建流程分為三個步驟：第一步，明確構(gòu)建目標(biāo)，確定學(xué)生畫像的屬性特征。一般可以將特征分為基本信息（生源地，年齡，性別，專業(yè)等）、學(xué)習(xí)行為信息（出勤，學(xué)習(xí)時長，活動參與度等）、學(xué)習(xí)能力信息（測試、考試、作業(yè)成績，競賽參與等）三大類，教師可根據(jù)實際需求制定每個大類下的屬性特征，以此確定后續(xù)采集數(shù)據(jù)的維度。第二步，學(xué)生數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理與存儲。數(shù)據(jù)采集是學(xué)生畫像構(gòu)建的基礎(chǔ)，被采集數(shù)據(jù)包括學(xué)生基本數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)平臺數(shù)據(jù)、課堂學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)等，采集結(jié)束后對其進(jìn)行預(yù)處理，形成學(xué)生畫像數(shù)據(jù)倉庫。第三步，構(gòu)建學(xué)生畫像。利用數(shù)據(jù)處理與分析手段完成定量分析與定性分析，針對不同應(yīng)用場景，選取相關(guān)屬性值與數(shù)據(jù)字段信息，依照具體需求進(jìn)行整合，將學(xué)生學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)能力以直觀易理解的圖形圖像展示，為教師優(yōu)化教學(xué)提供依據(jù)。

抽選4名學(xué)生教學(xué)平臺中的綜合數(shù)據(jù)建立個體畫像以雷達(dá)圖展示進(jìn)行差異對比（如圖1所示），可看出旦增某某綜合表現(xiàn)差，進(jìn)行針對性教學(xué)后，將4次考核數(shù)據(jù)趨勢以組合圖展示（如圖2所示），能直觀反映出旦增某某學(xué)習(xí)成績有所提升，但仍低于班級平均線，后期應(yīng)繼續(xù)作為重點關(guān)注對象，董某某課前視頻學(xué)習(xí)與課件學(xué)習(xí)參與度低，學(xué)習(xí)情況位于全班中等水平，應(yīng)注重提高其學(xué)習(xí)自律性與主動性。為了識別班級學(xué)生群體的能力特征輔助學(xué)生分層分類，對學(xué)生數(shù)據(jù)降維后采用K-means聚類算法，把數(shù)據(jù)集里的相似數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，通過對聚類數(shù)量K值多次嘗試后發(fā)現(xiàn)，K為4時最為合適，繪制學(xué)生群體散點圖（如圖3所示），最后根據(jù)聚類結(jié)果對4類群體的特征進(jìn)行分析，得到描述群體能力、行為等特征的群體畫像標(biāo)簽以支持對不同群體進(jìn)行制定差異化教學(xué)策略與分層作業(yè)設(shè)計。

圖1 學(xué)生表現(xiàn)差異對比

圖2 考核成績趨勢圖

圖3 K-means算法聚類結(jié)果（K=4）

三、結(jié)論與建議

雖然教育大數(shù)據(jù)蘊(yùn)藏價值高，但挖掘與應(yīng)用在理論與技術(shù)上還存在難題。精準(zhǔn)思維在教學(xué)中的應(yīng)用以數(shù)據(jù)為支撐，精確的數(shù)據(jù)采集與分析是其成功的保障。數(shù)據(jù)采集內(nèi)容應(yīng)包含學(xué)生課前、課中及課后的全過程行為數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段課前、課后數(shù)據(jù)采集多依托于從網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的日志中提取反映學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程和結(jié)果的動態(tài)數(shù)據(jù)，監(jiān)控學(xué)習(xí)者的情況，已日趨完善，但課堂內(nèi)的數(shù)據(jù)采集主要還是依賴于課堂小測試、限時問答等形式，學(xué)生聽課狀態(tài)、學(xué)習(xí)興趣等學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)采集難度相對較大，后期應(yīng)加大智慧教室的構(gòu)建力度，在不干擾學(xué)習(xí)和倫理允許的條件下利用智能傳感器、可穿戴設(shè)備等自動獲取線下教學(xué)中學(xué)生的學(xué)習(xí)行為狀態(tài)，以健全教學(xué)數(shù)據(jù)的完整性，為調(diào)整改進(jìn)教學(xué)策略提供更科學(xué)的依據(jù)。同時學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)配備合適的教學(xué)平臺，將分散在各部門的教育數(shù)據(jù)有效整合，依托智能化技術(shù)手段統(tǒng)一管理并給予教師數(shù)據(jù)信息服務(wù)與技術(shù)支持，能自動定位與快速匹配教師需求，生成學(xué)情分析等可視化報告，為教師在數(shù)據(jù)采集與分析上減負(fù)。

信息時代利用大數(shù)據(jù)技術(shù)將精準(zhǔn)思維應(yīng)用于教學(xué)，是技術(shù)與教學(xué)的融合，是技術(shù)賦能下的教學(xué)結(jié)構(gòu)的變革。它以學(xué)生為中心，以數(shù)據(jù)為驅(qū)動對教學(xué)過程與學(xué)習(xí)行為精準(zhǔn)分析與評估，使其可監(jiān)測可量化，輔助教師精準(zhǔn)掌握每個學(xué)生的情況以做出精準(zhǔn)教學(xué)決策，最終提升教學(xué)效果，釋放教育大數(shù)據(jù)潛在價值。需要注意的是教學(xué)中的各環(huán)節(jié)各要素是一個動態(tài)發(fā)展的過程，應(yīng)注重各階段之間的融合與促進(jìn)，根據(jù)實際情況及時調(diào)整，不斷更新完善以優(yōu)化教與學(xué)。