基于大數(shù)據(jù)分析的精準化教學

林厚從

〔摘要〕只有全面深入分析學情，找準“最近發(fā)展區(qū)”，開展針對性的教學活動，才能提高教學的有效性。以此為出發(fā)點，我校經(jīng)過多年探索，建構(gòu)了基于大數(shù)據(jù)分析的精準化教學模型，主要包括真實全面的數(shù)據(jù)采集、精準科學的數(shù)據(jù)分析以及精準高效的教學活動。

〔關(guān)鍵詞〕大數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)分析 精準化教學

教學是一種目的性和意識性都很強的系統(tǒng)活動。通過教學使學生掌握知識、習得技能、發(fā)展智力，形成態(tài)度和相應的品質(zhì)。前蘇聯(lián)著名心理學家維果茨基就教學與發(fā)展問題，提出了“最近發(fā)展區(qū)”之說，所謂教學促進發(fā)展，就是把可能水平不斷轉(zhuǎn)化為現(xiàn)有水平。因此，全面深入分析學情，找準最近發(fā)展區(qū)，開展針對性的教學活動，提高教學的有效性，就顯得尤為重要。

教學過程中的數(shù)據(jù)無處不在。如課堂教學中某個知識點的教學及在線習題反饋，課后作業(yè)中每個學生對每個題目的作答信息，一次考試后形成的試題分析報告和成績統(tǒng)計信息等，都蘊含著大量有價值的鮮活數(shù)據(jù)，但卻往往被忽略。如何收集這些常態(tài)化的教學數(shù)據(jù)，并應用數(shù)學統(tǒng)計、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)手段，進行深入有效的分析挖掘，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，找到問題，既形成一些共性的教學策略，又提出一些個性化的學習建議，讓數(shù)據(jù)為教學服務，就顯得很有意義。這種有目的、有意識的教學數(shù)據(jù)收集與分析，可以幫助我們找準最近發(fā)展區(qū)，進行精準化教學，從而提高整個學校教學的有效性。

當前，我?！盎诖髷?shù)據(jù)分析的精準化教學”研究重點包括三個方面，一是真實全面的數(shù)據(jù)采集；二是精準科學的數(shù)據(jù)分析；三是精準高效的教學活動。三個方面層層遞進、環(huán)環(huán)相扣，形成了一個基于大數(shù)據(jù)分析的精準化教學模型。

圖1 基于大數(shù)據(jù)分析的精準化教學模型

一、真實全面的數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)是基礎、也是核心。只有采集了學生學習過程中常態(tài)化的海量數(shù)據(jù)，教師才能說“了解”每一位學生，才能看到學生發(fā)展進步的動態(tài)過程，進行客觀理性的學情分析和學生學業(yè)水平評估。

數(shù)據(jù)采集可以使用“線上數(shù)據(jù)采集”和“線下數(shù)據(jù)采集”兩種方式相結(jié)合，前者采集“電子數(shù)據(jù)”，后者采集“紙質(zhì)數(shù)據(jù)”。通過數(shù)據(jù)采集，可以獲得學生學習過程中最鮮活、最豐富的真實數(shù)據(jù)，如學生解答的痕跡、教師批改的痕跡等。

線上數(shù)據(jù)采集主要通過數(shù)字化在線課堂教學平臺以及學習終端設備，記錄學生在線課堂上的提問互動、習得反饋、在線作業(yè)等情況，生成相關(guān)學習數(shù)據(jù)。當然，如果把平時的“線下作業(yè)”也做成“在線”方式，那也可以實時采集到學生的作業(yè)反饋數(shù)據(jù)。

線下數(shù)據(jù)采集主要通過記錄學生每一次作業(yè)、每一周練習、每一次考試的解答痕跡，反應學生課后學習及學習效果的全過程。線下數(shù)據(jù)采集有兩種模式，一種是對于日常大量的作業(yè)采用“先批后掃”的數(shù)據(jù)采集模式，在不改變學生和教師原有的學習和工作模式基礎上，進行常態(tài)化的數(shù)據(jù)采集，甚至可以保留教師的批改痕跡和學生的訂正痕跡。整個流程是先將學生的日常作業(yè)或練習卷在傳統(tǒng)批閱基礎上，通過高速掃描儀采集學生作答情況以及教師批改痕跡保存至云端，教師通過手機、電腦等終端APP隨時查看教學診斷云平臺上收集生成的學生數(shù)據(jù)，如每個學生的作業(yè)完成情況、每個題目的做錯學生名單等，學生也可以通過手機、電腦等終端APP隨時查看自己的作業(yè)反饋，系統(tǒng)還會自動建立個人錯題庫，并給出個性化的補償學習建議。另外一種是通過網(wǎng)上閱卷系統(tǒng)在不改變學生原有作答模式的基礎上，對學校的大型考試采用“先掃后批”的方式，實現(xiàn)集中的網(wǎng)上閱卷，同步實現(xiàn)考試數(shù)據(jù)的采集分析，其缺點是改變了教師的工作方式，同時學生試卷上也沒有留下任何痕跡。

二、精準科學的數(shù)據(jù)分析

一方面，常規(guī)的學生考試成績統(tǒng)計如班級平均分、各分數(shù)段人數(shù)等，已遠遠不能滿足大數(shù)據(jù)形勢下教師、學生、校長的內(nèi)在需求。另一方面，常態(tài)化的學生學習、考試數(shù)據(jù)是海量的、零碎的，需要專業(yè)人員根據(jù)實際需要建立數(shù)學模型，再由軟件開發(fā)人員應用數(shù)學統(tǒng)計、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)手段，進行精準科學的數(shù)據(jù)分析，生成對學生學習、教師教學、校長決策有價值的信息。這就是我校數(shù)據(jù)分析的核心技術(shù)。

我們認為，學習數(shù)據(jù)分析應該包括不同層級。對于學校管理者來說，需要精準分析每一個班級、每一位教師、每一門學科的對比數(shù)據(jù)，全面監(jiān)控學校的教學現(xiàn)狀，適時調(diào)整學校的教學管理；對于教師來說，需要精準分析每一位學生的學習數(shù)據(jù)并進行學情追蹤，幫助找準課堂教學的起點、重點和每一位學生的薄弱點，開展精準教學；對于學生來說，需要精準分析自己的學習現(xiàn)狀，提出個性化的課后復習計劃和作業(yè)建議。

1．學校整體分析

學校管理者更多地關(guān)注整個學校、一個年級、一個學科的整體發(fā)展情況，數(shù)據(jù)分析的重點在教師之間的差異性、班級之間的差異性、試卷的整體質(zhì)量、考試成績的整體分析等。圖2是我校高三期初質(zhì)量調(diào)研的數(shù)學試卷質(zhì)量分析報告，包括試卷的整體難度、信度、區(qū)分度、效度和不同難度題目的比例等。

圖2 試卷質(zhì)量分析

2．班級表現(xiàn)分析

班主任作為一個班級的管理者，更多地關(guān)注班級的整體學習表現(xiàn)、每一個學生的學業(yè)表現(xiàn)、歷次成績跟蹤、班級優(yōu)勢學科和弱勢學科等。圖3為高三期初質(zhì)量調(diào)研“學科配合度”分析，用來研究各個班級的優(yōu)勢學科、薄弱學科。

圖3 學科配合度分析

任課教師作為一個班級某一門學科的責任人，更多地關(guān)注知識點和重難點掌握情況的數(shù)據(jù)分析、學生成績分布情況、得分率較低題目的歸因分析等。圖4是高三數(shù)學周練的考試分析報告，包括每個題目的平均分、得分率、標準差、難度、區(qū)分度和知識點說明等細目。

圖4 考試分析報告

3．個人學業(yè)分析

家長和學生更多地是關(guān)注自己的考試結(jié)果或?qū)W業(yè)現(xiàn)狀，如每次考試的班級年級排名、優(yōu)勢學科和薄弱學科分析、每一個學科的薄弱知識點分析、歷次考試的動態(tài)跟蹤（進步、退步）、錯題分析及自動添加到私人錯題庫中、學習評估和后繼學習建議等。同時，根據(jù)常態(tài)化的課堂和課后作業(yè)數(shù)據(jù)分析，給出合理化的、針對性的學習建議，如時間安排、方法指導等，從而提高學習效率，減輕學業(yè)負擔。圖5是一位同學高三期初質(zhì)量調(diào)研的成績分析報告，包括每門學科的得分、等級、排名、總體評價和不同難度題目的解題能力，以及他的各個學科情況的雷達圖。

圖5 學生成績分析報告

三、精準高效的教學活動

有了精準的大數(shù)據(jù)分析，幫助學生更好地了解自己，也幫助教師更好地了解每一位學生，從而做到有的放矢、因材施教。

1．選好教學起點

教學的起點至關(guān)重要。起點過低、過高都會影響到整節(jié)課的教學效果。以往主要靠教師的個人經(jīng)驗，基于大數(shù)據(jù)的精準分析，使得教學起點的選擇更加科學。

以新授課為例，通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對學生前一節(jié)課（章節(jié)）的課后作業(yè)完成情況的精準分析，教師在備課前就已經(jīng)對學生的學情有了初步了解，可以精準備課。再通過“數(shù)字化在線課堂教學平臺”的課前預習反饋、基礎測試等環(huán)節(jié)的在線數(shù)據(jù)分析，教學的起點選擇就會非常精準。圖6是一節(jié)有關(guān)“指數(shù)函數(shù)”的數(shù)學課前，教師通過“在線課堂”讓學生預習并完成的一個基礎檢測題，以及得到的實時反饋數(shù)據(jù)分析圖表?？梢钥闯觯喊嗉壍恼_率較低，只有29%（選擇ABCDE全部5個選項），選中A、B選項的人數(shù)很高（85%），而選中C、D、E選項的人數(shù)很少，尤其是E選項。分析題目發(fā)現(xiàn)：A選項考察冪函數(shù)和指數(shù)函數(shù)的區(qū)分，B選項考察指數(shù)函數(shù)的概念中底數(shù)的限制條件（大于0且不等于1），C選項考察指數(shù)函數(shù)的概念中自變量的限制條件（只能是x的形式），D選項考察指數(shù)函數(shù)的概念中底數(shù)及系數(shù)的限制條件（底數(shù)大于0且不等于1，系數(shù)只能是1），E選項考察指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)（單調(diào)性）。通過這些可以說明：大部分學生對于冪函數(shù)和指數(shù)函數(shù)的區(qū)別基本掌握（A選項準確率高），對于指數(shù)函數(shù)底數(shù)的限制條件基本掌握（B選項準確率高）但不會靈活應用（D選項準確率低），對于自變量的限制條件掌握不好（C選項準確率低），對于指數(shù)函數(shù)的單調(diào)性掌握的最差（E選項準確率最低）。接下來的課堂教學，教師就應該把指數(shù)函數(shù)的概念及自變量、系數(shù)的限制條件作為教學起點，逐步展開到靈活應用和指數(shù)函數(shù)的單調(diào)性分析。

圖6 基于在線課堂的精準數(shù)據(jù)分析

2．選好教學重點

正確把握一節(jié)課的教學重點，精心設計并開展突破性教學，是一節(jié)課成敗的關(guān)鍵之一。教學重點不一定完全照搬教參，而要根據(jù)具體學校、班級、學生的基礎和能力，做適當調(diào)整?？梢酝ㄟ^對學生預習過程的數(shù)據(jù)采集與分析，更好地服務于課堂教學。

比如講評課，通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)或者“網(wǎng)上閱卷系統(tǒng)”對學生作業(yè)、考試的數(shù)據(jù)分析報告，教師對整份試卷或作業(yè)、每個題目的得分情況、得分率較低的題目歸因、每個學生的解答情況等都做到了心中有數(shù)。教師講評時，可以隨時調(diào)看某個學生某個題目的解答情況、某個題目的錯誤分類、某個題目值得推薦的樣本等，突出重點，針對性地開展教學活動，包括后續(xù)的跟進練習。圖7為高三期初質(zhì)量調(diào)研數(shù)學學科的數(shù)據(jù)分析，可以看出題2均分很高、得分率也很高，不需要重點講評，而題3年級均分很低，得分率也很低，而且班級之間的差異很大，對于大部分班級都需要重點講評該題和相關(guān)知識點。

圖7 基于大數(shù)據(jù)分析的教學重點選擇

3．針對性的課堂提問

課堂提問和師生互動也是課堂教學的重要環(huán)節(jié)。什么時候互動、提什么問題、讓哪位學生回答等等，都會對課堂的教學效果產(chǎn)生一些影響。

比如復習課，我們可以借助數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和“數(shù)字化課堂教學平臺”里存儲的一個階段、單元或者章節(jié)的學生學習數(shù)據(jù)和分析報告，教師在完全了解了每一個知識點的掌握情況、難點或者學生錯誤率較高的題目、個別學困生的問題所在等信息后，師生互動、課堂提問就能做到有的放矢。圖8為一次語文課前學生在線提問的情況，教師可以根據(jù)這些信息實施精準的課堂提問。

圖8 對課前預習提問的學生或問題實施精準提問

4．個性化的補償教學

學生的差異性是客觀存在的。對于學習能力弱的學生，課后需要個性化的輔導答疑，對于學習能力強的學生，課后需要個性化的激勵提升。借助數(shù)據(jù)信息，教師很容易掌握每一位學生的學習情況，主動開展一些補償性教學，包括錄制一些知識點或者題目的講解微視頻，推送給相關(guān)學生，指導他們自主學習，并及時進行答疑。

5．個性化的課后作業(yè)

當前學生學業(yè)負擔較重的一個重要因素是所有學生做同一份作業(yè)，很多學生做了“不該做”的作業(yè)。根據(jù)學生學習過程中分析得到的差異性數(shù)據(jù)，教師完全可以布置不同層次、不同類別、不同難度的題目，因材施教，實現(xiàn)個性化的課后作業(yè)，切實減輕學生的學業(yè)負擔。

圖9 個性化的課后作業(yè)

6．針對性的命題測試

學生做題，教師必然就要出題。備課組教師搜索、選擇、編輯題目耗費了大量時間和精力。但由于一個年級往往是同一份作業(yè)、同一份試卷，一個教師對自己的班級相對了解，而對于其他班級卻不甚了解，這樣的命題針對性、有效性相對欠缺。有了大數(shù)據(jù)分析，全體學生課堂學習、平時作業(yè)、常錯試題等數(shù)據(jù)信息一目了然，命題教師可以做到輕松組題、精準命題。

四、結(jié)語

在互聯(lián)網(wǎng)+時代，學校不應回避教育技術(shù)帶來的種種沖擊，而是應該思考如何更好地利用新技術(shù)，特別是將技術(shù)手段深度運用于課程、教學領(lǐng)域，實現(xiàn)對傳統(tǒng)課堂教學的突破，以謀求更深層次、更核心領(lǐng)域的變革。這種變革對于當前的中國教育來說，尤其顯得重要，在班級授課制背景下，精準地把握每一個學生的學習狀態(tài)，為學生的學習提供精準的指導和支持，其實質(zhì)是利用技術(shù)手段，把學生從被動的統(tǒng)一的知識接受者解放為主動的個性化的知識建構(gòu)者。

同時，對于工作繁重的中小學教師特別是高中教師來說，幾乎要把所有精力都用于追求高考升學率，教師的工作已經(jīng)變異為簡單的重復勞動，講題、解題、練題，毫無創(chuàng)造性可言，“讓教師成為研究者”只能成為口號?；趯Υ髷?shù)據(jù)的采集、分析以及精準化教學，在解放學生的同時，也解放了教師自身，幫助教師擺脫了簡單的機械的重復勞動，轉(zhuǎn)向思考如何更好地引導、幫助學生進行學習，實現(xiàn)更高層次的專業(yè)發(fā)展。

當然，我們自主構(gòu)建的“基于大數(shù)據(jù)分析的精準化教學模型”，只是一種嘗試和探究，仍有需要完善的地方。

〔林厚從 江蘇省常州市第一中學江蘇省常州市教育科學研究院 213003〕