基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教師團(tuán)隊研修模式探析

楊智寧，祁敬偉

（1.北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，北京 100871；2.哈爾濱市香坊區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校，黑龍江 哈爾濱 150036）

一、引言

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以其先進(jìn)的智能化手段，從大量的數(shù)據(jù)中提取出有用的信息和知識，不斷被銀行、保險、交通、零售等商業(yè)領(lǐng)域所采用。隨著中小學(xué)信息技術(shù)的普及和教育信息化進(jìn)程的推進(jìn)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)開始逐漸向教育領(lǐng)域滲透。如何將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有效地應(yīng)用于教育活動，從大量的教育數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱藏的、有用的知識來指導(dǎo)教育、發(fā)展教育，成為一項具有重要實踐價值的研究課題。近年來，學(xué)者們在教育領(lǐng)域中已經(jīng)做出很多此類嘗試，并在教學(xué)評價[1]、課程設(shè)置[2]、選課指導(dǎo)[3]等方面取得了初步的成效。

盡管如此，將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于教師團(tuán)隊研修領(lǐng)域尚屬空白。本文以數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為依托，以哈爾濱市香坊區(qū)小學(xué)語文“青青子衿”教師專業(yè)社群主題研修活動案例為背景，探討基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教師團(tuán)隊研修模式的實施目的、程序和成效。

二、教師團(tuán)隊研修的困惑

哈爾濱市香坊區(qū)小學(xué)語文“青青子衿”教師專業(yè)社群成立于2009年，該社群由祁敬偉名師工作室、優(yōu)秀青年教師精英團(tuán)隊、各學(xué)年協(xié)作組三個層次組成，旨在通過問題研究、實踐反思、同伴互助、自我研修等方式，建立區(qū)域間多維立體的教師網(wǎng)絡(luò)研究共同體，促進(jìn)各個層次的教師專業(yè)化發(fā)展。多年來，“青青子衿”教師專業(yè)社群立足小課題研究，取得了一定的成績，但也遇到了不少亟待破解的難題。

1.主觀性。以教研員為引領(lǐng)的教師研修團(tuán)隊，優(yōu)勢在于教研員能根據(jù)教師專業(yè)發(fā)展的需要，在教師的觀念和行動上給予專業(yè)支持。然而，由于研修的主題是教研員確定的，活動的內(nèi)容、形式、目標(biāo)，都存在很大程度的壟斷性和專制性，無法真正滿足教師個體的研修需求，在一定程度上降低了團(tuán)隊研修活動的實效性。

2.盲目性。由于缺乏科學(xué)的調(diào)研、統(tǒng)計和分析，團(tuán)隊研修無法摸清一線教師的實際需求，因此，研修內(nèi)容設(shè)計存在著一定的盲目性。在很多情況下，團(tuán)隊研修要么將網(wǎng)絡(luò)、報刊上的時髦話題作為主要內(nèi)容，要么是把教研員聽課過程中發(fā)現(xiàn)的個別問題確定為團(tuán)隊研修的內(nèi)容。這樣的研修內(nèi)容設(shè)計常會導(dǎo)致多方面問題，例如：研修內(nèi)容跨度和隨意性很大，教師無所適從；內(nèi)容陳舊無趣，費時低效。

3.虛假性。現(xiàn)有的教師團(tuán)隊研修活動，常常呈現(xiàn)異彩紛呈、熱鬧非凡的態(tài)勢。課堂教學(xué)問題的呈現(xiàn)、教師觀念的交流與碰撞，使研修現(xiàn)場十分活躍。如果僅僅看到這些現(xiàn)象，多數(shù)人都會認(rèn)為這樣的研修活動方式好、內(nèi)容新、參與廣、實效佳。然而，冷靜思索一下不難發(fā)現(xiàn)，活躍的僅僅是現(xiàn)場的少數(shù)人，而多數(shù)參與者仍然處于被動、沉默的狀態(tài)，究其原因，主要是他們的興趣、問題等并沒有被充分關(guān)注，因而只能在團(tuán)隊研修活動中充當(dāng)看客或疲于應(yīng)付。

上述這些弊端的存在集中說明了一點：教師團(tuán)隊研修要想取得實效，不僅需要準(zhǔn)確地把握教師們的研修需求，而且還需要選擇非常務(wù)實的研修方式。那么，如何才能科學(xué)地確定教師們的研修需求？究竟怎樣選擇有效的研修方式？這些都是難以解答的問題。僅就第一個問題來看，正確把握教師研修需求是一個非常復(fù)雜的過程，因為不僅每個教師的研修需求不只一種，而且群體教師的研修需求更是呈現(xiàn)多樣化的特點。因此，對于教師團(tuán)隊研修的組織者來說，有必要在研修過程中對教師的研修需求進(jìn)行充分調(diào)研，并且運用某種適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段對調(diào)研所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，進(jìn)而從紛繁復(fù)雜的信息與數(shù)據(jù)中識別教師研修的核心需求。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)就是解決這個問題的最好技術(shù)手段。

三、數(shù)據(jù)挖掘的概念及常用方法

（一）數(shù)據(jù)挖掘的概念

數(shù)據(jù)挖掘就是從海量的數(shù)據(jù)中采用自動或半自動的建模算法，尋找隱藏在數(shù)據(jù)中的、人們事先不知道的，但又是潛在有用的信息和知識的過程。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的功能與特點可以用趨勢（Trend）、模式（Pattern）及相關(guān)性（Relationship）等幾個關(guān)鍵詞來形容?？梢哉f，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也是一種決策支持的手段。

（二）數(shù)據(jù)挖掘的常用方法

1.分類分析。分類是找出數(shù)據(jù)庫中的一組數(shù)據(jù)對象的共同特點并按照分類模式將其劃分為不同的類。其目的是通過分類模型，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)項映射到某個給定的類別中。如果將這種分類分析的方法用于教師團(tuán)隊研修的活動中，那么它會使培訓(xùn)調(diào)研中所獲得的包羅萬象、雜亂無章的需求信息變得有序和結(jié)構(gòu)化，便于培訓(xùn)者把教師的研修需求歸納為幾個大類，進(jìn)而從宏觀上把握教師的研修需求究竟有哪些方面。

2.回歸分析?；貧w分析可以反映數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)屬性值的特性，通過使用函數(shù)表達(dá)數(shù)據(jù)映射的關(guān)系來發(fā)現(xiàn)屬性值之間的依賴關(guān)系。在指導(dǎo)團(tuán)隊研修活動中，它可以被應(yīng)用到對數(shù)據(jù)序列的預(yù)測及相關(guān)關(guān)系的研究中去。

3.聚類分析。聚類類似于分類，但與分類的目的不同，是針對數(shù)據(jù)的相似性和差異性將一組數(shù)據(jù)分為幾個類別。在處理團(tuán)隊研修多樣化需求的數(shù)據(jù)的過程中，運用聚類分析的方法，就會便于我們發(fā)現(xiàn)屬于同一類別的數(shù)據(jù)間較大的相似性，也便于我們發(fā)現(xiàn)不同類別數(shù)據(jù)間很小的相似性，還便于我們發(fā)現(xiàn)跨類的數(shù)據(jù)間很低的關(guān)聯(lián)性。

4.關(guān)聯(lián)分析。關(guān)聯(lián)分析是隱藏在數(shù)據(jù)項之間的關(guān)聯(lián)或相互關(guān)系，即可以根據(jù)一個數(shù)據(jù)項的出現(xiàn)推導(dǎo)出其他數(shù)據(jù)項的出現(xiàn)。團(tuán)隊研修關(guān)聯(lián)分析過程主要包括兩個階段：第一階段為從海量原始數(shù)據(jù)中找出所有的高頻項目組；第二階段為從這些高頻項目組中提取出關(guān)聯(lián)規(guī)則。

將上述方法用于教師團(tuán)隊研修過程中，實際上就是通過精細(xì)化、科學(xué)化的分析技術(shù)，使得研修組織者在面對大量的教師研修需求信息時保持理性，最終一步一步地逼近教師團(tuán)隊研修的核心需求，并確定有針對性的研修內(nèi)容和方式，從而大大提升教師團(tuán)隊研修的效果。

四、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在教師團(tuán)隊研修中的應(yīng)用

2015年1月，哈爾濱市香坊區(qū)小學(xué)語文“青青子衿”教師專業(yè)社群準(zhǔn)備開展一次小課題研修活動，即“群文閱讀教學(xué)實踐與策略研究”。怎樣確定這次的小課題研修的具體內(nèi)容和方式？這是我們在研修開始前一直在思考的問題。

為了破解以往小學(xué)教師專業(yè)社群在小課題研修過程中存在的主觀性、盲目性和虛假性等難題，更好地發(fā)揮小課題研究工作的針對性和實效性，我們在研修開始之前對所有參與研修的教師進(jìn)行了需求調(diào)研，隨后運用了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對調(diào)研所獲取的信息進(jìn)行了處理和分析，最終形成本次小課題研修的具體內(nèi)容和方式，從而摸索出一種新穎、有效的團(tuán)隊研修模式，下文將對我們的做法進(jìn)行介紹。

（一）研修前：運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)制訂科學(xué)、合理的團(tuán)隊研修計劃

我們的研修模式是一種基于自主研習(xí)的教師研修模式。因此，在將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)引入我們的研修模式之后，研修計劃的生成比以前有了很大的改進(jìn)，其操作程序如下：

1.自我研習(xí)。在研修開展的準(zhǔn)備階段，我們首先帶領(lǐng)并號召教師采取各種方式進(jìn)行自我研習(xí)，以便讓每一位教師充分思考“群文閱讀教學(xué)”方面的問題，發(fā)現(xiàn)自己的興趣點和研修需求。

2.問卷調(diào)查。問卷調(diào)查在哈爾濱市香坊區(qū)小學(xué)語文教師中進(jìn)行，共收到10組397份調(diào)查問卷，目的是了解教師對“群文閱讀教學(xué)”的基本認(rèn)識、教師個人的讀寫素養(yǎng)、教師在閱讀教學(xué)過程中的習(xí)慣、能力、水平，以及教師目前的學(xué)習(xí)方式等。

3.數(shù)據(jù)挖掘。為了分析教師素養(yǎng)、教學(xué)行為和學(xué)習(xí)方式三者之間潛在的相關(guān)性，我們用關(guān)聯(lián)規(guī)則對問卷中的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘。關(guān)聯(lián)分析的常用算法被稱作Apriori算法[4]，其操作流程參見圖1所示。根據(jù)這個算法，我們對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分別找出一、二、三、四項的頻繁項集，從而挖掘出在團(tuán)隊研修活動中最重要的四個相關(guān)項目，以確定研修的主題及形式。

圖1 以Apriori算法進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的過程

通過數(shù)據(jù)挖掘，我們在12個項目中發(fā)現(xiàn)了兩組四項頻繁項集，也就是說，在促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展的活動或因素中，這兩組中每組的四個項目相關(guān)性最大。如果在團(tuán)隊研修過程中，充分將它們加以融合，必然能夠提高研修的針對性和有效性。為此，基于上述數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果，我們制訂了此次研修計劃。

4.形成判斷。在運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對10組原始調(diào)研統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，我們就會得到如圖2所示的結(jié)果。

從總體上來看，以上研修計劃將提高教師專業(yè)能力最相關(guān)的兩組四個渠道進(jìn)行充分融合，從而力使教師團(tuán)隊研修發(fā)揮最大的功效，真正解決教師們在群文閱讀教學(xué)方面遇到的困惑和問題，全面改進(jìn)小學(xué)語文群文閱讀教學(xué)，同時也大大促進(jìn)了團(tuán)隊研修模式的創(chuàng)新。在這個過程中，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運用甚為關(guān)鍵。

（二）研修過程中：利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)改進(jìn)研修方式，將教師研修內(nèi)容引向深入

圖2 “小學(xué)語文群文閱讀教學(xué)調(diào)查問卷統(tǒng)計表”數(shù)據(jù)挖掘的過程及結(jié)果

由上可見，在數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)上制訂的研修計劃更加具有針對性和相關(guān)性。但是，這僅僅是確保高效研修的必要條件而非充分條件。進(jìn)一步值得探索的問題是：教師如何對每一個研修內(nèi)容進(jìn)行深入研究？也就是說，教師在研修過程中如何做才是研修成功的關(guān)鍵所在。以往的研修中，教師們存在著盲目、忙亂、淺嘗輒止等問題，對所研修的問題要么因抓不住核心而面面俱到、淺嘗輒止，要么略談一二、以偏概全，從而無法達(dá)到對所研修問題的深入、全面理解。為了解決這些問題，我們在教師研修過程中也引入了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，下面以“群文閱讀要‘讀’出什么”團(tuán)隊主題研修為例，來具體地談一下基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的團(tuán)隊研修活動的開展情況。

第一步：研修活動的準(zhǔn)備

1.注重對學(xué)生水平的了解

（1）調(diào)研測試。研修者對一個教學(xué)班54名學(xué)生閱讀情況進(jìn)行測試，了解學(xué)生的閱讀水平。

（2）數(shù)據(jù)挖掘。為了了解學(xué)生特征，我們用聚類分析的常用方法K—均值法[5]（參見圖3）對54名學(xué)生進(jìn)行聚類分析。其流程是：先抽取4名學(xué)生的數(shù)據(jù)，分別作為聚類的起點；然后通過計算距離，指派與他們數(shù)值相近的學(xué)生構(gòu)成4個簇；最后通過比較各簇的特點得出結(jié)論。

（3）得出結(jié)論。將聚類信息進(jìn)行分析，我們可以得出班級中四組學(xué)生的特征，從而判斷出他們在閱讀學(xué)習(xí)上的優(yōu)勢與不足，為更好地設(shè)計教學(xué)活動提供了方向。

2.注重學(xué)生的需要，使教學(xué)設(shè)計有針對性

根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的學(xué)生情況，我們在設(shè)計該班群文閱讀教學(xué)《奇妙的巨人童話》時，確定了以下教學(xué)目標(biāo)：

（1）找出文中的重點語句畫情節(jié)圖。

（2）默讀群文里的四篇關(guān)于巨人的文章，體會讀巨人童話的學(xué)習(xí)方法。

（3）自己設(shè)計情節(jié)圖，運用不同的表達(dá)方式來創(chuàng)編一篇巨人童話。

（4）通過本堂課巨人童話的群文閱讀，拓展延伸，激發(fā)學(xué)生課外閱讀童話的興趣并愿意和同學(xué)交流閱讀的感受。

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)下教學(xué)目標(biāo)的確定，使教師能夠更加科學(xué)地站在學(xué)生能力、水平的起點上設(shè)計教學(xué)。它遵循了群文閱讀教學(xué)通過文本學(xué)語言運用的規(guī)律，使學(xué)生在文本學(xué)習(xí)的過程中了解了巨人童話的特點，夯實了基礎(chǔ)，強(qiáng)化了記憶，并在“比較——發(fā)現(xiàn)——運用”的學(xué)習(xí)活動中，鍛煉了分析能力和想象能力。

3.注重信息的發(fā)布，使教師做好研修準(zhǔn)備

團(tuán)隊研修活動前一周發(fā)布本次研修的信息，將研修目的、主題、內(nèi)容、形式、教學(xué)設(shè)計及作業(yè)等提前讓教師知曉，促使教師帶著信息、帶著理念、帶著思索、帶著期待、帶著困惑，參與學(xué)習(xí)。

第二步：研修活動的進(jìn)行

1.注重現(xiàn)場觀測，獲取真實數(shù)據(jù)。課堂教學(xué)現(xiàn)場，每一個情境都是團(tuán)隊研修的例子。教學(xué)活動中教師的狀態(tài)、學(xué)生的表現(xiàn)是我們評價一節(jié)課的重要依據(jù)。為此，我們制訂了觀測量表，其中教師四個方面、學(xué)生六方面，每個方面的權(quán)重均為10。運用觀測量表，使聽課教師能夠細(xì)致觀測，從而有針對性地對課堂教學(xué)的現(xiàn)象進(jìn)行分析。

依據(jù)全體教師的觀測統(tǒng)計情況（參見圖4），我們不難看出本節(jié)課在教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成、學(xué)生傾聽的習(xí)慣、積極互動的氛圍、愉快的情感狀態(tài)四方面得到了教師們的認(rèn)可，而在教學(xué)過程、學(xué)生合作兩方面爭議最大。

2.實施有效交流，生成研修交往。針對教學(xué)過程的可行性，以及學(xué)生如何進(jìn)行合作學(xué)習(xí)兩方面進(jìn)行研討交流。

3.梳理研修成果，達(dá)成研修共識。將現(xiàn)場團(tuán)隊研修和網(wǎng)上研討的要點整理出來，發(fā)布到QQ群里。

圖3 K—均值法進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的過程

圖4 群文閱讀《奇妙的巨人童話》課堂教學(xué)觀測統(tǒng)計圖

以上基于主題實踐的團(tuán)隊研修活動，通過“數(shù)據(jù)挖掘——了解學(xué)生——確立教學(xué)目標(biāo)”，再通過“觀測課堂——統(tǒng)計觀測數(shù)據(jù)——確定研討話題”，最后通過“研討碰撞——總結(jié)成果——發(fā)布成果”達(dá)成研修成果的資源共享。

實踐表明，相比較于常規(guī)教研而言，基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教師團(tuán)隊研修模式具有很多優(yōu)勢。既往的團(tuán)隊研修模式，無論是同課異構(gòu)，還是問題辯論，抑或是經(jīng)驗分享式等，在科學(xué)性、針對性和實效性等方面都無法與基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教師團(tuán)隊研修模式相媲美。

五、結(jié)語

（一）經(jīng)驗總結(jié)與分享

將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到教師團(tuán)隊研修中，從中發(fā)現(xiàn)隱藏的、模糊的、有價值的信息，不僅能夠給研修團(tuán)隊提供教育中值得研究的問題，跟蹤、挖掘、預(yù)測出學(xué)生、教師的水平和關(guān)注點，而且能夠在研修過程中不斷通過新生成的數(shù)據(jù)，使研修教師把握研究的狀態(tài)，更加科學(xué)、多元地進(jìn)行研修活動，從而提高團(tuán)隊研修的效益和教師的專業(yè)化水平。關(guān)于將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)引入團(tuán)隊研修活動，有以下幾點體會值得分享。

1.團(tuán)隊研修活動前期的充分調(diào)研，是獲得數(shù)據(jù)挖掘信息判斷的重要依據(jù)。

2.將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)運用于團(tuán)隊研修的不同階段，所采用的方法和起到的作用是不同的。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的回歸分析使教師團(tuán)隊研修活動中的各種行動和方式達(dá)到最優(yōu)化。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的決策樹技術(shù)，能夠幫助我們減少教學(xué)的盲目性，防止學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)不必要的困難與波折，因而大大地提升了研修的效率。

3.數(shù)據(jù)挖掘不同于簡單的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，它是計算機(jī)專業(yè)知識在實際應(yīng)用中的輔助作用。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)越專業(yè)，方法越實用，挖掘出來的信息越有價值。

（二）需要進(jìn)一步研究的問題

然而，將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于改進(jìn)教師團(tuán)隊研修只是一個初步的探索，我們也遇到了一些困惑和問題：

1.關(guān)聯(lián)分析和聚類分析屬于計算機(jī)等領(lǐng)域的常用方法，將他學(xué)科的理論與方法引入教育領(lǐng)域要考慮是否合適的問題。相對計算機(jī)學(xué)科來說，教育是一個多元的、復(fù)雜的、模糊的行為，因此，如何讓關(guān)聯(lián)分析和聚類分析更加細(xì)化、分支更加全面、操作更加簡潔等需要進(jìn)一步研究。

2.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)由于其專業(yè)性較強(qiáng)，目前只有少數(shù)專業(yè)人員能夠進(jìn)行操作。如何開發(fā)出便于教師、教研人員操作和理解的工具和方法，形成穩(wěn)定的、常態(tài)的研修模式，這是值得我們以及所有致力于改進(jìn)教師團(tuán)隊研修的同仁們繼續(xù)努力的方向?！?/p>