數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準教育設(shè)計策略研究

范鑫鑫 吳祐昕

摘要：為了使教育研究從“宏觀群體”轉(zhuǎn)向“微觀個體”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的“因材施教”。通過研究精準教育與個性化教育之間的關(guān)系構(gòu)建教育發(fā)展趨勢模型，同時結(jié)合大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用案例分析，并提出實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準教育設(shè)計策略，革新大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用模式和思維方式，促進教育的發(fā)展與改革。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù) 精準教育 設(shè)計策略 思維方式

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2019）03-0076-03

引言

2012年，聯(lián)合國在發(fā)布的《大數(shù)據(jù)促發(fā)展：挑戰(zhàn)與機遇》白皮書中指出，“大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)將會對社會各個領(lǐng)域產(chǎn)生深刻影響”。2015年兩會上，政府工作報告中首次寫入“大數(shù)據(jù)（Big Data）”一詞。2018年召開了中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會——全球首個以大數(shù)據(jù)為主題的博覽會。在“用數(shù)據(jù)說話”的時代，大數(shù)據(jù)對人類工作、生活與思維產(chǎn)生了巨大的影響，其“威力”正成為推動教育系統(tǒng)創(chuàng)新與變革的顛覆性力量[1]。在這樣的時代背景下，大數(shù)據(jù)與教育的結(jié)合促進了個性化教育、精準教育等教學(xué)新形態(tài)的產(chǎn)生，實現(xiàn)了以數(shù)據(jù)驅(qū)動的“因材施教”。因此，以大數(shù)據(jù)為代表的信息技術(shù)將推動教育在未來變得越來越個性化，進而實現(xiàn)教育精準化。

一、精準教育研究概述

如今，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動通訊技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算等技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)校無論在教學(xué)管理方面還是在教與學(xué)的內(nèi)容和形式上都將面臨重大改革甚至被重新定義。在大數(shù)據(jù)的背景下，數(shù)據(jù)的支撐可以使教與學(xué)的表現(xiàn)量化，使教育決策變得更加高效化和精準化。以往的傳統(tǒng)教育方式更多的是關(guān)注教師行為與學(xué)生群體之間的關(guān)系，強調(diào)的是共性教育[2]。而今，精準教育關(guān)注的是教育與學(xué)生個體之間的關(guān)系，強調(diào)的是個性化教育，是共性教育中不同的人知識獲得的支撐點，從形式到內(nèi)容。

“精準教育”一詞在國內(nèi)沒有明確的定義和概念，通常與“個性化教育”一同表達“因材施教”的含義。一方面是指教師要從學(xué)生的實際情況、個別差異出發(fā)，有的放矢地進行有差別的教學(xué)，使每個學(xué)生都能揚長避短，獲得最佳發(fā)展;另一方面則是指大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育領(lǐng)域中發(fā)揮的是對學(xué)習(xí)各環(huán)節(jié)的可測量和可追蹤的作用，使每個學(xué)生從內(nèi)容到接受模式上都能“量體裁衣”，實現(xiàn)精準教育。比如蔡廣田（2015）認為精準教育的核心理念是促進學(xué)生個體個性發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)[3]。許曉川（2017）認為精準教育是基于大數(shù)據(jù)分析的一種教育理念和行為[4]。兩個學(xué)者在對精準教育的定義上共同特點在于認為個性發(fā)展和協(xié)調(diào)發(fā)展是精準教育的第一要義，區(qū)別在于后者基于大數(shù)據(jù)這個時代背景下，對精準教育賦予數(shù)據(jù)的量化意義。在國外，“精準教育，，英文翻譯為“Precision Education”，杰弗里（Jeffrey R.Young，2017）認為“精準教育”同于“精準醫(yī)療”的實踐，是繼奧巴馬提出“精準醫(yī)療（Precision Medicine）”之后，出現(xiàn)在教育領(lǐng)域的新的流行語[5]。安妮·布魯克曼（Annie Brookman-Byrne，2018）認為精準教育是未來教學(xué)和學(xué)習(xí)的一種方法，要求考慮到每個學(xué)習(xí)者的眾多因素，根據(jù)孩子的需求量身定制學(xué)習(xí)內(nèi)容。她認為實現(xiàn)精準教育有必要收集大量的數(shù)據(jù)[6]。本·威廉姆森（Ben Williamson，2018）從生物觀認為精確教育的前提是，通過基因，神經(jīng)學(xué)，行為和心理學(xué)以及環(huán)境因素的結(jié)合，為學(xué)習(xí)過程提供洞察。它依靠復(fù)雜的計算機程序來處理這些數(shù)據(jù)，并定義如何組織和學(xué)習(xí)內(nèi)容和材料以適應(yīng)每個人的個性化[7]。美國國立大學(xué)精準研究所（Precision Institute of National University）把精準教育視為一項以研究為基礎(chǔ)的計劃，旨在探索利用技術(shù)，開放教育資源和預(yù)測性數(shù)據(jù)分析以適應(yīng)學(xué)生需求并指導(dǎo)他們成功完成學(xué)業(yè)和職業(yè)目標的新方法[8]。

綜合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，如果說傳統(tǒng)教育是大工業(yè)時代的產(chǎn)物，那么精準教育就是教育信息化2.0時代的教育改革的新方向。通過大數(shù)據(jù)采集、分析等技術(shù)獲取學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及行為等數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)量化學(xué)生的個體表現(xiàn)，量身定制學(xué)習(xí)計劃及內(nèi)容，讓學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)差異化學(xué)習(xí)。這種開放式的基于大數(shù)據(jù)的教育新形態(tài)是提升教育質(zhì)量、推動教育變革的必然選擇，將有助于促進創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)，推進數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準教育的快速實現(xiàn)（如圖1）。

二、大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

（一）大數(shù)據(jù)對教育產(chǎn)生的影響

大數(shù)據(jù)是信息時代下信息量膨脹的產(chǎn)物，是人與人，人與物，物與物之間相互聯(lián)系的結(jié)果。到目前，人們對大數(shù)據(jù)的認識正處在研究和實踐摸索當中，并取得了一些基礎(chǔ)性共識，如：大數(shù)據(jù)的4V特性（Volume、Variety、Value、Velocity）：大數(shù)據(jù)的核心價值在于預(yù)測：大數(shù)據(jù)關(guān)注相關(guān)關(guān)系而不是因果關(guān)系等[9]?？梢园l(fā)現(xiàn)，大數(shù)據(jù)是一種技術(shù)資源，是一種新的生產(chǎn)要素，即通過挖掘海量復(fù)雜的數(shù)據(jù)價值助力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革優(yōu)化;大數(shù)據(jù)也是一種思維方式，因為過去我們探尋的是事物本質(zhì)之間的“因果關(guān)系”，現(xiàn)在我們通過數(shù)據(jù)之間的“相關(guān)關(guān)系”進行趨勢預(yù)測分析。

當今的大數(shù)據(jù)時代實現(xiàn)了教育資源的共享，“一站式”教學(xué)信息平臺的建設(shè)和共享成為可能。比如網(wǎng)上教學(xué)研究系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)自動化備課系統(tǒng)、教師自評互評系統(tǒng)、遠程實時網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用等。而學(xué)生通過在“學(xué)習(xí)公共服務(wù)平臺”如網(wǎng)絡(luò)實時課堂、自主互助學(xué)習(xí)系統(tǒng)、互動交流系統(tǒng)等實現(xiàn)遠程學(xué)習(xí)和移動學(xué)習(xí)。大數(shù)據(jù)為教育也提供了另外一種可能，標準化的教育將轉(zhuǎn)向由網(wǎng)絡(luò)完成，而人才培養(yǎng)和個性化將主要由學(xué)校承擔：越來越小的班級、越來越近的學(xué)校、越來越聚焦的教育支持、越來越個性的培養(yǎng)方式，將使教育擺脫工業(yè)化時代，逐漸向“精準教育”的方向發(fā)展[10]。

（二）大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用案例分析

“數(shù)據(jù)驅(qū)動學(xué)校，分析變革教育”是當前大數(shù)據(jù)時代下教育改革和發(fā)展的共識[11]。世界各個國家的教育都在極力倡導(dǎo)學(xué)生的個性化、差異化的精準教育理念。從目前來看，大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用主要分為以下兩種方式：

1.以在線教育學(xué)習(xí)平臺作為內(nèi)容載體以及數(shù)據(jù)來源，獲取學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)接受程度，實現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)。

近年來越來越多的網(wǎng)絡(luò)在線教育和開放式網(wǎng)絡(luò)課程呈大規(guī)模涌現(xiàn)，學(xué)習(xí)者也越來越多地參與在線學(xué)習(xí)活動而產(chǎn)生數(shù)據(jù)流，使大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用獲得了更大的發(fā)展空間（如圖2）。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)（adaptive learning）是目前在線教育軟件系統(tǒng)的開發(fā)趨勢。有一些具有領(lǐng)先性的公司像美國的“夢盒學(xué)習(xí)”（Dream Box Learning）公司和“紐頓”（Knewton）還有國內(nèi)的幕客（MOOC）和翻轉(zhuǎn)課堂等都一直致力于為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)服務(wù)。學(xué)生們可以在一個數(shù)字化的教學(xué)環(huán)境內(nèi)進行學(xué)習(xí)，在這種數(shù)字化教學(xué)環(huán)境里，一切教學(xué)活動與學(xué)習(xí)行為均被數(shù)字化，在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以動態(tài)監(jiān)測實時更新學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，幫助老師了解每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況;可以記錄學(xué)生做題的正確率并通過數(shù)據(jù)挖掘精準定位薄弱知識環(huán)節(jié);可以根據(jù)學(xué)生的考試成績生成分析報告，指導(dǎo)高考志愿;同時也可以根據(jù)學(xué)生的興趣、能力情況量身定制個性化的學(xué)習(xí)方案等等。大數(shù)據(jù)技術(shù)使教育改革的核心圍繞學(xué)習(xí)者展開，使“千篇一律”的、憑借“經(jīng)驗教學(xué)”的傳統(tǒng)教育模式轉(zhuǎn)向“去中心化”的個性化教育模式。

2.構(gòu)建多場景以學(xué)生為中心的數(shù)據(jù)庫，引導(dǎo)教育決策，實現(xiàn)精準教育。

新的組織設(shè)計，學(xué)習(xí)文化和教師角色以及新的教學(xué)方法和新的評估模式在以數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育環(huán)境下逐漸生成。構(gòu)建多場景以學(xué)生為中心的數(shù)據(jù)庫，挖掘分析教育相關(guān)數(shù)據(jù)，老師可以擺脫他們教學(xué)需要的同質(zhì)化，并且根據(jù)學(xué)生的特點可以為其提供額外的有針對性的幫助和指導(dǎo)，學(xué)生也可以深入了解自己的優(yōu)勢和劣勢，可以讓個人選擇是否在自己的強勢方面發(fā)展自己的弱點或進一步發(fā)揮自己的能力（如圖3）。

美國國立大學(xué)（National University）在實現(xiàn)精準教育的應(yīng)用策略上就很好地做到了這-點。學(xué)校為了更好地去理解每個學(xué)生的目標和需求，通過獲取與學(xué)生相關(guān)的多場景數(shù)據(jù)，用多種方式支持他們，并設(shè)計與每種能力相關(guān)的學(xué)習(xí)活動，為學(xué)生個性化定制學(xué)習(xí)服務(wù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育精準化。對大數(shù)據(jù)的被動應(yīng)用思維轉(zhuǎn)向主動創(chuàng)造思維，促進教育改革方案創(chuàng)新。

三、實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準教育設(shè)計策略

在大數(shù)據(jù)時代背景下，為了響應(yīng)教育的改革政策，學(xué)校、在線教育平臺等教育機構(gòu)紛紛加入“數(shù)據(jù)驅(qū)動精準教育”的戰(zhàn)略計劃中，努力為學(xué)生提供“差異化教學(xué)”的精準教育模式。但是，從大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用實踐方面來看，還存在一定的問題。比如在大數(shù)據(jù)采集挖掘方面，采集的數(shù)據(jù)（學(xué)習(xí)成績、考勤記錄等）呈現(xiàn)孤立性，而非具有關(guān)聯(lián)特征的數(shù)據(jù)。這些單一孤立的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析，容易以偏概全，引導(dǎo)錯誤的教育決策;在大數(shù)據(jù)分析方面，大多數(shù)個性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)平臺（滬江英語、翻轉(zhuǎn)課堂等）雖然擁有海量的有關(guān)學(xué)生學(xué)習(xí)行為的數(shù)據(jù)資源，但是僅僅停留在可視化的數(shù)據(jù)結(jié)果呈現(xiàn)上，而非深入分析數(shù)據(jù)背后的原因去引導(dǎo)學(xué)生找到適合自己的學(xué)習(xí)方式等。

結(jié)合大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中應(yīng)用價值及所面臨的問題，為了實現(xiàn)精準教育主要提出以下設(shè)計策略：

（一）利用大數(shù)據(jù)對創(chuàng)造力測評維度進行重構(gòu)，建立多維的創(chuàng)造力測評維度模型。

美國心理學(xué)家吉爾福特曾指出，創(chuàng)造性行為不僅僅依賴于智力活動，它受多種心理因素的制約，創(chuàng)造行為的實現(xiàn)既依賴于認知過程的各種能力品質(zhì)，也與個體的動機、興趣，信念，情緒，性格，環(huán)境等因素密切相關(guān)[12]。不只可以通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)、環(huán)境等外在表現(xiàn)因素進行采集分析，其實也可以將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用在內(nèi)在因素對學(xué)習(xí)者的影響分析中，如針對學(xué)習(xí)者本身所涉及的人格特點、認知能力、學(xué)習(xí)動機、情感等內(nèi)因素。

在現(xiàn)有的創(chuàng)造力測評維度研究基礎(chǔ)上，利用大數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計學(xué)等方法，對中國義務(wù)教育階段的少年兒童進行數(shù)據(jù)采集，利用多維關(guān)聯(lián)分析數(shù)據(jù)，深度分析測評維度指標，對創(chuàng)造力測評維度進行重構(gòu)。

通過大數(shù)據(jù)對創(chuàng)造力測評維度進行重構(gòu)的價值和意義在于一方面為精準教育領(lǐng)域創(chuàng)新提供一定的實踐依據(jù)，促進個性化創(chuàng)造性人才培養(yǎng)，對教學(xué)的設(shè)計、干預(yù)、評估發(fā)揮作用，提高教育質(zhì)量。另一方面為創(chuàng)造力測評方法研究提供參照指標，促進創(chuàng)造力測評從以前的單一維度的評價到綜合維度的評價，提高測評效度。

（二）以學(xué)習(xí)者為中心，多維度關(guān)聯(lián)分析數(shù)據(jù)，塑造精準學(xué)生畫像，引導(dǎo)教育決策動態(tài)優(yōu)化。

數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域無處不在。一個學(xué)習(xí)環(huán)境下離不開沐、物、場三要素，而數(shù)據(jù)伴隨著學(xué)習(xí)環(huán)境而產(chǎn)生，自然也離不開與學(xué)習(xí)者相關(guān)的人、物、場。涉及到的“人”有老師、家長及學(xué)習(xí)者本人等與學(xué)習(xí)者接觸并可能會對其產(chǎn)生影響的人;涉及到的“物”有“實體的物”（智能一卡通可以記錄學(xué)生出勤率等行為的工具）和“虛擬的物”（在線教育平臺可以追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)過程及行為記錄），主要指學(xué)生產(chǎn)生與學(xué)習(xí)相關(guān)行為的媒介物;涉及到的“場”有教學(xué)環(huán)境、家庭環(huán)境等，主要指會對學(xué)習(xí)者人格、行為等方面產(chǎn)生影響的環(huán)境因素。美國國家教育部在《通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析增進教與學(xué)（公共評論草案）》中也提到“教育數(shù)據(jù)是……分層的。有鍵擊層（keystroke level）、回答層（answerlevel）、學(xué)期層（session level）、學(xué)生層（student level）、教室層（classroom level）、教師層（teacher level）和學(xué)校層（school level），數(shù)據(jù)就寓居在這些不同的層之中[13]?！笨梢?，數(shù)據(jù)是多源的、多場景的、多維度的。以學(xué)習(xí)者為中心從“人”、“物”、“場”三要素進行多維度關(guān)聯(lián)分析數(shù)據(jù)，由多源數(shù)據(jù)塑造精準的學(xué)生畫像，有助于學(xué)校根據(jù)學(xué)生的特征類型制定具有針對性的差異化的教學(xué)內(nèi)容或活動。

（三）基于大數(shù)據(jù)構(gòu)建相關(guān)能力評估模型，建立學(xué)生能力檔案，幫助學(xué)生家長和老師深入了解學(xué)習(xí)者情況，真正實現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)。

當代教育正在從“知識本位”走向“能力本位”，即學(xué)生不是簡單地參加學(xué)校課程，而是按照學(xué)生自身的能力和需求制定個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在數(shù)字化的教育環(huán)境下，基于學(xué)生畫像設(shè)計與能力相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容或活動，通過學(xué)生參與，并利用大數(shù)據(jù)挖掘和采集相關(guān)能力的教育數(shù)據(jù)如創(chuàng)造力、邏輯分析能力、語言表達能力等，然后進行深度分析，構(gòu)建相關(guān)能力評估模型。大數(shù)據(jù)技術(shù)與能力本位教育方法相結(jié)合，有助于推進個性化、精準的教育發(fā)展。在學(xué)習(xí)評價中，學(xué)生可以通過能力評估深入了解自己對這些知識、技能的理解或運用的能力，對自己進行準確的定位和評價，實現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)。在教學(xué)管理中，學(xué)?？梢愿鶕?jù)每一個學(xué)生的能力情況建立學(xué)生檔案，幫助學(xué)生家長和老師深入了解學(xué)習(xí)者情況，可進行評估及時發(fā)現(xiàn)問題學(xué)生，預(yù)測學(xué)生成績，改進優(yōu)化教學(xué)方法，使教育決策更具科學(xué)性和針對性（如圖4）。

結(jié)語

教育改革的終極目標是促進創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。但是目前，大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用其出發(fā)點和關(guān)注點主要是在技術(shù)層面、微觀層面，缺乏對于教育變革頂層設(shè)計等的系統(tǒng)思考[14]。大部分教育部門或是平臺機構(gòu)僅僅是被動地將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到學(xué)習(xí)過程的數(shù)據(jù)采集分析中，然后呈現(xiàn)出分析結(jié)果比如課程進度，學(xué)習(xí)成績分析報告等數(shù)據(jù)，但是要促進教育改革目標的實現(xiàn)不僅僅要對數(shù)據(jù)進行采集分析和呈現(xiàn)，更應(yīng)該以主動創(chuàng)新的思維方式對數(shù)據(jù)背后產(chǎn)生的原因進行思考，提出設(shè)計創(chuàng)新策略，進而以設(shè)計策略為中心主動引導(dǎo)、改造教與學(xué)的行為，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)環(huán)境下的實踐創(chuàng)新。

課題基金：2015江蘇省哲學(xué)社會科學(xué)藝術(shù)類重點課題：《互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計的共性問題與江蘇相關(guān)產(chǎn)業(yè)提升路徑研究》，項目號：15YSA001;2017年度江南大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究與實踐課題《基于高水平大學(xué)評價指標的社科研究生科研能力培養(yǎng)研究》，YJSJG2017006;2015年江南大學(xué)社科基地自主科研課題，項目編號：2015JDZD13。

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