智慧教室環(huán)境下數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策研究

管玨琪 孫一冰 祝智庭

摘要：在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)日益豐富及可獲取的背景下，教學(xué)決策從過分依賴于經(jīng)驗(yàn)、直覺的決策走向基于數(shù)據(jù)的教學(xué)決策。由于數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計(jì)算及處理系統(tǒng)的復(fù)雜性，當(dāng)前應(yīng)用大數(shù)據(jù)增強(qiáng)決策以優(yōu)化教學(xué)仍面臨諸多問題。而數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策是教師基于可獲取數(shù)據(jù)的有意義結(jié)論的響應(yīng)，是在教學(xué)分析和教學(xué)設(shè)計(jì)之間形成的人機(jī)協(xié)同智慧。該文首先在介紹數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能決策和數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策基礎(chǔ)上，闡明了基于數(shù)據(jù)的教學(xué)決策在決策理念、決策主體、決策過程三個(gè)方面引發(fā)的變革;第二，參考循證過程，從證據(jù)設(shè)計(jì)、證據(jù)形成、基于證據(jù)的決策三個(gè)階段設(shè)計(jì)智慧教室環(huán)境下數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策過程;第三，聚焦教學(xué)計(jì)劃階段，設(shè)計(jì)基于預(yù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的教學(xué)決策應(yīng)用，以改善現(xiàn)存的教學(xué)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備不足、科學(xué)性不夠等問題;最后以初中數(shù)學(xué)《三角形的內(nèi)角和》一課為例，呈現(xiàn)了預(yù)學(xué)習(xí)分析與教學(xué)設(shè)計(jì)之間的連接。

關(guān)鍵詞：智慧教室;數(shù)據(jù)啟發(fā);教學(xué)決策;循證過程

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、引言

美國(guó)管理學(xué)家、社會(huì)科學(xué)家郝伯特·西蒙（Herbent Simon）指出，任何實(shí)踐活動(dòng)無(wú)不包含著決策和執(zhí)行。決策（Decision-making）是行動(dòng)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下做出選擇的過程;教學(xué)決策是教師為有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，探索、判斷、選擇教學(xué)實(shí)施方案的過程。哈奇森（Hutchison Janice）等人根據(jù)教學(xué)的流程設(shè)計(jì)，將教學(xué)決策劃分為教學(xué)計(jì)劃決策、教學(xué)互動(dòng)決策、教學(xué)評(píng)價(jià)反思決策。已有研究顯示，當(dāng)前教學(xué)決策遭遇著教學(xué)計(jì)劃階段倚重主觀經(jīng)驗(yàn)判斷、教學(xué)互動(dòng)階段缺乏權(quán)變應(yīng)對(duì)、教學(xué)評(píng)價(jià)階段反饋缺失等困境。決策絕不能僅僅指望教育者有了某種哲學(xué)觀念或信念就能完成，而必須基于科學(xué)的證據(jù)才能實(shí)現(xiàn)。教學(xué)決策的核心命題之一是從過分依賴于經(jīng)驗(yàn)、直覺的決策走向基于數(shù)據(jù)的科學(xué)教學(xué)決策。

基于數(shù)據(jù)的教學(xué)決策在循證文化與豐富學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的碰撞中應(yīng)運(yùn)而生;相比以往教學(xué)決策，科學(xué)方法的有力支持對(duì)決策理念發(fā)展有積極的促進(jìn)作用。基于數(shù)據(jù)的教學(xué)決策讓教師扎根于課堂，創(chuàng)生并使用數(shù)據(jù)開展決策，避免以往教學(xué)決策過程中的“常識(shí)性”誤區(qū)、“主觀性”錯(cuò)誤、“感覺性”錯(cuò)誤，突顯教師決策者與執(zhí)行者的主體角色?；跀?shù)據(jù)的教學(xué)決策從學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)教學(xué)線索并生成教學(xué)事件，有助于滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，提升教學(xué)的有效性，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果。本研究在論述數(shù)據(jù)決策兩大類型基礎(chǔ)上，面向智慧教室環(huán)境設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策;并聚焦教學(xué)計(jì)劃決策階段，設(shè)計(jì)基于預(yù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的教學(xué)決策應(yīng)用，探索基于數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)決策這一智慧教育的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

二、基于數(shù)據(jù)的教學(xué)決策

（一）數(shù)據(jù)決策的兩大類型

《有效教學(xué)決策》一書中提出有效教學(xué)基本等同于合理的教學(xué)決策;認(rèn)識(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的重要性，讓評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)情感數(shù)據(jù)、學(xué)生生理數(shù)據(jù)等為教學(xué)決策提供參考，成為提升課堂教學(xué)有效性的重要途經(jīng)?；跀?shù)據(jù)的教學(xué)決策（Data-based Instructional Decision Making，也有人譯為證據(jù)型教學(xué)決策）是為了提升學(xué)習(xí)效果而在教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)互動(dòng)、教學(xué)評(píng)價(jià)反思階段，對(duì)可獲得的最佳數(shù)據(jù)源進(jìn)行系統(tǒng)分析并做出決策，在此基礎(chǔ)上實(shí)施決策和評(píng)價(jià)反饋的連續(xù)過程。根據(jù)使用數(shù)據(jù)的不同方式，企業(yè)中基于數(shù)據(jù)的決策出現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（Data-driven）和數(shù)據(jù)啟發(fā)（Data-informed）兩種類型的討論。美國(guó)教育部規(guī)劃、評(píng)價(jià)和政策制定辦公室發(fā)布的報(bào)告中使用“數(shù)據(jù)啟發(fā)的決策”（Data-informed Decision Making）這一術(shù)語(yǔ)，并提出包括計(jì)劃、實(shí)施、評(píng)價(jià)、分析數(shù)據(jù)、反思的概念框架，認(rèn)識(shí)到很少有決策是完全基于量化數(shù)據(jù)的?；谝延醒芯颗c實(shí)踐，從數(shù)據(jù)地位、數(shù)據(jù)規(guī)則強(qiáng)弱、人員參與度、決策方式等方面區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能決策與數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策。

1.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能決策

“Driven”有被外部強(qiáng)制的意思，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)置于決策的核心位置。此時(shí)的“數(shù)據(jù)”為與學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的可收集到的所有數(shù)據(jù)，需要借助機(jī)器智能的優(yōu)勢(shì)處理，采用機(jī)器化的流程解析復(fù)雜數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，挖掘數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值，為教與學(xué)提供適性服務(wù)。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策（如圖1所示），即盡可能地收集學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)數(shù)據(jù)，通過分類、聚類、關(guān)鍵詞提取等過程處理收集的數(shù)據(jù)，經(jīng)分析與可視化建立學(xué)習(xí)者特征模型，再根據(jù)學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)特征與數(shù)據(jù)庫(kù)特征的相似度匹配自動(dòng)生成個(gè)陛化決策方案，如基于學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)興趣的推送，基于學(xué)生學(xué)科學(xué)習(xí)能力的推送，基于知識(shí)情境的推送。在此過程中，機(jī)器對(duì)數(shù)據(jù)的收集、處理、分析、決策較少有人員參與，基于數(shù)據(jù)模型已建立的規(guī)則，由機(jī)器自動(dòng)提取數(shù)據(jù)特征、挖掘?qū)W生模式，提供智能化的決策服務(wù)。

2.數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策

“Informed”內(nèi)隱“擁有很多知識(shí)”，即教師基于數(shù)據(jù)做出不同推斷和決策以引導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐發(fā)展，在教學(xué)分析和教學(xué)設(shè)計(jì)之間形成協(xié)同。此時(shí)的“數(shù)據(jù)”可由計(jì)算機(jī)獲取記錄，也可由教師通過觀察、交談獲得，需要借助人的智能的優(yōu)勢(shì)處理，在技術(shù)輔助下采用人工化流程分析數(shù)據(jù)間的因果關(guān)系，服務(wù)于學(xué)生個(gè)性成長(zhǎng)。如圖1所示，數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策是教師事先確定哪些數(shù)據(jù)的獲取與分析是必要的;對(duì)于教學(xué)得到的數(shù)據(jù)，借助統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)直觀呈現(xiàn)學(xué)生知識(shí)掌握情況、學(xué)習(xí)變化趨勢(shì)等，由教師結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)從數(shù)據(jù)中提取見解并基于見解制定優(yōu)質(zhì)決策方案。例如，教師可根據(jù)評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)、學(xué)生提問數(shù)據(jù)等深度分析學(xué)習(xí)過程中存在的知識(shí)缺陷、思維模式，支持教師快速?zèng)Q策。整個(gè)決策過程是教師構(gòu)建數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，開展數(shù)據(jù)研究以形成信息、生成知識(shí)，并采取行動(dòng)的過程，需要且依賴于教師的參與。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能決策借助機(jī)器智能，決策過程較少人員參與，因此較少摻雜決策者的個(gè)人偏見，不依賴于個(gè)人知識(shí)與經(jīng)驗(yàn);同時(shí)機(jī)器善于邏輯思維，能夠快速、精細(xì)處理信息，使得決策過程花費(fèi)時(shí)間較少。但決策以數(shù)據(jù)為引導(dǎo)，需要收集大量的數(shù)據(jù)，而收集到的數(shù)據(jù)可能是錯(cuò)誤的或是帶有偏見的。數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策是教師對(duì)基于數(shù)據(jù)的有意義結(jié)論的響應(yīng)，將數(shù)據(jù)置于整體情境中考慮，是人機(jī)協(xié)同的智慧體現(xiàn)。人腦更多是形象思維，在數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策過程中，機(jī)器亦能擴(kuò)展人腦邏輯思維處理信息的能力，如為教師實(shí)時(shí)提供學(xué)生課堂學(xué)習(xí)行為的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，但創(chuàng)造性、情感性、啟發(fā)性工作由教師負(fù)責(zé)完成，期望完全靠機(jī)器來解決各種復(fù)雜問題，至少目前是行不通的。因此數(shù)據(jù)分析結(jié)果及結(jié)果的應(yīng)用依賴于分析者，對(duì)教師的數(shù)據(jù)素養(yǎng)有著較高要求。

（二）基于數(shù)據(jù)的教學(xué)決策的變革

決策可以由直覺、經(jīng)驗(yàn)和邏輯這三種方式分別或是混合驅(qū)動(dòng);其中數(shù)據(jù)是填充邏輯過程的基石。數(shù)據(jù)介入教師教學(xué)決策必然會(huì)從邏輯上增強(qiáng)教學(xué)決策的有效性，基于數(shù)據(jù)的教學(xué)決策將引發(fā)決策理念、決策主體、決策過程等的變革。

1.決策理念：由經(jīng)驗(yàn)走向循證

“循證”理念主要源自西方國(guó)家20世紀(jì)80年代臨床醫(yī)學(xué)所形成的循證醫(yī)學(xué)，其核心理念是基于證據(jù)的實(shí)踐性，此后在各學(xué)科的實(shí)踐領(lǐng)域催生出循證教育學(xué)、循證管理學(xué)等循證實(shí)踐運(yùn)動(dòng)。教學(xué)決策與醫(yī)學(xué)決策有著類似的決策過程：識(shí)別問題、搜集證據(jù)、做出判斷、制定并落實(shí)方案，然而以往決策過分依賴于直覺、經(jīng)驗(yàn)，難以收集“證據(jù)”或忽視了“證據(jù)”的應(yīng)用。數(shù)據(jù)是對(duì)教與學(xué)活動(dòng)真實(shí)性、本源性的描述，數(shù)據(jù)作用于整個(gè)決策過程，使得教學(xué)決策有據(jù)可循，從依賴主觀經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)向循證行動(dòng)。循證文化的作用及數(shù)據(jù)的可獲取，將促使決策方式轉(zhuǎn)變?yōu)榛谧C據(jù)而又融入決策者經(jīng)驗(yàn)的理性決策，探索學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、教師經(jīng)驗(yàn)與學(xué)生學(xué)習(xí)需求三者之間的有效結(jié)合。

2.決策主體：由關(guān)注集體轉(zhuǎn)向關(guān)注個(gè)體

以往決策過程中，由于數(shù)據(jù)獲取的限制，教師時(shí)間、精力的有限，教師難以掌握每一位學(xué)生的個(gè)體情況，難以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化決策、精準(zhǔn)教學(xué)。技術(shù)環(huán)境的改善為小數(shù)據(jù)的獲取、大數(shù)據(jù)的積累提供了可能，教師基于數(shù)據(jù)及分析結(jié)果可精準(zhǔn)定位個(gè)別學(xué)習(xí)者、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)需求，并根據(jù)需求進(jìn)行教學(xué)調(diào)整，由以往關(guān)注班級(jí)集體轉(zhuǎn)向關(guān)照到個(gè)別學(xué)習(xí)者，為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化推薦和干預(yù)指導(dǎo)。此時(shí)相應(yīng)對(duì)決策主體——教師在教學(xué)中有意識(shí)地收集、組織、分析、表達(dá)和交流數(shù)據(jù)的能力與品質(zhì)提出了要求，如將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息所必須的信息素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、決策技能、評(píng)價(jià)技能等。

3.決策過程：數(shù)據(jù)、信息到知識(shí)、智慧的躍升

基于數(shù)據(jù)的教學(xué)決策中“數(shù)據(jù)”是可記錄與收集的關(guān)于學(xué)生及其學(xué)習(xí)的一組數(shù)字，其本身是沒有任何價(jià)值傾向的，數(shù)據(jù)需要被提煉為信息、知識(shí)甚至智慧才能更好地為教育教學(xué)服務(wù)。從“數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)、智慧”層級(jí)結(jié)構(gòu)來看，數(shù)據(jù)處于一種未加工的狀態(tài)，沒有情境意義，可以以任何形式存在;信息是對(duì)數(shù)據(jù)分析與概括的結(jié)果，是與特定情境相關(guān)聯(lián)的意義數(shù)據(jù)，可以幫助決策者理解數(shù)據(jù)以形成見解;知識(shí)生成于綜合信息、發(fā)現(xiàn)信息對(duì)問題解決價(jià)值的過程中，內(nèi)化于決策者頭腦之中，指導(dǎo)決策者的決策行動(dòng);智慧外化表現(xiàn)為知識(shí)付諸行動(dòng)，生成基于洞見的決策方案?；跀?shù)據(jù)的教學(xué)決策過程是以技術(shù)為中介的從數(shù)據(jù)、信息到知識(shí)、智慧的躍升過程，只有數(shù)據(jù)被加工為信息，信息轉(zhuǎn)化為行動(dòng)的知識(shí)，才能生成智慧，促進(jìn)決策。

三、智慧教室環(huán)境下數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策設(shè)計(jì)

由于數(shù)據(jù)復(fù)雜性、數(shù)據(jù)計(jì)算及處理系統(tǒng)的復(fù)雜性，大數(shù)據(jù)增強(qiáng)決策、優(yōu)化教學(xué)的價(jià)值實(shí)現(xiàn)仍面臨諸多問題。智慧教室環(huán)境在豐富教與學(xué)活動(dòng)的同時(shí)讓學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的過程性記錄成為可能，當(dāng)前教學(xué)情境下教學(xué)過程獲取的易于理解且處理速度快的小數(shù)據(jù)不依賴于特定的數(shù)據(jù)分析工具，更易被教師應(yīng)用于教學(xué)決策過程中。因此，以下聚焦于此類小數(shù)據(jù)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)智慧教室環(huán)境下數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策過程。

（一）智慧教室環(huán)境與學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)

智慧教室作為一種典型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，是一種能優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)、便利學(xué)習(xí)資源獲取、促進(jìn)課堂及時(shí)深度互動(dòng)、學(xué)習(xí)情境全面感知、教室設(shè)備智能管控的新型教室。在智慧教室中，師生各持學(xué)習(xí)終端設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下互聯(lián)，應(yīng)用課堂交互系統(tǒng)、教學(xué)支持平臺(tái)、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)工具等實(shí)現(xiàn)學(xué)校、家中、其他校外場(chǎng)所的連接，正式學(xué)習(xí)與非正式學(xué)習(xí)的融合;整合新興技術(shù)，借助自然交互技術(shù)及可穿戴設(shè)備等增加人機(jī)互動(dòng)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)及學(xué)習(xí)分析技術(shù)提供智能決策，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)教室環(huán)境的智能管控。其中，將學(xué)習(xí)終端及相關(guān)系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用于教學(xué)是當(dāng)前智慧教室教學(xué)應(yīng)用的主要體現(xiàn)，其中BYOD（Bring Your Own Device，攜帶自己設(shè)備）模式的引入更是實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息終端設(shè)備融入學(xué)校信息系統(tǒng)以及個(gè)性化的使用與整合，為教師變革與創(chuàng)新教學(xué)結(jié)構(gòu)，教學(xué)范式從直接講授走向個(gè)性化教學(xué)提供了新的可能;為學(xué)生獲取全新學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)參與度與協(xié)作深度創(chuàng)設(shè)了新的環(huán)境。

“數(shù)據(jù)”是一切可以收集和組織的與學(xué)生相關(guān)的信息，是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的真實(shí)反映。智慧教室環(huán)境下技術(shù)在教與學(xué)中的參與性讓記錄班級(jí)或個(gè)體全過程、非結(jié)構(gòu)化教與學(xué)數(shù)據(jù)成為可能。根據(jù)數(shù)據(jù)來源渠道，智慧教室環(huán)境可產(chǎn)生以下幾類數(shù)據(jù)：（1）學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)終端、課堂交互系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間等可生成學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、教學(xué)互動(dòng)數(shù)據(jù)等過程性學(xué)習(xí)數(shù)據(jù);圍繞教學(xué)流程，這些數(shù)據(jù)將構(gòu)成課前、課中、課后全覆蓋的數(shù)據(jù)體系。（2）評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)。作業(yè)與練習(xí)、考試系統(tǒng)將記錄課堂練習(xí)、課后作業(yè)、階段測(cè)驗(yàn)各類評(píng)測(cè)活動(dòng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，表征學(xué)習(xí)者成績(jī)信息以及挖掘?qū)W習(xí)者學(xué)習(xí)變化情況。（3）學(xué)生心理數(shù)據(jù)。通過攝像頭、表情識(shí)別技術(shù)等，課堂環(huán)境中可以實(shí)時(shí)獲取學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)表情、精力集中度等心理數(shù)據(jù)，以此判斷學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，關(guān)注個(gè)別學(xué)習(xí)者。（4）學(xué)生生理數(shù)據(jù)。智能手環(huán)等穿戴設(shè)備可記錄學(xué)生心率等生理數(shù)據(jù)，如體育課老師能監(jiān)控所有學(xué)生的運(yùn)動(dòng)量與身體狀況。

聚焦數(shù)據(jù)在教學(xué)決策方面的應(yīng)用，練習(xí)與評(píng)測(cè)獲取的績(jī)效數(shù)據(jù)成為分析的典型，如賓夕法尼亞州的Renaissance Academy通過學(xué)生在線完成的閱讀測(cè)試收集數(shù)據(jù)以調(diào)整教學(xué); Brunner等基于學(xué)習(xí)績(jī)效數(shù)據(jù)，確定教學(xué)日程安排、分組、個(gè)別化學(xué)習(xí)計(jì)劃;陳明選等構(gòu)建了基于測(cè)評(píng)大數(shù)據(jù)分析的學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)框架;國(guó)內(nèi)電子書包課堂，已有實(shí)踐根據(jù)單節(jié)課、階段性學(xué)生（個(gè)體/群體）成績(jī)數(shù)據(jù)、S-P分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)分析等，幫助學(xué)生獲得學(xué)業(yè)上的提高?；趯W(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)預(yù)警、學(xué)習(xí)情感狀態(tài)分析以及在此基礎(chǔ)上的學(xué)習(xí)推薦等研究與實(shí)踐已有相關(guān)討論。學(xué)習(xí)資源系統(tǒng)中的視頻學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)在教學(xué)決策中的應(yīng)用也出現(xiàn)相關(guān)案例，如雷云鶴等研究基于預(yù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)決策，通過“普陀J課堂”平臺(tái)記錄并收集學(xué)生在預(yù)習(xí)階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，輔助教師確定教學(xué)起點(diǎn)、教學(xué)策略及教學(xué)干預(yù)的最佳時(shí)機(jī)。根據(jù)學(xué)生心理、生理數(shù)據(jù)在教學(xué)決策中的應(yīng)用還處于探索階段，已有討論面向課堂教學(xué)評(píng)價(jià)，可促進(jìn)教師的課堂教學(xué)決策或課后的評(píng)價(jià)反思。

（二）智慧教室環(huán)境下數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策過程

循證教育學(xué)強(qiáng)調(diào)教育者應(yīng)該基于證據(jù)進(jìn)行教學(xué)，提出提問、獲取證據(jù)、批判評(píng)價(jià)、應(yīng)用、評(píng)估五個(gè)步驟的實(shí)踐框架。參考該循證過程，數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策可包括證據(jù)設(shè)計(jì)、證據(jù)形成、基于證據(jù)的決策三個(gè)階段（如圖2所示）。數(shù)據(jù)證據(jù)設(shè)計(jì)階段是教師從教學(xué)問題切人目的，明確決策焦點(diǎn)、確定決策目標(biāo)、決策目標(biāo)操作化，以實(shí)現(xiàn)決策目標(biāo)與數(shù)據(jù)需求的映射過程;證據(jù)形成階段是教師構(gòu)建數(shù)據(jù)基礎(chǔ)并開展數(shù)據(jù)研究的過程，必然要經(jīng)歷數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)篩選、形成信息、生成知識(shí)以確認(rèn)問題、分析原因、指導(dǎo)決策行動(dòng);基于上述兩個(gè)階段，教師將制定決策方案，實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué)決策并反思決策效果。

1.證據(jù)設(shè)計(jì)階段

每一個(gè)決策都有特定的目標(biāo)指向，教師必須選擇教學(xué)問題以明確決策焦點(diǎn)，確定決策目標(biāo)，將決策目標(biāo)操作化，以確定循證所需數(shù)據(jù)的獲取途徑及適切的測(cè)量、觀察工具。根據(jù)教學(xué)的流程設(shè)計(jì)，教學(xué)計(jì)劃階段的決策是教師在課堂教學(xué)之前的思維活動(dòng)，涉及的決策要素包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略、教學(xué)流程等。教學(xué)互動(dòng)階段的決策是課堂教學(xué)過程中一系列即時(shí)決策的總和，是根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況靈活調(diào)整教學(xué)預(yù)設(shè)，涉及的決策線索包括教學(xué)目標(biāo)進(jìn)展?fàn)顩r、學(xué)生學(xué)習(xí)行為、學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)等。教學(xué)評(píng)價(jià)反思階段的決策是教師對(duì)已發(fā)生的教學(xué)的反思，包括教學(xué)方法評(píng)價(jià)反饋、教學(xué)效果評(píng)價(jià)反饋、學(xué)生學(xué)習(xí)情況評(píng)價(jià)反饋。為突破以往教學(xué)決策的困境，需要圍繞各階段的決策焦點(diǎn)確定具體的決策目標(biāo)。

確定決策目標(biāo)基礎(chǔ)上，通過“目標(biāo)數(shù)據(jù)選擇、目標(biāo)數(shù)據(jù)分解、目標(biāo)任務(wù)設(shè)計(jì)”三個(gè)環(huán)節(jié)做好證據(jù)收集的準(zhǔn)備。首先，教師選擇的目標(biāo)數(shù)據(jù)必須是易于獲取且是與決策目標(biāo)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)變量，這是把握有效教學(xué)決策的關(guān)鍵;其次，教師需要對(duì)選擇好的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，描述其核心內(nèi)容，消除理解上的模糊性，保證這些數(shù)據(jù)的可獲取;最后，確定獲取這些數(shù)據(jù)所依賴的觀察、測(cè)量方法是什么，形成激發(fā)這些觀察需要的設(shè)計(jì)。例如以教學(xué)計(jì)劃階段的“學(xué)習(xí)目標(biāo)”為決策焦點(diǎn).決策目標(biāo)即學(xué)習(xí)目標(biāo)的精準(zhǔn)定位，以幫助學(xué)習(xí)者制定有針對(duì)性的學(xué)習(xí)計(jì)劃、提升學(xué)習(xí)效率。有經(jīng)驗(yàn)的教師會(huì)基于課程標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)為其制定個(gè)性化的學(xué)習(xí)目標(biāo)。課程標(biāo)準(zhǔn)明確了學(xué)習(xí)者所要達(dá)到的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，需要根據(jù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)現(xiàn)況及學(xué)習(xí)需求以落實(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)。知識(shí)掌握情況，知識(shí)結(jié)構(gòu)完整度是表征學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)現(xiàn)況及需求的重要數(shù)據(jù)，教師設(shè)計(jì)相應(yīng)的觀察、測(cè)量工具，如設(shè)置與知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的課前練習(xí)，從學(xué)生反饋上推論出服務(wù)于決策的關(guān)鍵證據(jù)。

2.證據(jù)形成階段

在決策目標(biāo)操作化基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)任務(wù)實(shí)施過程中，智慧教室環(huán)境下的學(xué)習(xí)終端、課堂交互系統(tǒng)、評(píng)測(cè)系統(tǒng)等會(huì)記錄收集學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)，教師也可人工記錄相關(guān)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所產(chǎn)生的互動(dòng)數(shù)據(jù)，如觀看微視頻過程中的停頓、回放，完成練習(xí)/測(cè)驗(yàn)時(shí)的反應(yīng)時(shí)間、嘗試次數(shù)、錯(cuò)題收藏，課堂學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、心理狀態(tài)數(shù)據(jù)等;反映學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的數(shù)據(jù)，如測(cè)驗(yàn)的成績(jī)、問卷的結(jié)果數(shù)據(jù)、教師的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、作業(yè)作品內(nèi)容等?；谠摂?shù)據(jù)基礎(chǔ)，一方面通過智能化工具教師可及時(shí)獲得學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析后的可視化表示，如練習(xí)/測(cè)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析圖;另一方面教師可通過人工操作對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分析。結(jié)合這些數(shù)據(jù)及其可視化結(jié)果，教師將從中發(fā)現(xiàn)問題、分析原因，將數(shù)據(jù)與決策目標(biāo)再次映射，基于數(shù)據(jù)形成有助于決策的證據(jù)，如教學(xué)內(nèi)容相關(guān)知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中的重點(diǎn)難點(diǎn)、知識(shí)缺陷、學(xué)生個(gè)性問題、學(xué)習(xí)變化趨勢(shì)、不同思維模式，錯(cuò)誤模式、學(xué)習(xí)情感狀態(tài)、個(gè)性化學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)效果等。

3.基于證據(jù)的決策階段

基于證據(jù)的決策是在數(shù)據(jù)反饋基礎(chǔ)上，由教師審視上述證據(jù)，基于一定的決策規(guī)則，設(shè)計(jì)針對(duì)性的教學(xué)方案/干預(yù)/評(píng)價(jià)。教學(xué)計(jì)劃階段的決策是生成有針對(duì)性的教學(xué)方案，服務(wù)于課堂教學(xué)的有效實(shí)施。教學(xué)互動(dòng)階段的決策是根據(jù)當(dāng)前課堂問題所在，精確調(diào)整互動(dòng)主體、互動(dòng)形式、互動(dòng)時(shí)機(jī)以支持課堂的有效互動(dòng);實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)問題的針對(duì)性解決和個(gè)性化指導(dǎo)，滿足不同學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)狀態(tài)的學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。教學(xué)評(píng)價(jià)反思階段重在提高評(píng)價(jià)的時(shí)效性、豐富反饋信息的形式，更好地服務(wù)于教學(xué)的反思、預(yù)測(cè)和重新設(shè)計(jì)。其中三個(gè)階段之間的決策關(guān)聯(lián)互動(dòng)，是“決策-實(shí)施-反思”的大循環(huán)運(yùn)行過程，而教學(xué)互動(dòng)階段的每一個(gè)權(quán)變應(yīng)對(duì)都是“決策-實(shí)施-反思”的小循環(huán)過程。教學(xué)計(jì)劃階段的決策將直接影響課堂教學(xué)互動(dòng)的開展，而教學(xué)設(shè)計(jì)階段確定的學(xué)習(xí)目標(biāo)和評(píng)價(jià)都將有助于教學(xué)評(píng)價(jià)反思階段的決策。

四、智慧教室環(huán)境下基于預(yù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的教學(xué)決策應(yīng)用

教學(xué)計(jì)劃決策是教學(xué)活動(dòng)實(shí)施前，為了更好地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，策劃和選擇教學(xué)實(shí)施方案的過程。當(dāng)前智慧教室環(huán)境以1：1配置學(xué)習(xí)終端及相關(guān)支持系統(tǒng)為主，設(shè)計(jì)智慧教室環(huán)境下基于預(yù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的教學(xué)決策，旨在充分應(yīng)用個(gè)人自帶設(shè)備實(shí)現(xiàn)的校內(nèi)外學(xué)習(xí)的連接、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)獲取的即時(shí)性與便利性，改善現(xiàn)存的教學(xué)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備不足、科學(xué)性不夠，難以準(zhǔn)確把握關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)、忽視學(xué)生現(xiàn)有水平、無(wú)法關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異等問題。

（一）應(yīng)用設(shè)計(jì)：基于預(yù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的教學(xué)決策

引導(dǎo)學(xué)生開展有效預(yù)習(xí)是教師的一項(xiàng)重要任務(wù)，預(yù)學(xué)習(xí)不但可以提高學(xué)生的聽課效率、培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力，也將為教學(xué)計(jì)劃階段的決策提供數(shù)據(jù)支持。因此，應(yīng)用設(shè)計(jì)將按照?qǐng)D2所示的“證據(jù)設(shè)計(jì)-證據(jù)形成-基于證據(jù)的決策”的流程，選擇教學(xué)問題、設(shè)計(jì)預(yù)學(xué)習(xí)任務(wù)，從中提取學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)以準(zhǔn)確定位學(xué)生的知識(shí)缺陷、教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)以及學(xué)生個(gè)體差異，從而形成有針對(duì)性的教學(xué)方案。

為此，教師首先需要通過設(shè)計(jì)預(yù)學(xué)習(xí)任務(wù)以獲取數(shù)據(jù)服務(wù)于決策。已有研究歸納了預(yù)習(xí)作業(yè)的多種“樣式”，包括提問式、活動(dòng)式、實(shí)驗(yàn)式、觀察式、筆記式等。逆序創(chuàng)新的翻轉(zhuǎn)課堂強(qiáng)調(diào)課前預(yù)學(xué)習(xí)，已有實(shí)踐案例分析得出自學(xué)紙質(zhì)/多媒體電子教材、觀看微視頻、完成在線測(cè)驗(yàn)、話題討論、提出問題等學(xué)習(xí)活動(dòng)。當(dāng)前智慧教室環(huán)境下常見的預(yù)學(xué)習(xí)活動(dòng)包括在線測(cè)驗(yàn)、觀看微視頻、互動(dòng)提問、網(wǎng)絡(luò)調(diào)查等。具體實(shí)踐中，教師可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)一個(gè)或多個(gè)預(yù)學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生借助學(xué)習(xí)終端提前在家完成預(yù)學(xué)習(xí)任務(wù)。

其次教師需要從獲取的數(shù)據(jù)中解讀出指向決策的關(guān)鍵證據(jù)，其中借助機(jī)器對(duì)信息的快速、精細(xì)處理，可以從學(xué)生的練習(xí)/評(píng)測(cè)中獲取全部/單題完成時(shí)間、個(gè)人成績(jī)得分、排序、知識(shí)點(diǎn)正確率、題目解答過程等數(shù)據(jù)，這些反饋數(shù)據(jù)及其實(shí)時(shí)分析圖等直觀化表示能幫助教師和學(xué)生了解班級(jí)和學(xué)生個(gè)體的練習(xí)完成情況，診斷學(xué)生知識(shí)掌握情況，捕捉學(xué)生的錯(cuò)誤原因，分析學(xué)生解題的不同思維模式;多次練習(xí)完成情況的數(shù)據(jù)也將為學(xué)習(xí)變化趨勢(shì)分析提供支持。通過機(jī)器對(duì)學(xué)習(xí)過程的記錄，可以從微視頻學(xué)習(xí)中獲取每位學(xué)生觀看微視頻的時(shí)間、次數(shù)，觀看過程中視頻暫停的頻次、暫停點(diǎn)，視頻快進(jìn)/倒退的次數(shù)以及節(jié)點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)能夠幫助老師了解學(xué)生微視頻學(xué)習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)，如視頻暫停、回放有可能是內(nèi)容太難了，學(xué)生沒有看懂，需要暫停思考或是反復(fù)觀看。同時(shí)，可以從課前互動(dòng)中提取每位學(xué)生在線提出的問題、參與的討論，這些數(shù)據(jù)可以由老師自主開展定性分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生課前互動(dòng)參與情況，提煉出預(yù)學(xué)習(xí)后學(xué)生存在的共性問題和個(gè)性問題，指導(dǎo)教學(xué)技術(shù)過程中教學(xué)內(nèi)容的制定以及對(duì)個(gè)別學(xué)習(xí)者的關(guān)注。

最后教師將這些證據(jù)應(yīng)用于教學(xué)設(shè)計(jì)過程，以形成有針對(duì)性的教學(xué)方案，指向教學(xué)計(jì)劃階段的決策目標(biāo)。整個(gè)過程見如圖3所示，如何完成需求映射設(shè)計(jì)預(yù)學(xué)習(xí)活動(dòng)、如何借助機(jī)器優(yōu)勢(shì)開展數(shù)據(jù)研究以解讀證據(jù)、如何將教學(xué)分析獲取的證據(jù)指向教學(xué)設(shè)計(jì)是該決策應(yīng)用的關(guān)鍵。

（二）應(yīng)用案例：《三角形的內(nèi)角和》

以《上海教育出版社九年義務(wù)教育數(shù)學(xué)課本》七年級(jí)下冊(cè)《三角形的內(nèi)角和》一課為例，呈現(xiàn)基于預(yù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的教學(xué)計(jì)劃決策。

1.預(yù)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

預(yù)學(xué)習(xí)階段，教師為學(xué)生提供《三角形的內(nèi)角和》交互式微視頻和導(dǎo)學(xué)單，學(xué)生根據(jù)導(dǎo)學(xué)單完成微視頻的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)探究、同伴交流及在線檢測(cè)（如圖4所示）。其中微視頻圍繞“三角形的內(nèi)角和是否是一個(gè)固定的值？”這一核心數(shù)學(xué)問題進(jìn)行設(shè)計(jì);預(yù)學(xué)習(xí)過程通過三個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)分解學(xué)習(xí)難度：（1）創(chuàng)設(shè)情境，觀察任意三個(gè)角度數(shù)的變化;（2）度量不同的三角形內(nèi)角度數(shù)并計(jì)算其和;（3）教師介紹“驗(yàn)證內(nèi)角和”的實(shí)驗(yàn)操作方法，引導(dǎo)學(xué)生思考“如何運(yùn)用幾何證明的方法論證猜想？”;預(yù)學(xué)習(xí)活動(dòng)旨在讓學(xué)生經(jīng)歷觀察、猜想、證明等學(xué)習(xí)過程后，發(fā)展演繹推理能力。

2.學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)及其分析

預(yù)學(xué)習(xí)活動(dòng)結(jié)束后，教師可收集到以下數(shù)據(jù)：（1）學(xué)生微視頻學(xué)習(xí)時(shí)間、停頓點(diǎn)，所有學(xué)生都在線觀看了微視頻，其中95%的學(xué)生花費(fèi)時(shí)間在15分鐘以內(nèi)，5%的學(xué)生超過了30分鐘，教師將重點(diǎn)關(guān)注其在學(xué)習(xí)過程中的困難;停頓點(diǎn)主要分布在“實(shí)驗(yàn)操作方法”，一方面可推斷出學(xué)生正在跟隨微視頻中的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行操作驗(yàn)證，另一方面分析學(xué)生思維層面的停頓可能是不理解教師演示操作的理論依據(jù)而出現(xiàn)疑惑，即可推斷其前置知識(shí)（平行線的性質(zhì)）還沒有全面掌握和靈活應(yīng)用。（2）在線檢測(cè)反饋，全班有82%的學(xué)生得到了三角形內(nèi)角和為180度的猜想，18%的學(xué)生角度測(cè)量出現(xiàn)誤差（誤差值在正負(fù)4度以內(nèi)）。說明學(xué)生通過測(cè)量和計(jì)算都能得出猜想，探討運(yùn)用幾何證明方法來驗(yàn)證猜想可作為課堂教學(xué)的起點(diǎn)和重點(diǎn)。從學(xué)生“剪一剪、拼一拼”的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)了四種驗(yàn)證三角形內(nèi)角和的方法（如下頁(yè)圖5所示），為課堂導(dǎo)入提供了生成性內(nèi)容，也反映了學(xué)生思維的不同特點(diǎn)。其中方法二和方法三表明學(xué)生思維更具邏輯性，考慮到了兩組相等的角的位置特點(diǎn)。

3.預(yù)學(xué)習(xí)分析與教學(xué)設(shè)計(jì)的連接

結(jié)合微視頻學(xué)習(xí)停頓點(diǎn)及學(xué)生提交的驗(yàn)證方法可定位部分學(xué)生的知識(shí)缺陷，即還不能靈活運(yùn)用前期所學(xué)的平行線相關(guān)知識(shí);預(yù)學(xué)習(xí)反饋表明學(xué)生可提出猜想，但是對(duì)于如何將實(shí)驗(yàn)操作中得到的方法轉(zhuǎn)化為添加輔助線的方法還存在困難，這也就成為了課堂教學(xué)的重點(diǎn)問題;學(xué)生提交的驗(yàn)證方法存在思維和數(shù)量層面的差異，關(guān)注未能提出驗(yàn)證方法的學(xué)生，結(jié)合課堂學(xué)習(xí)情況提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo);關(guān)注提交方法一和方法四的學(xué)生，引導(dǎo)其對(duì)兩組相等角的位置特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。課堂教學(xué)即以匯聚共享學(xué)生預(yù)學(xué)習(xí)過程中得到的猜想和提交的驗(yàn)證三角形內(nèi)角和方法為課堂導(dǎo)入，讓學(xué)生在協(xié)作學(xué)習(xí)活動(dòng)中探究歸納幾何證明三角形內(nèi)角和的方法;協(xié)作小組根據(jù)學(xué)生預(yù)學(xué)習(xí)中反映出的思維特點(diǎn)、知識(shí)缺陷進(jìn)行異質(zhì)分組，教師引導(dǎo)學(xué)生通過組內(nèi)思維碰撞拓展各自的知識(shí)及思維廣度與深度。

五、結(jié)語(yǔ)

學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生及可獲取強(qiáng)化了教師教學(xué)決策的邏輯過程，但教師的先前經(jīng)驗(yàn)與個(gè)人專業(yè)知識(shí)仍影響著決策及其實(shí)施。數(shù)據(jù)啟發(fā)的教學(xué)決策認(rèn)識(shí)到單靠“讓數(shù)據(jù)說話”的偏頗，強(qiáng)調(diào)教師對(duì)數(shù)據(jù)的理解及在此基礎(chǔ)上的決策，教學(xué)分析與教學(xué)設(shè)計(jì)之間的協(xié)同為當(dāng)下智慧教室中數(shù)據(jù)決策提供較好的實(shí)踐點(diǎn)?？捎脤W(xué)習(xí)數(shù)據(jù)及決策應(yīng)用的不斷積累，伴隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展及特定數(shù)據(jù)分析工具的開發(fā)，智慧教室環(huán)境下的智能決策將有效推進(jìn)學(xué)校智慧教育的發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介：

管玨琪：講師，博士，研究方向?yàn)樾畔⒒虒W(xué)創(chuàng)新（guanjueqi2008@126.com）.