數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)管理躍遷研究

詹青龍　楊晶晶

[摘? ?要] 作為數(shù)字土著的學(xué)生特別是中高職學(xué)生，在課堂中表現(xiàn)為低頭族、手機(jī)族、睡覺族等現(xiàn)象較為普遍，但目前的課堂教學(xué)管理大多停留在經(jīng)驗(yàn)和直覺層面，難以作出精準(zhǔn)的調(diào)控和管理。因此，亟須憑借智能信息技術(shù)來改善，而數(shù)據(jù)智能的出現(xiàn)則為其提供了契機(jī)。文章在分析數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)管理優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，探討數(shù)據(jù)智能型課堂管理躍升的三步進(jìn)階法即教師主控、師生共促、自律檢測，建立學(xué)生 “行為改善、習(xí)慣養(yǎng)成、能力提升、持續(xù)成長”等課堂教學(xué)管理目標(biāo)的四重境界，構(gòu)建涵蓋課堂內(nèi)容、活動(dòng)、時(shí)間、問題行為和評價(jià)五個(gè)維度的精準(zhǔn)管理策略，強(qiáng)調(diào)“教、學(xué)、管”統(tǒng)整，彰顯精準(zhǔn)教學(xué)和智慧管理的價(jià)值，希冀提高課堂教學(xué)效果，有效地促進(jìn)學(xué)生全人的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)據(jù)智能; 課堂教學(xué); 智慧管理

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡介] 詹青龍（1970—），男，湖北襄陽人。教授，博士，主要從事教育信息化、人工智能教育應(yīng)用等研究。 E-mail：qlzhan@126.com。

一、引? ?言

大數(shù)據(jù)、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)的涌現(xiàn)和應(yīng)用，為學(xué)校發(fā)展和教學(xué)變革創(chuàng)造了新的機(jī)遇。越來越多的智能設(shè)備、智慧系統(tǒng)或平臺進(jìn)入校園，智慧校園、智慧課堂的建設(shè)得以持續(xù)推進(jìn)。在智慧課堂的實(shí)現(xiàn)過程中，數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，教學(xué)是根本，智慧是關(guān)鍵，管理是保障。作為影響課堂教學(xué)效果的重要因素，課堂教學(xué)管理是若干學(xué)校教學(xué)中的困境。教師如何在智慧課堂中結(jié)合智能設(shè)備實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，合理分析并有效進(jìn)行課堂教學(xué)管理至關(guān)重要。隨著技術(shù)的發(fā)展，智能設(shè)備不再局限于處理綜合性數(shù)據(jù)，而更多地使用場景中的真實(shí)數(shù)據(jù)，從而發(fā)揮數(shù)據(jù)的更大價(jià)值，改善與人的交互能力，因此“數(shù)據(jù)智能”這個(gè)新物種順應(yīng)而生。如何利用好教育過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)智能在教育教學(xué)和課堂管理中的價(jià)值，有機(jī)地成為伴隨式技術(shù)，將成為教育領(lǐng)域研究的關(guān)注點(diǎn)和方法論上的探索點(diǎn)。

本文以課堂教學(xué)管理的現(xiàn)狀為切入點(diǎn)，以數(shù)據(jù)智能的理念和技術(shù)作支撐，分析數(shù)據(jù)智能型與傳統(tǒng)型課堂教學(xué)管理的比較優(yōu)勢，探討傳統(tǒng)的課堂教學(xué)管理躍遷到數(shù)據(jù)智能引發(fā)的課堂教學(xué)管理創(chuàng)新和樣態(tài)，突出“三步進(jìn)階、四重境界、五維精準(zhǔn)”，強(qiáng)調(diào)“教、學(xué)、管”統(tǒng)整，彰顯精準(zhǔn)教學(xué)和智慧管理的價(jià)值，進(jìn)而提高課堂教學(xué)效果。

二、課堂教學(xué)管理的現(xiàn)狀及數(shù)據(jù)智能提供的改善契機(jī)

（一）課堂教學(xué)管理的現(xiàn)狀

當(dāng)今的課堂教學(xué)中，作為數(shù)字土著的學(xué)生特別是中高職學(xué)生，課堂上普遍表現(xiàn)出“低頭族”“手機(jī)族”“無書族”“睡覺族”“聊天族”等現(xiàn)象，有研究將此歸因于學(xué)生不愛學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)態(tài)度不認(rèn)真、教師的知識陳舊、教學(xué)方法單一、缺乏互動(dòng)等[1]，從中可以看出教師管理上的無奈，管理難出成效。筆者結(jié)合對真實(shí)課堂的觀察和自身實(shí)際教學(xué)過程中的感受，發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)課堂中，存在因課堂教學(xué)管理方面的難題而直接影響教學(xué)進(jìn)度，進(jìn)而影響整個(gè)教學(xué)效果和質(zhì)量的現(xiàn)象。

隨著教育信息化的持續(xù)推進(jìn)，越來越多的智能技術(shù)得到采用，使得課堂教學(xué)及活動(dòng)逐漸數(shù)字化，“數(shù)字驅(qū)動(dòng)教學(xué)”已成為時(shí)代的選擇，學(xué)習(xí)資源日益豐富，教師不再是學(xué)生知識的唯一源頭，教師職能也應(yīng)從以教授為中心轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖?、學(xué)、管”統(tǒng)整。教育信息化要求全方位推進(jìn)教學(xué)管理改革和創(chuàng)新[2]，但目前的課堂教學(xué)管理大多停留在經(jīng)驗(yàn)和直覺層面，難以作出精準(zhǔn)的調(diào)控和管理。因此，課堂教學(xué)管理應(yīng)轉(zhuǎn)向基于數(shù)據(jù)的、精準(zhǔn)的、個(gè)性化的、科學(xué)化的管理，而數(shù)據(jù)智能的出現(xiàn)則為其提供了契機(jī)。

（二）數(shù)據(jù)智能為課堂教學(xué)管理改善提供了契機(jī)

1. 數(shù)據(jù)智能的概念

數(shù)據(jù)智能是利用分析工具和數(shù)據(jù)挖掘等智能技術(shù)對收集的海量數(shù)據(jù)，加以智能化分析與處理，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成可操作的信息，發(fā)現(xiàn)洞見和趨勢，從而改進(jìn)決策與管理的一種方法。數(shù)據(jù)智能代表著一種新的范式即認(rèn)知范式，其終極目標(biāo)是決策智能化，超越了“是什么”和“為什么”的第四范式即數(shù)據(jù)密集型范式。

在國內(nèi)，百度公司2014年提出了數(shù)據(jù)智能的概念，是指基于大數(shù)據(jù)引擎，通過大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和挖掘，提取數(shù)據(jù)中所包含的有價(jià)值的信息和知識，使數(shù)據(jù)具有“智能”，并通過建立模型尋求現(xiàn)有問題的解決方案以及實(shí)現(xiàn)預(yù)測等[3]。簡單地說，數(shù)據(jù)智能就是大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的融合[4]。在國外，數(shù)據(jù)智能的定義主要有兩種：數(shù)據(jù)智能就是收集和分析海量數(shù)據(jù)以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的趨向的過程[5];數(shù)據(jù)智能是使用方為了更好地理解所收集的信息以改進(jìn)其服務(wù)或投資而使用的所有智能分析工具和方法[6]。數(shù)據(jù)智能是一系列能力的集合，其實(shí)現(xiàn)的核心技術(shù)是數(shù)據(jù)智能平臺（也稱為中臺）。數(shù)據(jù)智能平臺能承載和調(diào)用一系列智能數(shù)據(jù)（面向特定情境和問題的數(shù)據(jù)集），進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、分析和挖掘，提取數(shù)據(jù)中所包含的具有情境價(jià)值的信息和知識，形成不同的情境化數(shù)據(jù)處理能力，并通過建立核心模型（由人的智慧和機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化而來的模型）、構(gòu)建流程和數(shù)據(jù)產(chǎn)品，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)決策[4]。

數(shù)據(jù)智能提供了360°的教學(xué)環(huán)境視圖，涵蓋以教學(xué)和學(xué)生發(fā)展為中心的增強(qiáng)分析、預(yù)測和決策。（1）描述性：檢查和審核教學(xué)數(shù)據(jù)，從而了解、分析教學(xué)績效和學(xué)生行為;（2）規(guī)定性：開發(fā)和分析教學(xué)過程中的替代性知識;（3）診斷性：確定課堂中可能發(fā)生的小微事件及原因;（4）預(yù)測性：分析歷史數(shù)據(jù)以確定未來的課堂教學(xué)和管理;（5）決策性：測量課堂數(shù)據(jù)的充分性，并給出在多種可能性環(huán)境中未來要采取的最佳行動(dòng)。

2. 數(shù)據(jù)智能為課堂教學(xué)管理改善提供契機(jī)

數(shù)據(jù)智能可觀測、分析、解釋、預(yù)言和調(diào)控對象，細(xì)致入微地洞察每個(gè)人的行為模式，量化描述人的生理、人格、知識、意向、情感、行為等屬性，預(yù)測人的言行所表現(xiàn)出的意義以及行動(dòng)的傾向性和可能性，進(jìn)而透視人的心理與動(dòng)機(jī)，并進(jìn)行影響、控制和調(diào)節(jié)[7]。在課堂教學(xué)管理中，數(shù)據(jù)客觀地表征著學(xué)生的課堂行為或?qū)W習(xí)實(shí)在，而數(shù)據(jù)智能以“會自己說話的方式”自動(dòng)介入到課堂教學(xué)治理中，生成新的課堂治理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與行動(dòng)的一體化。

數(shù)據(jù)智能作為數(shù)據(jù)分析的高級階段，其增強(qiáng)分析打破了現(xiàn)有學(xué)習(xí)分析的藩籬：一方面，以往的數(shù)據(jù)分析多半停留在原始學(xué)習(xí)行為屬性本身的分析層面，可理解性差，缺乏全過程關(guān)聯(lián)性分析;另一方面，難以最大限度地挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，缺少基于人機(jī)交互的可視化分析[8]。數(shù)據(jù)智能綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)處理和分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、可視化呈現(xiàn)等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)課堂教學(xué)數(shù)據(jù)中潛在的關(guān)聯(lián)并建立關(guān)系模型，實(shí)施增強(qiáng)分析和動(dòng)態(tài)自適應(yīng)，為課堂教學(xué)管理決策及有效預(yù)防提供支架。

數(shù)據(jù)智能是提升課堂教學(xué)及管理內(nèi)涵和助推其優(yōu)質(zhì)發(fā)展的巨擘，也是預(yù)測、決策課堂教學(xué)管理的應(yīng)然結(jié)果和必然要求。數(shù)據(jù)智能通過捕獲學(xué)生的學(xué)習(xí)反應(yīng)和行為呈現(xiàn)，量化學(xué)生自我或生成畫像，洞察其心理活動(dòng)和思維過程，積極調(diào)節(jié)和干預(yù)，強(qiáng)化數(shù)據(jù)智能驅(qū)動(dòng)的教學(xué)決策和管理能力，展示精準(zhǔn)教學(xué)和智慧管理的價(jià)值，有效地促進(jìn)學(xué)生全人的發(fā)展。

三、數(shù)據(jù)智能型與傳統(tǒng)型課堂教學(xué)管理的比較分析

傳統(tǒng)課堂教學(xué)管理的特征主要表現(xiàn)為直覺化、經(jīng)驗(yàn)化。首先，教師在處理學(xué)生課堂問題時(shí)，常出現(xiàn)“對人不對事”的現(xiàn)象。對于同一個(gè)問題，已經(jīng)對學(xué)生有經(jīng)驗(yàn)化認(rèn)識的教師，對于不同印象的對象可能會采取完全不同的問題解決方式，這種不公平的管理方式會直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。其次，班級授課制決定了教師不可能持續(xù)關(guān)注或者照顧到每一位學(xué)生，因此會出現(xiàn)對學(xué)生課堂問題行為管理不及時(shí)的現(xiàn)象，這可能會助長學(xué)生的僥幸心理，從而增加問題行為發(fā)生的頻次，甚至?xí)斐善渌麊栴}行為的發(fā)生。

針對傳統(tǒng)課堂教學(xué)管理存在的問題，結(jié)合各種智慧系統(tǒng)和智能設(shè)備進(jìn)入教室、多方打造智慧課堂的教育現(xiàn)實(shí)，以數(shù)據(jù)智能作為關(guān)鍵理念和方法來躍升課堂教學(xué)管理深具價(jià)值。數(shù)據(jù)智能“有助于堅(jiān)持以學(xué)生需求為導(dǎo)向，營造更加人性化的管理氛圍，通過信息交流機(jī)制的多元化和人性化，消除教師與學(xué)生之間的溝通障礙”[9]。

在數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)管理中，多種智能技術(shù)融入課堂教學(xué)，通過記錄學(xué)生全方位、全時(shí)段的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，并配以手勢識別、表情識別、文本分析等數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)管理的全局性、實(shí)時(shí)性、精準(zhǔn)性、可視性，保證課堂教學(xué)高效進(jìn)行和提高課堂教學(xué)質(zhì)量。數(shù)據(jù)智能可以對學(xué)生學(xué)習(xí)和行為進(jìn)行客觀描繪，科學(xué)、公正地能幫助教師改變“先入為主”的直覺判斷，做到依據(jù)數(shù)據(jù)的科學(xué)化智能管理。

數(shù)據(jù)智能借助情感分析、注視分析等多模態(tài)分析技術(shù)[10]對數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度分析，從而深度了解學(xué)生深層次的學(xué)習(xí)情況。教師根據(jù)智能分析的結(jié)果，不僅可以了解學(xué)生的興趣點(diǎn)、存在學(xué)習(xí)困難的知識點(diǎn)、已經(jīng)掌握的知識點(diǎn)，還可以全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，甚至通過大量學(xué)生表現(xiàn)的匯總發(fā)現(xiàn)問題行為發(fā)生的潛在座位區(qū)，進(jìn)而利用智能設(shè)備針對性地進(jìn)行智慧化管理。兩者的比較分析如圖1所示。

四、數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)管理躍遷

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)管理狹義于管，而有效的課堂教學(xué)管理在要素上包括教、學(xué)、管，在實(shí)施上包括方法、目標(biāo)和策略?；跀?shù)據(jù)及其價(jià)值利用的課堂教學(xué)管理，數(shù)據(jù)智能則強(qiáng)調(diào)“教、學(xué)、管”統(tǒng)整的方法、目標(biāo)和策略，如圖2所示。圖2最中心的位置是“教、學(xué)、管”，其中教學(xué)互動(dòng)作為連接教師的教、學(xué)生的學(xué)和師生共同管理的橋梁，是實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)管理的必要通道。教學(xué)互動(dòng)表現(xiàn)為教師與學(xué)生個(gè)體、教師與學(xué)生小組、學(xué)生個(gè)體與學(xué)生個(gè)體、學(xué)生個(gè)體與學(xué)生小組等多元主體間的互動(dòng)。在圖2的內(nèi)環(huán)，“教師主控、科學(xué)預(yù)防”“師生共促、精準(zhǔn)調(diào)控”“自律檢測、全面發(fā)展”，是數(shù)據(jù)智能支撐課堂教學(xué)管理躍升的三步進(jìn)階。在圖2的外環(huán)，行為改善、習(xí)慣養(yǎng)成、能力提升、持續(xù)成長是課堂教學(xué)管理的變革路向，也是數(shù)據(jù)智能支撐課堂教學(xué)管理目標(biāo)的四重境界。通過三步進(jìn)階的管理方法，可在改善學(xué)生日常行為的基礎(chǔ)上，幫助其自主探索、合理安排時(shí)間等良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成，并逐步增強(qiáng)自我管理能力，進(jìn)而為自身的可持續(xù)成長提供可能。

（一）三步進(jìn)階：數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)管理方法

數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)管理方法采用三步法，即初、中、高三階段，如圖3所示。

1. 初級階段：教師主控，科學(xué)預(yù)防

該階段是課堂教學(xué)管理的基礎(chǔ)階段。預(yù)防系防患于未然，即通過對智能教學(xué)系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，搜集學(xué)生學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)效果等客觀多維數(shù)據(jù)，經(jīng)過多元統(tǒng)計(jì)分析、關(guān)聯(lián)分析、用戶模型、可視化分析等全方位獲得學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況，從而在教學(xué)設(shè)計(jì)的大層面上，精細(xì)設(shè)計(jì)和最佳分配各部分學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)支持與拓展資源、學(xué)習(xí)時(shí)間等，防止紀(jì)律問題的產(chǎn)生，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率和時(shí)間利用率。

2. 中級階段：師生共促，精準(zhǔn)調(diào)控

該階段是課堂教學(xué)管理的關(guān)鍵階段，主要針對教學(xué)過程中的精準(zhǔn)調(diào)控，也是數(shù)據(jù)智能發(fā)揮價(jià)值的關(guān)鍵所在，交互式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可視化可幫助教師發(fā)現(xiàn)并診斷課堂管理問題。傳統(tǒng)課堂中，由于班級人數(shù)較多，教師不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)所有學(xué)生是否在認(rèn)真聽講，特別是有些貌似在看黑板的同學(xué)。而在數(shù)據(jù)智能支撐的課堂中，監(jiān)控視頻全方位拍下學(xué)生行為，可直觀發(fā)現(xiàn)走神、搞小動(dòng)作、睡覺、小聲聊天等行為的學(xué)生。同時(shí)，還可以通過眼動(dòng)追蹤、表情識別記錄學(xué)生的真正聚焦點(diǎn)、學(xué)習(xí)難點(diǎn)與活躍點(diǎn)等，采用多元數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析明了學(xué)生的真實(shí)情況，從而有的放矢，針對性講解與糾正。在整個(gè)過程中師生、生生及時(shí)互動(dòng)，互相監(jiān)督和促進(jìn)。

3. 高級階段：自律檢測，全面發(fā)展

該階段是課堂教學(xué)管理的保障階段。一次的提醒和管控不能確保完全制止學(xué)生的所有問題行為，不良習(xí)慣的改正和好習(xí)慣的養(yǎng)成都需要時(shí)間，數(shù)據(jù)智能支撐的課堂通過采集日常課堂教學(xué)的全景數(shù)據(jù)，能持續(xù)追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)行為;同時(shí)，利用智能算法、搜索引擎、關(guān)聯(lián)分析、啟發(fā)式探索、推薦系統(tǒng)等提供給學(xué)生適切的資源，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，維持學(xué)生持續(xù)性學(xué)習(xí)的動(dòng)力，從而改善學(xué)習(xí)效果。此外，系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)分析通過即時(shí)反饋表揚(yáng)學(xué)生表現(xiàn)好的地方，指出其需要改進(jìn)的地方，逐步培養(yǎng)學(xué)生自我完善、自我管理的意識與能力。

（二）四重境界：數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)管理目標(biāo)

行為改善、習(xí)慣養(yǎng)成、能力提升、持續(xù)成長等學(xué)生自我完善的能力目標(biāo)，是數(shù)據(jù)智能型課堂教學(xué)管理的四重境界，也是數(shù)據(jù)智能價(jià)值發(fā)揮的真正體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)依次增強(qiáng)，見表1。

1. 行為改善

數(shù)據(jù)智能結(jié)合行為改變技術(shù)（Behavior Change Techniques），能建立有效的干預(yù)，改善學(xué)生的行為。IBM運(yùn)用人工智能設(shè)計(jì)了對具體場景有效的、具有搜索、預(yù)測、推薦和解釋功能的行為改善干預(yù)算法，具體包括：（1）無監(jiān)督和有監(jiān)督的信息提取算法，可從行為改善干預(yù)評估報(bào)告中自動(dòng)提取關(guān)鍵信息;（2）機(jī)器學(xué)習(xí)和推理算法，可對提取的信息進(jìn)行推理，給出具體場景的干預(yù)建議，并預(yù)測尚未經(jīng)實(shí)驗(yàn)的干預(yù)措施的可能結(jié)果[11]。對于學(xué)生來說，行為改善包括學(xué)習(xí)行為和紀(jì)律行為兩個(gè)方面，基于數(shù)據(jù)智能的課堂管理是引導(dǎo)學(xué)生行為改善的基本法則。數(shù)據(jù)智能技術(shù)能自動(dòng)化生成學(xué)習(xí)情況表單、錯(cuò)題集、違反紀(jì)律情況等并實(shí)時(shí)反饋給教師，及時(shí)提醒學(xué)生正確認(rèn)識自己的表現(xiàn)。學(xué)生可以可視化地與各類數(shù)據(jù)交互，針對自身問題改變自身行為，從而朝著成績優(yōu)異、課堂守紀(jì)的方向發(fā)展。

2. 習(xí)慣養(yǎng)成

偶爾行為的改善并不能真正改變學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，習(xí)慣的養(yǎng)成需要充足的時(shí)間和持續(xù)的自律或督促。傳統(tǒng)課堂中，雖然每節(jié)課都會注意學(xué)生好習(xí)慣的養(yǎng)成，但由于學(xué)生多且行為習(xí)慣各異，要求任課教師在完成教學(xué)任務(wù)的前提下，時(shí)刻督促每一位學(xué)生好習(xí)慣的養(yǎng)成，其效果可想而知。數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)管理恰好能在這方面有所建樹。數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)環(huán)境，可利用數(shù)據(jù)智能平臺的場景捕獲和機(jī)器視覺智能診斷功能，也可利用具有分析功能的攝像頭和場景自動(dòng)切換的智能錄播系統(tǒng)，采用面部表情自動(dòng)識別技術(shù)、眼動(dòng)追蹤技術(shù)等從時(shí)空兩個(gè)維度，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)行為的持續(xù)性、多方位、深層次的關(guān)注，從而督促學(xué)生與同伴時(shí)刻注意自身行為的合適性，進(jìn)而促進(jìn)好習(xí)慣的養(yǎng)成。

3. 能力提升

知識的快速更新致使學(xué)生無法始終掌握所有知識，教師應(yīng)分享給學(xué)生獲取知識的方法和能力，因此關(guān)鍵在于學(xué)生各方面能力的培養(yǎng)與提升，特別是學(xué)習(xí)能力與自我管理能力。數(shù)據(jù)智能在這方面可展現(xiàn)其獨(dú)特的魅力，它不僅能通過多模態(tài)資源、多元交互設(shè)備等極大地豐富教學(xué)活動(dòng)的種類與形式，還可以通過聚類或回歸分析、關(guān)聯(lián)分析、啟發(fā)式探索、即時(shí)反饋、自適應(yīng)路徑推薦等培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維與問題檢索能力，訓(xùn)練提升自身能力，再配合教師的適當(dāng)引導(dǎo)，逐步完善自身能力結(jié)構(gòu)。Kumar等[12]提出了一個(gè)基于能力的學(xué)習(xí)分析框架，其目標(biāo)是將學(xué)生的表現(xiàn)轉(zhuǎn)化為能力檔案，主要依托于開源框架Hackstat收集、分析、可視化、解釋、注釋以及發(fā)布軟件開發(fā)過程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)，通過抽象語法樹等可視化技術(shù)將學(xué)生表現(xiàn)轉(zhuǎn)化為熟練程度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其能力表征，并在Java課程中得到驗(yàn)證。

4. 持續(xù)成長

持續(xù)成長是學(xué)生的終極目標(biāo)。每個(gè)學(xué)生都是獨(dú)特的、有獨(dú)立意義的人，同樣的教師在同一課堂以同一速度講授相同的知識點(diǎn)，不同學(xué)生的接受程度千差萬別。因此，不僅在教學(xué)內(nèi)容如學(xué)習(xí)資源的提供上要因人而異，在教學(xué)管理上也要依據(jù)學(xué)生的個(gè)人性格特征、學(xué)習(xí)風(fēng)格等進(jìn)行個(gè)性化處理。個(gè)性化支持與服務(wù)是數(shù)據(jù)智能的關(guān)鍵特征，也是實(shí)現(xiàn)學(xué)生可持續(xù)成長的重要支撐，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)為學(xué)生的可持續(xù)成長提供了個(gè)性化參照框架。除了學(xué)生知識與技能的可持續(xù)性增長之外，學(xué)生品德的持續(xù)成長也是教育的重要方面。Ramberg等[13]曾基于層次化的數(shù)據(jù)，采用多級模型和兩級二元邏輯回歸分析等研究表明：學(xué)校效能和學(xué)生作弊之間的關(guān)系部分是由學(xué)生的成績和道德標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)的。

（三）五維精準(zhǔn)：數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)管理策略

數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)管理策略包含課堂教學(xué)內(nèi)容管理、活動(dòng)管理、時(shí)間管理、問題行為管理、教學(xué)評價(jià)管理等五個(gè)維度，其技術(shù)運(yùn)用和功能展現(xiàn)如圖4所示。

1. “語義關(guān)聯(lián)+可視化”實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)的精準(zhǔn)

教學(xué)內(nèi)容管理是課堂教學(xué)管理的根本，包括確定呈現(xiàn)哪些知識內(nèi)容和以何種方式呈現(xiàn)，以及提供哪些拓展資源。首先，在知識內(nèi)容選擇方面，要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、重點(diǎn)和難點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡和前測結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有針對性地呈現(xiàn)相應(yīng)的知識內(nèi)容。其次，在知識呈現(xiàn)方式上，利用網(wǎng)狀思維和語義關(guān)聯(lián)分析，為相關(guān)知識節(jié)點(diǎn)建立知識網(wǎng)絡(luò)，以思維導(dǎo)圖、學(xué)科知識圖譜、圖表、儀表盤、虛擬現(xiàn)實(shí)等可視化形式呈現(xiàn)知識，并通過智能終端將結(jié)果生動(dòng)地展現(xiàn)給學(xué)生，將語義、知識內(nèi)在結(jié)構(gòu)及邏輯關(guān)系作為重要力量，驅(qū)動(dòng)學(xué)生形成自己的認(rèn)知腦圖。最后，根據(jù)學(xué)生的不同知識基礎(chǔ)及理解能力，提供不同類型、不同難度的拓展知識。此外，教學(xué)示例及資源的編排都應(yīng)當(dāng)在知識內(nèi)在結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加學(xué)生對教學(xué)情境的認(rèn)同感，加深對知識的自主建構(gòu)與理解，進(jìn)一步強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)能力。

2. “多模態(tài)資源+多方式共享”實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)活動(dòng)的精準(zhǔn)

大班授課直接導(dǎo)致課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)形式單一，學(xué)生參與度低，每位學(xué)生不能受到足夠的重視，因而降低了參與活動(dòng)的積極性，注意力分散。而學(xué)習(xí)活動(dòng)成功實(shí)施的重要條件是學(xué)生的課堂參與度，即學(xué)生對課堂內(nèi)容能夠積極接受和參與，而不是感到無聊。Pekrun[14]等研究表明，無聊感對學(xué)生的學(xué)業(yè)成績有負(fù)面影響。資源的豐富多態(tài)及數(shù)據(jù)智能平臺與設(shè)備的供給，對創(chuàng)新課堂活動(dòng)內(nèi)容和形式、減少學(xué)生無聊感、培養(yǎng)與維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等都具有重要作用。同時(shí)，對學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)生成的跟蹤數(shù)據(jù)的可視化展示，有助于教師和學(xué)生直觀地解釋這些數(shù)據(jù)，并快速感知其隱藏的方面。

因此，通過“多模態(tài)資源+多方式共享”，不僅可以創(chuàng)設(shè)多種教學(xué)情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的多感官共同參與和共同構(gòu)建，還可以通過啟發(fā)式探索、自適應(yīng)系統(tǒng)等支持學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)資源及路徑。除此之外，數(shù)據(jù)智能及設(shè)備融入課堂的實(shí)況為教師及時(shí)調(diào)整活動(dòng)形式，改變活動(dòng)場景等提供了極大支持，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生興趣、掌握情況等隨時(shí)改變分組情況、活動(dòng)實(shí)施等，如基于智能設(shè)備設(shè)置問題搶答環(huán)節(jié)，維持學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的新鮮感與專注度，從而逐漸養(yǎng)成積極主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)的良好習(xí)慣。

3. “自動(dòng)識別+實(shí)時(shí)跟進(jìn)”實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)時(shí)間分配的精準(zhǔn)

在教學(xué)反思中，教師關(guān)注最多的是課堂教學(xué)管理，反映的問題主要包括難以把控課堂紀(jì)律和難以把控課堂時(shí)間[15]?？梢?，適當(dāng)調(diào)控課堂知識講解、提問、討論等各部分活動(dòng)的時(shí)間，是教師進(jìn)行有效課堂教學(xué)管理的必備能力。數(shù)據(jù)智能支撐的課堂教學(xué)時(shí)間管理，表現(xiàn)為橫向和縱向兩個(gè)維度。橫向維度上，教師依據(jù)數(shù)據(jù)智能平臺能同時(shí)控制每位學(xué)生的智能設(shè)備，覆蓋面廣，節(jié)省時(shí)間?？v向維度上，教師在數(shù)據(jù)智能平臺上，實(shí)時(shí)了解學(xué)生進(jìn)度的情況，適應(yīng)性調(diào)控各個(gè)活動(dòng)和練習(xí)等時(shí)間，提升學(xué)生的時(shí)間利用率和學(xué)習(xí)效能。

傳統(tǒng)課堂上，教師需要遍歷教室才能逐個(gè)確認(rèn)每位學(xué)生的真實(shí)狀態(tài)，但數(shù)據(jù)智能型課堂教學(xué)環(huán)境卻可以通過異常檢測等自動(dòng)識別存在問題的學(xué)生，如未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成練習(xí)、任務(wù)等，并通過后臺記錄數(shù)據(jù)可視化表征了解學(xué)生的精準(zhǔn)問題，從而根據(jù)每位學(xué)生的具體問題調(diào)整既定活動(dòng)時(shí)間，優(yōu)化學(xué)習(xí)過程。同時(shí)，多次優(yōu)化不僅能更好地為學(xué)生提供適切性服務(wù)，還有助于學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我管理能力的提升。Papamitsiou[16]通過對評估過程中時(shí)間軌跡數(shù)據(jù)的可視化研究表明：時(shí)間因素可用于學(xué)生行為的可視化;學(xué)生行為時(shí)間維度的可視化可提高教師對學(xué)生進(jìn)步狀況、迷思概念和任務(wù)難度的認(rèn)識。因此，對學(xué)生自主學(xué)習(xí)、參與學(xué)習(xí)活動(dòng)、完成學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)間的可視化分析，可實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)時(shí)間的精準(zhǔn)分配。

4. “異常檢測+即時(shí)反饋”實(shí)現(xiàn)課堂問題行為管理精準(zhǔn)

課堂問題行為是指學(xué)生違反課堂紀(jì)律或影響課堂教學(xué)進(jìn)度及效果的行為的總稱。課堂學(xué)生問題行為的存在，可能是個(gè)體行為，也可能是個(gè)體引發(fā)的群體行為，這不僅不利于自身學(xué)習(xí)，也可能給其他學(xué)生甚至全班學(xué)生帶來不利影響。因智能設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)的配備，學(xué)生的課堂問題行為也發(fā)生了一些改變，例如追劇、聽音樂、打游戲、聊天、睡覺等，但學(xué)生可能會通過遮蔽等方式佯裝學(xué)習(xí)。而在數(shù)據(jù)智能的支撐下，平臺可通過全面監(jiān)測、眼部追蹤等實(shí)時(shí)獲取所有學(xué)生的情緒狀態(tài)與行為，利用分類與聚類、特征提取、模型創(chuàng)建與驗(yàn)證、模式識別等方法快速檢測異常，因而教師可實(shí)時(shí)定位存在問題行為的學(xué)生，根據(jù)其問題行為的類型、性質(zhì)及特征給予即時(shí)反饋。如對于初次表現(xiàn)出問題行為的學(xué)生，可通過發(fā)送消息等方式警告，若警告無效則可以遠(yuǎn)程控制智能設(shè)備，強(qiáng)行終止其不當(dāng)行為。此外，對課堂教學(xué)全過程、全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，也可為教師反思課堂教學(xué)效果提供思路及證據(jù)。

5. “人機(jī)共評+多維齊評”實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)評價(jià)與決策精準(zhǔn)

教師獲得學(xué)生的信息越多、越詳細(xì)、越客觀，越有利于對自己和學(xué)生行為作出公允的判斷[21]。數(shù)據(jù)智能對課堂教學(xué)全過程的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)記錄、存儲與分析，為教師和學(xué)生獲取更全面信息進(jìn)行課堂教學(xué)評價(jià)提供了依據(jù)。當(dāng)前評價(jià)研究強(qiáng)調(diào)關(guān)注過程的多元評價(jià)，相較于教師單方面的評價(jià)，就評價(jià)主體而言更具全面性，但在學(xué)生的自我評價(jià)與同儕評價(jià)中，通常帶有極強(qiáng)的主觀性，較大程度上受到自身喜惡、人際關(guān)系等因素的影響。數(shù)據(jù)智能型課堂教學(xué)評價(jià)管理也強(qiáng)調(diào)過程取向的多元評價(jià)，而教學(xué)全過程的數(shù)據(jù)化，可以客觀改善評價(jià)的主觀性。通過對教學(xué)全過程的音視頻、文本、圖形圖像等多模態(tài)數(shù)據(jù)分析，問題正確率、投票結(jié)果等可視化呈現(xiàn)，能準(zhǔn)確掌握學(xué)生的參與度、知識理解度及學(xué)習(xí)體驗(yàn)感。

“人機(jī)共評+多維齊評”分別從評價(jià)對象和評價(jià)內(nèi)容兩方面對課堂教學(xué)管理評價(jià)進(jìn)行了補(bǔ)充，進(jìn)一步完善了管理評價(jià)體系。其中“人機(jī)共評”在彌補(bǔ)人的主觀性的基礎(chǔ)上，通過多元統(tǒng)計(jì)分析、可視化等解開數(shù)據(jù)的神秘面紗，從而發(fā)揮人與機(jī)器各自的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)評價(jià)管理的主客觀同在，科學(xué)化與人性化并存;“多維齊評”通過對評價(jià)內(nèi)容的多方面、多維度的共同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)管理評價(jià)內(nèi)容的完整性與可靠性。同時(shí)，深度學(xué)習(xí)可以通過將教師的優(yōu)秀決策數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集， 通過不斷的“訓(xùn)練”來習(xí)得教師的知識經(jīng)驗(yàn)[17]。

五、結(jié)? ?語

智能平臺和設(shè)備“武裝”的課堂教學(xué)環(huán)境，需要對其管理方式方法作出相應(yīng)的技術(shù)融合和模式躍遷。本文結(jié)合當(dāng)前的課堂教學(xué)管理現(xiàn)狀，提出了“教—學(xué)—管”統(tǒng)整的轉(zhuǎn)向以及數(shù)據(jù)智能支撐的樣態(tài)，借由“三步進(jìn)階、四重境界、五維精準(zhǔn)”及相應(yīng)的伴隨式技術(shù)，展示了精準(zhǔn)教學(xué)和智慧管理的價(jià)值，希冀為教師在課堂管理方面提供借鑒，進(jìn)而提高課堂教學(xué)效果，有效地促進(jìn)學(xué)生全人的發(fā)展。

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[Abstract] Students who are digital natives， especially vocational students， tend to be phubbers， mobile phone users and sleepers in the classroom. However， the current classroom management mostly stays at the level of experience and intuition， so it is difficult to make precise adjustment and management. Therefore， there is an urgent need for improvement by virtue of intelligent information technology， and the emergence of data intelligence provides an opportunity for it. On the basis of analyzing the advantages of classroom teaching management supported by data intelligence， this paper discusses the three steps of classroom management based on data intelligence， namely， teacher-led control， teacher-student co-promotion and self-regulatory testing， and establishes the four levels of classroom teaching management goals for students， such as "behavior improvement， habit formation， competence enhancement and sustained growth". This paper builds a precise management strategy covering five dimensions of classroom content， activities， time， problem behaviors and assessment， emphasizes the integration of "teaching， learning and management"， and highlights the value of precise teaching and wisdom management， in order to improve the effectiveness of classroom teaching and promote the development of the whole students effectively.

[Keywords] Data Intelligence; Classroom Teaching; Wisdom Management