大數(shù)據(jù)時代教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)及其 培養(yǎng)目標解析

孟琪璐 董建文

摘 要：以數(shù)據(jù)挖掘、云計算、人工智能等信息技術為代表的大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，具備數(shù)據(jù)素養(yǎng)是大數(shù)據(jù)時代對教師的專業(yè)素養(yǎng)提出的新要求。數(shù)據(jù)素養(yǎng)是教師為學生提供針對性的指導和幫助，真正實現(xiàn)因材施教和大規(guī)模個性化教學的必要前提。教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)包括數(shù)據(jù)意識、數(shù)據(jù)能力和數(shù)據(jù)倫理，其中數(shù)據(jù)能力以教師對數(shù)據(jù)的獲取、分析并根據(jù)分析結果進行教學決策的能力為主。以此作為教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)的教育目標并分析其目標層次，有助于培養(yǎng)教師的數(shù)據(jù)素養(yǎng)。

關鍵詞：大數(shù)據(jù);教師數(shù)據(jù)素養(yǎng);個別化教學;教學目標

中圖分類號：G451.2? 文獻標識碼：A? 文章編號：2095-5995（2020）02-0030-03

以數(shù)據(jù)挖掘、云計算、人工智能等信息技術為代表的大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，培養(yǎng)和提高數(shù)據(jù)素養(yǎng)是大數(shù)據(jù)時代對教師的專業(yè)素養(yǎng)提出的新要求。[1][2]網(wǎng)絡教學平臺、慕課、微課、云課堂、翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學形式創(chuàng)新了知識的傳播和共享方式，突破了傳統(tǒng)課堂教學的時空限制，緩解了優(yōu)質(zhì)教育資源分布失衡問題，催生了大規(guī)模的新型個性化教學方式。傳統(tǒng)的教學融入越來越多的微型化、平臺化、智能化、泛在化學習機制，越來越多的教師開啟了線上線下混合式教學模式。

一、大數(shù)據(jù)時代的新型學習環(huán)境

大數(shù)據(jù)正在不斷創(chuàng)新學習環(huán)境，新型學習環(huán)境能夠記錄學生學習過程中的數(shù)據(jù)，為教師設計教學提供了極大的便利。同時，新型學習環(huán)境也對教師的數(shù)據(jù)素養(yǎng)提出了更高的要求。在線開放課程能夠記錄學生與學習內(nèi)容的互動行為，學生觀看視頻時，什么時間點擊了暫停鍵、快進鍵或關閉鍵，視頻觀看的次數(shù)、順序，完成作業(yè)和測驗的正確率等都是重要數(shù)據(jù)。面對這些數(shù)據(jù)，缺乏數(shù)據(jù)素養(yǎng)的教師往往通過關注學生的作業(yè)和測驗情況來評價學生學習的效果。實際上，教師通過對新型學習環(huán)境的各項數(shù)據(jù)進行分析，就能發(fā)現(xiàn)教學中存在的很多問題。比如，學生在視頻結束前點擊關閉鍵，可能意味著學生提早溜出了“課堂”[3];學生在觀看教學視頻時點擊暫停鍵，可能意味著他們正在領會學習內(nèi)容，或者卡在某個問題上;學生在觀看教學視頻時點擊快進鍵，可能意味著他們已經(jīng)掌握相關內(nèi)容，或者教學內(nèi)容乏味無趣;學生在觀看視頻時跳轉(zhuǎn)順序[4]，可能意味著學生因為知識遺忘需要復習回顧;學生反復觀看教學視頻[5]，可能意味著他們正在努力嘗試掌握知識;通過全面的數(shù)據(jù)分析，教師能夠判斷教學內(nèi)容、方法的適用性，并據(jù)此進行調(diào)整[6]。

越來越多的在線學習平臺開始應用數(shù)據(jù)分析技術。聞名于世的可汗學院集結了涵蓋數(shù)學、科學和藝術史等多門學科的5000多個視頻課程，十年間，來自200多個國家約5000萬名學生參加學習，學生每天完成400多萬道習題。[7]可汗學院能夠達到如此巨大的規(guī)模，靠的就是對學生的學習行為數(shù)據(jù)進行分析，通過程序追蹤記錄每個學生答對和答錯的習題數(shù)量，以及他們每天用于做作業(yè)的時間等數(shù)據(jù)，系統(tǒng)存儲了超過10億條已完成習題的記錄[8]，通過算法分析這些數(shù)據(jù)，能為學生確定最適合他們的學習路徑，使其根據(jù)自己的步調(diào)，按照最有效的順序進行學習。

教師要重新認識學習環(huán)境，學校、班級、課本和課程都逐漸融入各種開放式教學平臺，這些平臺收集和分析教學數(shù)據(jù)，可以為教師和學生提供學情分析，輔助教師有效開展教學設計，使學生開啟個性化學習，進而解決大規(guī)模學生個性化學習困難的難題。

二、培養(yǎng)教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)應對教與學方式轉(zhuǎn)變 兩個世紀之前，受到教育資源的限制，只有上層精英的孩子才能在家接受單獨教育，或在類似私塾的小型院校中學習，這實際上是一種隨時根據(jù)學生的需求而進行的定制化教學方式。進入19世紀，教育開始普及，學校成了工廠，開始了大規(guī)模批量生產(chǎn)[9]，個性化教學只能為教育普及讓步。21世紀以來，世界各國開始著手教育改革，積極倡導針對學生個體差異實施個性化教學，但由于數(shù)據(jù)收集和分析的成本過于昂貴，教師只能收集學生掌握學習內(nèi)容的最終反饋數(shù)據(jù)，比如考試成績[10]，所以教學內(nèi)容和進度的安排只能關注學生的平均水平，有限地兼顧兩端學生的學習能力?？傊?，教師很難在全面了解每個學生學習習慣、思維方式等特征的基礎上，大規(guī)模地實施個性化教學。

大數(shù)據(jù)分析為實現(xiàn)大規(guī)模個性化教學提供了技術支持，教師利用大數(shù)據(jù)能夠挖掘?qū)W生特征、分析學生需求、預測學生行為，真正做到因材施教。大數(shù)據(jù)正在改變目前教與學的現(xiàn)狀，學習不再是根據(jù)一門科目或課程以同樣的順序和步調(diào)進行，基于學生特點的學習方式將會出現(xiàn)。學生依靠大數(shù)據(jù)可以真正實現(xiàn)動態(tài)性的個性化學習，教師不再需要憑借主觀判斷選擇最適合教學的書籍，大數(shù)據(jù)分析將指引教師幫助學生選擇最有效的、支持進一步完善和私人定制的學習內(nèi)容。

大數(shù)據(jù)分析幫助教師確定最有效的教學方式，這不僅不會剝奪他們的工作，反而會提高工作的效率和趣味性。[11]為了實現(xiàn)個性化教學，教師需要及時、準確、高效地采集、分析眾多學生的大量學習反饋數(shù)據(jù)，必然要創(chuàng)新傳統(tǒng)教學中數(shù)據(jù)收集的渠道，進而改變傳統(tǒng)教學的師生互動方式。比如，師生使用移動智能終端和云課堂類軟件，開展基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂，在任何普通教室的課堂現(xiàn)場或課外，教師可以隨即開展投票問卷、頭腦風暴等互動活動，即刻反饋，即刻點評;運用交互式數(shù)字教材，教師可以了解每位學生的學習進度，并利用學生學習過程數(shù)據(jù)進行教學診斷，精細化管理課堂;云課堂類教學軟件可以使整個教學活動數(shù)據(jù)化，學生觀看視頻、參加課堂討論、練習等都留有詳細的實時記錄，教師可以根據(jù)學生各個環(huán)節(jié)的反饋數(shù)據(jù)進行課堂教學分析，找出問題并有針對性地開展教學，總之，教師就像教練一樣收集、分析學生學習過程數(shù)據(jù)，掌握其學習情況，并提供針對性的指導和幫助，真正做到因材施教，實現(xiàn)個性化教學。因此，培養(yǎng)教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)是實現(xiàn)大規(guī)模個性化教學的必要前提。

三、培養(yǎng)教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)的教育目標分析

剖析教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)的教育目標，是培養(yǎng)教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)的首要環(huán)節(jié)，為我們正確認識、設計、培養(yǎng)教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)提供理論依據(jù)和實踐指南。教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)包括數(shù)據(jù)意識、數(shù)據(jù)能力和數(shù)據(jù)倫理[12]，而數(shù)據(jù)能力主要包括教師對數(shù)據(jù)的獲取、分析以及根據(jù)分析結果進行教學決策的能力。依據(jù)布盧姆教育目標理論，我們將教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)目標分為認知和情感兩個領域，具體如圖1所示。

圖1 教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)目標

數(shù)據(jù)意識就是教師對自己教學實踐接觸到的相關數(shù)據(jù)及其異動敏感，對教與學的相關過程和行為等能從數(shù)據(jù)的角度理解、感受和評價。[13]數(shù)據(jù)意識強的教師對于教學活動中接觸的數(shù)據(jù)會及時地采集、分析和處理，并嘗試在不同數(shù)據(jù)之間找到相關性，從而挖掘其潛在的價值。[14]培養(yǎng)教師的數(shù)據(jù)意識是培養(yǎng)、提升教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)的首要任務。布盧姆情感領域教育目標分為接受、反應、價值化、組織和價值體系個性化。價值化指學習者用一定的價值標準對特定的現(xiàn)象、行為或事物進行判斷，包括接受某種價值標準和為某種價值標準做出奉獻。數(shù)據(jù)意識要求教師重視數(shù)據(jù)的價值，接受基于數(shù)據(jù)的教學決策更客觀、科學、有效和合理這種價值標準，并愿意花費時間、精力去采集、分析和處理數(shù)據(jù)。因此，教師數(shù)據(jù)意識的培養(yǎng)應該達到布盧姆情感領域教育目標的價值化層次。

數(shù)據(jù)能力是教師在面對多元化數(shù)據(jù)時，采集、分析數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，轉(zhuǎn)化為教與學行為的能力。數(shù)據(jù)采集是教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)核心技能的基礎，數(shù)據(jù)采集要求教師掌握數(shù)據(jù)種類、獲取方式、存儲和傳輸方式等數(shù)據(jù)知識，了解采集方法和工具，具備數(shù)據(jù)采集工具的選擇和使用能力;能夠從學校的信息系統(tǒng)、各類在線開放課程平臺中下載、導出數(shù)據(jù)，設計合理的教學活動或教育評估方式，科學、規(guī)范地獲取數(shù)據(jù)。因此，教師數(shù)據(jù)采集能力的培養(yǎng)應該達到布盧姆認知領域教育目標的運用層次，即教師對數(shù)據(jù)概念和采集法則、原理的運用，要求在沒有說明問題解決模式的情況下，能夠有效地進行數(shù)據(jù)采集。

分析數(shù)據(jù)是教師采集到數(shù)據(jù)之后，知道如何分解、關聯(lián)、綜合數(shù)據(jù)，找到不同類型數(shù)據(jù)的相關性和因果性。教師要理解數(shù)據(jù)分析的信度、效度等概念，識別并理解在分析過程中產(chǎn)生的模型和趨勢;掌握基本的數(shù)據(jù)分析方法和操作技術，如運用EXCEL排序、分類、匯總、生成各類圖表等。數(shù)據(jù)聚類算法、鏈接算法等大數(shù)據(jù)常用挖掘算法難度較大，教師可以與數(shù)據(jù)專家進行溝通合作，提出相應的需求并接收專家指導。教師數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng)應該達到布盧姆認知領域教育目標的分析層次，即教師能把數(shù)據(jù)分解成組成要素，從而使數(shù)據(jù)的組織結構更為清晰，各種數(shù)據(jù)間的相互關系更加明確。

教學決策是指教師為了完成教學任務并實現(xiàn)教學目標，通過對教學實踐的預測、分析和反思，從而確定最有效的教學方案的動態(tài)過程。在“小數(shù)據(jù)”時代，受限于教育教學領域可獲得數(shù)據(jù)的范圍、類型及數(shù)量，教師在教學決策時往往遵循經(jīng)驗，即教師將過往教學實踐活動中得到的經(jīng)驗、體悟和認識等作為教學決策的依據(jù)。大數(shù)據(jù)促使教學決策從“基于經(jīng)驗”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”轉(zhuǎn)變，所以教師要力爭做到根據(jù)學生的學習行為大數(shù)據(jù)來精準地調(diào)整教學策略。教師需要提升數(shù)據(jù)反思和決策能力，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結果盡快地調(diào)整自己的教學以滿足學生的個性化需求，并為學生開發(fā)個性化、適應性的課程。[15]教師基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學決策能力培養(yǎng)應達到布盧姆認知領域教育目標的評價層次，即教師綜合內(nèi)在與外在的數(shù)據(jù)、信息，做出符合客觀事實的教學決策。

數(shù)據(jù)倫理指教師在采集和應用數(shù)據(jù)時需要遵循道德和規(guī)范。學生在學習過程中需要少量的試驗、磨煉和失誤，因此記錄每個學生成長的教育數(shù)據(jù)是特別敏感的，教師必須重視數(shù)據(jù)安全并保護學生個人隱私，個人隱私保護是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析的重要前提條件，否則，教師將面臨巨大的法律責任和道德壓力。[16]教師必須增強數(shù)據(jù)應用的安全保密認識，樹立信息安全意識。在錄入、查閱、分析數(shù)據(jù)時，教師要確保數(shù)據(jù)的真實、完整和規(guī)范，杜絕隨意傳播個人隱私數(shù)據(jù)，因此需要具備管控數(shù)據(jù)資料的能力。數(shù)據(jù)倫理既涉及教師的情感價值觀，又與教師的認知領域相關。教師數(shù)據(jù)倫理的培養(yǎng)達到了布盧姆情感領域教育目標的價值體系個性化層次，即教師要表現(xiàn)出與數(shù)據(jù)道德價值觀一致的行為。教師數(shù)據(jù)倫理的培養(yǎng)也達到了認知領域教育目標的運用層次，即教師對數(shù)據(jù)安全的概念、法則、原理的運用，要求在沒有說明問題解決模式的情況下，可以有效確保數(shù)據(jù)安全。

剖析教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)的教育目標，有助于培養(yǎng)教師的數(shù)據(jù)素養(yǎng)。大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)素養(yǎng)的提升是教師專業(yè)發(fā)展的必然要求，伴隨著學生學習環(huán)境和教師教學方式的不斷改變，教師需要樹立更科學、客觀的數(shù)據(jù)驅(qū)動式教學理念，在教學實踐中主動使用數(shù)據(jù)來支持教學決策和教學改革，逐漸掌握數(shù)據(jù)管理、分析的技巧，最終提升自身的數(shù)據(jù)素養(yǎng)。

（孟琪璐 董建文，南京審計大學金審學院，南京 210023）

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（責任編輯：徐 璐）