“停課不停學”實施過程中學生學習數(shù)據(jù)分析對學生學業(yè)成績的影響*
——來自貴州省貴陽市兩所中學實驗研究的證據(jù)

章 力

(江蘇第二師范學院傳媒學院， 江蘇南京 210013)

2019年末，新型冠狀病毒疫情暴發(fā)，對學校教育產(chǎn)生了一定的沖擊[1]。為保障學生的正常學習，教育部倡導“停課不停學”，各級各類學校紛紛采取措施，勇于創(chuàng)新，進行了諸多有效的嘗試，包括直播、錄播等在線教學方式來幫助學生居家學習[2][3]等。除此之外，利用教育大數(shù)據(jù)系統(tǒng)來分析學生的學習數(shù)據(jù)，從而幫助學生進行個性化學習也成為學校開展線上學習的技術(shù)支撐[4]。這一嘗試被認為是滿足了學生學習的基本需求，在科學研判學生學情的基礎上開展的有針對性的教學模式，從而提高了線上教學的有效性[5]，但其學習成效如何還有待進一步檢驗。

本文基于貴州省貴陽市的兩所中學在新型冠狀病毒疫情期間采用學生學習數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)輔助教學的實踐探索，通過一個準教育實驗研究，探討在特殊時期學生學習數(shù)據(jù)的分析應用對學生學業(yè)成績的影響。

一、實驗的緣起

教育大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的一個子集，特指教育領域的大數(shù)據(jù)，服務于教育主體以及教育過程，周期性強并且具有教育價值的復雜性數(shù)據(jù)的集合[6][7]，教育大數(shù)據(jù)包含許多內(nèi)容，其中學生學習數(shù)據(jù)是最基本的內(nèi)容。

教育大數(shù)據(jù)已引起研究者和實踐者的關(guān)注，他們從不同角度對教育大數(shù)據(jù)的應用進行研究，并提出了各自的思考。美國教育部在2012年推出的報告《通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學習分析促進教與學》[8]9-10+13，對大數(shù)據(jù)應用在教育領域的發(fā)展進行了分析與推動；可汗學院利用學習儀表盤對學生學習軌跡數(shù)據(jù)進行收集并形成個性化學習成果反饋[9]；美國肯尼迪小學采集學生閱讀能力數(shù)據(jù)并進行分析，依據(jù)分析結(jié)果開展個性化的閱讀教學方法[10]，等等，以上均是通過教育大數(shù)據(jù)在教育教學中的實踐運用來促進教師進行有針對性的教和學生個性化地學。舍恩伯格等認為，利用教育大數(shù)據(jù)分析學生學習情況將為現(xiàn)代教育帶來雙向度教育反饋、針對學生需求的定制化教學、利用數(shù)據(jù)優(yōu)化學生學習內(nèi)容、過程以及方式這三大根本性的變革[11]。

國外大量的實踐研究證明了教育大數(shù)據(jù)使用的有效性，例如,University of Maryland, Baltimore County對Blackboard 課程管理系統(tǒng)中的學生學習數(shù)據(jù)進行分析，并創(chuàng)建了名為“Check My Activities”(CMA)的反饋工具,通過分析管理系統(tǒng)中的學生學習數(shù)據(jù)，分別為教師和學生提供詳細的分析報告。學生可以從分析報告中了解自己所有課程的學習情況,對學生參與度比較低的課程,系統(tǒng)會自動采取干預措施對學生進行提醒，教師可以從分析報告中了解學生的學習進度、學習情況，并以此為依據(jù)采取相應的干預措施，此工具的應用在提高學生學習效果上取得了較好的成效：在教師自愿情境下使用CMA的131門課程中，39%的學生學業(yè)成績從原本的D或者F等級上升到了C級及以上[12]。Philip等也在其研究報告中指出，教育大數(shù)據(jù)的使用不但能夠提升學習者的成績，同時還能提高學生的升學率[13]12，透過其研究我們也可以看出，教育大數(shù)據(jù)的使用能夠吸引學生的注意，提高學生的學習興趣。

我國國內(nèi)對于教育大數(shù)據(jù)的實踐研究起步較晚，但理論研究頗多，唐斯斯等認為大數(shù)據(jù)能夠解決教育方式單調(diào)化的問題，同時提出教育大數(shù)據(jù)應用會在個性化教學、個性化學習和個性化互動三個方面引發(fā)改變，具體體現(xiàn)為[14]：

其一，利用教育大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對每位學生的學習情況進行量化、記錄和分析，深度挖掘?qū)W生的學習習慣、興趣和偏好，教師可以通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果了解每一位學生，提供有針對性的教學；

其二，利用教育大數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以建立自適應學習系統(tǒng)，為學生推送滿足其學習需求的學習資源、學習計劃等，實現(xiàn)學生的個性化學習；

其三，教育大數(shù)據(jù)可以進行數(shù)據(jù)的跨界整合、流動和挖掘，對教學資源進行有效的整合，實現(xiàn)個性化的交互。

綜合上述國內(nèi)外文獻，我們可以發(fā)現(xiàn)，我國國內(nèi)對于教育大數(shù)據(jù)的理論研究居多，實證研究并不多見，國外雖然在實踐和理論研究方面都有建樹，但其實證研究均是建立在正常教學活動過程中，缺少重大突發(fā)事件背景下教育大數(shù)據(jù)使用的有效性數(shù)據(jù)給予的支撐，因此其有效性研究數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性有待進一步提升?；诖?，本研究以貴陽市A中學采用學生學習數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)輔助線上教學作為主要干預變量，通過一個實驗研究來討論以下問題：(1)重大事件背景下，依托學生學習數(shù)據(jù)開展教學是否有利于學生學習？(2)將學生學習數(shù)據(jù)應用于不同學科是否會有不同效果？

二、研究設計

(一)實驗目的

依托教育大數(shù)據(jù)開展教學在我國得到較好的發(fā)展，尤其是“停課不停學”期間，教學活動從常態(tài)課堂教學轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生線上學習，教師在改變授課方式的同時，充分利用教育大數(shù)據(jù)分析學生的學習情況，使得教師有針對性地教、學生個性化地學成為更加迫切的需求，教育大數(shù)據(jù)的應用更加普遍[15]。但教育大數(shù)據(jù)的使用是否可以提高學生學業(yè)成績，其對不同學科學業(yè)成績影響是否不同，并未有研究給予證明。

(二)被試選擇

我們選取貴州省貴陽市的兩所學校高三年級的學生為被試。其中，以貴陽市A中學為實驗組，共選取高三年級503名學生參與實驗，對照組則選取貴陽市B中學的535名學生參與實驗。實驗組采用學生學習數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)輔助教學，對照組借助的是貴州省教育資源公共服務平臺進行線上教學。

為更好地控制學生先賦條件及前測差異對實驗結(jié)果的影響，我們首先根據(jù)學生家庭背景情況，排除極端值。在得到前測成績后，我們對實驗組和對照組數(shù)據(jù)按照文理科分類，進行匹配，文科學生根據(jù)語文、數(shù)學、英語、歷史、地理、政治六門總分，匹配參試樣本，理科學生根據(jù)語文、數(shù)學、英語、物理、化學、生物六門總分，匹配參試樣本。在刪除存在缺考情況的樣本后，我們最后得到實驗組503個樣本、對照組521個樣本。

參加實驗的兩所學校均為當?shù)剞k學實力與聲譽較好的公辦學校。兩校的師資、生源、辦學條件等方面均不存在顯著差異。

(三)實驗干預措施

疫情期間，本次研究的實驗學校和對照學校均積極響應政府號召積極開展線上教學，學生學習數(shù)據(jù)分析輔助系統(tǒng)是本實驗的主要干預措施。

在實驗中，對照組進行正常的線上教學，即教師通過網(wǎng)絡平臺進行直播或錄播上課，課后通過微信群推送練習作業(yè)，學生完成作業(yè)后以郵件形式反饋給任課教師，教師完成作業(yè)批改后再次反饋給學生，針對共性的錯題任課教師集中在網(wǎng)絡課堂進行講解。而實驗組采用學生學習數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)輔助教學，具體做法為：教師每天通過牧分分析平臺向?qū)W生推送練習作業(yè)，學生完成作業(yè)后將作業(yè)上傳至平臺，教師通過平臺批閱學生的作業(yè)，平臺自動收集每個學生每天的作業(yè)數(shù)據(jù)并形成錯題集，平臺針對學生的錯題情況并依據(jù)學生的學習情況再次為學生推送平行練習題，教師再根據(jù)錯題有針對性地對學生進行教學。

(四)實驗過程

本實驗從2020年1月末籌劃，2月初正式開始，2020年3月中旬結(jié)束。在實驗實施過程中，實驗組的教學時間完全同步于對照組的教學時間。

2020年1月末為實驗籌劃準備階段。在這一階段，兩校首先確定了參試學生，通過匹配和比對，確保參試學生的情況基本一致，不存在顯著差異；其次，協(xié)調(diào)教學內(nèi)容和進度，分別對實驗組和對照組教師進行培訓，確保兩校線上教學操作水平符合實驗要求；再次，準備實驗所需材料，確定實驗具體流程。

2020年2月初至3月16日，為實驗實施階段，歷時6周。在這一階段，兩校分別按照自己的教學方式進行教學。在實驗開始之前和結(jié)束后，對參加實驗的學生進行前測和后測，前測選取A、B兩所中學秋季期末考試測試結(jié)果作為學生前測成績，后測采用貴陽市教研室編制的統(tǒng)一標準化試卷進行測試。在實驗組和對照組中，均以學生成績作為教學效果的指標，實驗組和對照組都使用網(wǎng)絡教學平臺進行教學，但不同的是，實驗組主要采取的是學生學習數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對線上教學進行輔助，教師能夠準確掌握每一位學生的學習情況，并對學生的線上學習痕跡按時間間隔進行每日、每周、每月的分析，教師利用數(shù)據(jù)分析結(jié)果，有針對性地對不同學生提出適切的要求，進行個性化的教與學；而對照組僅使用貴州省教育資源公共服務平臺進行正常的線上教學。通過實驗，我們力圖理清學生學習數(shù)據(jù)應用與有效提升學生學業(yè)成績之間的關(guān)系。

三、實驗結(jié)果與討論

(一)實驗的數(shù)據(jù)

1.前測結(jié)果

在實驗進行前，兩所學校的學生均采用課堂學習的方式進行日常學習，在實驗開始時，我們依據(jù)A、B兩所中學的期末考試成績作為學生的前測成績，測試結(jié)果見表1。

表1 前測成績均值、標準差及獨立樣本T檢驗結(jié)果

使用數(shù)據(jù)分析軟件SPSS20.0進行獨立樣本t檢驗，表1的計算結(jié)果表明，文科成績中，從總分來看，實驗組總分均值為373.726，對照組總分均值為388.729，兩組學生總分無顯著差異(Sig>0.05)。從學科來看，兩組學生文科學科無顯著差異(Sig>0.05)；理科學科中，從總分來看，實驗組總分均值為392.138，對照組總分均分為394.752，兩組學生總分無顯著差異(Sig>0.05)。從學科來看，兩組學生理科學科成績無顯著差異(Sig>0.05)。根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，在學校使用學生學習數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)前，兩組學生的學習成績無顯著區(qū)別。

2.后測結(jié)果

在疫情得到基本控制，學校復課后的第一周，實驗組、對照組均采用貴陽市教研室統(tǒng)一編制試卷對學生進行測試，測試結(jié)果見表2。

表2 后測成績均值、標準差及獨立樣本T檢驗結(jié)果

為了檢驗利用學生學習數(shù)據(jù)分析學生學習情況的應用是否有效，我們使用數(shù)據(jù)分析軟件SPSS20.0對兩組學生的后測成績進行獨立樣本t檢驗。表2的測試結(jié)果表明，實驗組在總分上超越了對照組，存在顯著性差異(Sig<0.01)，從學科來看，文科學科中，數(shù)學t值最大，為3.871，地理t值最小，為2.813；理科學科中，生物t值最大，為6.307，英語t值最小，為3.186，所有學科均存在顯著性差異(Sig <0.01)。實驗結(jié)果表明，無論文科還是理科，實驗的效應量為中等，其中文科總成績效應量d=0.405，理科總成績效應量d=0.455，在所有學科中，生物學科成績效應量最大，d值達到0.518，即使效應量最低的理科英語，其效應量d值也達到了0.262，達到了中等程度的效應量。

基于表2數(shù)據(jù)分析我們可以知道，利用學生學習數(shù)據(jù)分析輔助系統(tǒng)收集學生數(shù)據(jù)進行個性化的教學有利于提升學生學業(yè)成績，但不同學科之間提升程度不同。為進一步探討學生學習數(shù)據(jù)的應用對不同學科的影響，我們對實驗組前后測學生成績進行了詳細地對比分析，實驗數(shù)據(jù)見表3。

我們使用數(shù)據(jù)分析軟件SPSS20.0對實驗組學生的前后測成績進行獨立樣本t檢驗。通過表3可以發(fā)現(xiàn)，不同學科運用學生學習數(shù)據(jù)的效果不盡相同。就文理科前后測總分比較而言，采用學生學習數(shù)據(jù)分析學生學習情況對學生學業(yè)成績提升存在顯著性差異(Sig<0.01)，基于此，我們認為，利用學生學習數(shù)據(jù)分析學生學習情況對于提升學生的學習成績，總體而言十分有效，但就個別學科而言，學科之間存在差異。對于文科而言，利用學生學習數(shù)據(jù)分析學生學習情況的使用在歷史學科無顯著性差異，Sig值為0.175，而理科方面，語文學科和生物學科存在一般顯著性差異，Sig值分別為0.019和0.049(0.01

表3 前后測成績均值、標準差及配對樣本T檢驗結(jié)果

(二)對結(jié)果的討論

對于本次實驗的結(jié)果，我們從以下兩方面進行討論：

1.重大事件背景下，學生學習數(shù)據(jù)的應用是否有利于學生學習成績的提升

有學者認為利用教育大數(shù)據(jù)對學生學習行為數(shù)據(jù)進行分析能夠發(fā)現(xiàn)潛在價值并使其轉(zhuǎn)換成有意義的教學信息，進而優(yōu)化學習過程、提高教學效果，成為教師、學生及教育研究者的共同訴求。如趙慧瓊?cè)说难芯恐型ㄟ^二元Logistic回歸分析對學生學習行為數(shù)據(jù)進行分析識別出存在學習危機學生并進行干預措施，三周后發(fā)現(xiàn)學習提交任務量、討論交流量、資源瀏覽量等學習人數(shù)都有了明顯增加，因此認為通過教育大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對學生學習數(shù)據(jù)進行分析并采取相應的干預措施有利于激發(fā)學生的學習興趣,增強學生的學習動機,培養(yǎng)學生的學習毅力[16]。

孟至恒選取某校121名學生進行教育大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)應用的實踐，通過試驗前后學生成績對比，并對數(shù)據(jù)進行分析，從分析結(jié)果看實驗前后學生成績的Sig值遠小于0.05，兩個班級的學生成績有顯著性差異，說明教育大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的應用對學生學業(yè)成績的提高效果顯著[17]。

本次實驗結(jié)果與上述結(jié)果一致，通過對本次實驗前后測結(jié)果進行分析，我們發(fā)現(xiàn)，實驗組的學生學業(yè)成績顯著高于對照組，文理科Sig值均小于0.01?；诖?，我們認為，在重大事件背景下，利用學生學習數(shù)據(jù)對學生學習行為進行分析能夠使教師的教學更具針對性，學生的學習更具個性化，從而使得學生學業(yè)成績得到提升。

研究人員認為教育大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對于教師和學生具有重要價值。對教師而言，通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以進行更有針對性的教學，提高教學效率；對于學生而言,利用教育大數(shù)據(jù)，學生可以分析自身的學習過程,并利用分析結(jié)果對自身學習進行點對點的優(yōu)化[18]，從而達到教師有針對性地教，學生個性化地學，使學生的學業(yè)成績得以提高。

2.學生學習數(shù)據(jù)的使用對不同學科成績影響是否不同

通過上述討論我們可以肯定學生學習數(shù)據(jù)的使用可以顯著提升學生的學業(yè)成績，但是其對不同學科成績的影響是否不同，目前并沒有相關(guān)實證研究來給予證明?；诒?的研究數(shù)據(jù)，我們認為，利用學生學習數(shù)據(jù)分析學生學習情況不同學科之間存在一定的差異。對于這一差異，我們從以下幾點進行了分析：

(1)學科知識結(jié)構(gòu)不同

不同的學科邏輯結(jié)構(gòu)不同，通常而言，科學性較強的學科知識其系統(tǒng)性更強，系統(tǒng)性的知識運用數(shù)據(jù)分析提高學生成績的效果往往更加顯著，這也是造成不同學科之間運用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)產(chǎn)生效果差異的主要原因。

學科的基本結(jié)構(gòu)指的是每一門學科領域中所具有的現(xiàn)代科學知識體系的相關(guān)概念和原理[19],不同的學科基本結(jié)構(gòu)意味著，教師教學和學生學習時需要采用不同的思維方式以及不同的學習方式，同時學習者針對每門學科的有效學習，需要了解并掌握每門學科的思維品質(zhì),學科學習特定思維的養(yǎng)成有利于提高學生的學習效率[20]。

因此,我們認為，在線上教學活動中,教師要了解自身所教授學科的特點，采取多種教學手段,對學生的學科學習思維進行訓練與培養(yǎng)，通過提升學生學科學習的思維能力，使得學生的學習成績得到提升。

(2)教師授課方式不同

教師被認為是影響學生學業(yè)成績最為重要的因素之一。如姚繼軍等人通過對兩所辦學條件和生源相同的學校的1024個學生樣本進行研究，認為“構(gòu)建良好的師生關(guān)系，形成順暢的師生交流，使教師真正承擔起指導者和陪伴者的角色，是實現(xiàn)高效教學的關(guān)鍵所在”[21]。

在良好師生關(guān)系建構(gòu)中，授課方式是其重要的影響因素之一。如林丹薇通過調(diào)查問卷的方式對某校的985名學生所喜愛的課堂教學方式進行調(diào)查，結(jié)果顯示41.1%的學生喜歡幽默風趣的教學方式，其中人文社會科學類學生比理工科類學生高出12.7%。通過對調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，作者認為不同學科學生對課堂教學方式的要求不同，甚至會存在顯著差異[22]。

基于此，我們認為教師應針對不同學科學生的學習需求,采取不同的線上教學方式，更好地激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)造能力，建立良好的師生關(guān)系，促進高效課堂的實現(xiàn)。

(3)學生學習習慣不同

學生不同的學習習慣也會對其學業(yè)成績造成影響。馬志敏等采用問卷調(diào)查法,對醫(yī)學類、理工類和文科類3個不同學科的1131名大學生進行學習習慣的抽樣調(diào)查，其實驗數(shù)據(jù)表明，在學生良好學習習慣方面，文科學生的表現(xiàn)都非常顯著地強于另外兩個學科的學生(Sig<0.01和Sig<0.001)[23]。

從上述研究中，我們認為不同學科的學生學習習慣具有明顯的差異,教師在進行線上教學時，要根據(jù)學科特點培養(yǎng)學生良好的學習習慣,從而提高教學質(zhì)量，提升學生學業(yè)成績。

四、結(jié)論與建議

本研究證明，重大事件背景下，學生學習數(shù)據(jù)的使用能夠顯著提升學生的學業(yè)成績，尤其對理科而言，學生成績的提高更加明顯，同時，基于實驗結(jié)果，我們提出了以下建議：

其一，學校和教師要充分合理地利用教育大數(shù)據(jù)，通過對學生學習數(shù)據(jù)的分析應用促進教學改革。基于實驗結(jié)果，我們認為，教育大數(shù)據(jù)的應用是實現(xiàn)教師有針對性地教和學生個性化地學的有效手段，建議學校更多地依托教育大數(shù)據(jù)開展教學。

其二，學校要進一步加強教師專業(yè)化培訓，強化教師信息技術(shù)專業(yè)素養(yǎng)。教師信息技術(shù)的提升能夠使學生的學習方式更具選擇性。教師在教學的過程中有效地利用教育大數(shù)據(jù)對學生進行學習跟蹤與評價、及時了解每個學生的學習情況與學習效果，就能夠有針對性地布置學習任務，使每個學生都能取得進步。當下受年齡、地區(qū)等因素限制，我國教師的信息化專業(yè)素養(yǎng)參差不齊，教育大數(shù)據(jù)的使用也受到影響，因此，我們認為，學校應加強教師專業(yè)化培訓，使教育大數(shù)據(jù)的應用發(fā)揮更好的效果。