大數(shù)據(jù)助力大規(guī)模個(gè)性化教育實(shí)踐探索

胡存兵 張喜鮮

摘? 要 信息技術(shù)發(fā)展推動(dòng)大數(shù)據(jù)時(shí)代到來，大數(shù)據(jù)推進(jìn)教育教學(xué)變革。以科大訊飛股份有限公司“高中生物個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)”為例，從設(shè)計(jì)原理、有效策略及使用場(chǎng)景三個(gè)方面介紹其應(yīng)用實(shí)踐，從助力學(xué)科教學(xué)效率提升以及大規(guī)模個(gè)性化教育發(fā)展兩個(gè)層面總結(jié)其實(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞 大數(shù)據(jù);個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè);大規(guī)模個(gè)性化教育;高中生物

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）06-0034-04

Practice and Exploration of Large-scale Personalized Education Assisted by Big Data//HU Cunbing， ZHANG Xixian

Abstract The development of information technology promotes the?arrival of “big data era”， and big data promotes the reform of education and teaching. Taking iFLYTEK senior high school biology per-sonalized learning manual as an example， this paper introduces its?application practice from three aspects of design principles， effec-tive strategies and use scenarios; and summarizes its practical significance from two aspects of promoting the efficiency of discipline teaching and large-scale personalized education development.

Key words big data; personalized learning manual; large scale per-sonalized education; senior high school biology

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和信息技術(shù)的進(jìn)步，大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)來臨。大數(shù)據(jù)一詞最初起源于互聯(lián)網(wǎng)和IT行業(yè)，指的是數(shù)據(jù)量巨大、來源多樣和類型多樣的數(shù)據(jù)集[1]。通過一定的技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，可以從中得到事物運(yùn)行的信息和發(fā)展的規(guī)律。大數(shù)據(jù)其實(shí)已經(jīng)被應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如在醫(yī)療健康領(lǐng)域，通過一些穿戴式的傳感設(shè)備來記錄人的行為、生理等各方面的信息，通過這些數(shù)據(jù)來了解或判斷人體是否處于健康狀態(tài)，是否需要采取干預(yù)措施等。美國一家有名的睡眠管理設(shè)備創(chuàng)業(yè)公司Zeo給用戶戴上特制的頭部設(shè)備，通過測(cè)量腦電波的傳感器，可以追蹤不同階段的睡眠，如輕度睡眠、深度睡眠和快速眼動(dòng)睡眠。這些數(shù)據(jù)被發(fā)送至用戶的智能手機(jī)，并自動(dòng)上傳至網(wǎng)上私人睡眠數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)通過分析，將被用來改善用戶的睡眠質(zhì)量[2]。近年來，隨著智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步快速普及，大數(shù)據(jù)技術(shù)和應(yīng)用越來越受到人們關(guān)注和重視。

1 大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用及存在的問題

應(yīng)用? 在教育領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)也能發(fā)揮巨大作用。有一些在線教育課程的教師會(huì)分析學(xué)生在觀看課程視頻時(shí)候的行為數(shù)據(jù)，如果大多數(shù)學(xué)生需要反復(fù)觀看課程中的某個(gè)部分，這就可能表明這些地方教師講得不夠清楚，接下來教師就會(huì)特別注意并加以改進(jìn)[3]。這只是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的一個(gè)簡(jiǎn)單例子。試想，如果班級(jí)人數(shù)成千上萬，每個(gè)學(xué)生都能通過計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)，并能把上課、讀書、完成作業(yè)、參加各種活動(dòng)而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和記錄下來，其數(shù)據(jù)量必然十分驚人，而這些數(shù)據(jù)就是值得收集和研究的教育大數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)類型越多，配合以適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能從中發(fā)現(xiàn)的問題或規(guī)律也就越多，這就可以為改善每一個(gè)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)和促進(jìn)整體的教育教學(xué)變革提供依據(jù)。

從促進(jìn)人的發(fā)展角度看，個(gè)性化教育一直是教育工作者追求的理想教育模式。而中小學(xué)教師其實(shí)已經(jīng)在使用各種類型的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來輔助自己，以期望在教育教學(xué)過程中既能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?，又能實(shí)現(xiàn)個(gè)性化，像智學(xué)網(wǎng)、極課大數(shù)據(jù)、麥學(xué)習(xí)、一起作業(yè)網(wǎng)等。通過這些平臺(tái)，教師能夠開展更加精準(zhǔn)的教學(xué)，學(xué)生也可以更加了解自己的學(xué)習(xí)過程，獲得教師針對(duì)性的輔導(dǎo)等，在一定程度上“教”與“學(xué)”的效率都得到有效提高，從而使教育真正走向個(gè)性化。

存在的問題? 教師在采用大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)輔助教學(xué)發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也存在一些問題阻礙個(gè)性化教育的實(shí)現(xiàn)，比如太過于依賴網(wǎng)絡(luò)和智能硬件設(shè)備的配備。一方面，當(dāng)下大多數(shù)學(xué)校的設(shè)備條件不太理想，做不到人人都有且隨時(shí)隨地使用;另一方面，學(xué)校和家長(zhǎng)對(duì)學(xué)生完全在線上開展學(xué)習(xí)都存有較多擔(dān)憂，所以現(xiàn)實(shí)情況是，大多數(shù)的學(xué)生在絕大部分時(shí)間里還是只能接受傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，課后繼續(xù)保持紙質(zhì)閱讀和書寫的學(xué)習(xí)習(xí)慣。這種現(xiàn)實(shí)情況在短期內(nèi)也不會(huì)有太大改變。大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)學(xué)生個(gè)性化“學(xué)”來說，遠(yuǎn)沒有教師個(gè)性化“教”那么方便，這阻礙了個(gè)性化教育的實(shí)現(xiàn)。

另外，大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)內(nèi)含的教學(xué)資源對(duì)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)程度也很關(guān)鍵。沒有個(gè)性化的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)材料，談不上真正的個(gè)性化教育。能夠基于每一個(gè)學(xué)生的具體學(xué)情，精準(zhǔn)推送適合其需要的個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容和資源，才是個(gè)性化教育的應(yīng)有之義。

2 大數(shù)據(jù)助力大規(guī)模個(gè)性化教育應(yīng)用實(shí)踐

前已述及，大數(shù)據(jù)為傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式帶來精準(zhǔn)的個(gè)性化，在現(xiàn)實(shí)中也已經(jīng)很好地滲透到教師“教”的層面，但在學(xué)生“學(xué)”的層面滲透得還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。如何讓大數(shù)據(jù)更好地助力個(gè)性化教育，讓大數(shù)據(jù)的價(jià)值進(jìn)一步體現(xiàn)，讓個(gè)性化教育理念得以真正落實(shí)，這還有待繼續(xù)研究?？拼笥嶏w股份有限公司推出的個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)（助學(xué)產(chǎn)品）在這方面做了一些有益探索。本文以“高中生物個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)”為例，闡述圍繞該產(chǎn)品的一些應(yīng)用實(shí)踐，目的是拋磚引玉，期待有更多研究者投入到促進(jìn)學(xué)科教學(xué)和推動(dòng)個(gè)性化教育發(fā)展的探索中來。

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合的設(shè)計(jì)原理? “高中生物個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)”是基于科大訊飛股份有限公司的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，結(jié)合當(dāng)前生物學(xué)科教學(xué)實(shí)際，一般主要由考試分析、錯(cuò)題整理和解析、成長(zhǎng)指南、個(gè)性化推題等部分組成的輔助教與學(xué)的方案。其中的每個(gè)內(nèi)容板塊既可以按照教師和學(xué)生的具體需求而確定，也可以與時(shí)俱進(jìn)，進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，當(dāng)然前提是要經(jīng)過合理科學(xué)的評(píng)估，比如針對(duì)相關(guān)問題，對(duì)教師和學(xué)生進(jìn)行大量調(diào)研。

“高中生物個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)”核心的大數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)原理如圖1所示，主要是基于學(xué)生每次回答問題或測(cè)試，獲取學(xué)生生物學(xué)科答題數(shù)據(jù)等信息，形成學(xué)生畫像;計(jì)算學(xué)生每道題在全體參與測(cè)試人員中的錯(cuò)誤率;通過學(xué)生答題數(shù)據(jù)，獲得學(xué)生本學(xué)科答題的知識(shí)點(diǎn)分布數(shù)據(jù);依據(jù)訊飛教育大數(shù)據(jù)平臺(tái)積累的學(xué)生數(shù)據(jù)，形成各班級(jí)、年級(jí)的基礎(chǔ)題庫、錯(cuò)題庫、高頻錯(cuò)題庫等;采用推薦系統(tǒng)為學(xué)生的每道錯(cuò)題匹配最佳的變式練習(xí);最后將學(xué)生各部分?jǐn)?shù)據(jù)融合排版形成個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)，并支持打印成紙質(zhì)版，供學(xué)生使用。教師利用這些數(shù)據(jù)指導(dǎo)教學(xué)，師生之間實(shí)現(xiàn)高效互動(dòng)。

實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)教”與“個(gè)性學(xué)”的有效策略? “高中生物個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)”分教師版和學(xué)生版兩種樣式，通過不同的有效策略，滿足教師“精準(zhǔn)教”和學(xué)生“個(gè)性學(xué)”的不同需求。

教師版由考試分析、試卷講評(píng)和試題答案等部分組成?？荚嚪治霾糠?，即基于學(xué)生答題情況為教師呈現(xiàn)多種分析數(shù)據(jù)，包括平均分、最高（低）分、優(yōu)秀率、及格率、排名、高頻錯(cuò)題等，如圖2所示。試卷講評(píng)部分會(huì)展示學(xué)生測(cè)試作答的原題，推薦系統(tǒng)精選的同類題（基礎(chǔ)題、鞏固題和拓展題等），進(jìn)行學(xué)生作答情況統(tǒng)計(jì)，如圖3所示。通過這些數(shù)據(jù)，教師可以精準(zhǔn)地掌握學(xué)生學(xué)情，也可以更加精準(zhǔn)和有針對(duì)性地開展接下來的教學(xué)工作。

學(xué)生版主要由成長(zhǎng)記錄、個(gè)性化精選題以及試題答案解析等部分組成，如圖4、圖5所示。在成長(zhǎng)記錄部分，學(xué)生可以通過歷次測(cè)試或答題的得分率來分析自己這段時(shí)間內(nèi)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，哪些是掌握得比較好的知識(shí)點(diǎn)，哪些是薄弱知識(shí)點(diǎn)，并且對(duì)自己得分在班級(jí)、年級(jí)整體中所處的相對(duì)位置都能有準(zhǔn)確的認(rèn)知。

在個(gè)性化推題部分，基于學(xué)生的錯(cuò)題為其推薦變式練習(xí)時(shí)，憑借訊飛的大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)以及平臺(tái)內(nèi)大量?jī)?yōu)質(zhì)的題庫資源，能精選生物試題，精準(zhǔn)地為每個(gè)學(xué)生的每道錯(cuò)題匹配最佳的優(yōu)質(zhì)同類題。比如A是學(xué)優(yōu)生，B是后進(jìn)生，在推題時(shí)就會(huì)考慮他們的試題錯(cuò)誤情況、過往學(xué)習(xí)能力、習(xí)慣等因素的不同，進(jìn)而給B推送一道鞏固題，而給A推送一道鞏固題加一道拓展題。也就是說，不是簡(jiǎn)單地“以題推題”，而是更加精準(zhǔn)地“以人推題”，力求避免出現(xiàn)學(xué)優(yōu)生“吃不飽”、后進(jìn)生“吃不消”等現(xiàn)象。

支持教與學(xué)的全場(chǎng)景使用? 技術(shù)和資源要想發(fā)揮好作用，就要考慮使用場(chǎng)景?！案咧猩飩€(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)”的使用可以由教師和學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況選擇，可以全部在線上操作完成，前提是具備相應(yīng)的硬件和網(wǎng)絡(luò)條件;也可以打印成紙質(zhì)版線下使用。教師可以利用訊飛大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)平臺(tái)完成大部分的教學(xué)過程，包括布置課前導(dǎo)學(xué)或預(yù)習(xí)任務(wù)、在線上與學(xué)生互動(dòng)、推送課堂小測(cè)、布置課后作業(yè)等。而學(xué)生在學(xué)習(xí)終端完成學(xué)習(xí)或答題后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)批改，并分析積累形成相關(guān)數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)報(bào)告。特別是學(xué)生平時(shí)的作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、考試成績(jī)等數(shù)字化進(jìn)入云平臺(tái)后，系統(tǒng)自動(dòng)分析，積累形成大數(shù)據(jù)庫，平臺(tái)根據(jù)學(xué)情數(shù)據(jù)給每個(gè)學(xué)生生成、推送個(gè)性化的學(xué)習(xí)手冊(cè)。

需要指出的是，個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)既不同于當(dāng)堂測(cè)試，也不同于課后作業(yè)，其主要定位于階段的知識(shí)復(fù)習(xí)和鞏固。從當(dāng)前學(xué)校教學(xué)實(shí)際情況看，多數(shù)學(xué)校的推送頻率保持在每周1～3次。

線上完成操作的優(yōu)勢(shì)是，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生相關(guān)答題情況的即時(shí)分析，教師看到相關(guān)數(shù)據(jù)后，能夠非常精準(zhǔn)地了解每一個(gè)學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)情況以及班級(jí)的整體情況，從而根據(jù)具體學(xué)情結(jié)果來調(diào)整自己的教學(xué)行為，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的有效及時(shí)調(diào)整和反饋。

紙質(zhì)版的個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)打破了線上的一些限制，尊重師生紙質(zhì)閱讀和書寫習(xí)慣，在幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容等個(gè)性化的同時(shí)，便于隨時(shí)翻看、記錄和整理。

綜上，把線上和線下兩種場(chǎng)景結(jié)合起來，有機(jī)融合于常態(tài)化的整個(gè)教學(xué)過程中，是促進(jìn)教學(xué)的最佳使用模式。

實(shí)踐意義? 對(duì)教育者來說，個(gè)性化教育是最高追求;對(duì)學(xué)習(xí)者來說，個(gè)性化學(xué)習(xí)是最有效的學(xué)習(xí)。除去學(xué)生在個(gè)性化學(xué)習(xí)中自身因素作用外，教師需要考慮的是如何依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)需求等為其提供相適宜的學(xué)習(xí)材料、學(xué)習(xí)活動(dòng)[4]。特別是在教育越來越關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異、越來越要求教育者要具有個(gè)性化教育理念的今天，教師和學(xué)生都更加需要有適切的個(gè)性化學(xué)習(xí)材料。根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，全國已有21個(gè)省份超過3 000余所中小學(xué)正在使用科大訊飛股份有限公司提供的個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)輔助教學(xué)。

1）助力學(xué)科教學(xué)效率提升。對(duì)教師來說，運(yùn)用個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)可以實(shí)現(xiàn)真正的精準(zhǔn)教學(xué)，哪些內(nèi)容需要重點(diǎn)講評(píng)，哪些地方可以少花時(shí)間，就有了明確的依據(jù)。針對(duì)每一個(gè)學(xué)生的薄弱點(diǎn)和整體答題情況，教師可以適時(shí)制訂提優(yōu)補(bǔ)差方案，對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性輔導(dǎo)，真正實(shí)現(xiàn)因材施教。

對(duì)學(xué)生來說，其實(shí)很多時(shí)候?qū)W習(xí)過程充滿盲目性，學(xué)習(xí)效率低下，存在諸多問題，例如：不清楚自己的薄弱知識(shí)點(diǎn);復(fù)習(xí)鞏固時(shí)“眉毛胡子一把抓”，沒有重點(diǎn);與教師的互動(dòng)機(jī)會(huì)少，存在的問題得不到及時(shí)解決，學(xué)習(xí)的興趣和信心逐漸喪失。而個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)的使用，保留了紙質(zhì)閱讀和書寫習(xí)慣，通過大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分析學(xué)生薄弱知識(shí)點(diǎn);在錯(cuò)題整理的基礎(chǔ)上為每位學(xué)生推薦個(gè)性化優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)題舉一反三，減少了重復(fù)練習(xí)，減輕了不必要的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。實(shí)踐證明，個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，利于學(xué)生有意識(shí)地規(guī)劃適合自己需要的個(gè)性化自主學(xué)習(xí)路徑。

2）助力大規(guī)模個(gè)性化教育發(fā)展。個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)的實(shí)踐意義不僅在于助力學(xué)科教學(xué)效率提升，更在于助力大規(guī)模個(gè)性化教育的發(fā)展。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師主導(dǎo)過多，學(xué)生的個(gè)性得不到彰顯，能力得不到鍛煉，學(xué)習(xí)的自主性和主動(dòng)性都不高。另外，個(gè)性化與規(guī)?；冀K是有一些矛盾的，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下個(gè)性化教育教學(xué)更是難以取得突破。新的教育時(shí)代需要新的教育理念和模式，同時(shí)為新一代教育模式的出現(xiàn)提供了有利的條件。個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)，在創(chuàng)建個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容和平臺(tái)的同時(shí)，強(qiáng)化了個(gè)性化教育和學(xué)習(xí)的理念。

另外，使用個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)，還有助于實(shí)施個(gè)性化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)以及構(gòu)建一個(gè)更為規(guī)范、科學(xué)、合理的多元教學(xué)評(píng)價(jià)體系，而正確地進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和心理健康成長(zhǎng)都具有重要作用。個(gè)性化學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的諸多數(shù)據(jù)被記錄和存儲(chǔ)，成為進(jìn)行學(xué)習(xí)分析和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)最好的原始材料。這樣一來，教師無須再像傳統(tǒng)教學(xué)模式下那樣專門要花費(fèi)大量時(shí)間和精力去做相關(guān)工作，甚至還可能因資料不全等種種原因無法達(dá)成預(yù)期目標(biāo)，從而使過程性評(píng)價(jià)和個(gè)性化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)有了更多可能。同時(shí)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，操作上會(huì)更加簡(jiǎn)單易行，效果上會(huì)更加客觀、真實(shí)、有效。

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作者：胡存兵，科大訊飛股份有限公司教育BG個(gè)性化教育研發(fā)部，研究方向?yàn)楦咧猩?、個(gè)性化教育;張喜鮮，科大訊飛股份有限公司教育BG個(gè)性化教育研發(fā)部（230000）。