面向大數(shù)據(jù)精準教學的課程教學模式研究

郭慶彪，呂 鑫，趙興旺，高延平

（1.安徽理工大學空間信息與測繪工程學院，淮南 232001；2.黑龍江工程學院測繪工程學院，哈爾濱 150006）

精準教學（Precision Instruction,PI）的概念最早由Ogden Lindsley提出，后經與Skinner的學習理論結合，形成了精準教學體系，其核心思想為定時記錄可直接觀察的學習行為頻次，并將其繪制成標準化圖表，依據(jù)圖表反映的行為頻次變化趨勢評判學習成效，并對教學方法與學習策略進行有針對性的動態(tài)調整[1-2]。傳統(tǒng)的精準教學通常記錄行為頻次、反應時間等評判指標，存在記錄機械、片面，評價耗時、繁瑣的問題。隨著智能時代大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網等在教育領域的不斷滲透，日趨發(fā)展的數(shù)字化學習環(huán)境積累了豐富的“數(shù)字足跡”（Digital Footprint），從而為精準教學提供更為豐富、合理的評價指標參考，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)驅動下的綜合視覺分析[3-4]。

2020年教育部、財政部、國家發(fā)展改革委制定的《“雙一流”建設成效評價辦法（試行）》中指出，要“促進高等教育內涵式發(fā)展、高質量發(fā)展”，并“堅持以立德樹人根本任務為內涵建設牽引，聚焦人才培養(yǎng)、隊伍建設、科研貢獻與機制創(chuàng)新”[5]。高校教育中理論+實踐類課程往往具有知識理論性強、實踐應用性強、學科交叉性強，以及與工程實踐聯(lián)系性強的特點[6]。要完成理論+實踐類課程的高質量教學，傳統(tǒng)的教師主體、“一刀切”式的教學方式無法滿足。本研究在學習、借鑒已有精準教學理論設計的基礎上，從精準教學的內涵出發(fā)，利用多元大數(shù)據(jù)信息，以提升教學效果、促進教學相長為目標，針對理論+實踐類課程進行教學模式構建設計。

1 大數(shù)據(jù)精準教學基礎

1.1 教學模式

2018年，教育部印發(fā)《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，指出要“推動學校教育教學變革，在數(shù)字校園的基礎上向智能校園演進”“建立基于大數(shù)據(jù)的多維度綜合性智能評價，精準評估教與學的績效，實現(xiàn)因材施教”[7]。差異化教學和個性化學習，體現(xiàn)了“因材施教”的本質內涵。教師根據(jù)學生的基礎、興趣和風格等特點，在整體性的基礎上，注重學生群體的不均衡性和個體差異性，靈活制定教學內容，即差異化教學。學生依據(jù)自身愛好和特點，結合學習效果，自主決定學習深入程度和重點方向，掌握更適合自身的知識和技能，即個性化學習。教學實踐利用大數(shù)據(jù)，采用相應的學習效果精準評估方法，從而實現(xiàn)教師的差異化教學和學生的個性化學習，稱為“大數(shù)據(jù)精準教學”[4]。

差異化教學和個性化學習在傳統(tǒng)課堂難以精確開展，需結合線上、線下和課余的教與學方式得以實現(xiàn)。這樣，在傳統(tǒng)課堂教學中以培養(yǎng)目標為依據(jù)展開基礎的、重點的共性教學，在互聯(lián)網等線上教學和課余輔導等輔助教學中，以學生特性為依據(jù)展開因材施教的個性化補充教學，在時間和空間充分互補延伸中拓寬、加深教學效果。

1.2 數(shù)據(jù)支撐

大數(shù)據(jù)精準教學的數(shù)據(jù)參考是多領域、多渠道的信息集成，應包括學生學習行為信息、學習成果信息和心理數(shù)據(jù)信息三大方面。其中，學習行為信息包括學生課堂準時到課率、課后作業(yè)完成及時率、課下自主學習頻次，以及課余活動偏好等。學習成果信息包括課內外練習成績信息、單元檢測、期中期末考試成績信息、總體及分類課程成績波動信息、參與課內外競賽成果信息，以及學科、科研成果信息。心理數(shù)據(jù)信息包括學生心理測評信息、心理情景劇等相關活動信息。多源信息集成形成學生的“信息庫”，見圖1。信息庫可基于學生個體、班級、年級和專業(yè)等進行分類集成，持續(xù)記錄學生多元化信息，通過對數(shù)據(jù)的歸納和演繹，使教師客觀、深入了解所教學生的群體特征與個體差異，為制定差異化精準教學提供科學參考。

圖1 學生信息庫

2 教學模式構建

信息技術支持下精準教學的“精準”二字，包含目標精準、問題精準和干預精準，以此為基礎，可實現(xiàn)教學策略的有效制定[8]。即利用大數(shù)據(jù)信息進行學情分析，生成學生群體、個體差異化精準教學目標；設計適配的教學活動，并且記錄分析學生的學習表現(xiàn)與成效，發(fā)現(xiàn)存在的問題與潛在問題；以精準教學目標和過程執(zhí)行成效為判別依據(jù)，及時有針對性地進行調整、干預。

2.1 理論環(huán)節(jié)教學模式

2020年教育部印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》指出，對于專業(yè)教育課程，要“深度挖掘提煉專業(yè)知識體系中所蘊含的思想價值和精神內涵，科學合理拓展專業(yè)課程的廣度、深度和溫度”[9]?？茖W合理、行之有效的理論教學模式應是準備充分、有效開展、及時調整、反思評價、提升改善的動態(tài)循環(huán)精準教學模式。基于此，本研究設計了學情信息分析、教學活動設計、教學分析干預和教學評價反思四個環(huán)節(jié)的精準教學模式，從課前到課中、課后，有效支撐教學模式的動態(tài)循環(huán)，見圖2。

圖2 理論環(huán)節(jié)教學模式

學情信息分析是實現(xiàn)教學設計由經驗性向精準性轉換的有效參考。在開課前對專業(yè)、班級和個人的信息數(shù)據(jù)庫進行分析，形成學情診斷報告，為精準教學設計提供科學參考。

教學活動設計是實現(xiàn)精準教學的具體體現(xiàn)。教師基于學情診斷報告，依據(jù)培養(yǎng)方案與教學大綱的總體教學目標，拆分細化共性教學內容與個性教學內容。其中，共性教學內容通過師生互動性更強的傳統(tǒng)課堂完成教學，時刻掌握學生整體學習狀態(tài)、強化吸收效果；個性教學內容應滿足方向多元化、層次多元化、形式多樣化，以及信息前沿化的特征，充分利用各種開放教育平臺和“互聯(lián)網+”智慧課堂形式，以形成開放、自由的時空無約束學習環(huán)境，滿足不同學生個體的個性化學習，同時生成豐富的行為數(shù)據(jù)和學習軌跡。教學分析干預是教學活動設計有效開展的控制手段，教學過程中應持續(xù)進行過程分析與評價，及時依據(jù)教學效果和學生學習表現(xiàn)波動性調整教學設計，積極采取干預措施，做到基于目標實施教學，在實施中不斷糾偏靠近目標。

教學評價反思是精準教學模式優(yōu)化更新的必要前提。評價和反思是教師與學生對自身與對方、對各個教學環(huán)節(jié)進行的回顧和思考，同時結合監(jiān)督管理人員的監(jiān)督結果與評價，進行積極分享、交流反饋，從而驅動教師優(yōu)化教學設計、學生提升學習能力。

2.2 實踐環(huán)節(jié)教學模式

理論+實踐類課程，理論部分是基礎，實踐部分是在理論的基礎上，對學生進行專業(yè)素質與協(xié)作能力培養(yǎng)與訓練的重要過程，要在理論中滲透實踐，在實踐中拓展理論。在工程教育專業(yè)認證背景下，更要注重推動人才培養(yǎng)模式改革，加強實踐教學環(huán)節(jié)，促進科教融合與產教融合，以提升學生的創(chuàng)新精神、實踐能力、社會責任感和就業(yè)能力[10]。2018年，《教育部工業(yè)和信息化部中國工程院關于加快建設發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》中指出，要“全面落實‘學生中心、產出導向、持續(xù)改進’的先進理念，面向全體學生，關注學習成效”。開展實踐環(huán)節(jié)的精準教學是兼顧“面向全體”和“關注成效”的有效措施，實踐環(huán)節(jié)教學模式設計見圖3。

圖3 實踐環(huán)節(jié)教學模式

大數(shù)據(jù)與具體實踐環(huán)節(jié)的結合形式是其價值和功能的集中體現(xiàn)[11]。實踐教學環(huán)節(jié)的學情信息分析是基于心理信息數(shù)據(jù)、學習行為數(shù)據(jù)和學習成果數(shù)據(jù)等理論學情數(shù)據(jù)，匯集理論環(huán)節(jié)學習效果反饋信息，統(tǒng)籌最新產業(yè)需求導向信息而開展的綜合分析，針對全員、部分和個別制定基礎性、提高性和創(chuàng)新性分級、分類的實踐教學計劃。

基于“大工程、強實踐、重創(chuàng)新”的工程教育理念，將實踐教學活動設計分為基礎通識實踐、專業(yè)提升實踐和跨領域創(chuàng)新實踐三個級別?；A通識實踐面向全員主體，結合理論環(huán)節(jié)設計基礎性實踐訓練項目，此級別注重全員實操技能的學習成效。專業(yè)提升實踐面向部分主體、全員參與，設置綜合性、工程項目全周期模擬性實踐項目。依據(jù)學情分析結果劃分組別，讓部分帶動全體，提供學生為中心主體的學習環(huán)境，實現(xiàn)解決復雜工程的能力與團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)?？珙I域創(chuàng)新實踐面向個別主體、部分參與，設置產、學、研、用融合性實踐項目或校企合作項目。依據(jù)學情分析結果與專業(yè)提升實踐完成效果，挑選個別學生參與、倡導部分學生自主加入，實現(xiàn)創(chuàng)新能力與跨領域研學能力的培養(yǎng)。整個實踐過程充分體現(xiàn)“優(yōu)生帶動、優(yōu)勢互補、共同進步”的學生主體學習環(huán)境。

為保證實踐環(huán)節(jié)教學活動設計的有效開展，要時刻注重教學分析干預，實時監(jiān)測、增強互動、全面洞悉，并在過程分析與評價中及時干預反饋，動態(tài)調整實踐教學內容與參與人員，依據(jù)目標與效果進行合理決策。

教學評價反思仍是基于教師、學生及監(jiān)督人員的綜合反饋機制。在理論教學評價反思的基礎上，教師應對實踐環(huán)節(jié)中理論與實踐的融合性、實踐項目與專業(yè)人才培養(yǎng)目標的契合性，以及項目分類、分級設置的合理性展開切實評價；學生應對理論學習對實踐操作的支撐度、實踐項目分級參與的完成度進行事實總結。基于以上評價總結，結合監(jiān)督管理方面的意見建議，形成理論+實踐的完整評價材料，并作用于后續(xù)教學活動設計的效果提升。

2.3 理論+實踐融合機制

保證理論+實踐類課程的教學效果，有幾點困難需要克服。一是課程設置時間，可采取理論先行、實踐緊隨其后，或者理論與實踐交叉開展的課程設置方式，避免二者相距過遠導致學生遺忘理論內容而影響實踐教學效果。二是課程設置設計，要注重理論環(huán)節(jié)的實踐引導和實踐環(huán)節(jié)的理論滲透，不能將二者人為分割，要注重培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實踐的系統(tǒng)性認知能力。三是課程設置效果，要形成理論基礎——專業(yè)實踐——理論研究——實踐轉化的聯(lián)動機制，見圖4，遵循由淺入深、由泛到專、循序漸進的教學過程，鍛煉學生運用專業(yè)知識解決實際工程問題的技能，培養(yǎng)學生堅定、求實的鉆研精神。

圖4 理論+實踐融合機制

3 結語

當今時代，國家發(fā)展對科學知識和優(yōu)秀人才的迫切需求前所未有，高等教育的質量和效益增長，以及內涵式發(fā)展是順應時代需求的發(fā)展方向和正確路徑。優(yōu)化教學體系、促進教學改革，是高校肩負起立德樹人責任的核心使命。理論+實踐類課程，是培養(yǎng)學生專業(yè)素質能力、創(chuàng)新綜合能力，以及思考問題與解決問題能力的理論聯(lián)系實際性綜合課程，科學探索、制定、改進該類課程教學體系，對培養(yǎng)新時代需求的綜合性人才至關重要。