面向智慧教學的混合式精準教學模式設計與應用

常德顯，祝 寧，孫佳佳，劉育楠

（信息工程大學 三院，河南 鄭州 450004）

引言

精準教學（Precision Teaching）這一概念最早是由Lindsley于20世紀60年代提出的，旨在通過設計測試評估過程追蹤學生的學習表現并支持最終的教學決策，包括選擇用一種特定的行為和策略來提高教學質量，記錄學生每天的表現，預測其學習發(fā)展的趨勢，使教師在教學效果良好的情況下繼續(xù)使用原教學策略，或者在教學效果一般的情況下改變教學方法，制定教學決策。

中共中央、國務院印發(fā)《中國教育現代化2035》強調，建設智能化校園，統(tǒng)籌建設一體化智能教學、管理與服務平臺。利用現代技術加快推動人才培養(yǎng)模式改革，實現規(guī)?；逃c個性化培養(yǎng)的有機結合。本文以線上線下智慧教學平臺為支撐，分析現有混合式教學模式的不足，引入基于人工智能的數據分析方法，探索基于學習行為分析的混合式精準教學模式，助力教學效果提升。

一、計算機類課程混合式教學存在的問題

計算機類課程著眼技術知識的內化，在應用型人才培養(yǎng)過程中發(fā)揮關鍵作用，要求突出學生的創(chuàng)新意識，強調基礎理論和基本技能培養(yǎng)。為提升教學效果，目前很多課程引入線上線下混合式教學模式開展教學，但由于對學生課前、課中、課后及考評結果等學習行為數據缺乏深入有效分析，無法體現混合式教學模式對教學效果的真正支撐作用。結合部分高校已有的混合式教學改革及筆者多年教學經驗，分析現有計算機類課程混合式教學主要存在如下問題。

（一）不易把握混合式教學重難點

現有混合式教學在實施過程中，主要以教學大綱為依據，按照支撐崗位能力的知識點開展教學，無論線上還是線下都以知識點是否掌握為評價依據，并不能把握學生學習過程中的實際理解情況，導致所謂的“重難點”并不被學生認可，使得最終的考核評價結果與預期有偏差，教學效果一般。

（二）難以實施個性化混合式教學

現有混合式教學過程中，教師能夠掌握的反饋信息主要是每次課后學生提交的作業(yè)或實驗結果，但單次課程反饋不能真實反映學生學習整體情況，導致對學生弱項知識點的個性化內容充實不夠，教學效果不佳。

二、混合式精準教學模式設計

（一）混合式精準教學模式構建策略

精準教學模式的構建實施主要是依據以學生為中心、激發(fā)學生自主學習的指導理念，支撐學生的個性發(fā)展和自主選擇。在人工智能與大數據等新興技術驅動下，基于智慧教學平臺和教學數據智能化分析的精準教學模式構建應遵循以下策略。

1.多維學習數據快速獲取與智能分析。精準教學模式的構建需要基于智慧教育環(huán)境下海量多模態(tài)學習行為數據的生成、獲取與分析。

2.精準教學實踐切入點的深度發(fā)掘。一方面根據講授過程數據，動態(tài)校正教學內容，從教學方法設計、教學內容規(guī)劃與教學材料準備等方面進行調整；另一方面針對學生的個體差異性，以智能技術為輔助給予學生靶向性指導，挖掘學生深度學習的潛力，開發(fā)學生自主診斷、自主反思、自主解決的潛力。

3.立體反饋評估精準教學效果。需要建立立體化、智能化評估體系，采用個人評價和小組評價、自我評價和他人評價相結合，將定量評價與定性評價、形成性評價與終結性評價相結合的多元評價方式，對精準教學效果不斷進行評估反饋，達到持續(xù)性精準解決教學問題的效果。

（二）基于學習行為分析的精準教學模式設計

筆者以學習為中心，以教學效果為目標，引入智能算法，通盤考慮課前、課中、課后及課程考核全環(huán)節(jié)教學過程，通過獲取學生學習數據助力教學實施效果提升，基于已有相關教學模式研究基礎，設計如圖1所示的混合式精準教學模式。

圖1 基于學習行為分析的混合式精準教學模式

1.基于知識圖譜的教學目標精準化。首先，從教學大綱和課程標準出發(fā)，預定義教學目標所包含知識點的必有屬性，如背景、難易程度、重點、難點等，結合教材的知識點獲得教學知識圖譜的基本“骨架”，即構建出知識圖譜的知識點體系樹。其次，基于已實施課程學生對上述知識點體系的學習數據，抽取知識點屬性值，進行知識點關聯關系挖掘。

2.基于智能推薦算法的教學內容精準化。在新信息技術背景下，云計算、大數據提供了實施智慧教學的基礎環(huán)境?；谥腔壅n堂的精準教學活動體現為以教師為主導，學生為主體的師生多元互動。教師針對學生的個體差異，通過雨課堂平臺推送個性化的復習資源和具有針對性的課后習題，并借助平臺隨時查看學生的習題完成情況。

3.基于多元智能理論的課程考核精準化。精準教學課程考核以數據決策為驅動，將學生學習數據的分析、課程類型與教學目標要求及考核評價內容方式有機結合，對課前預習、授課和課后輔導整個教學過程，以及學生互動、測試等過程中的參與度進行分析，形成多元智能考核過程。多元智能考核機制并非一成不變，應一課一案并結合具體學習數據進行動態(tài)調整?；谠摽己藱C制形成對學生學習狀態(tài)有效的實時跟蹤、評價，從而進行個性化指導的精準教學學習反饋體系，還能及時對教師后續(xù)的教學進程進行指導。

三、混合式精準教學模式應用與分析

筆者以本科三年級計算機類課程“網絡工程技術”為例，簡要說明基于學習行為分析的混合式精準教學模式實踐效果。該課程前修課程為“操作系統(tǒng)”“計算機網絡”，課程面向新工科背景下的任職需求，提高學生構建網絡、管理網絡、規(guī)劃網絡的能力。

（一）實施過程

課程為40學時，其中理論講授18學時，實踐22學時，側重實踐能力培養(yǎng)。筆者采用釘釘、雨課堂、頭歌等在線智慧教學平臺，與線下課堂授課相結合，開展混合式精準教學。根據上述基于教學模式流程設計，主要教學實施簡要過程如表1所示。在不同教學環(huán)節(jié)，分別引入不同分析算法對學生學習數據進行深度挖掘，利用智能分析方法助力精準教學實施。教師供給側，針對不同的教學內容，選擇相應的教學方式方法，為學生提供相應的學習資源，充分發(fā)揮在線教學工具手段的優(yōu)勢，強化互動，切實開展“精準教”；學生需求側，通過預習、研討、發(fā)言、資源查閱等方式，體現個性化學習需求，將學習行為主動反饋至智能分析平臺，為“高效學”提供支撐。

表1 “網絡工程技術”課程混合式精準教學模式實施過程

（二）效果分析

筆者以一個專業(yè)班的混合式精準教學模式應用為例，對教學效果進行多元智能立體評估。根據構建的多元智能考核流程，結合課程特點，形成如表2所示的多元智能考核要素及其權重，其中過程性考核與終結性考核分別占比40%與60%，其考核要素的權重各自計算。

表2 多元智能考核要素及其權重

考慮到該課程強調實踐動手能力，因此在整個考核內容中實踐考核分數占比較大（約80%）。需要說明的是在預習、研討和綜合實踐考核部分，特別設計了部分無標準答案的擴展題目，用于考查學生的學習主動性與創(chuàng)新思維能力，學生反饋效果很好。

考核結果顯示約80%以上的學生得到優(yōu)秀，充分說明教學目標已達成。結合課程中及結課后對學生進行的匿名投票與督導教學反饋，90%以上的學生認為該混合式精準教學模式能夠有效提升其學習效果，促進自主學習能力，充分說明在線教學模式的有效性。新的信息技術為精準教學實施提供了有利條件，部分高校已開展相關教學模式研究與實踐，在不同的授課對象、教學內容、信息技術環(huán)境中都取得了積極進展。

結語

針對傳統(tǒng)教學和純在線教學因信息技術利用率低、學習行為數據分析不足而導致的“教學目標不精準、教學內容調整難、互動協(xié)作效果差、教學評測不全面”等問題，本文設計構建了基于學習行為分析的混合式精準教學模式，以適應新時代大學生的特點和學習方式，促進學生自主學習和個性化學習。該模式依托線上線下豐富教學資源和多元智慧教學平臺，借助全流程學習行為數據采集與智能分析技術，實現教學目標、教學內容、教學評估精準化，使教學過程實現由“知識傳授”向“能力培養(yǎng)”的轉變，由“以課堂為中心”向“以自主學習為中心”的轉變，促進“自主、協(xié)作、探究”的個性化學習方式，有效提升教學效果。