基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)策略動態(tài)生成體系結(jié)構(gòu)研究

摘 要：教學(xué)策略設(shè)計與實(shí)施是課程教學(xué)順利開展的關(guān)鍵，是教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的有效保障?？陀^、豐富、及時的教學(xué)數(shù)據(jù)則為教學(xué)策略真實(shí)、全面、快速調(diào)整提供了方法和有效支撐，本文分析了智慧教學(xué)對教學(xué)策略動態(tài)調(diào)整的要求，總結(jié)了教學(xué)數(shù)據(jù)驅(qū)動的作用，從教師教學(xué)的角度提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)策略動態(tài)生成方法及其基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵要素，運(yùn)用功能視圖、組織視圖、過程視圖從不同視角闡述了該方法運(yùn)用的特征，為有效實(shí)施基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)策略動態(tài)系統(tǒng)調(diào)整提供了方法和支撐。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)驅(qū)動；教學(xué)策略；動態(tài)生成

中圖分類號：G642.0

1 概述

教學(xué)策略是指在教學(xué)過程中教師為達(dá)成教學(xué)目標(biāo)而采用的教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)資源、教學(xué)活動等要素的綜合，是教師順利開展教學(xué)進(jìn)程的關(guān)鍵和決定性因素。特別是隨著高等教育學(xué)生多元化特征越來越明顯，教師在設(shè)計教學(xué)策略時必須根據(jù)學(xué)情的變化動態(tài)調(diào)整教學(xué)策略。信息技術(shù)特別是人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，使得人們面臨的問題越來越復(fù)雜，知識的需求和更新的速度也越來越快，進(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)代社會對人才培養(yǎng)的要求也發(fā)生了革命性變化［12］。因此教學(xué)不再是單純知識的傳遞，更多強(qiáng)調(diào)的是思維的生成，是學(xué)生面臨未來不確定問題解決能力的智慧生成［35］。然而，不同的學(xué)生在知識基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)方法和思維模式等存在差異，其接受程度也不同，因此如何強(qiáng)化學(xué)生的智慧發(fā)展，如何根據(jù)學(xué)生的個體化需求，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)策略動態(tài)調(diào)整和教學(xué)過程的精準(zhǔn)化指導(dǎo)，進(jìn)而構(gòu)建一個科學(xué)、高效、客觀的智慧教學(xué)體系，是當(dāng)前智慧教學(xué)域亟待解決的問題。利用信息化設(shè)備采集教學(xué)全過程數(shù)據(jù)、運(yùn)用數(shù)據(jù)分析和評估的方法，使各階段教學(xué)策略實(shí)施構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)整則是改善智慧教學(xué)策略、提高目標(biāo)達(dá)成度的有效方法。

2 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)策略生成方法

在學(xué)為主體教學(xué)理念的影響下，目前很多智慧課程的改革倡導(dǎo)采用建構(gòu)主義，通過學(xué)生探究、問題研討等方法提升學(xué)生的自主性知識獲取特別是知識的內(nèi)化能力。然而在教學(xué)實(shí)踐中，由于對學(xué)生信息獲取完整性的限制導(dǎo)致建構(gòu)主義在實(shí)施過程中教學(xué)策略的選擇、知識生成效率提升度、思維的系統(tǒng)性、社會性培養(yǎng)等高階目標(biāo)難以達(dá)成、無法評測。

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)策略動態(tài)生成方法的內(nèi)在驅(qū)動力來自數(shù)據(jù)，它從教師教學(xué)的視角不僅關(guān)注課程教學(xué)前的教學(xué)策略設(shè)計，還關(guān)注于教學(xué)進(jìn)程中和教學(xué)完成后教學(xué)策略的動態(tài)調(diào)整和生成，數(shù)據(jù)是整個系統(tǒng)的核心［67］。教學(xué)過程中教學(xué)目標(biāo)、學(xué)情分析、教學(xué)策略、學(xué)習(xí)效果與評價等各結(jié)構(gòu)均需要進(jìn)行數(shù)據(jù)化、標(biāo)準(zhǔn)化描述，然后再對所有的綜合數(shù)據(jù)運(yùn)用數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行處理，之后經(jīng)過語義系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為指導(dǎo)教學(xué)策略調(diào)整的教學(xué)語言。在該方法中的各結(jié)構(gòu)關(guān)系的建立需要數(shù)據(jù)驅(qū)動。從學(xué)情分析來看，不僅僅包括專業(yè)知識的識別還包括心理狀態(tài)、思維結(jié)構(gòu)等隱性學(xué)情分析；從教學(xué)階段來看，無論是教學(xué)策略，還是學(xué)情分析甚至是教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)效果等，不僅僅需要在課程教學(xué)前、后進(jìn)行分析，而是貫穿在整個教學(xué)過程中、課堂進(jìn)行中。利用課程全過程的教學(xué)數(shù)據(jù)客觀準(zhǔn)確地評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)習(xí)慣和思維方式，實(shí)時動態(tài)驅(qū)動課程教學(xué)策略的有效調(diào)整和教學(xué)過程的有效管理，為學(xué)生提供精準(zhǔn)化的指導(dǎo)是關(guān)鍵。

3 數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)策略動態(tài)生成體系結(jié)構(gòu)描述方法

體系結(jié)構(gòu)用于描述一個復(fù)雜系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、各組成單元、各單元之間的關(guān)系以及系統(tǒng)運(yùn)行過程中的演變規(guī)則和指導(dǎo)。數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)策略動態(tài)生成系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是對該系統(tǒng)的功能、組成、運(yùn)行流程等的高度抽象和概括，可以為系統(tǒng)開發(fā)者提供清晰的開發(fā)框架和指導(dǎo)，幫助教師能夠更好地理解系統(tǒng)并開展教學(xué)數(shù)字化工作，同時可以確保系統(tǒng)具有良好的性能和可實(shí)施性。復(fù)雜系統(tǒng)一般是從多個角度對問題進(jìn)行描述，其中Kruchten模型強(qiáng)調(diào)從組織視圖、功能視圖、信息視圖等多個方面和角度對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行描述［8］。

3.1 功能視圖

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的智慧課程教學(xué)策略動態(tài)生成系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對教學(xué)策略的驅(qū)動、學(xué)習(xí)策略的驅(qū)動，其關(guān)鍵在于如何將教學(xué)過程中的各類描述性的非結(jié)構(gòu)化語言進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)描述，從而采用數(shù)據(jù)分析的方法對教學(xué)效果進(jìn)行評估。功能視圖主要描述數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)體系中各單元實(shí)體的基本服務(wù)功能，如圖1所示。

該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)數(shù)據(jù)化、教學(xué)內(nèi)容數(shù)據(jù)化、教學(xué)策略數(shù)據(jù)化、教學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)化和教學(xué)數(shù)據(jù)分析處理、評估決策。

數(shù)據(jù)化方法要求教學(xué)目標(biāo)具有可測量性，即目標(biāo)需要被轉(zhuǎn)化為具體的、可量化的指標(biāo)。目前常用的是直接將教學(xué)目標(biāo)直接轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)成績，這種數(shù)據(jù)化盡管將教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了數(shù)據(jù)化和清晰化描述，但是其對教學(xué)目標(biāo)中知識、能力、情感目標(biāo)缺乏劃分，而簡單等同為學(xué)習(xí)成績。為了全面描述教學(xué)目標(biāo)必須對各類目標(biāo)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)化特征的提取。教學(xué)目標(biāo)數(shù)據(jù)化的功能主要實(shí)現(xiàn)將目標(biāo)的描述性語言轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)語言，其數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)包括目標(biāo)的類型、目標(biāo)的名稱、目標(biāo)的層次、目標(biāo)的重要程度和目標(biāo)的可累積性。

教學(xué)內(nèi)容的數(shù)據(jù)化需要將體系化、整體化的全課程教學(xué)內(nèi)容離散為具體的知識點(diǎn)和知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并給予唯一的標(biāo)識。因此教學(xué)內(nèi)容數(shù)據(jù)化的功能就是實(shí)現(xiàn)對教學(xué)內(nèi)容中的知識點(diǎn)進(jìn)行顆粒度的分割，并對該知識點(diǎn)的基本特征進(jìn)行描述，主要包括類型、難度、重要度、繼承性、傳遞性、擴(kuò)展性。教學(xué)內(nèi)容的繼承性與傳遞性主要是描述知識點(diǎn)在整個知識體系中的縱向性、教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)展性主要描述知識點(diǎn)與其他知識點(diǎn)之間的橫向聯(lián)系特性。

教學(xué)策略數(shù)據(jù)化用于完成教學(xué)過程中各階段采用的教學(xué)策略特征描述，主要包括實(shí)施的階段、采用的行為主體、在該主體下采用的教學(xué)策略類型、實(shí)施中對信息化設(shè)備的要求等。教學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)化用于完成對課前、課中、課后主要階段中針對學(xué)情采用各類策略時，學(xué)生對教學(xué)活動的響應(yīng)，主要包括教學(xué)策略的實(shí)施階段、針對的知識點(diǎn)、教學(xué)策略類型、學(xué)生的響應(yīng)類型、響應(yīng)結(jié)果的正確性、學(xué)生在全部活動中的參與次數(shù)、對結(jié)果的貢獻(xiàn)率、創(chuàng)新性等特征。數(shù)據(jù)支持中心主要根據(jù)教學(xué)策略和教學(xué)響應(yīng)等數(shù)據(jù)化的要求設(shè)計數(shù)據(jù)采集設(shè)備和方法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理、統(tǒng)計分析和評估決策，生成不同知識點(diǎn)、不同教學(xué)策略的教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度，為教學(xué)策略的動態(tài)調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐。教學(xué)效果的評估與決策是根據(jù)上述教學(xué)過程的各類數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計分析方法、相關(guān)性分析方法對學(xué)員的知識獲取程度、思維提升度、情感強(qiáng)化度進(jìn)行分析，進(jìn)而數(shù)據(jù)化教學(xué)效果。

3.2 組織視圖

組織視圖描述了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)體系中各單元的主體構(gòu)成和關(guān)系，如圖2所示。

組織視圖中的單元是指實(shí)施數(shù)據(jù)驅(qū)動智慧教學(xué)中需要的相關(guān)要素，主要包括教學(xué)分析系統(tǒng)、信息保障系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。教學(xué)分析系統(tǒng)主要由人才培養(yǎng)分析單元、課程體系分析單元、專業(yè)知識分析單元、教學(xué)知識分析單元等主體構(gòu)成。一般情況下專業(yè)知識分析單元和教學(xué)知識分析單元通常情況下是由課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)獨(dú)立完成的，用于根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系要求，完成教學(xué)課程目標(biāo)和課堂目標(biāo)的細(xì)化，對課程教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)的離散化、標(biāo)識化設(shè)計學(xué)情分析信息結(jié)構(gòu)及設(shè)計教學(xué)策略和教學(xué)效果評估方法；信息保障系統(tǒng)主要由信息傳輸單元和信息采集單元構(gòu)成，用于完成教學(xué)全過程數(shù)據(jù)的采集，一般包括教學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計、課堂教學(xué)狀態(tài)采集系統(tǒng)設(shè)計。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)清洗處理模型、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型和數(shù)據(jù)推理決策模型。

3.3 過程視圖

為了完成系統(tǒng)的功能，各組織單元之間必須進(jìn)行信息、可顯式的數(shù)據(jù)交互。過程視圖則以信息流的方式描述了數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)動態(tài)生成系統(tǒng)中信息在各單元之間的執(zhí)行過程、運(yùn)行過程和交互過程，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)體系過程視圖

教師依據(jù)教學(xué)目標(biāo)數(shù)據(jù)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行離散化和顆粒度劃分；然后結(jié)合課程歷史數(shù)據(jù)、現(xiàn)有的信息保障數(shù)據(jù)，初步形成教學(xué)策略。在此形成的教學(xué)策略要與教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、信息保障等單元進(jìn)行一致性、可行性檢驗(yàn)。接著教師根據(jù)一次教學(xué)策略中對學(xué)生知識、思維、習(xí)慣、技能、興趣、經(jīng)歷等方面的要求設(shè)計學(xué)情數(shù)據(jù)模型，采集學(xué)情數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析學(xué)情數(shù)據(jù)對學(xué)生進(jìn)行全面的刻畫，評估其知識特征、能力特征、思維特征、情感特性等，依據(jù)此數(shù)據(jù)對課前教學(xué)策略以及教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行修正，進(jìn)而形成課堂教學(xué)策略。課堂教學(xué)策略作為課堂教學(xué)實(shí)施的輸入信息，形成針對各離散化教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)活動，利用課堂活動的采集設(shè)備采集各活動中教師行為、學(xué)生行為數(shù)據(jù)。一般情況下，針對教學(xué)內(nèi)容中的非重復(fù)、具有傳遞特性的知識，課堂中可直接采用測評的方法檢測教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度，直接反饋進(jìn)行課堂教學(xué)策略的實(shí)時調(diào)整。課堂教學(xué)結(jié)束后，對課堂的全部教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行綜合分析與評估，根據(jù)評估結(jié)果，教師修正課后輔導(dǎo)策略、作業(yè)布置策略、信息資源增強(qiáng)策略和緩變目標(biāo)增強(qiáng)策略。在過程視圖中描述的各階段工作進(jìn)程的實(shí)施需要通過組織視圖、功能視圖中的各單元共同支撐、交互實(shí)現(xiàn)，授課教師不僅要掌握學(xué)科專業(yè)知識，還必須有教育學(xué)知識、信息化教學(xué)技術(shù)知識和數(shù)據(jù)處理知識，從而對教師提出了更高的要求。

結(jié)語

本文針對信息技術(shù)支持下的學(xué)生多元化特征和教學(xué)要求，研究了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)策略動態(tài)調(diào)整方法，然后從功能視圖、組織視圖和過程視圖不同角度描述了該系統(tǒng)的特征，全面刻畫了數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)策略動態(tài)生成方法在教學(xué)設(shè)計、教學(xué)實(shí)施和教學(xué)反思等教學(xué)全過程、全要素的實(shí)施過程和方法，為有效開展客觀、精準(zhǔn)、快速高效的教學(xué)策略調(diào)整提供方法。

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作者簡介：姜會霞（1975— ），女，漢族，河北石家莊人，博士研究生，副教授，研究方向：裝備運(yùn)用與保障。