掌握学习视域下区域教育云架构构建

梁为

【摘 要】掌握学习是美国学者布卢姆提出的，旨在让教学过程诸因素适应学生的学习需要，以便让大多数学生都能达到掌握水平的理论体系。教育云的出现与应用，为实践基于大数据的掌握学习提供了可能性。本文结合深圳教育云项目教学应用的实践，设计了基于掌握学习的区域教育云架构，分为数据标准、四个统一服务、云应用、数据汇聚、数据分析和学习者画像六个模块，接着介绍了基于该架构的系统运行流程，最后通过真实案例介绍了教育云的应用成效。

【关键词】教育云;掌握学习;大数据

【中图分类号】G434  【文献标识码】B

【论文编号】1671-7384（2019）012-029-04

美国学者布卢姆认为，教育是有目的、有计划的活动，通过有效的教育，应当让学生群体中的绝大多数掌握所教授的事物[1]。为此，布卢姆提出了掌握教学法的概念，即在教学目标的引导下，让教学过程诸因素适应个体学生的学习需要，以便让大多数学生都能达到掌握水平。随着信息技术的发展，如何利用信息技术推动布卢姆掌握学习方法的实施成为研究的热点[2-5]。研究表明，应用教育云平台开展教学应用，能够激发学习者的学习兴趣，提高课堂教学绩效[6]，可在大数据技术和信息化教学媒体的支持下，促进师生互动和及时反馈，并通过分析课堂行为数据，为教师及时了解学情、调整教学计划提供了数据支持，这为实施掌握学习提供了可能性。本文从系统架构、案例讨论等方面，介绍了区域教育云的建设情况。

基于掌握学习的区域教育云架构

我们参考2012年美国教育部发布的《通过教育数据挖掘与学习分析促进教与学》（ET L-EDM LA）的报告[7]，结合布卢姆掌握学习理论及学术界部分专家观点，构建了基于掌握学习的区域教育云架构。架构图以金字塔的形状分为应用和数据两部分，左边应用部分为正金字塔，越往上代表应用越聚焦;右边数据部分为倒金字塔，越往上代表数据越复杂，如图1所示。

模型主要分为以下六个模块：（1）数据标准。教育云遵循全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会制定的教育管理信息行业标准，并结合广东省、深圳市关于各级各类教育基础数据库建设的工作方案，构建基础数据标准模型，包含组织机构数据、用户数据、教学基础数据、区域数据、数据关联关系数据5个大类若干子类，并支持数据集基于标准模型进行扩展。（2）四个统一服务。一是统一基础数据管理;二是统一身份认证;三是统一应用接入;四是统一数据交换。（3）云应用。主要包括云空间、云超市、云课堂、云沟通、云档案、云政务。（4）数据汇聚。该模块分为三个构件：一是数据接入构件;二是数据集成构件;三是教学行为数据库构件。（5）数据分析。该模块有三个构件;一是行为预测构件;二是个性化推送构件;三是过程干预构件。（6）学习者画像。该模块依据数据分析模块传递的结果数据，以图表的形式展示教学效果、知识图谱、学习能力、学习爱好、个性化资源等信息。

基于教育云的掌握学习系统运行流程如图1阿拉伯数字所示。第一步，依托数据标准，构建四个统一服务，实现各系统间数据的互联互通;第二步，在四个统一服务的基础上，搭建起云应用，各项云应用间共享数据;第三步，各项云应用向数据接入总线传递学习者在云应用上产生的教学过程数据;第四步，数据接入总线将云应用模块传递过来的教学过程数据交由数据集成构件处理;第五步，数据集成构件对数据接入总线提交的数据进行清洗、比对、除重、格式转换等操作，并将數据标记上时间戳，最后按照预先定义的结构存入教学行为数据库;第六步，行为预测构件从教学行为数据库中采集数据，根据不同的分析目的，调用不同的分析工具和模型对数据进行分析;第七步，个性化推送构件根据行为预测构件中数据挖掘和分析的结果，通过学习者画像构件为学习者提供合适的学习指导和学习策略;第八步，学习者画像接收数据分析模块传递的数据挖掘和分析的结果并以图表的形式显示，供教师和教学管理者使用;第九步，教师和教学管理者根据分析结果，通过过程干预构件对系统进行人为干预。

教育云应用案例分析

本文所使用的案例均来源于教育云试点学校常态化使用的真实案例，涉及182所学校，2万多名师生。截至目前，教师使用次数达553万余次，学生使用次数达725万余次，师生利用教育云进行教学互动462万余次，在线作业使用超1144万人次，教育云平台资源数量超过229万条，资源使用量1195万余次。本文根据教育云在我市的应用情况，选取一所初中和一所高中来分析基于教育云的掌握学习开展教学的成效。

1.初中应用案例分析

本文所选取的试点初中，运用教育云平台进行教育教学两年多，基本达成教育云平台全覆盖。该校使用教育云的电子课本及各教学互动助手与工具，结合学校的智慧校园硬件设施以及良好的网络环境开展教学应用，取得了良好的效果。下面以一节英语课为例介绍其如何利用教育云来实施掌握学习。

（1）导入新课。使用教育云互联教学助手的翻翻卡工具，帮助学生认识本节课中可能会用上的词汇，既挑战学生的记忆力、拼读能力，同时也给词汇教学带来乐趣。

（2）讲授新课。①“找一找”。学生边听歌曲边找歌词中用得最多的结构并用横线标识，教师利用教育云得同屏直播请学生讲解;学生在课文中寻找类似结构，在教育云中分享思考过程。②“想一想”。读课文，教师让学生进行小组合作观看视频并用思维导图总结现在完成时四要素，教师利用教育云的拍照分享功能发送到班级，方便学生课后查看。③“练一练”。教师利用教育云制作题卡并推送给学生，学生用答题宝现场答题，教师从学生答题情况了解现在完成时的掌握程度。④“说一说”。教师引导学生观看纪录片，让学生说一说片中人物都去了什么地方，做了什么活动，并记录到教育云中。

（3）布置作业。利用教育云作业通布置课后练习，学生及时利用作业通的拍照录像功能上传相关作业，教师及时了解作业完成结果。

（4）教学反思。本节课结合教育云，从备课开始，互联教学助手提供了较好的备课资源以及教学工具，把各种听、说、读、写教学资源融合进本课，比较全面地培养和锻炼了学生的语言能力。课中运用教育云拍照，同屏分享学生的思考过程，让学生自主思考探索知识的规律，变被动接受为主动发现。结合视频，完成思维导图，视频可以生动展示枯燥的概念内容，思维导图帮助学生梳理知识脉络，促进学生知识的再加工能力，让学生建立起系统化知识的概念。运用答题宝等信息化工具对学生的学习情况进行检查，能快速掌握每一位学生对知识的掌握情况，根据整体学生的答题情况，做到有针对性地讲解。

2.高中应用案例分析

本文以一所高中开展教育云在线作业系统应用为例进行介绍。该校通过调查发现，学校只有11.96%的高中生明确教师指定作业的依据，88.4%的高中生做作业是盲目的，不了解作业的智力价值。该校学生假期作业完成率不理想。除此之外，该校学科教师一般平行任教3个班级，每班平均50名学生，每节课后教师将有150份作业需要批改，工作量非常大。因此，教师不可能常态化地完全批改作业。学校利用教育云布置网上假期作业后，学生们完成作业不再受时间和地点限制，作业提交率较以前有了较大的提升，使用人数达到9万多人次。教育云解放了教师的部分精力，教师更多地关注学科专业知识，关注学生作业效能;学生通过教育云初步获得个性化作业和反馈，提高了学习积极性。

（1）布置作业。教师通过教育云的作业通布置在线作业，并根据教育云的学情分析报告，按照学生特点个性化推送不同的习题集。

（2）过程追踪。学生使用手机、平板电脑等终端完成作业并上传教育云平台，教育云平台实时统计学生的作业完成情况，并生成新的学情分析报告;教师通过教育云的学情分析报告，及时了解学生的作业进展情况。

（3）学情诊断。教师利用作业通的作业数据分析功能，了解学生对学科理论知识的掌握情况，如学生的常见错误类型、纠正错误的科学方法，对不同层次学生解题思路的引导方式等，从而使教师不仅了解学生的错误结果，还及时了解学生的纠正过程。

（4）个性推送。教师结合教育云提供的学情数据，按照对学生学习情况的认识，对不同学力水平学生进一步推送不同难度的作业等。

学校利用开展教育云在线作业系统应用以来，取得了较好的效果。学生们完成作业不再受时间和地点限制，作业完成率由79%提升到89%，作业批改率由47%提升到100%。

结束语

掌握学习是布卢姆提出的一种乐观主义教育观。然而实施这一教学策略对一线教师提出了更高的要求，要求教师切实转变教育教学理念，明确教学目标，以学生的学情决定教师的教情，改变教育教学方式，做学生学习的引导者和促进者。在没有技术支持的情况下，这是较难实践和推广的。教育云通过提供一系列简单方便的教学工具、海量的教学资源及基于数据的分析模型，为教师开展掌握学习实践提供了技术可能性。我们结合深圳教育云的应用实践，参考掌握学习理论，在总结、归纳和提炼应用案例的基础上，构建了基于掌握学习的区域教育云架构。未来，我们将继续进行更深入的开发、研究和实践，以期丰富和完善相关模型和理论体系，让师生拥有一个真实性更强、资源更丰富、体验性更好的教育云平台。

参考文献

[1]B S布卢姆，等.教育评价[M].邱渊，王鋼，等，译.上海：华东师范大学出版社，1987：71-86.

[2]聂竹明，徐宏进.基于“掌握学习”的翻转课堂教学设计探究[J]. 中国信息技术教育， 2017（8）：68-71.

[3]张锦.掌握学习理念及其在微课教学中的实现[J].农业网络信息， 2016（4）：115-117.

[4]赵淑梅. 信息化环境下构建“生态化课堂”的方法[J]. 现代农村科技， 2017（3）：75-76.

[5]李蓉. 基于掌握学习教学理论的翻转课堂实践——以《酒店插花》课程为例[J]. 软件导刊（教育技术）， 2015（8）：22-25.

[6]李小娟， 梁存良， 梁中锋. 基于设计的云服务有效支持课堂教学的研究[J]. 现代教育技术， 2012， 22（8）：23-27.

[7]徐鹏， 王以宁， 刘艳华，等. 大数据视角分析学习变革——美国《通过教育数据挖掘和学习分析促进教与学》报告解读及启示[J]. 远程教育杂志，2013（6）：11-17.