信息技术支持的精准教学有效性探析——基于高职计算机应用基础课程的实证分析

付达杰

(江西财经职业学院，江西九江 332000)

精准教学(precision teaching)是于20世纪60年代，林斯利(Lindsley)根据美国新行为主义代表人物、著名心理学家斯金纳(Skinne)的操作性条件反射原理提出的一种教学框架。精准教学认为，教学是否达到目标，学生是否真正掌握知识或技能，关键在于检测学生学习的行为本身。故而精准教学引入流畅度(Fluency)指标，用于衡量学生学习发展质量。练习与测量是精准教学的最基本的程序方法，即要求学生日常练习并精准测量其学习表现。教师需在教学过程中持续监测学生学习行为并采集相应的数据，以获得学生的发展情况。然而，早期由于技术缺失，精准教学在数据测量与记录方面投入的时间和精力消耗过大，导致其整体效益不高，影响了其推广与应用。随着教育信息化的推进，特别是大数据、移动互联、云计算、人工智能等新一代信息技术的兴起，各类先进的信息化教学系统以及MOOC、SPOC等在线课程资源的逐步普及，使得数据测量、记录与分析日趋自动化和智能化，传统环境下的精准教学必将突破以往的技术限制，迎来新的发展机遇。

一、问题与假设

(一)问题的提出：精准教学是否有效

精准教学提出至今已逾50年，较之于传统教学，精准教学是否更为有效，一直是教育技术界研究的热点。怀特(White)认为精准教学能够更好地提升学生学习绩效，特别是对儿童阅读、数学等方面有着巨大优势〔1〕。库宾那(Kubina)等(2012)指出精准教学较好地促进学习者的学习进步，甚至包括儿童、老人乃至残疾者、研究生等〔2〕。格里芬(Griffin)研究表明精准教学能够显著提高学生综合阅读能力〔3〕。孙雪(2012)研究表明精准教学可以有效干预英语学业不良儿童的学习，促进其学习成绩提升〔4〕。祝智庭教授(2016)认为精准教学是一种高效的面向知识教学的方法，并从理论上构建了一种信息技术支持的精准教学模式〔5〕。王亚飞(2018)提出了一种信息技术支持的精准教学技术框架及其“最佳实践”，并在试点应用中取得了预期的有效性〔6〕。罗莹等(2019)在初中物理课堂中进行精准教学实验表明精准教学能够有效地提高课堂教学效果和学生的物理学科能力〔7〕。不难发现，精准教学是有效的几乎是研究者的共识，在信息技术环境下，精准教学依旧是有效的，也是一种毋庸置疑的“定论”。然而，问题是各类精准教学研究中的有效性必定是置于特定的教育类型、特定的教学环境下做出的结论。目前关于精准教学的研究成果多聚焦于儿童教育、中小学阅读、数学、物理等相对通识化的知识教学，这一特定范围的有效性能否推断精准教学普遍的有效性，是值得商榷的。早期的精准教学以少量数据为基础，信息技术条件下的精准教学以大数据为支撑〔8〕。特别是新一代信息技术兴起，海量的数据采集、测量、记录、挖掘、分析往往也能快速便捷地完成。故而，在新的信息技术环境下，面向高等教育各专业，特别是高职教育职业技能课程教学，精准教学较之于传统的常规教学，是否更为有效，学生的学习有多大改观，是本研究关注的问题。

(二)基本假设：信息技术支持的高职课程精准教学是有效的

何谓“有效”，是有效教学理论的基本问题。有效教学认为教学有效性包括三层意思：有效果——指对教学活动结果与预期教学目标的吻合程度；有效率——即以少量的投入换得较多的回报，能够以简洁、科学的方法，快速达成教学目标；有效益——指教学活动的收益与价值，具体是指教学目标与个人及特定社会需求是否契合及契合程度，体现在教学的价值性。有效果、有效率、有效益三者统一方称之为有效。故而，传统环境下，精准教学有效果，但不一定有效率，因为需要消耗大量的时间精力去测量、记录学生的学习数据。然而，在日常教学中，评估教学有效性，很难去全面评估效果、效率和效益。本研究中，我们基于以下假设：在信息技术支持下，基于自动化的学习数据的精准测量与记录，面向高职课程，精准教学是有效的，其有效性表现为在遵循日常教学计划下，高职课程精准教学能够有效提升学生的学习成绩。

二、信息技术支持的高职课程精准教学有效性研究教学实验

(一)研究对象概况

本研究选取本校会计类专业二年级学生作为研究对象，以计算机应用基础课程为具体课程依托，进行教学实验。具体情况见表1。该课程是本校面向全体学生开设的计算机公共基础课，主要为计算机基础知识、操作系统应用、OFFICE办公自动化软件、互联网应用等基础内容。课程日常教学中主要以教师讲授演示、学生上机操作为主。

表1 研究对象基本信息

在具体教学实验中，实验组实施精准教学，对照组同步全校计算机公共基础课程教学。

(二)精准教学实验工具与方法

本研究教学实验主要基于两个教学测评系统：计算机基础练习考试系统与CEAC《计算机应用基础》人邮版教程同步练习系统(含0FFICE实操题练习测评系统)，搭配单位机房配置的LanStar系统进行练习、测量、记录数据。

计算机基础练习考试系统(以下简称“基础系统”)是集考、练、评为一体的教学平台，内含丰富的计算机基础数字教育资源，以大量题库练习、模拟考试形式，强化考生的技能训练。该系统分为“练习”与“考核”两种模式，练习模式重在日常练习、测量与强化，考核模式则面向阶段性总结评估。系统具有自动评价以及错题分析与知识点提醒功能，有助于教师实施精准干预。

CEAC《计算机应用基础》同步练习系统(以下简称“CEAC系统”)为国家信息化计算机教育认证(CEAC)管理办公室组编、人民邮电出版社出版的《计算机应用基础》配套辅助教学系统，内涵大量的W0RD、EXCEL、POWERPOINT等实操题，依托系统可以进行同步练习、测量与考核评价。

LanStar系统则是一套多媒体网络辅助教学平台，包含影音广播、教学辅助、教学监控、系统管理四大工具群。用户可以通过LanStar同时对数百位学生进行广播教学、语音教学、分组教学、视频教学以及点对点指导，从而大幅提高师生互动效率与教学针对性，有助于增强精准教学有效性。

第一个阶段选择CEAC系统，进行高职18会计(1)班、18会计(2)班、职教本科18会计学(1)班、18会计学(2)班为精准教学实验与对照，分析信息技术支持的高职课程精准教学总体有效性以及学生、教学内容两个因素对其有效性的具体影响。第二个阶段，选择18会计(8)班采用基础系统进行精准教学实验，与高职18会计(1)班的CEAC系统精准教学实验形成对照比较，分析教学系统这一因素对精准教学有效性的具体影响。

(三)精准教学实验实施步骤

第一步：选定教学内容。整个课程精准教学实验持续6周，每周4课时，共计24课时，主要教学内容为两部分：计算机理论基础(计算机发展、原理、组成、编码)、WORD文字处理。其中理论基础，偏理解，共计6课时；WORD文字处理重技能，偏操作，共计18课时。课时总数与对照组课时一致。

第二步：确立、细化、量化教学目标。在对照组教学目标基础上，细化、量化形成可检测的精准教学目标，即对学生掌握的知识或技能程度有一个精准的解释和描述——解释的基本思想是问题的分解与细化，描述的方式即量化。也就是说，在精准教学中，每条教学目标应转化为对应的问题，每个问题则应分解、细化为可以量化描述的小问题。如“熟练掌握十进制、二进制的换算”可以转化为“3分钟之内完成1000以内的十进制、二进制互换算题5道，正确率100%”〔9〕。

第三步：讲授演示。教师根据教学目标，完成教学内容的讲授演示。需强调的是，讲授演示本身也是精准教学的一部分。在本教学实验中以教学系统采集的学习成绩数据为主，由于并未有智慧教室的先进技术支持，故而无法自动提取教师在讲授演示过程中学生的各类生理、心理状态数据。本实验中讲授演示包括两部分：一部分是针对所有学生的讲授演示；一部分是在干预阶段纠正部分学生问题时的针对性讲授演示。

第四步：练习、测量与记录。教师首先通过LanStar通告练习内容，规定练习时间(响应精准教学“流畅度”衡量指标，既要关心知识技能的准度，也要关注其学习的速度)，然后学生通过基础系统或CEAC系统进行练习。同时，教学系统自动收集学生练习数据，同步完成练习、测量与记录。在此过程中，教师通过LanStar辅助监控与观察，维持课堂纪律，降低外界干扰，保证学生独立练习。

第五步：干预。在学生练习过程中，教学系统实时完成数据测量记录，教师通过LanStar观察学生练习状态，并通过系统后台数据及时发现问题。学生也可以通过LanStar反馈相应问题。教师通过LanStar点对点指导、干预并纠正存在的问题。学生改正后再强化练习，如此反复。

第六步：数据综合分析、评价与预测。进入教学系统后台管理历次练习、测量、记录的数据，综合评价每个学生的学习情况，包括自身的纵向分析：哪些教学内容掌握好、哪些教学内容掌握不好，哪个阶段进步快、哪个阶段进步慢等等，以及与其他同学的横向比较分析，即相对于其他同学，哪些教学内容学习得更好更快等等。同时通过数据建模与数据挖掘，做出学习发展趋势预测，即学生未来可能在哪些方面需要加强，哪些方面可以减少练习。

第七步：改进教学方案。根据前面的分析、评价与预测，调整优化教学方案，进入下一轮教学实践。

第八步：考核比较。通过阶段性考核，对实施精准教学实验的班级(实验组)与常规教学班级(对照组)进行成绩比较，得出精准教学有效性的实验结果。

三、信息技术支持的高职课程精准教学有效性实证分析

(一)结果及其总体有效性分析

整个精准教学实验持续6周中，我们进行了专门的单元测验3次和期中考试1次。第一次单元测验，针对计算机理论基础部分内容。第二次、第三次单元测验针对WORD文字处理部分内容,其中第二次单元测验对应于WORD基础排版(包括字体、段落、表格等)，第三次单元测验对应于WORD高级排版(包括页眉页脚、长文档排版等)。期中考试综合测验三部分内容。测验考试结果见表2。

表2 实验结果数据

根据表2，经过6周的教学实验，实验组18会计(1)班第一次单元测验平均成绩高于对照组18会计(2)班平均成绩4分(p=0.012)，呈显著性差异。第二次单元测验、第三次单元测验与期中考试平均成绩，情况差不多，实验组平均成绩高于对照组3分以上，p值全部小于0.05，皆呈显著性差异。这表明对于高职计算机公共基础课程，信息技术支持的精准教学总体有效。

(二)学生、教学内容对高职课程精准教学有效性影响分析

在教学实验中，我们假定职教本科学生在前期基础、学习能力等方面明显优于高职学生。通过表2分析不难看出，对于计算机理论基础部分内容，无论是高职学生还是职教本科学生，信息技术环境下的精准教学是有效的。在第一单元测验、第二单元测验中，高职学生、职教本科学生实验组平均成绩均高出对照组平均成绩3-5分，p值均小于0.05，皆呈显著性差异。但对于第三单元WORD高级排版等复杂的实操内容以及期中考试综合内容方面，二者对精准教学有效性影响不一致。高职学生实验组平均成绩高出对照组成绩3分，p值均小于0.05,呈显著性差异。但职教本科学生，实验组成绩与对照组成绩均差只有1分，p值均大于0.5，无显著性差异。这表明对于计算机基础中复杂的操作题或综合题，精准教学对于职教本科学生有效性不足，对于高职学生有效性明显。另一方面，我们将各班级成绩排名前20%和排名后20%的成绩作比较(见表3、表4)，发现无论是高职学生还是本科学生，成绩排名前20%的学生，实验组与对照组成绩各有高低，均差均为2分之内，p值均大于0.5，且无显著性差异；但成绩排名后20%的学生，则无论是高职学生还是本科学生，实验组平均成绩均高出对照组平均成绩5分以上，最多高出7分，p值均小于0.05，呈显著性差异。信息技术环境下的精准教学，对于基础薄弱、学习能力不足的学生更有效，对于基础较好、学习能力较强的学生，有效性并不明显。

表3 各班前20%成绩数据

表4 各班后20%成绩数据

从表2中可以进一步发现，对于高职层次，不同教学内容并未体现明显的差异性，实验组平均成绩明显高于对照组，精准教学总体是有效的。但是第一次单元测验、第二次单元测验均值差距较之第三次单元测验和期中考试差值更大。对于职教本科层次，第一次单元测验，实验组18会计学(1)班平均成绩高于对照组18会计学(2)班平均成绩5分，p值小于0.05，呈显著性差异。第二次单元测验实验组平均成绩高于对照组平均成绩3分，p值小于0.05，亦呈显著性差异。但第三次单元测验与期中考试，二者分差仅为1分，p值均高于0.5，无显著性差异。结合表3、表4数据和前述讨论分析的结果，可以得出：对于第一次单元测验中的理论基础知识部分、第二次单元测验中的WORD基础排版等简单内容，信息技术支持的精准教学总体有效，但对于WORD高级排版部分，信息技术支持的精准教学对于“先进生”并未体现优势，有效性一般，而对“后进生”依旧有效性明显。

(三)教学系统对高职课程精准教学有效性分析

本部分我们需比较不同教学系统对精准教学有效性的影响。我们将高职18会计(8)班同步采用CEAC系统进行大数据精准教学实验以及同步三次单元测验与期中考试，其成绩与18会计(1)班成绩对照比较如表5所示。第一次单元测验，18会计(1)班与18会计(8)班成绩均差1分，p=0.641，无显著性差异。第二次单元测验、第三次单元测验以及期中考试，采用基础系统的18会计(1)班平均成绩低于采用CEAC系统的18会计(8)班3分以上，p值皆小于0.05，呈显著性差异。这一结果表明，对于理论基础偏理解识记部分，基础系统与CEAC系统对大数据精准教学有效性影响无明显差异。但对于WORD排版与高级排版等实操题部分，基础系统明显逊于CEAC系统。其原因在于CEAC系统各练习测试题库均与教材同步相关(各班级均采用CEAC教材)，其资源更有针对性。故而教学系统及其内涵资源与教学内容或教材匹配度越高，即科学性针对性越强，越有利于提升精准教学的有效性。这从侧面反映了教学系统的适用性对精准教学的有效性至关重要。需要强调的是，抛开与教材的匹配性，基础系统与CEAC系统在数据采集、统计分析方面功能大同小异，二者谁更先进不好定论，但可以肯定的是CEAC系统更适用于其所配套教材下的课程教学。

表5 不同系统实验数据

四、提升信息技术环境下高职课程精准教学有效性的策略

上面的研究与分析表明，在信息技术环境下，学生、教学内容、教学系统等诸多因素影响精准教学有效性。提升信息技术环境下精准教学的有效性，其根本在于保障各影响因素发挥积极作用。

(一)面向师生的精准教学有效性提升策略：分层教学

精准教学过程中，学生的作用不可忽视。我们的研究表明，大数据环境下，精准教学对于基础较差成绩排名靠后的学生更有效，对于基础较好学习能力较强的学生有效性并不明显。因此，引入分层教学，在不同层面上开展针对性的精准教学，特别是面向基础薄弱学习能力较差的学生实施精准教学，对于提升信息技术环境下精准教学整体有效性具有重要作用。当然，面向基础较好学习能力较强的学生，则需探索创新精准教学应用模式，以提升精准教学的有效性。

(二)面向教学内容的精准教学有效性提升策略：整合知识技能点

面对不同的教学内容，精准教学的有效性不尽相同。前面的实证研究表明，对于难度较大的实操题，不仅仅需要操作练习，更需要理解分析能力。如何精准评价理解分析能力，需要基于量化可测的教学目标，改革相应的教学内容，推进基于知识点、技能点的教学内容整合。一是构建基于知识点、技能点的教学内容体系，将以往的系统性知识、需要深度分析的程序性技能转换为常规的知识点、技能点。知识点、技能点对应量化可测的教学目标，从而将难度系数较大实操题转化为若干相对容易的便于精准评价的实操题，进而保障精准教学对教学内容的适用性。二是编写基于知识点、技能点的教材与配套资源，依据教学内容体系，编写基于知识点、技能点的教材及其配套数字教育资源，进而改进教学系统，保证精准教学的可操作性。三是建立持续改进的精准教学内容适配体系，即在精准教学实践中，通过干预、评价、预测与改进，不断优化原有的教学内容，进而提升其与精准教学的适配度，形成持续改进的自适应模式。

(三)面向教学系统的精准教学有效性提升策略：构建大数据系统

技术是精准教学实践的工具与载体。“工欲善其事，必先利其器”，从技术层面提升精准教学有效性，关键是提升教学系统本身的先进性与数字教育资源的数据价值，以利于精准教学的便捷实施与有效开展。基于上述实证分析，我们认为，基于技术层面提升大数据环境下的精准教学有效性，重在完善教育大数据、提升教育大数据应用价值。一是加强技术基础设施建设，建立面向课程的教育大数据。加大教育大数据基础建设的投入，整合现有的教学系统与数字教育资源，制定统一的数据标准接口，重构IT架构与信息化教学环境，提升网络带宽；成立数据中心，组件技术团队，建立教育大数据管理系统，为教学决策提供坚强的数据支撑。需要强调的是，大数据基础建设，需要统一筹划，避免各自为营与重复建设，以免影响后期的数据资源共享。二是建立基于教育大数据的教学决策支持服务平台，跟踪掌握学生学习状态数据，通过大规模的教育数据测量记录分析，做出针对性的干预与改进，进而为实施个性化的精准教学提供有效服务。

当然，在我们的研究与教学实验中，无论是基于何种系统，针对何种内容，精准教学的关键还在于教学主体的教学实践。精准教学实践的关键，又在于观察、测量、记录、分析数据。同样的数据往往可以解读出不同的意义。故而，科学解读数据，依据数据做出正确的干预与改进决策，是信息技术环境下教师有效实施精准教学的重要保障。因此推进教师数据素养提升，加强精准教学业务培训，强化精准教学认知与操作规范，使得教师养成基于数据分析的精准教学评价、分析与改进的意识，形成专业的“精准教师”团队，是保障精准教学有效性、促进精准教学应用与推广的重要途径。