基于中学生学习行为大数据的精准教学

张明新 张爱兰

摘   要

大数据为精准教学提供了技术支撑。对中学生学习行为大数据的全面收集、准确分析和精准应用，既能使教师在了解学生真实学情的基础上，提高备课的目的性和针对性，构建科学的课堂教学结构，设计具有复习知识和驱动学习作用的作业与检测题，有力地促进学生学科核心素养的发展;又能让学生了解自己真实的学业水平，在教师的启发与引领下，利用大数据技术智能推荐的学习资源，进行高效学习，提高学习兴趣，增强学习自信，实现全面而有个性的发展。

关键词

中学生学习行为  大数据  精准教学  学情分析

随着教育教学改革的不断深入和教学理论的发展，当今倡导的精准教学不仅指教师的精准化教，还包含学生的个性化学。精准化教是教师在准确获取学生真实学习状况的前提下，在学生真实学习起点的基础上，依据学科课程标准要求，制定精确的教学目标;以学生学习中存在的共性问题为导向，参照教师教学用书调整教学重难点，设计针对性的教学内容;关注学生知识短板的差异性，精准选取个性化学习资源，有效实施差异化教学，真正落实因材施教;以发展学生的学科核心素养为目的，创设以学生为中心的课堂教学环境，构建科学的课堂教学结构，提高课堂教学效率;根据真实的学情数据，进行准确有效的教学评价，增强学生的学习自信心。个性化学是指每位学生都能准确地了解自己的学业水平，清楚自己的思维特点，知道自己的学困点，在教师的启发和引导下，借助现代化的教学手段，开发思维潜能，提高学习兴趣，实现学习的有效性，从而得到全面而有个性的发展。

随着信息技术的发展，数据量呈现爆发式增长，大数据技术得到飞速发展，其特有的准确的数据分析展示和智能化推荐功能[1]，为精准教学的开展提供了有力的技术支撑。在教育部印发的《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》中明确提出了要依托网络学习空间，逐步实现对学生学习行为的大数据的采集和分析，优化教学模式的要求[2]，为精准教学的迅速发展按下了快捷键。下面从大数据的采集、分析和应用三个方面，浅谈基于大数据基础上如何实施精准教学。

一、大数据的准确采集，奠定实施精准教学的基础

对学生学习数据的采集，是实施精准教学的前提和基础。只有对学生学习中产生的海量数据全面、准确、及时地收集，教师才能从中了解学生真实的学习状况，进行客观准确的学情分析和科学有效的学习评价。传统教学中，学情数据采集的操作难度和工作量都较大，且不全面、不精准。基于信息化教学的学情数据采集能在课前预习、课堂学习、课后作业及学业质量检测等各个教学环节中进行。

数据的采集途径主要分为线上和线下[3]。线上数据采集应用平台采集类技术[4]。主要通过两种渠道：一是利用学校的学习平台的在线学习资源，如视频、课件、题库等，使用电脑或其他移动智能设备进行线上课前预习、课堂学习和课后作业，平台系统则实时生成与收集学生学习行为中产生的海量数据;二是采用校企合作方式，联合打造学习平台，创设校企合作信息管理系统，统一数据和格式，实现大数据分享方式的采集。线下数据采集主要应用图像识别采集技术[5]。使用照相机、扫描仪及具有拍照功能的移动智能终端等设备进行数据采集。线下不仅能进行“手阅模式”的数据采集，即学生日常学习中完成的作业、练习题，教师先批改后拍照或扫描上传到平台，系统生成相应的数据;还能进行“网阅模式”的数据采集，对于学校或年级举行的大型考试，把学生试卷扫描上传到平台，客观题系统自动批阅，主观题由教师通过电脑或手机上的系统终端在线批阅，系统则自动生成相应的数据。达成常态化的数据采集，师生需要熟悉和掌握数据采集的操作方法，在日常的教学秩序下，综合应用各种数据采集技术，确保大数据采集的及时、真實和全面。

二、大数据的准确分析，把握实施精准教学的核心

对大数据的准确分析是实施精准教学的核心和关键。只有对大数据准确、科学的分析，才能挖掘出数据中隐含的有价值的学情信息。对大数据的分析方式通常采用在线处理方法，达到数据的实时分析，信息的及时反馈。要实现对大数据的准确分析，首先需要专业技术人员对采集的大数据筛选清洗，清除掉重复、错误及虚假的信息数据，保障数据的真实有效;再根据教学需求构建模型，应用数学统计、机器学习、数据挖掘等方法进行精准的数据分析[6]，形成可视化的学情诊断报告。

为保障数据分析后形成准确的可视化学情诊断报告，学习资源库中的资源要有精准的多标记标签，这就需要本校全体教师（或专业团队）分工协作，密切配合，精确标注。如对微课、慕课、课件赋予学科、知识点等属性标签，对题库中的试题标注题型、知识点、难度系数、课程内容主题、学科素养要求等多维度的标签，并对试题解析内容提炼生成解题思路和方法技巧标签等。准确的多标记标签不仅便于教师多方式精确选题组卷，方便师生从多角度搜索资源搭建“我的题库”，还能实现学习资源的个性化智能推荐，更能促进在准确的数据分析基础上形成精准、可视化的学情诊断报告。

学情诊断从学校、班级、学生、学科等视角对全校或全班学生每一次考试的各科情况进行数据分析，最终以学情报告的形式分别呈现给校长、班主任、学科教师和学生。在学科学情诊断报告中有成绩详情分析、考卷试题分析等内容。成绩详情内容对整套试题及每一道题从年级平均分、班级平均分、得分率、最高分和最低分等角度进行分析;考卷试题分析从知识点的维度诊断知识的架构和各级知识点的失分率，对于试卷中的选择题更能分析出每个选项的选择率等，以柱形图、条形图、折线图或雷达图的形式展示出来。观察学情诊断报告，学科教师能对自己的教学状况和学生的学情了如指掌：一是清楚了解每位学生学科成绩的班级排名与其班级总成绩位次是否匹配，明确重点关注的对象;二是清楚知道每位学生对具体知识点的掌握程度，知道他们的高频错题及其对应知识点，利于归纳学生的知识薄弱点，分析造成知识点薄弱的原因，剖析学生的知识结构，弄清教学起点;三是依据学情的总体情况，准确了解自己的教学情况，利于及时调整教学思路和教学设计。如图1是我县某学校2019-2020学年度第二学期化学第二次月考班级学情报告，从一级知识点分析，学生的知识短板是科学探究和身边的化学物质，再查看相关题目的答题统计，能清楚地知道各题答错的学生名单和人数，以及导致失分的二级和三级（单个）知识点。追本溯源，能弄清造成具体知识点薄弱的关联知识，促成教师在教学时有的放矢、游刃有余。

在个人成绩诊断报告中，对每学期各学科的每次考试从个人得分、班级平均分、年级平均分及最高分等方面分析，各次成绩以曲线的形式呈现变化趋势，对于试卷中每一道题目都从得分、知识点等角度全面分析，依据具体的学情，智能推荐学习内容。学生分析个人学科成绩报告，能了解自己每次考试各科成绩的优劣，在年级、班级中的位次、成绩的趋势变化;查看每道题的答题分析，能清楚地知道自己各学科知识的薄弱之处;利用错题情况分析，能明晰学习的方向，知晓补偿的内容;借助大数据技术的智能推荐，精选学习资源，优化学习路径，实施个性化学习，实现学习的实效、有效和高效。

三、大数据的精准应用，支撑精准教学的开展

1.设计精准方案

数据“说真话”，分析“道实情”。建立在精准数据分析基础上的备课比传统备课具有更强的目的性和针对性。在新授课备课中，依据课程标准的要求，根据新课预习效果数据报告，参照相关章节的学情数据诊断精心设计;在复习课和讲评课备课时，借助期中、期末和阶段检测的学情诊断报告精心谋划。精准的数据分析帮助教师精准选择各种课型下的教学内容，使课堂教学直接指向学生的学困点。

对于课時备课，教师根据学生的真实学习起点和学习需求制定科学合理的学习目标;依据学生学习中存在的共性问题，参照教师教学用书，确定准确无误的教学重难点;遵照学生的认知规律和知识结构设计灵活多样的教学方法;按照学生的个性差异，选取针对性的教学内容，实施差异化教学。针对上例，备课时要着重设计有关“身边的化学物质”和“科学探究”两个主题方面的内容，系统知识形成网络，归纳解题思路和方法，制定重点突出的课时教学计划，设计满足个性化需求的教学方案。

2.构建智慧课堂

构建科学的课堂教学结构、实施差异化教学对提高课堂教学效率至关重要。教师作为知识建构的引导者和智慧课堂的设计者，在学情数据分析的基础上，采取精准教与个性学相结合的方式，学生学习中存在的共性问题，教师集中讲解、检测反馈、巩固提升。个性问题采用小组合作学习和教师针对性辅导结合的方式进行个性化学习，实现“人人清”。以教师为主导，学生为主体，以“堂堂清”为目标，形成如图2所示的基于数据分析的高效课堂闭环，提升课堂教学效率。

对于上例化学月考中的共性问题，教师集中分析讲解，总结“科学探究”和“身边的化学物质”等方面的知识点，构建知识网络，归纳解题方法。利用变式训练，促进知识迁移，举一反三，开拓解题思路。之后，教师设计针对性的检测题，在线检测学生学习效果，利用教学管理平台及时反馈学情。反馈出的个性问题连同本次试卷中的个性问题，小组合作交流，在教师的精准辅导下，有效实施个性化学习。这种教学模式克服了“齐步走”教学弊端，真正落实了因材施教，实现了课堂教学的高效化、智慧化。

3.命制个性化作业和试题

大多数教师布置作业时搞“一刀切”，内容相同、要求统一、标准一致。没有考虑到学生的个体差异，致使部分学生的学习兴趣降低，学习信心丧失，甚至产生厌学情绪，影响其今后的发展。现实中学生的差异性是存在的，每个学生对知识和能力掌握的最终程度各不相同，教学中要根据每个学生学习的最终程度制定因人而异的要求。

大数据的精准分析为教师把握教学尺度提供了依据，根据往届同等水平学生的最终学习程度，制定每个学生的学习目标。在作业设计中力求题量不同，难度不同，训练的重点不同，作业布置做到因人而异。在检测题设计时分层命制，分为基础题、综合题、提升题。对不同学习水平的学生分层要求，实现一人一卷，提高检测题的针对性和有效性，发挥检测的评价和鼓励作用。用恰如其分的要求，最适合的学习内容，让每个学生达到自己应该到达的高度，从中获得成就感，增强学习自信心，实现学习的可持续性。

精准教学在本质上是依据教学实情追求教学的高效，其教学价值已被教育界广泛认可并得以推广。基于学生学习行为大数据及其分析技术的精准教学有效地实现了教学目标与学情数据的匹配，教学评价与学习目标的对位，教学过程与学习结果的一致;有力地促进思维与智慧的融合，知识到能力的提升，实现教学的高效化，学习的智慧化。在当今我国提出全面减轻中小学教师学生负担的要求下，精准教学的实施能很好落实上级政策，实现师生的寓教于乐、寓学于乐，全面提高教育教学质量。随着学校信息化建设的快速发展，教师信息化素养的提升，学习平台的建设与学习资源的优化，精准教学与传统教学将深度融会成一种新型教学模式，改变教师教和学生学的方式，促进教学的深度改革，促使教育全面落实立德树人根本任务。

参考文献

[1] 李微丽，罗汝，颜一鸣.基于大数据的用户行为分析系统[J].科技风，2020，14（04）：100.

[2][6]张江英.基于大数据分析的精准教学[J].中学政治教学参考，2019，26（25）：18-21.

[3] 林厚从.基于大数据分析的精准化教学[J].上海教育科研，2017，39（02）：63-67.

[4][5] 邢蓓蓓，杨现民，李勤生.教育大数据的来源与采集技术[J].现代教育技术，2016，26（08）：14-21.

【责任编辑  郭振玲】