教育信息化助推学生个性化学习的突破路径

陈兴冶

纵观教育信息化的发展历程，“投入大、产出少”始终制约着教育信息化稳定、持久的发展。透过现象洞察其本质不难发现，技术应用的有效性问题一直以来没有得到根本性解决，而这种“技术使用的非显著性差异”现象已成为笼罩在教育信息化或教育技术学研究上空的一朵“乌云”。

作为上海市唯一一所十年一贯制的实验性学校，我们在创建教育信息化标杆校的过程中一直在思考如何拨开“乌云”，寻找技术有效应用的良方。建校以来，我们致力于基于学生个性特点的研究来开展个性化学习，所以我们认为教育信息化的首要任务是促进学生的个性化学习，进而助推学校发展，而要实现这一任务，顶层设计和研究先行就显得尤为重要。

加强顶层设计，把握教育信息化发展的方向

早在2017年，学校就在五年发展规划中提出“重点推进五大项目的研究”，其中之一就是“信息技术支持的教育教学的深度融合”，这不是一个单列项目，而是与其他几个项目并行且跨学段、跨学科及统领五大项目推进的基础性支撑项目。通过该项目的研究，依托学校长期跟踪研究中的全程、全样本数据来实现学生的个性化学习解决路径，更好地让学生发展，实现课堂教学的变革。

与此同时，学校从价值、实践、应用和保障四个维度将信息化项目进行精分与细分。价值层面主要体现学校的办学理念，是育人价值的具体体现;实践层面聚焦微观教学和中观学校层面，针对课堂教学改善、兴趣激发的目标，开展潜能识别、课程推送、生涯规划、学习模型等方面的研究;应用层面主要依托实践层面的研究成果注重物化的信息化平台建设;保障层面主要包括软硬件环境、运行机制等方面的构建。

顶层设计对于技术层面来说则是实现数据融通，为此我们着力打造学校的“数字底座”。该底座的建成为应用服务的具体运行提供统一数据标准，进而达到各教学子系统的互联互通，更好地实现学生学习数据的汇聚与挖掘。如图所示，目前，学校对各教学系统中的50个数据库进行了融通，对接了市区级3个数据库，基于此实现了资源共享、教学支持、学习交互、决策评估及其他保障五大类56个应用服务的顺利运行，为数据驱动的教学实践活动的开展提供了可能。

以体育教学为例，一般体育课的监测指标主要关注学生的运动密度和平均心率，较多信息技术企业开发了“智能手环”在课上检测这两个指标。学校在实现融通数据后，体育教师在“篮球双手胸前传接球”一课中，除使用BMI数据作为学生心率检测标准外，还引入体测数据来表征运动指标，针对相同BMI数据但体质状况不同的学生给予不同运动干预。同时，结合学生餐食的营养成分数据建立个性化的运动模型，监测学生在体育课上所需达到的运动量，教师则通过学生心率变化、热量消耗的警示来调节教学过程，从而形成了“一对一”个性化运动的目标。

坚持研究先行，明确教育信息化高质量发展的路径

学校始终認为，教育信息化高质量的发展，研究是一项基础性的工作。研究的目标不能从技术视角出发，仅仅把信息技术视为简单的工具，而应聚焦于人的学习，逐步发现并解释学习、技术、认知三者的交互机制，提高技术应用的有效性。在信息化标杆校的推进过程中，学校重视教育研究成果转化工作。通过基础研究工作的开展积累大量成果，基于成果以“数字底座”作为支撑开发了潜能识别系统、个性追踪系统以及心理测评系统。研究先行，可从两方面着手进行实施。

一是政、产、学、研的协同创新。政，主要指政府部门或教育行政部门，通过课题、项目、展示活动等平台，实现基础教育信息化成果的共享，通过政策扶持、资金支持等推动学校信息化的整体发展。产，主要指借助技术企业将各类研究成果落地，实现产品化、标准化，进而形成常态化教学平台和系统。学，则指中小学校立足学校场景，基于学生特点进行教学应用研究，积累实践经验并逐步形成理论成果。研，是多方协同创新机制中的核心要素，主要通过与大学、科研院所的合作进行基础研究，使教学实践能得到基础理论的有力支撑。

二是分级递进，主要将研究分成基础研究、实验研究、普及研究三个层级。利用多方协同创新机制，各方根据自身的特点开展相应层次的研究。

基础研究，主要是面向未来发展的前沿、难点问题进行探索。如学校所开展的“课堂学习情绪对学业成绩影响”的研究，这是一个比较前沿的研究领域，该研究主要分为三个阶段。第一阶段，学业情绪如何来表征。第二阶段，影响学业情绪的因素有哪些。第三阶段，如何通过干预学业情绪来促进学业成绩。目前，研究还处于第一阶段。我们利用多模态表征的观测系统，通过对面部表情的行为分析来发现学生的外部表现，通过对皮肤电反应数据的检测来观测学生生理唤醒的状况。

以初中心理课中的“情绪调节”一课为例，其教学目标是让学生了解情绪伴随生理的变化，认识到不同教学阶段的学生情绪变化是不一样的。通过对观测系统的心理变化曲线图进行分析发现，学生在观看视频时诱发了恐惧情绪，心理曲线就发生明显的变化，而在放松状态曲线变化幅度较小，通过对可视化数据的比对与分析，观察情绪跟曲线变化之间的关系，从而更好地实现自我调节情绪。此外，通过三节物理课的教学实证研究发现，不同学生在相同的学习环节或者使用相同学习资源的时候，所出现的情绪唤醒比较相似，继而可以推测，若在不同的学习过程中对情绪进行适当干预，是有可能改善学业状况的。

实验研究，主要为解决当下碰到的教育问题，对成熟的基础研究成果进行实验验证。如上海师范大学董玉琦教授团队经过长期基础研究，提出了“技术支持的基于认知发展的个性化学习（TPLC）”的内涵、路径及机理。学校基于该研究成果进行了较长周期的实验研究。其中一项实验研究是力图通过技术的干预来促进认知发展，从而提升核心素养，进而发现认知发展和核心素养、学业成绩之间存在一定相关性。通过TPLC理论演绎，构建了相应教学模式，即通过认知起点测查来精准分析学生的学情，进而进行学习设计（资源、过程、评价）以实现个性化学习活动。学校采用归纳的方法，在8个学科进行了100多课时的实证研究，使TPLC教学模式更契合教学实际，真正实现基础研究成果在教学现场的落地。

普及研究，主要是对在实验研究中的一些比较稳定的成果进行实践推广，其标准为实验数据稳定、教学模式可靠和学理清晰。

在TPLC教学模式的普及研究中，初中数学做了一些本土化实践的改进，如初三“综合复习专题”的试卷分析一课，教学流程基本上围绕TPLC教学模式中的四环节展开。在技术角度，教师课前利用极客对学生学情进行数据收集与分析;根据学情特点及知识难重点，选择比较合适的几何画板作为学习工具，以支持可视化的教学活动;课堂教学过程中通过智能点阵笔进行数据收集来及时调整分组情况，适时进行点评与反馈。经过对比实验发现，该教学模式的教学效果明显优于传统经验型教学方式。

反思与改进

教育信息化是一项系统工程，而工程特性决定了教育信息化必须“重研究、强规划”，在破解“技术应用有效性问题”的道路上，我们且行且思，不断改进实践方法与路径，期间也引发了些许思考。

思考一，信息化是一项体现过程的工作，而且一定会经历“雄关漫道式”艰难的过程，因此不要希望一夜之间就可以把“乌云”驱散。只有当学科教学法、教学方式得到改進且与技术迭代相融合并达到理想状态时，信息化才有可能真正体现其应有的价值。思考二，推进信息化的基础条件是数据，因此在开展工作时必须认真思考采集哪些数据，应采用哪种结构的数据进行分析，如何做到系统之间的数据关联以实现校验。

“技术进课堂”是教育信息化高质量发展的核心，而物化技术需要企业不断研发与创新。从学校育人角度看，校企合作、成果产品化步伐需进一步加快，唯有成熟研究成果的尽快落地，才能将理论成果打造成低门槛使用的技术产品，从而转化为一线教师的教学效益，进而提升学生的学习效果。从教师发展角度看，让教师在实践中研究，在研究中不断发展，需要提升教师在平时教学中教学经验系统化的能力，提升教师将系统化教学经验转化成信息化教学模式的信息领导力。

随着大数据、人工智能、深度学习等技术的不断演进与突破，为实现教育场景下的数据采集、学习状况捕捉、学习特征与需求分析提供了技术实现可能。然而，技术的价值不在于技术本身的价值属性，其价值体现应取决于技术使用场景及其使用者，从这个意义上讲，作为教师及学校管理者唯有进行教育教学创新，利用技术赋能课堂教学，才能实现人的知识、能力与情感的全面发展。

作者单位：上海市实验学校