基于大数据分析的精准教学研究

-长沙县一中刘烈文名师工作室

一、预期研究成果 

主要阶段性成果（限报6项）
序号	研究阶段 （起止时间）		阶段成果名称		成果形式		负责人
1	2018-01-01 -2021-09-01		我校利用大数据分析的教学现状调查研究报告		调查报告		柳国强
2	2018-03-01 -2021-06-30		基于大数学据分析精准教学设计		教学设计		王斌林、田丰
3	2018-03-01 -2021-06-30		学生学业成长档案		过程材料		田丰
4	2018-03-01 -2021-06-30		《基于大数据分析精准教学论文集》		论文		郭帅、周小伟
5	2018-03-01 -2021-06-30		《大数据分析平台》等软件		测评工具		柳国强
6	2018-03-29 -2018-07-29		开题报告		开题报告		柳国强、郭帅、周小伟
7	2018-03-29 -2021-10-09		结题报告		结题报告		柳国强、郭帅、周小伟
最终研究成果（限报3项，其中必含研究报告）
序号	完成时间	最终成果名称		成果形式		负责人
1	2021-09-30	《基于大数学据分析精准教学的项目研究报告》		研究报告		柳国强
2	2021-06-30	《基于大数学据分析精准教学设计》		教学设计		王斌林、田丰
3	2021-06-30	基于大数学据分析精准教学论文集		论文		郭帅

 

二、课题开题 

一、问题的提出

随着移动互联网时代的到来，智能学习工具的普及，基于大数据分析的智能化程度越来越高，学习环境的改变带来了学习方式的不断革新。以学生为主，注重学生自主参与的网络学习在教育教学领域如火如荼地开展起来。这种超越时空限制的教学模式给传统教学带来了前所未有的冲击。然而，单纯的网络学习并不利于学生系统知识的掌握，也不利于学生情感态度价值观的培养；传统的课堂教学又不能很好的体现学生的主体地位。在线教育资源虽类目繁多，但质量参差不齐，不能与课堂教学进行有效的融合。

如何运用大数据优化课堂教学，将在线教育资源与传统课堂教学有机整合起来，既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分体现学生的主动性、积极性和创造性是当今教育教育研究的新热点。

二、课题界定

1、本课题中的大数据指的是在教育教学领域中，由师生的教学行为所产生的海量信息。数据是反映教学效果的最为显著的指标。基于大数据的分析，运用可视化知识状态跟踪，让课堂教学精准化。

2、精准教学基于斯金纳的行为主义学习理论而提出，主张学习即操作性条件反射，以流畅度作为衡量学习发展的指标，信息技术是其操作的基础与助力；精准教学的实践操作，首先要精准了解学情、确定目标，其精准选择教学内容与形式，然后是进行学习行为的精准评估与评估结果的精准应用。

3、基于大数据分析精准教学的项目研究是借力信息技术，将大数据分析智能化，将学生的知识状态可视化，从而精准课堂教学、精准辅导学生；运用阶段学情报告，提升学生能力；优化作业布置，提升学科素养；强化自学能力，拓展学习空间；运用大数据分析，强化年级教学管理等等。

三、国内外研究现状

1、大数据应用于教育领域的研究现状

大数据时代的来临对教育领域产生重大影响，并推动着传统教育进行变革。2012年3月，美国政府提出“大数据研究与开发提案”，其中明确提出要提升教育领域对大数据的应用能务。在国内，葛道凯等基于数据挖掘技术，在E-Learning数据挖掘方面，进行了学习者特征识别、学习者在线学习行为分析和师生交互分析。

2、国外的精准教学研究尽管已历经半个多世纪，但进展缓慢，主要集中于通过教学实验来评估精准教学的效果。如Downer、Griffin等的研究表明，精准教学可以显著提高学生的阅读能力；Gallagher、Str?mgren等在数学教学中进行了精准教学实验研究，结果表明精准教学对于数学学习困难的学生有显著作用。

我国的精准教学研究则刚刚起步。在中国知网以“精准教学”为篇名、关键词进行检索，检索日期截至2016年12月31日，所得文献仅为13篇，且论文发表时间基本都在2016年之后。具体来说，祝智庭等从信息化教学改革的角度，结合智慧学习分析了精准教学的基本理论与模式设计，提出了基于递归思想的精准目标确定方法；梁美凤从理论引介的角度，介绍了精准教学的基本概念、操作流程及其应用价值；张灵芝提出了翻转课堂下的精准教学模式及其实践策略；郑怡文等[17]借助数字媒体技术，通过提取人脸表情和体态特征对学生进行精准关注，这实际上是精准教学衍生出来的技术方案。由此不难发现，当前我国的精准教学研究存在问题：研究总量偏少，研究者关注、跟进精准教学的研究成果不多，因此，对精准教学进行多元视角研究，对于我国教育教学改革具有重要意义。

四、选题意义与研究价值

1、选题意义

随着“互联网+”技术的推广，以云计算、数据挖掘和移动互联为支撑的大数据技术，给教育教学带来了颠覆性影响。精准教学自诞生以来，便与程序、数据密不可分。在传统教学环境下，囿于技术条件，精准教学的理论研究与实际应用不容乐观。而在大数据环境下，学生学习行为的自动测量、自动记录、高效分析与精准预测均已成为现实，使得精准教学突破了传统教学环境下的操作困境，为下一步的应用、推广提供了强有力的支持。需要强调的是，基于大数据的精准教学模式在教学实践中的应用，不仅需要大数据的技术支持，更需要有与之相应的思维理念的跟进。基于大数据分析精准教学的项目研究具有重大意义。

2、研究价值

基于大数据分析精准教学的项目研究价值在于：大数据使得精准教学测量数据更为精准可行；大数据使得精准教学能够兼顾学生的个性化发展；大数据使得精准教学环境更为开放高效。

五、课题理论依据

1、2012年教育部编制印发了《教育信息化十年发展规划（2011-2020）》，指出要把教育信息化带动教育现代化作为一个战略选择，大力推进信息技术与教育教学深度融合，实现教育思想、理念、方法和手段全方位创新。

2、精准教学的理论依据——Skinne的行为学习理论

Skinne是美国新行为主义心理学的创始人之一，他认为人类行为主要是由操作性反射构成的操作性行为，操作性行为是作用于环境而产生结果的行为。人类的一切行为几乎都是操作性强化的结果，人们有可能通过强化作用的影响去改变别人的反应。在学习情境中，操作性行为更有代表性，因此操作性反射在学习过程中尤为重要。1954年，Skinne将这一理论引入教学，认为教学就是提出学生应达到的目标并对学习过程进行控制，辅以训练、反馈和纠正性补救等措施，形成所要求的行为即达到目标并立即给予强化；对于那些偏离目标或未达到目标的行为，则在不强化的前提下进行纠正。

3、 精准教学的程序方法——练习与测量

精准教学的程序方法要求学生日常练习并精准测量其学习表现，即每天花费一定时间（1分钟或几分钟）进行练习与测量。练习是测量的基础，且这一过程需要长期开展并持续记录。一般来说，测量得到的频率数据将由教师记录于标准变速图表中，该图表可以精确预测学生的知识或技能何时能够达到流畅度的要求，以判定当前学生的学习表现随时间的推进是否进步明显、是否需要修改干预措施。在教学过程中，教师可以根据学生日常的练习、测量与记录情况，并通过频繁监测学生的学习行为状态采集相应的数据，以获得学生的发展情况。

六、研究目标及研究内容

1、研究目标

1）基于大数据分析，进行课堂教学精准教学模式研究。

2）基于大数据分析，进行促进学生能力提升和个性化发展的策略研究。

3）基于大数据分析，推动教学管理与评价研究。

2、研究内容

1）研究如何运用可视化知识状态跟踪，精准进行课堂教学，精准辅导学生，进行课堂教学精准教学模式研究。

2）研究如何运用阶段学情报告，有效提升学生能力，优化作业布置，提升学科素养，进行促进学生能力提升的策略研究。

3）研究如何利用数据分析，据展学生学习空间，促进学生个性化发展，进行促进学生个性化发展的策略研究。

4）研究如何运用数据分析，提升年级教学管理策略。

七、研究思路

 

八、研究方法

1、教育行动研究的方法。由于本课题研究以提高学校教育质量的实际问题为导向，重视教师的参与，从事研究的人员主要是应用研究结果的人员，研究的情境就是具体的教育情境，强调问题解决的立即性而不在于一般理论上的推论，因此选用该研究方法。本课题开展教育行动研究将遵循螺旋式发展的运行程序。第一个循环为：设想（即研究方案）——计划（根据研究方案制订的具体实施计划）——行动——考察——反思。第二个循环为：修正后的计划——行动——考察——反思。

2、教育文献检索的方法。本课题研究除了需要相关教育理论和政策文件作为支撑，还需要对研究对象所在学段、学科的课程标准，所在年级和学科的教材、教学辅助材料，以及学生品德发展、身心健康、学业负担等众多文献资料进行检索。运用教育文献检索的方法将做好：分析准备——文献搜索——文献加工等系统研究工作。

3、大数据的分析方法。大数据的分析方法较多，本课题研究主要采用：

（1）机器学习。主要是设计和分析一些计算机可以“自动”学习的算法，即从已知数据中分析获得规律，并利用规律对未知数据进行预测的算法。如自然语言处理、语音和手写识别等。

（2）数据挖掘和预测模型。例如在教育数据挖掘中，我们可以建立学生行为模型，通过现有数据（已掌握的知识、动机、元认知、态度等）预测学生未来的行为。可以通过领域模型分析学习内容和最优的学习顺序。还可以通过实验设计和回归模型，评估不同的教学法设计对学习效 果的影响。

（3）数据的可视化。可视化可以帮助人们直观、快捷地从数据中发现规律。例如标签云就是把文字加权可视化的一种方法。

九、研究步骤与措施

1、准备阶段（2018年3月－2018年7月） 

1）做好课题的选题、立项等工作。

2）制定课题的具体研究方案。

3）组织教师和课题研究人员学习作为本课题研究依据的相关教育理论、政策文件和有关大数据改变教育的文章，理解本课题研究对提高学校教育质量的现实意义。

2、实施阶段（2018年8月－2021年6月）

1）完善课题研究方案，组织研究。具体措施：

 a. 进行大数据分析，运用可视化知识状态跟踪，精准进行课堂教学，精准辅导学生，进行课堂教学精准教学模式研究。

 b.进行大数据分析，运用阶段学情报告，有效提升学生能力，优化作业布置，提升学科素养，进行促进学生能力提升的策略研究。

 c.研究如何利用数据分析，据展学生学习空间，促进学生个性化发展，进行促进学生个性化发展的策略研究。

 d.研究如何运用数据分析，提升年级教学管理策略。 

2）召开课题研究经验交流研讨会。

3）开展阶段性研究成果汇总活动，对项目实验研究进行阶段性评估。

3、总结阶段（2021年6月－2021年9月）

       1）收集整理课题研究的数据资料，并进行统计分析，提交工作报告。

2）撰写课题研究报告，做好课题结题工作，并对项目质量进行终结性测评。

3）总结优秀研究成果。

十、预期成果

1、课题研究的实际效果

运用数据实证呈现的精准课堂教学、精准学生辅导、学生个性化主动学习、教师整合新技术的专业发展和学校教育质量提高的实际效果。

2、课题研究的经验性成果

1）、基于教育大数据分析，教师精准课堂教学的个案研究报告。

2）、基于教育大数据分析，教师精准辅导学生的个案研究报告。

3）、基于教育大数据分析，学生个性化自主学习个案研究报告。

4）、基于教育大数据分析，学校精准教学管理研究分析报告。

5）、基于教育大数据分析，相关科目精准教学设计。

3、课题研究的理论认识成果

1）、本课题研究团队在本课题研究中出版的著作、发表或获奖的论文等理论认识成果。

2）、基于大数据分析的精准教学项究结题报告。

 

三、我校大数据研究平台--知心慧学

 

 

四、研究成果

 

一、基于教育大数据分析，教师精准课堂教学的个案研究报告

案例1

高二理科卷

 

 

案例2

高二文科复习卷

 

 

开展大数据精准教学

二、名师引领--对互联网+时代教育教学的思考

 

三、大数据课题校本教材--牵手大数据  助力新教育

四、群策群力深研究