大數據讓教師獲得解放

蔡立英/編譯

大數據讓教師獲得解放

蔡立英/編譯

● 中學和大學正擁抱這樣的技術——根據學生的能力量身設計學習內容，讓教師從教學工作中獲得解放。這是一種進步嗎？

當阿尼西亞·霍金斯（ArneciaHawkins）去年秋季在美國亞利桑那州立大學入學時，她當時并沒有意識到，她正志愿成為美國高等教育一項改革實驗的被試者。在春季學期快要結束時，她就在這里從一臺機器上學習數學。在亞利桑那州立大學一個校區的沙漠度假勝地，在溪谷的一個設備齊全的計算機實驗室，她和一個二年級學生杰西卡正在練習年金計算。通過一個軟件儀表盤，她們能按照自己的節奏，點擊和滾動視頻、文字、測驗和習題。當她們練習時，她們的答案和計算過程的大量數據就被傳輸到遠方的服務器。由一個數據科學家團隊開發的預測算法，把她們的統計資料與成千上萬其他學生的數據相比較，從而尋找霍金斯在學什么、在糾結什么、接下來該學什么以及到底該怎么學等線索。

對霍金斯來說，有一臺電腦當她的老師是一種改變。“我不想撒謊，一開始我很惱火。”她說。這一安排對她的教授來說也是一種轉變。數學家大衛·赫克曼（DavidHeckman）已經習慣了給學生講課，但是他不得不承擔起巡回導師的角色，回答學生的舉手提問，當他們遇到難題時輔導他們。不過很快，雙方都開始看到一些好處。霍金斯喜歡自己掌握節奏，這讓她可以利用個人時間在筆記本電腦或是實驗室的電腦上學到前面去。對赫克曼來說，這個項目讓他更容易跟蹤學生表現。他打開一個儀表盤，就能清楚地知道，每個學生學得如何——不僅知道誰上道了誰還沒有，還知道誰在研究某個給定的概念。赫克曼說，他更喜歡講課，但是他在調整。對教員來說，很明確的優點就是，軟件為他們承擔了大部分的評分工作。

學期結束時，霍金斯將完成她在大學所需修的最后一門數學課。將來回想這種數字驅動的課程模式時，她將會認為是“正常”的大學經歷——而在現在看來是如此新鮮、富有爭議。“我們這里到底有沒有常規的數學課啊？”她問。

大數據席卷教育

亞利桑那州立大學做出邁向電腦化學習的決定，有其必然性。擁有7萬名學生的亞利桑那州立大學是美國最大的公立大學。和美國教育的各個層級的機構一樣，它也在經歷一些痛苦的改變。過去五年，這所大學已經失去了50%的國家撥款。與此同時，入學人數在上升，校園中驚現大量沒有準備好進行大學水平學習的學生。“我們有海量的學生要去教育，這些學生是我們以前從來沒有想過要去教育的，”亞利桑那州立大學數學系主任阿爾·博格斯（AlBoggess）說，“政治家們說，去教育他們，補習？你們自己想辦法。”

兩年前，亞利桑那州立大學的管理者們想通過通識教育基礎必修課——尤其是那些不成比例導致學生退學的課程，比如大學數學，來尋找一種更高效的教學方式。在聽了紐約市自適應學習領域的Knewton創業公司創始人兼首席執行官何塞·費雷拉（JoseFerreira）的一席話幾個月后，亞利桑那州立大學做出了一個重大決定。那年秋季，幾乎沒有爭論和預告，就把4700名學生放到了電腦化的數學課程里。去年，大約50名教師，通過在Knewton公司的軟件上運行的3門數學入門課程，輔導了7600名學生。亞利桑那州立大學的目標是到2014年秋季，調整新增的6門課程，每年新增1.9萬名學生到自適應學習的隊伍。

亞利桑那州立大學是數據驅動的個性化學習最早和最積極的采納者之一。但是，所有級別的教育機構都在做相似的選擇，以應對增長的入學人數、縮減的財政預算，以及對學生成績更迫切的要求。45個州和哥倫比亞特區的公立小學和中學都在加緊執行英語語言藝術和數學的更高的新標準，即共同核心州立標準，而那些學校需要新的教材和考試才能做到。大約一半的考試將會是在線的和自適應的，意味著電腦將根據每個學生的能力，量身定做試題，計算每個學生的分數。學校系統正在對其他自適應項目進行實驗，從小學生的數學課和閱讀課，到幫助高中生準備大學先修考試的 “測驗引擎”。這個技術也在海外流行起來。世界經合組織的國際學生評估項目（PISA）是面向15歲學生、每三年舉行一次的考試 （迄今為止在超過70個國家和經濟體舉行），PISA的2015年考試將包括自適應的內容，以評估不易測量的技能，比如合作解決問題。

自適應學習的倡導者們說，有了這一技術，我們終于能夠負擔得起向每個學生提供個性化的指導，從而摒棄了在過去兩個世紀主宰西方教育的工廠模式。批評者說，是數據驅動式學習，而不是傳統學習，威脅著要把學校轉變成工廠。他們把這種愈演愈烈的數字化視為營利性公司打著“改革”的旗號向老師和學生推銷其產品的另一種沒必要的買賣。分析一個學生的優點和缺點，然后調整教材和教學方法以適應每一個學習者，這被認為是更高級的任務，其實教師們幾百年來都做得很好，而電腦現在只不過是在拉后腿。反對者說，我們不應該把這些任務分配給電腦來做，而應該投入更多來培訓、聘用和留住好老師。

盡管自適應學習公司聲稱，他們的腦中只想著美國兒童的未來，其盈利潛力卻不可否認。數十家公司蜂擁而入這個快速發展的教學技術市場，如今是一個價值數十億的行業。多達20%的K-12學校的教學內容已經是數字化的，一家名為“教育成長顧問”的市場分析公司的創始合伙人亞當·紐曼（AdamNewman）說。盡管自適應學習軟件在數字化教學這塊蛋糕上只分得很小的一片——K-12學校的市場大約是5千萬美元——卻將迅速增長。紐曼說，“自適應”這個概念已經在K-12學校中深入人心。“在K-12學校中，長年來的重點都是差異化教學，”他說，“差異化教學，即使沒有技術，實際上已經是一種自適應的形式。”

高等教育的管理者們也在漸漸熟悉自適應。在最近的一次高校內部艾德/蓋洛普民意調查中，66%的大學校長說，他們覺得自適應學習和考試技術很有前景。比爾和梅林達·蓋茨基金會已經發起了自適應學習市場加速計劃，將給美國高校發放10筆10萬美元的經費，用于開發連續三個學期中至少有500名學生參加的自適應課程。“長期來看，20年以后，我希望每門課程實際上都帶有某種自適應的成分。”美國東北大學的數字教育專家彼得·斯托克斯（PeterStokes）說。那會是一件好事，他說，這是以一種從未做過的方式將經驗學習和認知科學應用于教育的機會。尤其是高等教育，“極少有教師受過如何教學的正式教育，”他說，“我們去做一些事情，而且我們認為會有效果。但是當你開始對其進行科學的衡量時，你才意識到我們做事情的方式有一些是沒有經驗基礎的。”

自適應的科學

一般而言，“自適應”指的是一種電腦學習界面，它不斷地評估一個學生的思考習慣，自動地為其定制學習材料。不過，一點也不奇怪的是，競爭者激烈地爭論誰才能獲得真正的“自適應”這個名號。有人說一項僅僅只是基于你是否選擇了面前的正確選項而選擇你的下一個試題的考試——一個根據二進制邏輯分支而自動轉向的考試——在2013年看來，并不能算是完全的自適應。這樣看來，自適應需要對每個用戶都創建心理測量圖，而且還要根據那個人的進展持續調整經驗。

為了做到如上兩點，自適應軟件的開發者必須把一份學習材料中的每一個概念之間的聯系先畫出來。一旦做完這個，每次一個學生看一個視頻、讀一段解釋的話、解決一個實際問題或是參加一個測驗，關于學生表現的數據、內容的有效性等數據就傳到了服務器上。然后，算法把那個學生的數據與成千上萬甚至上百萬其他學生的數據進行比較，應該會得出一個模式，表明那個學生正在糾結一個與他心理測量圖相同的其他學生相同的概念。軟件將知道什么材料對那種類型的學生很管用，然后對學習材料進行相應調整。有來自上百萬學生的數十億數據，還有足夠的處理能力和經驗，這些算法應該能夠做各種預測，甚至可以告訴你最好在早上9:42到10:03之間學習指數。

它們應該也能夠預測讓你記住你正在學的東西的最好途徑。Area9是一家支撐麥格勞-希爾教育出版集團自適應智能學習產品的數據分析軟件開發公司，其首席執行官烏爾里克·尤爾·克里斯滕森（UlrikJuulChristensen）強調他的公司使用了記憶退化的概念。超過兩百萬學生目前在使用智能學習的自適應軟件來學習各種主題，自學或是作為課程的一部分。研究表明那些學生（實際上是我們所有人），當他們學了一個新單詞、后來在快要遺忘時重學一遍，對一個新單詞記得最牢。Area9的教學軟件使用算法來預測每個使用者的特定的記憶退化曲線，這樣它就能提醒一個學生，他上周學的某個東西，到現在就快要永遠從他的腦海中遺忘了，他得及時復習。

很少有老師敢說自己有這種先見之明。然而，克里斯滕森擯棄了電腦能取代教師的觀念，“我認為我們不會愚蠢到會讓電腦接管教育我們的孩子的任務。 ”他說。

反沖

3月，位于紐約州錫拉丘茲西山中學的社會研究教師杰拉爾德·孔蒂 （GeraldJ.Conti），在他的Facebook上貼了一封言詞尖刻的退休信，很快成為了病毒般的轟動事件。“我們的立法者索要聯邦政府的稅收，”他寫道，“卻把孩子出賣給‘培生教育’這樣的私人公司，這讓我們大失所望，”培生公司是教育出版巨頭，與Knewton公司合作開發產品。“我的職業正被一種普遍的不信任氣氛所貶低，命令老師不能開發和管理他們自己的測驗和考試，或是給他們自己的學生考試打分。”孔蒂認為，大數據不會給大家帶來個性化的學習，而是會導致教育的單一化：“STEM（科學、技術、工程和數學）統治著今天，‘數據驅動’的教育尋求的只是一致性、標準化、測試和僵尸般地堅持粗淺通用的共同核心州立標準。”

孔蒂的退休信只是反對以高科技為導向、以測試為重點的教育改革浪潮的其中一個例子。一月，西雅圖的加菲爾德中學投票抵制學業進度測量（MAP）考試，這項考試在全美的各個學區進行，評估學生表現。與學區主管和學校理事會糾纏之后，老師們繼續抵制，抵制運動很快擴大到了西雅圖的其他學校。芝加哥和其他地方的教育者也舉行抗議活動，以示團結。5月中旬，報道稱，西雅圖的中學將被允許退出MAP，只要他們用其他的評估來取代MAP。

數據驅動學習的支持者將很容易就反駁這些反對者，如果他們能明確地證明他們的方法比現行的方法要好。但是他們做不到，至少目前做不到。關于有效性的實證證據，正如自適應學習的一位倡導者、美國布魯金斯研究所的科技創新中心的創始人達雷爾·M·韋斯特（DarrellM.West）所寫的，“是初步的、印象派的。”對自適應學習的任何精確評估都得孤立并解釋所有的變量：班級學生人數的增加或減少；教室是否是“翻轉”的（意味著家庭作業在課堂內完成，而講課是通過視頻在學生的課余時間進行的）；學習材料是否通過視頻、文字或游戲來發放等等。亞利桑那州立大學說，修讀Knewton公司的發展數學課程的78%的學生都通過了，而原來的通過率只有56%。不過，總是有這種可能，更多的學生通過，不是因為技術，而是因為政策的改變：大學現在允許學生重修發展數學或是將一個學期的課程延長為兩個學期，而不用交兩次學費。

即使自適應技術的支持者證明自適應學習的效果很奇妙，他們還是要面對隱私問題。調查表明，很多人覺得無孔不入的心理測量數據采集令人不安，尤其是目睹了今年早些時候inBloom公司遭遇的憤怒。inBloom公司主要為學生數據——姓名、地址、手機號、到課率、考試分數、健康記錄，提供線下的數據存儲——其數據格式能使第三方教育應用使用這些學生數據。當inBloom公司2月成立的時候，公司宣布與9個州的學區合作，然后家長們被激怒了。對學生信息的“全國數據庫”的恐懼迅速擴散。批評者說學區通過inBloom，把孩子的私密數據出賣給公司，這些公司通過為一個并不存在的問題提供解決方案而牟利。經家長們這么一鬧，9個州中有6個州都退出了合作。

這可能看起來很像是過度反應，但是平心而論，自適應教育的支持者已經在談論一個跟隨學生整個教育生涯乃至更長時間的學生數據檔案。去年秋季，教育改革運動“現在開始數字化學習”發行了一期報紙，主張為前K-12學生創造一個 “數據背包”——里面裝著孩子們每一級的成績單，這樣他們在開學的第一天出現時，身上就帶著“關于他們的學習偏好、動機、個人成績的數據，以及隨著時間的推移一個不斷擴充的成績記錄。”一旦到了申請大學和找工作的時候，不就可以使用存儲在他們的數據背包里的成績作為憑證了嗎？類似的事情在日本已經成為現實，用自適應學習軟件iKnow學過英語的管理者把他們的iKnow分數列入個人簡歷中，已是一件尋常事。

這不是考試

我們還遠遠搞不清楚，憂心忡忡的父母和鄙夷的教員是否足夠多，多得可以阻擋教育大數據的前進腳步。“現實是，這是大勢所趨，”美國加州大學洛杉磯分校的評估研究中心主任伊娃·貝克（Eva Baker）說，“大數據將不僅僅是教育的一小部分，而將成為一大部分，它將落實到位，因為它比做職業發展更便宜。”

這并不意味著老師要離開，也不意味著學校會越來越迷戀考試，有可能恰恰相反。足夠先進的考試與教學是很難區分的。在一個完全自適應的課堂，學生們將被連續地評估，學生每一次敲擊鍵盤和點擊鼠標都會反饋成一個學習者檔案。高風險的考試可能最終會消失，被永久監測的運算所取代。

早在這些發生之前，大眾普遍的轉變將會讓這些計算機化的教學和考試方法，像對亞利桑那州立大學的霍金斯和她的同學一樣，雖然現在看來如此新奇，也會變得很尋常。教師們也會回心轉意的。亞利桑那州立大學的執行副教務長菲爾·雷吉爾（Phil Regier）相信他們會回心轉意，至少“我認為絕大部分教員會說，這是一個很好的舉動，順便說一下，不出三年，80%的人將不知道除了計算機化的還有啥別的教學和考試方法。”

[資料來源：Nature][責任編輯：彥 隱]