數據素養視域下的教師數據利用教育研究進展

鄧李君，楊文建，張 娟，張曉梅

（1．四川外國語大學圖書館；2．重慶第二師范學院圖書館）

隨著大數據環境的不斷變化以及社會對于科學研究的日益重視，科學數據已然成為一種較為重要的資源，且隨著社會對于科研數據的持續關注，數據素養逐漸成為個體在認識數據、理解數據、操作數據、轉化數據、數據道德等方面綜合能力的代名詞，在對數據素養能力的評價中，數據利用能力通常是個體數據素養評價的重要基礎指標之一。同時，個體對于研究成果中相關數據的認知能力、自我效能感也會影響其所得出決策信息的正確性。對應教師所具有的數據分析者和決策使用者的雙重身份，數據素養成為大數據時代教師應該具備的一種極為重要的素養，是對教師教育能力更高層次的要求，對于教學相關環節所收集到的數據的利用能力以及自身的數據自我效能感將是影響其教學改進與教學效果的重要因素。［1］因此，對于教師數據利用能力的教育和數據自我效能感的培養是提升其數據素養的關鍵環節。

1 教師數據利用能力的界定

對于數據利用，其概念和具體的教育實踐都要早于數據素養。在長期的實踐發展過程中，信息素養、統計素養、科學素養等眾多素養概念中都有數據利用的相關內容，但由于文中討論數據利用與數據素養的關系，下文中均以數據素養范疇來界定數據利用。在數據素養的界定方面，Mandinach等將教師需要達到的數據素養水平歸結為：“知道如何識別、收集、組織、分析、總結，并了解數據的優先級，能夠提出假說，發現問題，解讀數據，確定方案，擬定教學計劃，實施和監督整個教學過程的能力”。［2］盡管目前業界尚沒有針對教師數據素養較為統一的評估框架，但對教師數據素養達成了共識。① 能夠獲取和衡量學生的成績數據；② 能夠利用評估方法分析學生的成績數據；③ 能夠將數據分析結果用于制定教學計劃或是改善教學環節。［3］結合教師的具體事務而言，教師的數據利用能力可以界定為：具備運用數據開展不同形式教學的理論基礎，能夠將整理和總結出的數據轉化為教學信息；能夠運用多種技術手段教學，能根據數據信息設計和調整教學計劃，并且能夠利用數據發現問題；［1］同時，能采用多種方法評估學習成果，并探究教學過程中各種數據的相關關系和因果關系，能夠利用數據為有特殊教育需求的學生提供個性化教學服務或輔導。［4］對于教師來說，數據利用技能、數據知識與認知能力、基于自我感知的數據自我效能感是貫穿教師數據利用能力的主體因素，［5］而對于教師數據利用能力的培養也大多從上述三個方面展開。

2 教師數據利用需求分析

教師數據利用能力的高低在于教師如何進行系列數據分析并將其整合為有利于教學的決策知識或信息的有效程度。［6］數據利用能力教育對應于教師的專業發展就可以解釋為提升教師在學校（也可以衍生到各種教學環節）有效地使用數據所需的技能、知識和自我認知的過程，這樣教師就可以反過來將對數據的理解轉化為信息或知識并用于改善學生的學習。［7］所以，教師需要理解不同學科領域的數據并將其轉化為不同表現類型運用于教學，助力教師的自我提升。

2.1 助力對教學知識理解的需求

早在20世紀80年代，Popham［8］就曾主張將數據用于改善教學環節，他指出美國教師所使用的通過標準化考試等測試形式獲得學生成績數據的分析結果應當用于改善教學環節而不是僅用作判定學生排名先后的工具，從數據中獲得的信息可以用于指導教學及學生的學習過程，同時將其用于教育決策，這已經成為許多國家的普遍共識。［9］Mandinach等人發布的數據素養白皮書指出了一些教師必不可少的基礎數據利用能力，［5］即教師需要了解相關學科領域所產生的數據和信息的學科知識、學科特性，并具備相應的數據分析能力和分析結果使用經驗，以及具備其他輔助進行教育決策的知識。美國特拉華州教育局在2010-2011年對四所小學的教師實行了強制性的數據利用能力培訓，以提升其對數據的利用能力以及對數據驅動決策這一教育形式的理解。［10］可見，相關基礎能力能夠有效提升教師對于教育學知識、個體間相互影響和相關關系的理解，助力其通過數據分析進行教育決策，助力其對教師數據利用能力這一教學知識需求的理解。

2.2 實現對教學支撐的需求

教師必須具備專業知識和數據利用能力才能從數據中提煉出信息并用于判斷問題和實施相應的解決方案。教學數據不僅包括學生成績等定量數據，也包括類似由課堂觀察、課堂測試所得出的定性數據或信息。雖然學校有大量比較容易獲得的定性和定量數據（如，反映課堂教學質量的觀測數據、學生對家庭作業態度的意見和建議、反映學生學習狀況的評估數據等)，以及其他廣泛的數據來源，但學生的成績數據卻是教師最常用也是最具有處理經驗的數據種類。美國大部分學校都配備數據小組來提高教師數據利用能力，并協助教師采集、分析和處理數據，然而這種方式的主要目的還是在于以培訓、示范、引導等多種形式來滿足教師提升自身的數據利用能力的需求。［11］從教師的角度來講，單靠學生的成績數據只能分析出較為單一的信息，而類似于學生成績得到提升的原因、可用于提升學生的學習成績的策略等內容都不能單純依靠對學習成績的分析結果得出，而是需要通過對大量相關數據的處理和分析才能得到。［12］因此，對不同類型、不同渠道的定性或定量數據的分析處理能力關系到教師能否正確分析數據并運用于教學，這也是實現其教學支撐的重要途徑。

2.3 實現自我提升的需要

在具體的教學實踐過程中部分研究者發現，雖然在學校范圍內很容易收集到數據，但是，由于其中部分教師的數據利用能力不強，［13］許多教師還是習慣于根據直覺和有限的經驗來做出決策，對于數據的利用經驗和自我效能感也與教師的數據利用能力直接相關。數據利用與一系列的過程有關，包括數據如何獲取、收集、分析以及如何轉化為信息，必須結合產生的環境來理解數據，利用專業知識將其轉化為有意義和可用于指導具體行動的信息，數據對教師的影響在一定情況下表現為教師所采取的具體行動，如果學校想讓教師使用數據來促進教學，那提升教師的數據利用能力成為至關重要的途徑。因此，通過提升教師對數據的多種來源以及利用的多元化途徑的認識，對增強其數據自我效能感和提升教師的數據利用能力都非常重要。

3 教師教學實踐數據利用研究

3.1 教師數據利用技能培養

Mandinach指出，提升學生的學習成績是教師的專業職責，而提高學生的成績不僅需要教師利用數據來支撐決策，也需要對決策實施效果進行相應的評估，從而驗證決策的合理性和有效性，而這幾個方面都涉及到數據利用技能。對于教師而言，教學和評估是兩個相互影響的非獨立環節，部分經驗豐富的教師一直將數據驅動決策的理念與方法用于對學生進行教育、引導和觀察，并用于檢驗學生在學習過程中是否存在曲解教育內容等問題的分析與評估實踐。［1］因此，對教師數據利用技能的培養應結合教師的教學實踐過程。

（1）通過評估工作促進教師掌握數據利用技能。對教師數據利用能力的另一個要求是做好評估工作，而相關的評估能力對于教師來說是衡量其數據利用能力的標準之一。［14］美國教師聯合會、美國教育測量委員會、美國教育協會曾聯合制定了教師的《學生能力教育評估標準（1990）》，提出教師必需掌握的七項評估技能，具體包括：① 能夠選擇適合評價教學決策的方法；② 能夠開發適合教學決策評價的方法；③能夠管理、測度、解釋利用測量（統計）工具和教師自主評估方法產生的結果，并對兩者進行比較；④能夠在改善學生學習過程、教學計劃、教學課程的決策過程中使用評估結果；⑤ 能夠在評估學生的過程中開發出有效的分級評估程序、方法、標準；⑥ 能夠與學生、家長，以及其他教育工作者溝通評估結果；⑦ 能夠識別不道德的、非法的、不恰當的評估方法和評估信息的使用行為。通觀這些要求，其中也較多地涉及了數據利用技能，可以將其作為對教師數據利用技能的具體培養指標和方向。

（2）基于多元數據的利用能力教育。除了將常規考試所獲得的學生成績用于評估，部分研究者還建議將學生流失率、留校率和畢業率等不同類型數據也作為教師數據利用技能教育的重要資源；［15］豐富且多元化的數據是準確分析教學效果和學生行為的有利條件，但相對而言，對于無法準確地理解和使用數據信息的教師來說，龐大的數據量和多元的數據類型會對他們的數據利用產生困擾，使其無法有效地分析和處理數據，最終阻礙其實施正確的教育決策。［16］因此，對于教師數據利用技能的培養也需要注重對其多元數據利用能力的教育。

（3）基于軟件的教育。在采用何種教育工具（軟件）才適合教師數據利用技能培養這一問題上，部分研究者指出，大型數據處理工具與簡單處理工具在提升個體數據利用技能方面各有優勢，但從常規利用方面來講，培養學生使用簡單數據處理工具的能力甚至比培養其使用大型數據統計工具的能力更為實用。［17］由此可知，以Excel為例，其在幫助教師分析和理解數據之間的關系、制作數據圖表方面更有優勢，相對于大型數據處理工具，教師更容易在短期內熟練掌握這種簡單數據處理工具；而大型統計分析工具的學習和掌握需要一個較長的實踐過程，對于大多數僅需要進行日常數據分析和數據處理要求的教師而言，選擇適合自己的簡單統計工具，反而利于培養教師的數據利用技能。因此，選擇何種教育軟件也是培養教師數據利用技能的關鍵。

3.2 教師數據知識與認知能力的培養

為加強教師對數據的認知與理解，Messick指出，從結構驗證的角度來說，測試成績并不能完全代表測試工具能發揮的全部作用，也并不能用成績來定義學生的進步。然而，教師卻可以將測試成績作為擴展對學生的認知與理解的結構指標來發揮測試成績的作用。［18］對教師數據利用能力的培養需要加強個體的數據知識，提升其認知能力，因此，必需要構建教師的數據使用能力培養策略并通過系列實踐活動來實現。［2］早期的數據利用能力教育方式主要有：① 記筆記（使其對所得數據知識建立進一步的認識和理解），穩固學習效果；② 視頻教學，加深個體對于技能（操作流程、操作方法、操作技巧）的理解；［19］③自我評估，通過對自己數據操作能力的持續評估，促使教師不斷補充、提升自身對數據的認知和理解。通常，教師要驗證一個因素或解決一個問題需要采集多種與學生相關的指標信息，一旦這些因素或問題被證實，教師就可以利用這些信息來進行教學決策。因此，教師需要通過大量的數據知識和認知能力的培訓最終成為數據專家。目前主要采取以下方式。

（1）基于學生模擬系統的教育方式。部分學者指出，在模擬學生信息系統中加入不同時期的學生成績并要求教師進行分析比對的過程，能夠提升教師對于數據的認識，強化其對利用多種方法使用數據重要性的認識。在針對教師數據利用能力的培養過程中，使用含有相關數據的模擬學生信息系統的系統工具進行培訓，在訓練過程中教師就可以有機會認識到究竟哪種類型的數據可以用于教學決策。［20］當前，模擬系統已然成為數據利用教育所必不可少的工具，教師能夠通過頻繁操作系統中的數據掌握數據知識并建立對于數據和數據利用方法的認識，同時對應的評估機制也利于教師穩固其對于數據的認知與理解。［21］

（2）基于數據處理過程的認知能力教育。研究表明，借助適當的技術工具，用過程教育方法能夠提升個體的推理能力、理解能力，并使其形成關于數據利用方法的認識。通過培養個體使用技術工具的能力是加強個體對于學習過程中所涉及的概念與知識的必要手段，而利用相關技術工具處理數據的過程也能夠使個體在脫離計算設備的條件下更加具有探索性和主動分析能力，［22］這種基于數據處理過程的認知能力教育方式同樣適用于對教師數據認知能力的培養。

（3）引導式教育。引導式教育是提升學習者知識、技能和自我效能感最有效的方式之一，通過引導式教育使教師不斷建立對于知識和技能的認知，相關教學實踐與模擬練習可以引導教師以熟悉的模式進行問題處理。［23］有學者提出基于引導式數據訓練的教師數據認知教育模式。這種模式大多會設計多門相關課程使教師能持續在學習中累積關于數據的知識、技能和基礎認知，［24］通常這種模式的教學材料由教案和對應的幻燈片、學習指南、練習內容組成，旨在通過整合的課程教學模式提升教師對于數據利用的整體認知。［25］

3.3 教師數據自我效能感的培養

具備數據處理經驗能使教師更清楚通過采用何種數據處理方式能更好地執行數據分析任務，并提高完成相關教學任務過程中的信心。［26］相對而言，教師的數據利用經驗主要來自如下環節：大多數教師對課堂評價過程中課堂決策環節的相關數據處理和利用具有很高的自我效能感，少部分教師在利用數據分析和確定學生的優點、長處與考試成績之間的相關性方面有很高的自我效能，［27］而僅有極少數的教師在解讀學生考試成績并將分析結果用于解釋個體學生成績的影響因素，以及輔助學生理解考試指導手冊上的信息過程中體現出較高的自我效能感。［28］對于教師而言，事實上大多數教師的自我效能感都是在其早期職業生涯中形成的，即教師的早期教學活動，教學輔導生涯利于建立教師的數據自我效能感。由此，教師的數據自我效能感的培養應依托于其教學及相關過程的各個環節，而具體的培養方式則包括以下幾個方面。

（1）基于心理學的培養。教師所需的面向教學環境的數據利用能力并不是一般意義上的數據統計技能或是運用教學評估方法的能力，而是表現為教師對于在教學環境中所收集到的數據的一種整體認識和預判，是一種對于數據的綜合感知。因此，教師數據自我效能感的培養可以通過心理方面的直觀教育或經驗累積來進行，如通過側面的積極影響來輔助提升教師數據能力的教學效果。［29］在數字網絡環境下，基于網絡的學習環境能夠使其建立對于數據處理的直觀認識并建立對于數據的自我效能感，基于心理學的相關教育方式對培養教師的數據認知與自我效能感具有重要作用，相關的心理學教育在建立教師利用數據進行教學實踐方面的信心具有重要價值，且使用學生數據的過程對教師帶來的在數據利用方面的直觀印象能夠使教師建立對于數據的認知更加直觀和穩定，從而利于培養教師的數據自我效能感。［30］

（2）基于過程的培養。除了通過相關心理學教育來加強教師對于自身的暗示和自我承認外，基于基礎數據處理工具的實踐過程和日常數據利用訓練過程也是提升教師數據自我效能感的有效途徑。相關研究表明，積極提升基于數據處理的經驗感知（自我認識）能夠提升教師在數據驅動決策中的信心，且使其更容易在教學實踐環節取得成功；而數據執行（處理）中的失敗經驗會降低教師對于數據的自我效能感，從而使其降低自我預期并可能導致其在后期愈加不容易取得成功。［31］使用情境認知理論進行分析可以推斷出，教師在進行數據交互和數據驅動決策的過程中，個體對數據的理解將會變得更深刻；同時，教師可以通過推斷多種情境下的相關數據之間的關聯關系來增強自身對數據的認識，這種方式能夠在促進教師對數據知識和技能的熟練運用的基礎上提升其對于自我能力的肯定。［32］因此，建立教師在數據利用方面的信心并通過反復的數據利用累積經驗，對于提升教師的數據自我效能感相當重要。

（3）非常規教育形式。一系列相互關聯的實際操作可以激發個體潛在的學習動力，并借助對應的輔助學習資料來維持這種潛在動力，這種打破傳統的復雜學習體系提供了一系列相互關聯的實際操作和對應的學習體系，將更有利于學習者掌握所學的知識。因此，除常規教育外，部分研究者也提倡教師從誤用和誤操作等環節中建立對數據利用的認識，以此引導他們獲得實踐經驗，并使教師基于自身的數據素養基礎與自我認知實現對自我學習和對自我認知的不斷調整。當教師通過自身努力提升了基于數據的感知能力和利用能力后，相關的數據處理方式和利用過程就能有效地提升其自我效能感。［33］

通過長期的數據利用能力教育，教師在數據利用方面的主要特點在于其數據利用行為表現出明顯的主動性和系統性，而不是個體隨機或偶然行為。當然，這也與教育技術和教學測量工具的逐漸增多有關，同時這也是現在的教師愿意將數據運用到決策過程的原因之一。［34］不可否認的是，數據利用能力與教師的教學實踐乃至教師自身的關系越來越緊密，且隨著大數據環境的不斷發展變化，教師數據素養中數據利用能力的內涵也在不斷深化。能否通過恰當的數據利用教育來合理、有效、快速地提升教師的數據利用能力，將會直接影響教師的教學實踐，甚至影響整個社會的教育發展歷程。