學習分析支持下的教師區(qū)域研修平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

劉清堂 徐 彪 張 妮 張 倩 羅 磊 高 揚 周姝言

(華中師范大學教育信息技術(shù)學院 湖北 武漢 430000)

0 引 言

2018年，國家先后出臺了與我國新時代教師教育息息相關(guān)的兩大文件《中共中央、國務(wù)院關(guān)于全面深化新時代教師隊伍建設(shè)改革的意見》及《教師教育振興行動計劃(2018-2022)》，明確了教師專業(yè)發(fā)展對新時代教育改革與發(fā)展的重要性。網(wǎng)絡(luò)研修與校本研修整合培訓通過建立“個人空間—教師工作坊—研修社區(qū)”等網(wǎng)絡(luò)研修環(huán)境，完善校本研修常態(tài)化運行機制，達到提升教師學科教學能力，實現(xiàn)教師專業(yè)發(fā)展。教師區(qū)域研修是網(wǎng)絡(luò)研修與校本研修整合培訓的一種新形式，受到了行政部門及學者們的廣泛關(guān)注。

區(qū)域研修是在一個行政區(qū)域內(nèi)，由教育局或下屬各片區(qū)組織跨學校或跨學區(qū)的教學研修。該模式能夠充分發(fā)揮“強帶弱”、“好幫差”等特性，特別適用于邊遠農(nóng)村等欠發(fā)達地區(qū)的教師培訓[1]。有別于已有的區(qū)域研修活動形式，如專家講座、面對面的教學研討、教師工作坊等，信息技術(shù)支持下的區(qū)域研修平臺能為教師網(wǎng)絡(luò)教研提供資源共享、研修活動開展和成績評價等支撐環(huán)境，具有不受時空限制、交互方便、資源更加豐富等特點，對于促進區(qū)域教育均衡發(fā)展、教師共同成長、資源共享等具有重要作用。

已有的教師研修平臺，如教師研修網(wǎng)、國開等以“學習”為導向，以建構(gòu)主義學習理論為理論基礎(chǔ)，重視形成性資源。教師研修平臺應用為區(qū)域教師研修提供了靈活研修方式，有效彌補了已有的面授講座和校本研修中管理薄弱、評價困難等問題。但是已有的研修平臺上需要進一步拓展：

① 研修流程控制、過程管理較弱。平臺管理不能適應有組織、可管理的區(qū)域教師研修需求。

② 網(wǎng)絡(luò)研修模式不豐富，局限于資源的自主學習、點評式交流等，不能深入課堂教學一線，發(fā)現(xiàn)教育教學中存在的問題，缺乏理論與實踐能力培養(yǎng)結(jié)合方式。

③ 缺乏有效的教師研修績效評價方法，不能為教師的教學過程提供精準分析和針對性支持。

近年來，學習分析技術(shù)作為從海量數(shù)據(jù)中提取隱含、潛在信息的工具,能夠通過對這些海量數(shù)據(jù)的處理獲得對教學過程更全面且深刻的認識,也能夠為師生提供更智能和個性化的教學輔助策略[2]。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，以學習分析為核心的“大數(shù)據(jù)驅(qū)動式教學”模式已成為當下智慧教育時代的重要教學手段[3]。同時，我國教師遠程研修平臺也發(fā)生了深刻而巨大的變化[4]，建構(gòu)一個在不同情境下適用于不同教師的研修平臺是今后的研究方向[5]。

本文先對國內(nèi)研修平臺功能進行了統(tǒng)計，然后對學習分析支持下的教師區(qū)域研修平臺功能進行了設(shè)計，最后對該研修平臺進行了實現(xiàn)和測試。測試結(jié)果表明學習分析支持下的教師區(qū)域研修平臺能夠?qū)處熝行奚尚再Y源進行匯聚，對教師研修績效進行評價，為教研員管理、監(jiān)測研修過程提供了有力支持，極大地提升了區(qū)域內(nèi)研修的效率。

1 相關(guān)研究

當前國內(nèi)部分教師研修平臺的功能統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。其功能具有以下特點：① 平臺主要功能包括作業(yè)提交、測試、上傳資源、下載資源、通知公告等；② 平臺角色劃分為管理員、教研員、教師、指導專家等；③ 平臺提供基本的研修活動工具，如磨課、論壇研討、在線教研等活動工具。④ 績效評價、模式設(shè)計、資源上傳等功能對教研員主體作用依賴性強。

表1 國內(nèi)已有研修平臺相關(guān)功能統(tǒng)計表

不難看出，當前研修平臺的功能集中在對于研修過程的支持，能較好地滿足教師在研修過程中的各種需求，但以下幾個方面仍需要加強：

① 對于教師在研修中產(chǎn)生的大量資源，這些研修平臺沒有相應的學習分析工具來進行處理，導致資源利用率較低，研修內(nèi)容缺乏精確分析。

② 在開展區(qū)域研修時，多數(shù)地區(qū)都會將參加研修的教師分成若干個研修小組，部分教師在研修時往往不能與所在研修小組內(nèi)的其他成員進行深度的交流及互相學習，很難對研修過程和結(jié)果進行反思。

③ 當前各平臺缺乏對研修流程的控制和管理，一些過程性問題得不到及時解決。

④ 當前國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)研修平臺在開展研修時，常常需要教研員用戶使用平臺提供的功能組件來自行設(shè)計研修活動，信息技術(shù)應用能力較低的教研員用戶往往無法將平臺提供的功能充分地利用起來，極大地限制了研修效果。

在技術(shù)飛速發(fā)展的今天，如何去設(shè)計新一代的研修平臺引發(fā)了越來越多的學者思考。藏鴻雁[6]認為信息技術(shù)環(huán)境下研修平臺應該要具備個性化的研修系統(tǒng)以及完善的評價系統(tǒng)；趙健等[7]認為網(wǎng)絡(luò)研修平臺應該增強用戶體驗，持續(xù)為教師專業(yè)發(fā)展服務(wù)，加強教師學習行為數(shù)據(jù)的收集和分析，推進符合信息技術(shù)特點的培訓模式；林秀瑜等[8]認為網(wǎng)絡(luò)研修工具應該能夠支持研修過程中的信息共享、協(xié)作交流、反思日志、過程監(jiān)控等功能。此外，研修平臺應該預設(shè)多種精心設(shè)計的研修活動模式，教研員用戶可以導入這些研修活動模式并對研修活動進行過程性管理。研修平臺還應將研修教師們在研修平臺上的各種活動數(shù)據(jù)、日志進行記錄，并以此作為對研修教師們的學習行為分析、績效評價、研修平臺改進的基礎(chǔ)。

2 平臺設(shè)計

2.1 需求分析

經(jīng)了解，當前國內(nèi)教師們對于研修平臺的新增功能需求如下：

① 充足的研修資源的支持。當前國內(nèi)研修平臺提供的研修資源總量、利用率較低。教師們在研修期間對于相關(guān)資源的需求往往無法得到滿足。新型研修平臺應該提供充足的研修資源，并將教師在研修過程中產(chǎn)生的資源有效地收集起來并進行分類，形成“資源庫”以供后續(xù)研修教師使用，以此促進研修資源的重復使用，而不是停留在資源的瀏覽、搜索層面。

② 研修活動的支持。許多教研員在開展研修時，往往會對當前國內(nèi)研修平臺上研修活動的設(shè)置感到困擾。新型研修平臺應該提供若干種實用的研修模式并能夠“一鍵導入”，以此簡化教研員用戶在平臺上的操作，將更多的精力集中在研修的開展上。同時，教研員用戶可以根據(jù)實際情況對這些模式中的活動及流程進行增、刪、修改等操作。此外，若教研員用戶對這些模式不太滿意，則可以通過使用平臺提供的功能組件來自行設(shè)計研修模式，最終達到預期的研修效果。

③ 學習分析工具的支持。當前國內(nèi)研修平臺的功能集中在對研修過程的支持，而對于研修過程中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)以及研修結(jié)果，則沒有相應的工具來進行處理。許多教師在研修結(jié)束后往往不知道如何進一步提升自己的專業(yè)技能。新型平臺應提供一系列的工具來幫助教師對研修過程中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)進行學習分析，并提供針對性的改進建議和意見，以此提高教師的專業(yè)技能。

2.2 教師研修活動設(shè)計及過程控制

平臺開設(shè)了四種研修活動模式：課例研修，主題研修，微課題研修，同儕研修。① 課例研修是一個教研集體通過在一定時期內(nèi)，對某一教學內(nèi)容進行反復的、深入的學習、研究和實踐，找到有效的教學解決方案，提高整個教研集團的教學水平和解決教學問題的能力。② 主題研修主要通過對案例視頻進行分析，有效提升教師的協(xié)作能力、反思能力和教學能力。③ 微課題研修是以混合學習環(huán)境為支撐，以課題研究為依托進行的教育教學研究活動，制定研究計劃，圍繞同一個專題，多次反復開展研究活動，為教師解決教育教學中的實際問題起到良好的推動作用。④ 同儕研修是一種為促進教育公平和均衡發(fā)展，利用直播課堂實現(xiàn)同一區(qū)域內(nèi)更大規(guī)模的優(yōu)質(zhì)教師教育資源共享的“一對多”異校同儕研修模式。

以課例研修為例，該模式采用“3-2-1”線上線下相結(jié)合的方式來進行研修。其中：“3”是指每位研修教師需要參加個人備課、協(xié)同備課和反思備課等三次備課；“2”是指每位研修教師需要參加兩次研討；“1”是指每位研修教師需要參加一次研修總結(jié)。每位研修教師需要將在備課、研討、研修總結(jié)等過程中產(chǎn)生的教學設(shè)計、課堂觀察量表、會議記錄、自評報告等材料上傳至研修平臺，平臺會自動將這些材料保存下來且教研員可以對這些材料進行評分或點評。在課例研修中，平臺會為研修教師及教研員提供文件模板、過程管理、資源存儲，以及線上討論功能等資源或工具支持，確保研修的順利開展。

教研員可以選擇開展這四種研修活動中的一種或者多種，系統(tǒng)會根據(jù)教研員選擇自動生成研修活動。此外，教研員在實際使用過程中可以根據(jù)所在地區(qū)實際情況對研修活動進行增加、刪除、修改等操作，也可以通過使用平臺提供的功能組件來自行設(shè)計研修模式。

2.3 平臺架構(gòu)及功能設(shè)計

綜上，本文對學習分析技術(shù)支持下的教師區(qū)域研修平臺進行了設(shè)計。本平臺基于B/S架構(gòu)，管理員、教研員、教師可以通過計算機或其他移動設(shè)備來進行研修和其他操作。圖1為平臺的功能模塊設(shè)計圖，圖2是平臺整體運行情況設(shè)計圖。

圖1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計圖

圖2 系統(tǒng)整體運行情況設(shè)計圖

本平臺由基本功能模塊、研修功能模塊、研修管理與績效評價模塊、資源匯聚模塊、學習分析模塊五個模塊組合而成。

① 基本功能模塊，主要包括用戶的登錄、注冊、密碼找回等功能。

② 研修功能模塊，主要實現(xiàn)教研員在開展研修時所需要用的一些功能，例如作業(yè)收集、實時研討、課程論壇、互助評價、在線測試、問卷調(diào)查等，能夠滿足教師研修中對于組內(nèi)同步、異步協(xié)作學習的需求。教研員在使用時，能夠根據(jù)實際情況對研修流程以及活動進行控制和管理，對研修模式進行二次設(shè)計，增加、刪除功能模塊或修改功能模塊順序，以達到最佳的研修效果。

③ 研修管理與績效評價模塊，主要包括研修數(shù)據(jù)審計、相關(guān)數(shù)據(jù)導出等功能。管理員以及教研員可以通過研修數(shù)據(jù)審計功能來了解當前研修活動的參與人數(shù)以及參與教師的一些基本情況，如在線時長、發(fā)帖數(shù)量、作業(yè)得分等；相關(guān)數(shù)據(jù)導出功能則是可以將這些數(shù)據(jù)以Excel的格式導出，為教研員對參研教師進行評價提供了有力支持。

④ 資源匯聚模塊，主要用于向研修教師提供額外的研修資源，供研修教師下載并使用。這些資源來自兩個部分：教研員在研修時上傳的資源和各位參加研修的過程中上傳的教案、課件、課堂實錄等資源。該模塊具體實現(xiàn)邏輯如圖3所示。

圖3 資源匯聚模塊邏輯圖

⑤ 學習分析模塊，主要包括S-T分析功能、RT-CH分析功能和教師參與行為分析功能。基于S-T分析結(jié)果，教師可以對課堂實錄進行行為分類并進行定量分析；而RT-CH分析結(jié)果使教師得知課堂實錄中的“S(學生)行為”、“T(教師)行為”的占有率及兩種行為之間的轉(zhuǎn)換率。這兩個結(jié)果可以幫助教師對自己的課堂行為進行分析并與其他優(yōu)秀的教師進行對比，針對性地改進自己的課堂，從而對自己的缺點進行補足。教師參與行為分析功能則主要用于對研修教師和教研員在研修過程中的參與行為進行分析。該模塊聚焦于教師和教研員在研修中的參與行為，并最終以高頻詞、積極情感詞和消極情感詞三個關(guān)鍵詞的Excel圖表形式呈現(xiàn)給教師和教研員。S-T、RT-CH分析模塊具體實現(xiàn)邏輯圖如圖4所示，教師參與行為分析模塊具體實現(xiàn)邏輯如圖5所示。

圖4 S-T、RT-CH分析模塊邏輯圖

圖5 教師參與行為分析邏輯圖

此外，為了更好地開展研修活動，該平臺預設(shè)了五種角色：全站管理員、區(qū)域管理員、教研員、專家、研修教師，其中：教研員負責組織研修活動；區(qū)域管理員、平臺管理員則負責對所屬區(qū)域內(nèi)、平臺上的研修活動和賬號進行管理；專家則負責為教研員、教師、研修活動提供建議和意見。這五種角色在該研修平臺的具體關(guān)系如圖6所示。

圖6 用戶關(guān)系示意圖

3 平臺實現(xiàn)與應用

3.1 研修活動工具研制及流程管理

(1) 研修活動工具。如圖7所示，平臺的開發(fā)采用B/S架構(gòu)，前端基于Bootstrap框架進行頁面的自適應設(shè)計，通過使用MVC(Model/View/Controller)模式來實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)綁定。基于Ajax技術(shù)來實現(xiàn)前后端數(shù)據(jù)交互。后端則是基于PHP的ThinkPhp框架開發(fā)而成。用戶可以通過手機、電腦或平板電腦來使用該平臺。圖8是教研員角色PC端正在開展的研修活動界面，可分為站內(nèi)導航、個人信息及站內(nèi)會話、研修活動導航、個人空間、研修活動主體、研修活動進度、其他研修活動導航等區(qū)域。平臺為教研員用戶提供了測試、投票、討論區(qū)、作業(yè)等功能組件。這些功能能夠滿足教研員用戶在日常研修中的收發(fā)電子文檔、在線測試、在線討論等需求。此外，教研員還可以通過選擇“互動評價”來讓小組成員互相評價。圖9是該模塊所有的功能組件。

圖7 系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

圖8 PC端一門正在開展的研修活動截圖

圖9 平臺上的功能模塊

(2) 平臺管理與流程控制。本平臺共設(shè)有五種角色，分為三級權(quán)限。教師賬號的權(quán)限為參加研修、使用平臺的研修工具，以及上傳、下載各種研修資源等；教研員賬號在教師賬號的基礎(chǔ)上增加了發(fā)起研修活動、設(shè)計研修流程、對該賬號綁定的研修活動進行數(shù)據(jù)審計等權(quán)限；區(qū)域管理員賬號可以對該賬號所屬區(qū)域內(nèi)所有的研修活動、教研員和教師賬號進行管理和數(shù)據(jù)審計；平臺管理員則可以對平臺所有賬號進行管理和數(shù)據(jù)審計；專家賬號則擁有瀏覽各地的研修活動、在研修活動中的討論區(qū)發(fā)表觀點、在線指導教研員和研修教師的權(quán)限。

平臺上的研修活動一般由區(qū)域管理員或教研員發(fā)起，之后由教研員組織教師加入到研修活動。一般由教研員自行對教研活動進行管理由區(qū)域管理員對所屬區(qū)域內(nèi)的研修活動進行管理。而專家則負責對研修活動中出現(xiàn)的問題進行解答。圖10是平臺上某地區(qū)正在開展的研修活動。

圖10 某地區(qū)正在開展的研修活動

教研員能夠在研修開始前選擇平臺提供的四種研修模式，并將該模式對應的研修活動“一鍵導入”。在導入后，教研員可根據(jù)所在地區(qū)實際情況對研修活動進行一定調(diào)整。此外，教研員還可以通過使用平臺提供的功能組件對研修活動的流程進行設(shè)計。圖11是某教研員正在對功能模塊調(diào)整順序。

圖11 對平臺上的功能模塊進行調(diào)整

此外，研修活動中的每一個功能組件都能通過添加限制來達到控制研修流程的效果，這些限制條件包括：活動進度，日期，評分，分組。這四種限制條件可以單獨出現(xiàn)，也可以以排列組合的形式形成新的限制條件。例如若教研員希望各位教師在完成了某次作業(yè)后進行測試，則可以將該測試的開啟條件設(shè)置為該作業(yè)已完成。同時，教研員可以設(shè)置完成作業(yè)的截止時間。通過對各功能組件的有效時限和限制條件進行設(shè)置，教研員能夠?qū)ρ行捱M度及研修流程進行有效控制。圖12是平臺為所有功能模塊提供的可選限制條件。

圖12 平臺上可添加的限制條件

(3) 資源匯聚模塊。該模塊主要用于收集各位教研員、教師、專家在研修過程中產(chǎn)生的各種資源并自動分類，最終形成“資源庫”以供后續(xù)研修教師使用。本模塊會在各位用戶上傳資源前詢問用戶是否同意系統(tǒng)將資源移動到“資源庫”處。在用戶同意之后，系統(tǒng)會首先將各位用戶上傳的資源按關(guān)鍵詞附上標簽。此后，系統(tǒng)會將上傳的資源按文件類型進行分類。最后各位用戶上傳的資源就會被移動到“資源庫”里，供后續(xù)參加研修的教師檢索、使用。

3.2 績效評價工具實現(xiàn)

本模塊包括研修數(shù)據(jù)審計、相關(guān)數(shù)據(jù)導出等功能。其中研修數(shù)據(jù)審計是通過對研修教師在平臺上的活動日志進行統(tǒng)計得到的結(jié)果，包括總在線時長、最后一次登錄時間等數(shù)據(jù)；教研員在研修活動中往往會根據(jù)研修情況，為研修教師布置一些研修任務(wù)并進行打分，數(shù)據(jù)導出功能可以幫助教研員導出教師研修活動完成情況和得分情況。此外，教研員可以為研修活動設(shè)置權(quán)重，平臺會根據(jù)教師活動得分及相應權(quán)重自動生成最終成績，并以Excel的格式反饋給教研員。圖13是平臺上數(shù)據(jù)導出功能截圖。

圖13 數(shù)據(jù)導出功能示意圖

3.3 支持教師研修的教學分析功能實現(xiàn)

該模塊S-T分析功能、RT-CH分析功能需要各位教師先對自己或他人的課堂實錄按“S(學生)行為”、“T(教師)行為”進行手動標注并用Excel文件記錄下來。此后，用戶需要在平臺上傳該Excel文件。系統(tǒng)會自動對文件進行分析并在最后以圖表的形式將結(jié)果返回給教師。本模塊最多可以支持兩個文件同時上傳并生成比對結(jié)果，教師可將自己的課堂實錄與其他教師的課堂實錄進行對比。圖14和圖15是一名高中數(shù)學教師課堂實錄的S-T、RT-CH分析結(jié)果；教師參與行為分析功能則通過對教師研修過程中在線討論中的教師的認知、情感等行為進行深入探究，充分挖掘出研修教師在主題討論中的認知度、情感特征等，從而對教師進行良好的監(jiān)控和引導[9]，有效提升教師信息技術(shù)應用能力。圖16是該模塊對平臺某一研修活動中教師們消極情感的分析結(jié)果。

圖15 RT-CH分析功能結(jié)果

圖16 消極情感分析結(jié)果

3.4 系統(tǒng)的測試與應用

該平臺于2018年11月正式上線，用于教育部-中國移動科研基金“信息技術(shù)支持下的區(qū)域教研模式及試點”項目的試點工作。截至目前，平臺注冊用戶已經(jīng)超過4 000人，日均活躍用戶數(shù)為700人。平臺上已經(jīng)結(jié)束的和正在開展的研修活動達1 200余次，共產(chǎn)生了相關(guān)研修資源(課件、教學視頻、教案等)302 GB，隨著正在開展的研修活動進一步推進，預計還會產(chǎn)生1 TB左右的教學資源。同時，該平臺的協(xié)作學習模塊以及課堂分析模塊經(jīng)歷了實際研修中的反復迭代，已經(jīng)生成了較為穩(wěn)定的版本，受到了廣大研修教師的一致好評。從總體上看，該平臺能夠滿足區(qū)域研修所需要的功能。圖17是某地正在開展的一門研修活動截圖，圖18則是該研修活動在移動端的截圖。

圖17 PC端一門正在開展的研修活動截圖

圖18 手機端截圖

4 結(jié) 語

2010年實施“國培計劃”以來，我國教師整體素質(zhì)已經(jīng)有了較大的提升。然而，不同區(qū)域教師的信息化教學能力及信息技術(shù)應用水平仍有較大差異[10]。本文針對我國教師特點對學習分析技術(shù)支持下的區(qū)域研修平臺進行了設(shè)計并實現(xiàn)，力求讓研修教師獲得最好的用戶體驗。此外，本平臺重視研修流程控制、研修過程管理，教研員用戶能夠便捷地對研修流程和過程進行管理；提供多種成型研修模式，能夠“一鍵導入”；簡化了教研員用戶在平臺上的操作，減小了教研員用戶因信息技術(shù)應用水平對教師研修效果帶來的差異；重視資源匯聚，在用戶運行的前提下，平臺上產(chǎn)生的所有教學資源(視頻、課件、教案等)會被收集起來，形成“資源庫”供后續(xù)研修的用戶學習使用；提供多種學習分析工具，幫助教師進行自助反思，提升自我，對我國教師專業(yè)發(fā)展及區(qū)域研修做出了一定貢獻。該平臺目前運行狀況良好，得到了用戶的廣泛好評。下一步將會聚焦如何做到在跨平臺時研修者的基本信息互通，在其他研修平臺上實現(xiàn)CAS(Central Authentication Service)單點登錄以及在高并發(fā)的情況下提供穩(wěn)定而流暢的研修體驗。