大數據助力大規模個性化教育實踐探索

胡存兵 張喜鮮

摘? 要 信息技術發展推動大數據時代到來，大數據推進教育教學變革。以科大訊飛股份有限公司“高中生物個性化學習手冊”為例，從設計原理、有效策略及使用場景三個方面介紹其應用實踐，從助力學科教學效率提升以及大規模個性化教育發展兩個層面總結其實踐意義。

關鍵詞 大數據;個性化學習手冊;大規模個性化教育;高中生物

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）06-0034-04

Practice and Exploration of Large-scale Personalized Education Assisted by Big Data//HU Cunbing， ZHANG Xixian

Abstract The development of information technology promotes the?arrival of “big data era”， and big data promotes the reform of education and teaching. Taking iFLYTEK senior high school biology per-sonalized learning manual as an example， this paper introduces its?application practice from three aspects of design principles， effec-tive strategies and use scenarios; and summarizes its practical significance from two aspects of promoting the efficiency of discipline teaching and large-scale personalized education development.

Key words big data; personalized learning manual; large scale per-sonalized education; senior high school biology

0 引言

隨著互聯網發展和信息技術的進步，大數據時代已經來臨。大數據一詞最初起源于互聯網和IT行業，指的是數據量巨大、來源多樣和類型多樣的數據集[1]。通過一定的技術對這些數據進行處理和分析，可以從中得到事物運行的信息和發展的規律。大數據其實已經被應用于很多領域，如在醫療健康領域，通過一些穿戴式的傳感設備來記錄人的行為、生理等各方面的信息，通過這些數據來了解或判斷人體是否處于健康狀態，是否需要采取干預措施等。美國一家有名的睡眠管理設備創業公司Zeo給用戶戴上特制的頭部設備，通過測量腦電波的傳感器，可以追蹤不同階段的睡眠，如輕度睡眠、深度睡眠和快速眼動睡眠。這些數據被發送至用戶的智能手機，并自動上傳至網上私人睡眠數據庫。這些數據通過分析，將被用來改善用戶的睡眠質量[2]。近年來，隨著智能手機、計算機技術的進一步快速普及，大數據技術和應用越來越受到人們關注和重視。

1 大數據在教育領域的應用及存在的問題

應用? 在教育領域，大數據也能發揮巨大作用。有一些在線教育課程的教師會分析學生在觀看課程視頻時候的行為數據，如果大多數學生需要反復觀看課程中的某個部分，這就可能表明這些地方教師講得不夠清楚，接下來教師就會特別注意并加以改進[3]。這只是大數據應用的一個簡單例子。試想，如果班級人數成千上萬，每個學生都能通過計算機聯網學習，并能把上課、讀書、完成作業、參加各種活動而產生的數據存儲和記錄下來，其數據量必然十分驚人，而這些數據就是值得收集和研究的教育大數據。數據量、數據類型越多，配合以適當的數據挖掘和數據分析技術，能從中發現的問題或規律也就越多，這就可以為改善每一個學習者的學習和促進整體的教育教學變革提供依據。

從促進人的發展角度看，個性化教育一直是教育工作者追求的理想教育模式。而中小學教師其實已經在使用各種類型的基于大數據技術的網絡平臺來輔助自己，以期望在教育教學過程中既能實現規模化，又能實現個性化，像智學網、極課大數據、麥學習、一起作業網等。通過這些平臺，教師能夠開展更加精準的教學，學生也可以更加了解自己的學習過程，獲得教師針對性的輔導等，在一定程度上“教”與“學”的效率都得到有效提高，從而使教育真正走向個性化。

存在的問題? 教師在采用大數據網絡平臺輔助教學發揮其優勢的同時，也存在一些問題阻礙個性化教育的實現，比如太過于依賴網絡和智能硬件設備的配備。一方面，當下大多數學校的設備條件不太理想，做不到人人都有且隨時隨地使用;另一方面，學校和家長對學生完全在線上開展學習都存有較多擔憂，所以現實情況是，大多數的學生在絕大部分時間里還是只能接受傳統的課堂教學模式，課后繼續保持紙質閱讀和書寫的學習習慣。這種現實情況在短期內也不會有太大改變。大數據網絡平臺對學生個性化“學”來說，遠沒有教師個性化“教”那么方便，這阻礙了個性化教育的實現。

另外，大數據網絡平臺內含的教學資源對學生個性化學習實現程度也很關鍵。沒有個性化的學習目標、學習材料，談不上真正的個性化教育。能夠基于每一個學生的具體學情，精準推送適合其需要的個性化的學習內容和資源，才是個性化教育的應有之義。

2 大數據助力大規模個性化教育應用實踐

前已述及，大數據為傳統課堂教學模式帶來精準的個性化，在現實中也已經很好地滲透到教師“教”的層面，但在學生“學”的層面滲透得還遠遠不夠。如何讓大數據更好地助力個性化教育，讓大數據的價值進一步體現，讓個性化教育理念得以真正落實，這還有待繼續研究。科大訊飛股份有限公司推出的個性化學習手冊（助學產品）在這方面做了一些有益探索。本文以“高中生物個性化學習手冊”為例，闡述圍繞該產品的一些應用實踐，目的是拋磚引玉，期待有更多研究者投入到促進學科教學和推動個性化教育發展的探索中來。

基于大數據技術與學科教學深度融合的設計原理? “高中生物個性化學習手冊”是基于科大訊飛股份有限公司的大數據平臺，結合當前生物學科教學實際，一般主要由考試分析、錯題整理和解析、成長指南、個性化推題等部分組成的輔助教與學的方案。其中的每個內容板塊既可以按照教師和學生的具體需求而確定，也可以與時俱進，進行調整優化，當然前提是要經過合理科學的評估，比如針對相關問題，對教師和學生進行大量調研。

“高中生物個性化學習手冊”核心的大數據技術設計原理如圖1所示，主要是基于學生每次回答問題或測試，獲取學生生物學科答題數據等信息，形成學生畫像;計算學生每道題在全體參與測試人員中的錯誤率;通過學生答題數據，獲得學生本學科答題的知識點分布數據;依據訊飛教育大數據平臺積累的學生數據，形成各班級、年級的基礎題庫、錯題庫、高頻錯題庫等;采用推薦系統為學生的每道錯題匹配最佳的變式練習;最后將學生各部分數據融合排版形成個性化學習手冊，并支持打印成紙質版，供學生使用。教師利用這些數據指導教學，師生之間實現高效互動。

實現“精準教”與“個性學”的有效策略? “高中生物個性化學習手冊”分教師版和學生版兩種樣式，通過不同的有效策略，滿足教師“精準教”和學生“個性學”的不同需求。

教師版由考試分析、試卷講評和試題答案等部分組成。考試分析部分，即基于學生答題情況為教師呈現多種分析數據，包括平均分、最高（低）分、優秀率、及格率、排名、高頻錯題等，如圖2所示。試卷講評部分會展示學生測試作答的原題，推薦系統精選的同類題（基礎題、鞏固題和拓展題等），進行學生作答情況統計，如圖3所示。通過這些數據，教師可以精準地掌握學生學情，也可以更加精準和有針對性地開展接下來的教學工作。

學生版主要由成長記錄、個性化精選題以及試題答案解析等部分組成，如圖4、圖5所示。在成長記錄部分，學生可以通過歷次測試或答題的得分率來分析自己這段時間內的學習表現，哪些是掌握得比較好的知識點，哪些是薄弱知識點，并且對自己得分在班級、年級整體中所處的相對位置都能有準確的認知。

在個性化推題部分，基于學生的錯題為其推薦變式練習時，憑借訊飛的大數據、人工智能技術以及平臺內大量優質的題庫資源，能精選生物試題，精準地為每個學生的每道錯題匹配最佳的優質同類題。比如A是學優生，B是后進生，在推題時就會考慮他們的試題錯誤情況、過往學習能力、習慣等因素的不同，進而給B推送一道鞏固題，而給A推送一道鞏固題加一道拓展題。也就是說，不是簡單地“以題推題”，而是更加精準地“以人推題”，力求避免出現學優生“吃不飽”、后進生“吃不消”等現象。

支持教與學的全場景使用? 技術和資源要想發揮好作用，就要考慮使用場景。“高中生物個性化學習手冊”的使用可以由教師和學生根據實際情況選擇，可以全部在線上操作完成，前提是具備相應的硬件和網絡條件;也可以打印成紙質版線下使用。教師可以利用訊飛大數據精準教學平臺完成大部分的教學過程，包括布置課前導學或預習任務、在線上與學生互動、推送課堂小測、布置課后作業等。而學生在學習終端完成學習或答題后，系統會自動批改，并分析積累形成相關數據和學習報告。特別是學生平時的作業、測驗、考試成績等數字化進入云平臺后，系統自動分析，積累形成大數據庫，平臺根據學情數據給每個學生生成、推送個性化的學習手冊。

需要指出的是，個性化學習手冊既不同于當堂測試，也不同于課后作業，其主要定位于階段的知識復習和鞏固。從當前學校教學實際情況看，多數學校的推送頻率保持在每周1～3次。

線上完成操作的優勢是，可以實現對學生相關答題情況的即時分析，教師看到相關數據后，能夠非常精準地了解每一個學生個體的學習情況以及班級的整體情況，從而根據具體學情結果來調整自己的教學行為，實現課堂教學的有效及時調整和反饋。

紙質版的個性化學習手冊打破了線上的一些限制，尊重師生紙質閱讀和書寫習慣，在幫助學生實現學習目標、學習內容等個性化的同時，便于隨時翻看、記錄和整理。

綜上，把線上和線下兩種場景結合起來，有機融合于常態化的整個教學過程中，是促進教學的最佳使用模式。

實踐意義? 對教育者來說，個性化教育是最高追求;對學習者來說，個性化學習是最有效的學習。除去學生在個性化學習中自身因素作用外，教師需要考慮的是如何依據學生學習風格、學習興趣、學習需求等為其提供相適宜的學習材料、學習活動[4]。特別是在教育越來越關注學生個體差異、越來越要求教育者要具有個性化教育理念的今天，教師和學生都更加需要有適切的個性化學習材料。根據最新統計，全國已有21個省份超過3 000余所中小學正在使用科大訊飛股份有限公司提供的個性化學習手冊輔助教學。

1）助力學科教學效率提升。對教師來說，運用個性化學習手冊可以實現真正的精準教學，哪些內容需要重點講評，哪些地方可以少花時間，就有了明確的依據。針對每一個學生的薄弱點和整體答題情況，教師可以適時制訂提優補差方案，對學生進行針對性輔導，真正實現因材施教。

對學生來說，其實很多時候學習過程充滿盲目性，學習效率低下，存在諸多問題，例如：不清楚自己的薄弱知識點;復習鞏固時“眉毛胡子一把抓”，沒有重點;與教師的互動機會少，存在的問題得不到及時解決，學習的興趣和信心逐漸喪失。而個性化學習手冊的使用，保留了紙質閱讀和書寫習慣，通過大數據精準分析學生薄弱知識點;在錯題整理的基礎上為每位學生推薦個性化優質學習資源，實現錯題舉一反三，減少了重復練習，減輕了不必要的學習負擔。實踐證明，個性化學習手冊可以有效提高學生學習興趣，利于學生有意識地規劃適合自己需要的個性化自主學習路徑。

2）助力大規模個性化教育發展。個性化學習手冊的實踐意義不僅在于助力學科教學效率提升，更在于助力大規模個性化教育的發展。傳統教學模式下，教師主導過多，學生的個性得不到彰顯，能力得不到鍛煉，學習的自主性和主動性都不高。另外，個性化與規模化始終是有一些矛盾的，在傳統教學模式下個性化教育教學更是難以取得突破。新的教育時代需要新的教育理念和模式，同時為新一代教育模式的出現提供了有利的條件。個性化學習手冊，在創建個性化學習內容和平臺的同時，強化了個性化教育和學習的理念。

另外，使用個性化學習手冊，還有助于實施個性化學習評價以及構建一個更為規范、科學、合理的多元教學評價體系，而正確地進行學習評價，對于促進學生學習和心理健康成長都具有重要作用。個性化學習過程中產生的諸多數據被記錄和存儲，成為進行學習分析和學習評價最好的原始材料。這樣一來，教師無須再像傳統教學模式下那樣專門要花費大量時間和精力去做相關工作，甚至還可能因資料不全等種種原因無法達成預期目標，從而使過程性評價和個性化學習評價有了更多可能。同時，對學生的學習評價，操作上會更加簡單易行，效果上會更加客觀、真實、有效。

參考文獻

[1]肖筱華，周棟.大數據技術及標準發展研究[J].信息技術與標準化，2014（4）：34-38.

[2]對一個失敗案例的討論：從Zeo到Zero：睡眠管理設備創業公司Zeo“進入深度睡眠”[EB/OL].（2013-06-01）[2020-09-01].http：//www.woshipm.com/it/27433.html.

[3]段輝霞.大數據時代：個性化教育發展的時代[J].中國教育信息化（高教職教），2015（3）：18-20.

[4]樊雅琴，孫東梅，崔迎，等.個性化學習影響因素分析[J].現代遠距離教育，2018（5）：73-80.

作者：胡存兵，科大訊飛股份有限公司教育BG個性化教育研發部，研究方向為高中生物、個性化教育;張喜鮮，科大訊飛股份有限公司教育BG個性化教育研發部（230000）。