教育信息化助推學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的突破路徑

陳興冶

縱觀教育信息化的發(fā)展歷程，“投入大、產(chǎn)出少”始終制約著教育信息化穩(wěn)定、持久的發(fā)展。透過現(xiàn)象洞察其本質(zhì)不難發(fā)現(xiàn)，技術(shù)應(yīng)用的有效性問題一直以來沒有得到根本性解決，而這種“技術(shù)使用的非顯著性差異”現(xiàn)象已成為籠罩在教育信息化或教育技術(shù)學(xué)研究上空的一朵“烏云”。

作為上海市唯一一所十年一貫制的實驗性學(xué)校，我們在創(chuàng)建教育信息化標(biāo)桿校的過程中一直在思考如何撥開“烏云”，尋找技術(shù)有效應(yīng)用的良方。建校以來，我們致力于基于學(xué)生個性特點的研究來開展個性化學(xué)習(xí)，所以我們認(rèn)為教育信息化的首要任務(wù)是促進(jìn)學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)，進(jìn)而助推學(xué)校發(fā)展，而要實現(xiàn)這一任務(wù)，頂層設(shè)計和研究先行就顯得尤為重要。

加強(qiáng)頂層設(shè)計，把握教育信息化發(fā)展的方向

早在2017年，學(xué)校就在五年發(fā)展規(guī)劃中提出“重點推進(jìn)五大項目的研究”，其中之一就是“信息技術(shù)支持的教育教學(xué)的深度融合”，這不是一個單列項目，而是與其他幾個項目并行且跨學(xué)段、跨學(xué)科及統(tǒng)領(lǐng)五大項目推進(jìn)的基礎(chǔ)性支撐項目。通過該項目的研究，依托學(xué)校長期跟蹤研究中的全程、全樣本數(shù)據(jù)來實現(xiàn)學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)解決路徑，更好地讓學(xué)生發(fā)展，實現(xiàn)課堂教學(xué)的變革。

與此同時，學(xué)校從價值、實踐、應(yīng)用和保障四個維度將信息化項目進(jìn)行精分與細(xì)分。價值層面主要體現(xiàn)學(xué)校的辦學(xué)理念，是育人價值的具體體現(xiàn);實踐層面聚焦微觀教學(xué)和中觀學(xué)校層面，針對課堂教學(xué)改善、興趣激發(fā)的目標(biāo)，開展?jié)撃茏R別、課程推送、生涯規(guī)劃、學(xué)習(xí)模型等方面的研究;應(yīng)用層面主要依托實踐層面的研究成果注重物化的信息化平臺建設(shè);保障層面主要包括軟硬件環(huán)境、運行機(jī)制等方面的構(gòu)建。

頂層設(shè)計對于技術(shù)層面來說則是實現(xiàn)數(shù)據(jù)融通，為此我們著力打造學(xué)校的“數(shù)字底座”。該底座的建成為應(yīng)用服務(wù)的具體運行提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而達(dá)到各教學(xué)子系統(tǒng)的互聯(lián)互通，更好地實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的匯聚與挖掘。如圖所示，目前，學(xué)校對各教學(xué)系統(tǒng)中的50個數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了融通，對接了市區(qū)級3個數(shù)據(jù)庫，基于此實現(xiàn)了資源共享、教學(xué)支持、學(xué)習(xí)交互、決策評估及其他保障五大類56個應(yīng)用服務(wù)的順利運行，為數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)實踐活動的開展提供了可能。

以體育教學(xué)為例，一般體育課的監(jiān)測指標(biāo)主要關(guān)注學(xué)生的運動密度和平均心率，較多信息技術(shù)企業(yè)開發(fā)了“智能手環(huán)”在課上檢測這兩個指標(biāo)。學(xué)校在實現(xiàn)融通數(shù)據(jù)后，體育教師在“籃球雙手胸前傳接球”一課中，除使用BMI數(shù)據(jù)作為學(xué)生心率檢測標(biāo)準(zhǔn)外，還引入體測數(shù)據(jù)來表征運動指標(biāo)，針對相同BMI數(shù)據(jù)但體質(zhì)狀況不同的學(xué)生給予不同運動干預(yù)。同時，結(jié)合學(xué)生餐食的營養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)建立個性化的運動模型，監(jiān)測學(xué)生在體育課上所需達(dá)到的運動量，教師則通過學(xué)生心率變化、熱量消耗的警示來調(diào)節(jié)教學(xué)過程，從而形成了“一對一”個性化運動的目標(biāo)。

堅持研究先行，明確教育信息化高質(zhì)量發(fā)展的路徑

學(xué)校始終認(rèn)為，教育信息化高質(zhì)量的發(fā)展，研究是一項基礎(chǔ)性的工作。研究的目標(biāo)不能從技術(shù)視角出發(fā)，僅僅把信息技術(shù)視為簡單的工具，而應(yīng)聚焦于人的學(xué)習(xí)，逐步發(fā)現(xiàn)并解釋學(xué)習(xí)、技術(shù)、認(rèn)知三者的交互機(jī)制，提高技術(shù)應(yīng)用的有效性。在信息化標(biāo)桿校的推進(jìn)過程中，學(xué)校重視教育研究成果轉(zhuǎn)化工作。通過基礎(chǔ)研究工作的開展積累大量成果，基于成果以“數(shù)字底座”作為支撐開發(fā)了潛能識別系統(tǒng)、個性追蹤系統(tǒng)以及心理測評系統(tǒng)。研究先行，可從兩方面著手進(jìn)行實施。

一是政、產(chǎn)、學(xué)、研的協(xié)同創(chuàng)新。政，主要指政府部門或教育行政部門，通過課題、項目、展示活動等平臺，實現(xiàn)基礎(chǔ)教育信息化成果的共享，通過政策扶持、資金支持等推動學(xué)校信息化的整體發(fā)展。產(chǎn)，主要指借助技術(shù)企業(yè)將各類研究成果落地，實現(xiàn)產(chǎn)品化、標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而形成常態(tài)化教學(xué)平臺和系統(tǒng)。學(xué)，則指中小學(xué)校立足學(xué)校場景，基于學(xué)生特點進(jìn)行教學(xué)應(yīng)用研究，積累實踐經(jīng)驗并逐步形成理論成果。研，是多方協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制中的核心要素，主要通過與大學(xué)、科研院所的合作進(jìn)行基礎(chǔ)研究，使教學(xué)實踐能得到基礎(chǔ)理論的有力支撐。

二是分級遞進(jìn)，主要將研究分成基礎(chǔ)研究、實驗研究、普及研究三個層級。利用多方協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，各方根據(jù)自身的特點開展相應(yīng)層次的研究。

基礎(chǔ)研究，主要是面向未來發(fā)展的前沿、難點問題進(jìn)行探索。如學(xué)校所開展的“課堂學(xué)習(xí)情緒對學(xué)業(yè)成績影響”的研究，這是一個比較前沿的研究領(lǐng)域，該研究主要分為三個階段。第一階段，學(xué)業(yè)情緒如何來表征。第二階段，影響學(xué)業(yè)情緒的因素有哪些。第三階段，如何通過干預(yù)學(xué)業(yè)情緒來促進(jìn)學(xué)業(yè)成績。目前，研究還處于第一階段。我們利用多模態(tài)表征的觀測系統(tǒng)，通過對面部表情的行為分析來發(fā)現(xiàn)學(xué)生的外部表現(xiàn)，通過對皮膚電反應(yīng)數(shù)據(jù)的檢測來觀測學(xué)生生理喚醒的狀況。

以初中心理課中的“情緒調(diào)節(jié)”一課為例，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生了解情緒伴隨生理的變化，認(rèn)識到不同教學(xué)階段的學(xué)生情緒變化是不一樣的。通過對觀測系統(tǒng)的心理變化曲線圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在觀看視頻時誘發(fā)了恐懼情緒，心理曲線就發(fā)生明顯的變化，而在放松狀態(tài)曲線變化幅度較小，通過對可視化數(shù)據(jù)的比對與分析，觀察情緒跟曲線變化之間的關(guān)系，從而更好地實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)情緒。此外，通過三節(jié)物理課的教學(xué)實證研究發(fā)現(xiàn)，不同學(xué)生在相同的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)或者使用相同學(xué)習(xí)資源的時候，所出現(xiàn)的情緒喚醒比較相似，繼而可以推測，若在不同的學(xué)習(xí)過程中對情緒進(jìn)行適當(dāng)干預(yù)，是有可能改善學(xué)業(yè)狀況的。

實驗研究，主要為解決當(dāng)下碰到的教育問題，對成熟的基礎(chǔ)研究成果進(jìn)行實驗驗證。如上海師范大學(xué)董玉琦教授團(tuán)隊經(jīng)過長期基礎(chǔ)研究，提出了“技術(shù)支持的基于認(rèn)知發(fā)展的個性化學(xué)習(xí)（TPLC）”的內(nèi)涵、路徑及機(jī)理。學(xué)校基于該研究成果進(jìn)行了較長周期的實驗研究。其中一項實驗研究是力圖通過技術(shù)的干預(yù)來促進(jìn)認(rèn)知發(fā)展，從而提升核心素養(yǎng)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)認(rèn)知發(fā)展和核心素養(yǎng)、學(xué)業(yè)成績之間存在一定相關(guān)性。通過TPLC理論演繹，構(gòu)建了相應(yīng)教學(xué)模式，即通過認(rèn)知起點測查來精準(zhǔn)分析學(xué)生的學(xué)情，進(jìn)而進(jìn)行學(xué)習(xí)設(shè)計（資源、過程、評價）以實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)活動。學(xué)校采用歸納的方法，在8個學(xué)科進(jìn)行了100多課時的實證研究，使TPLC教學(xué)模式更契合教學(xué)實際，真正實現(xiàn)基礎(chǔ)研究成果在教學(xué)現(xiàn)場的落地。

普及研究，主要是對在實驗研究中的一些比較穩(wěn)定的成果進(jìn)行實踐推廣，其標(biāo)準(zhǔn)為實驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定、教學(xué)模式可靠和學(xué)理清晰。

在TPLC教學(xué)模式的普及研究中，初中數(shù)學(xué)做了一些本土化實踐的改進(jìn)，如初三“綜合復(fù)習(xí)專題”的試卷分析一課，教學(xué)流程基本上圍繞TPLC教學(xué)模式中的四環(huán)節(jié)展開。在技術(shù)角度，教師課前利用極客對學(xué)生學(xué)情進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與分析;根據(jù)學(xué)情特點及知識難重點，選擇比較合適的幾何畫板作為學(xué)習(xí)工具，以支持可視化的教學(xué)活動;課堂教學(xué)過程中通過智能點陣筆進(jìn)行數(shù)據(jù)收集來及時調(diào)整分組情況，適時進(jìn)行點評與反饋。經(jīng)過對比實驗發(fā)現(xiàn)，該教學(xué)模式的教學(xué)效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)經(jīng)驗型教學(xué)方式。

反思與改進(jìn)

教育信息化是一項系統(tǒng)工程，而工程特性決定了教育信息化必須“重研究、強(qiáng)規(guī)劃”，在破解“技術(shù)應(yīng)用有效性問題”的道路上，我們且行且思，不斷改進(jìn)實踐方法與路徑，期間也引發(fā)了些許思考。

思考一，信息化是一項體現(xiàn)過程的工作，而且一定會經(jīng)歷“雄關(guān)漫道式”艱難的過程，因此不要希望一夜之間就可以把“烏云”驅(qū)散。只有當(dāng)學(xué)科教學(xué)法、教學(xué)方式得到改進(jìn)且與技術(shù)迭代相融合并達(dá)到理想狀態(tài)時，信息化才有可能真正體現(xiàn)其應(yīng)有的價值。思考二，推進(jìn)信息化的基礎(chǔ)條件是數(shù)據(jù)，因此在開展工作時必須認(rèn)真思考采集哪些數(shù)據(jù)，應(yīng)采用哪種結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如何做到系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)以實現(xiàn)校驗。

“技術(shù)進(jìn)課堂”是教育信息化高質(zhì)量發(fā)展的核心，而物化技術(shù)需要企業(yè)不斷研發(fā)與創(chuàng)新。從學(xué)校育人角度看，校企合作、成果產(chǎn)品化步伐需進(jìn)一步加快，唯有成熟研究成果的盡快落地，才能將理論成果打造成低門檻使用的技術(shù)產(chǎn)品，從而轉(zhuǎn)化為一線教師的教學(xué)效益，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。從教師發(fā)展角度看，讓教師在實踐中研究，在研究中不斷發(fā)展，需要提升教師在平時教學(xué)中教學(xué)經(jīng)驗系統(tǒng)化的能力，提升教師將系統(tǒng)化教學(xué)經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成信息化教學(xué)模式的信息領(lǐng)導(dǎo)力。

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)的不斷演進(jìn)與突破，為實現(xiàn)教育場景下的數(shù)據(jù)采集、學(xué)習(xí)狀況捕捉、學(xué)習(xí)特征與需求分析提供了技術(shù)實現(xiàn)可能。然而，技術(shù)的價值不在于技術(shù)本身的價值屬性，其價值體現(xiàn)應(yīng)取決于技術(shù)使用場景及其使用者，從這個意義上講，作為教師及學(xué)校管理者唯有進(jìn)行教育教學(xué)創(chuàng)新，利用技術(shù)賦能課堂教學(xué)，才能實現(xiàn)人的知識、能力與情感的全面發(fā)展。

作者單位：上海市實驗學(xué)校