常態教學中學習數據的收集和處理

分析學生學習情況是不可或缺的教學環節。教師只有了解學生學習現狀，才能在教學中針對性調整，對問題各個擊破。新冠肺炎疫情暴發前，面授是課堂教學的常態。這種教學模式下，學生學習數據的收集和分析主要是依靠人力來實現，耗時費力且效果不一定好。在疫情受控后，線上教學有進一步發展，但傳統教學或基于傳統教學融合信息技術逐步改進仍是教學常態。恢復常態后，如何利用數字化平臺的數據分析功能支持物理教學呢？筆者結合實踐對這些問題進行探討。

一、數據分析存在的困難及原因

（一）數據收集的方式少、效率低，傳統方式難以突破精力和能力限制

常態教學環境下，收集學生學習情況數據的方式以考試最為常見，比如單元練習、期中期末練習等。此外，教師通過了解學生平時的作業完成情況也能搜集到學情數據，比如作業上交情況、作答的正確率、改錯情況等。總體而言，常態教學中數據收集方式有限，效率很低。一名教師通常面對幾個班級上百名學生，需要整理并量化這些學生的作業、考試、測驗等成績數據，往往只能人工完成。這是一個漫長的過程。傳統教學環境下學情數據的收集效率遠沒有線上教學高。

教師的專業能力主要體現在教學層面，鮮有教師具備強大的數據收集和處理能力，即使具備這種能力，教學中教師也沒有時間和精力對每個學生的學習數據進行跟蹤、收集和處理。再者，全面的數據收集和分析過程對教師而言需要的時間周期過長，無法即時掌握和反饋，更來不及輔導學生解決問題。

（二）數據客觀性嚴重不足，完全量化分析很難實現

對于收集到的數據，教師往往依據教學經驗，對學生的學習情況做出一個宏觀的判斷，很難將學生的學習情況以量化的方式呈現，更無法直接將這些數據與學生學習上存在的問題對應起來。比如，一次單元測驗以后，教師會分析學生考試的平均分、優秀率、及格率，然后針對整套試卷分析錯誤率較高的題目，歸納共性原因并利用試卷講評的機會進行講解。

對于學生的學習數據，想要實現定量收集和分析也是很困難的。其一，數據的量化收集很困難。其二，數據定量分析也很困難。

（三）個體數據的真實性和完備性較差，數據存儲調用存在困難

教師不是專業的數據分析人員，通過統計分析得到定性的結果是教師最常用的方式。班級授課的模式也決定了教師在課上只能處理共性問題，很難處理個性問題，因此教師需要的也是能夠反映班級共性問題的定性分析結果，對于個別學生的個性化問題則只能結合課下的點對點交流進行解答。從教師自身數據分析能力和班級實際教學需求兩方面而言，定性分析成了線下教學數據分析的主要策略，很難保證個體學生數據分析的真實性。以一名教師為例，所教的學生為120～160人，執教初中物理共2年（4學期），即使是針對考試成績這一項數據，也有14次單元測驗、8次期中期末，還有幾乎隔周一次的初三年級測驗（月考和統練），工作量很大。

（四）班級數據的準確性差，人工處理大數據不現實

一方面，由于時間和精力有限，教師自身無法對班級學生的整體情況建立詳細的數據庫，因而對于班級的學習情況只能是定性地了解大概，比如作業完成得不好、書寫不規范、課上狀態一般等，而對于學生整體存在的具體問題是什么，則很難明確。另一方面，對于中途接班的教師和班主任而言，缺乏班級整體數據必然對班級管理和教學工作帶來影響，只能憑借經驗。

一所學校學生有數千之眾，學科有十余門，想要給每個學生、每個學科、每個班級、各個年級都建立數據檔案，須有專業的數據分析團隊，開發高效的數據收集技術，并借助信息技術進行迅速高效處理，以便即時反饋給教師和學生。顯然，多數學校編制中沒有設定這樣的職位。

二、利用數據分析手段支持常態教學

傳統教學的數據收集和處理面臨的困難由來已久，筆者也一直苦苦探究合適的處理方式。2020年疫情期間，學校利用空中學堂平臺進行線上授課。空中學堂的強大數據收集和處理能力，對物理線上教學起到了非常好的支撐作用。返校進行課堂授課教學后，筆者充分利用空中學堂強大的成績數據分析功能，生成針對學生、班級和年級的數據分析報告，并建立學生學習檔案。這些數據分析有效支持了常態化的物理教學。

（一）利用試卷分析功能有效掌握班級情況

畢業年級的教學一直需要跟時間（效率）賽跑。空中學堂平臺可為教師提供成績條、試題分析和成績導出三項最基本功能，能夠在考試結束后第一時間自動生成并提供下載，為教師節省了傳統手動分析成績的時間，而且定量化的數據使得試卷分析結果更為客觀、精準和全面。

平臺可生成學生成績條，自動匹配學生、題號和小題分，為教師教學提供即時性的數據服務，為教學提供極大便利。試題分析功能可直接呈現考試的難度系數、難度比例、信度和區分度，能夠對試卷的整體情況進行展示分析。此外，平臺還支持針對班級和年級的每道小題的得分率分析，方便教師查閱班級的整體情況，也方便備課組長掌握年級的整體情況，可導出Excel文件，功能非常實用。

在試題分析頁面中還有針對每個班級的查詢功能。該功能能夠展示班級內每小題的具體得分情況，最值得肯定的是展示了每道題失分的具體學生名單，特別方便教師針對性處理，支持導出Excel文件。

試題分析功能還能夠按照教師的要求進行針對性分析。教師可以自行設置優秀、良好等分數節點占總分的百分比例并作分析，也可以設定按照具體的分數段進行分析，然后系統自動生成相應的數據統計結果，還能生成柱狀圖，并支持Excel文件導出。

這些即時數據分析功能的應用，能夠迅速有效幫助教師掌握班級的學習情況，找到學習存在的癥結，還能在一定程度上按照教師的需要進行針對性處理，自動選出每道題需要教師針對性處理的學生問題。基于這些數據，教師即可針對性精準處理各種問題。筆者在實踐中發現課堂教學效率極大提高，學生參與度也很高，試卷講評耗時減少，講評效果獲得學生高度認可。

（二）利用學生成長檔案精準反饋學生情況

在試卷講評以后，教師還需要在課后針對學生存在的問題進一步細致分析探討，這時往往需要對比分析學生幾次考試的變化情況，分析學生一直以來存在的問題和新出現的問題，從而有針對性給學生提出后續的具有可操作性的學習建議。

空中學堂平臺提供了學生學習情況趨勢分析功能，可以按照班級對學生幾次考試的情況進行對比分析，自動統計學生的學習變化情況（見表1）。教師點擊統計圖可得到每個學生的數據，從系統上導出Excel格式的統計結果。這對教師分析學生的學習變化情況非常有幫助。

不僅如此，空中學堂平臺還能針對每個學生自動生成學生的學習檔案，追蹤反饋學生的學習情況。如圖1所示為學生的考試綜合分布情況，學生借此能對自身的優勢和劣勢了然于心，有利于學生進行客觀評價。

針對具體學科，例如物理，平臺能生成物理學習檔案，全面展示學生在知識和能力上的優勢和不足，指出當前存在的問題，從而有效地為下一階段的教學做好準備。筆者在考試后與學生一對一分析談話過程中發現，平臺提供的數據分析能極大地幫助教師發現學生學習過程中的優勢和不足。正是基于這種精準客觀的量化分析，教師給學生提供具備可操作性的建議，才能切實匹配學生的實際情況，幫助學生提升。

（三）利用學科發展報告把握學科內在素養情況

考試結束以后，教師還需要對班級學生核心素養特別是學科核心素養進行分析，以便對后續的教學進行調整，進而切實落實核心素養的培養。空中學堂具有學科發展報告功能，能為教師的教學分析和調整提供真實客觀的數據支撐。

平臺提供的班級學科報告功能界面可呈現分析圖樣。學科發展報告的內容數據翔實，既有各個班級的均分、優秀率、及格率等整體情況，又有針對班級的具體分析情況。

在班級報告中，系統自動分析了學生在具體小題、知識掌握情況、能力發展情況方面的數據，還呈現了成績優秀和成績不理想的學生名單，方便教師準確地對班級的學習情況進行整體了解和把握，從而有針對性調整后續的物理教學。

筆者在實踐中發現，學科發展報告能夠很好地區分不同班級的特點和差異，即使是同層次的班級，學科核心素養面臨的困難也不盡相同。因此，教學中需要教師及時準確地發現班級在這些方面的差異，從而因材施教，切實幫助學生全面發展，而空中學堂恰好可為教師提供因材施教所需的數據分析支撐。

三、反思與展望

利用空中學堂平臺對學生的考試成績進行系統量化分析，能夠得到精準的結果，能夠很好地將學生的個性問題和班級的共性問題結合起來，建立學生和班級的成績檔案，分析學生和班級的學習變化趨勢，甚至針對學生在思維和能力層面給出具有參考性的分析結果，較好地解決了傳統數據分析中存在的問題，有效支持了學科教學。

常態化的傳統教學環境下時空中學堂的分析對象僅限于考試成績，以現有的數據收集模式，還不足以將學生的全部學習情況完全量化，因此教師對于教學情況，仍然需要結合自身豐富的教學經驗進行定性分析。將數據量化分析與教師的定性分析相結合，從而對常態教學提供足夠的支持，是一種主流選擇，而開發更加深入靈活的數據采集和分析手段，仍是需要突破的技術瓶頸。

注：本文系國家出版融合重點實驗室、人教數字教育研究院規劃課題“智能手機在中學課堂的合理使用與管理機制研究”（課題編號：RJB0320005）的階段性研究成果。

（作者系清華大學附屬中學教師）

責任編輯：祝元志