基于用戶畫像技術的師范生數字素養教學策略研究

摘 要：教育數字化轉型已成為未來教育改革和發展的重要趨勢，而師范生具有良好的數字素養對于推動教育數字化轉型至關重要。基于學習通平臺中的學習數據，文章主要從數字理論知識、數字操作技能、數字專業技能、數字安全技能和數字競爭力5個方面構建師范生數字素養個體畫像，并利用K-means聚類生成群體畫像，將師范生分為“有待加強型”“均衡發展型”“技能欠缺型”和“數字保守型”4個類群。最后，基于用戶畫像對師范生的數字素養進行評價，從師范生、教師、教學平臺等視角出發，提出提升師范生數字素養水平的教學策略。

關鍵詞：數字素養；師范生；用戶畫像；教學策略

中圖分類號：G4 文獻標志碼：A 文章編號：2096-0069（2024）02-0033-07

引言

數字化已經是經濟發展和社會轉型的新趨勢，而教育作為實現可持續發展的關鍵領域，其數字化轉型已成為未來教育改革和發展的主要方向[1]。隨著國家現代化的發展，不斷革新的科學技術手段在教育領域中持續引入和推廣，教師的數字素養水平與教學信息化能力水平得到教育部門等各方的重點關注。為了扎實推進國家教育數字化戰略行動，教育部研究制定了《教師數字素養》教育行業標準，用來對教師數字素養進行培訓與評價[2]。師范生作為職前教師，為了更好地適應信息時代的快速發展與變革，必須具備良好的數字素養，使教學方式隨著數字化轉型及時變革，才能夠跟上數字化時代發展的步伐。公共衛生事件從另一個方面加速了數字化教育的發展，推動了教育的現代化進程，這也對教師的數字化操作能力提出了高要求。師范生作為職前教師，其數字素養水平在一定程度上決定了未來教師的數字素養水平，對師范生的數字素養進行培養，不僅要解決共性問題，更應解決個性問題。在教育領域，用戶畫像技術的應用已經逐漸完善，被廣泛用于提供精確的教育研究和個性化學習建議。基于用戶畫像技術為師范生提供數字素養的教學策略，是促進其個性化發展的有效方法。

一、相關綜述

（一）數字素養

在教育領域中，師范生數字素養的培養具有重要意義，它不僅是教師職前數字素養教育的重要組成部分，還是確保未來教育質量和創新的關鍵因素之一。通過師范生的數字素養培養，可以為新一代教育者提供必要的數字技能和知識，以適應日益數字化的教育環境。這不僅有助于提高教育教學的質量，還能夠促進教育領域的可持續發展，推動教育改革邁出堅實的一步。職前教師對于數字素養的理解不僅會對他們作為學生的學習行為產生深遠的影響，而且會對他們的教學實踐，以及在未來進行教學時所強調或忽視的數字素養技能產生深遠的影響[3]。正確培養師范生的數字素養，有助于他們在目前的學習和日后的教學工作中取得成效。教師只有具備較高的數字素養和教學信息化能力，才有能力利用數字技術來組織教學。這些教師根據現代社會需求和基于技術的方法培養新一代，有助于師范生的數字素養和數字教學能力的提升。根據數字素養具體的構成要素，不同的學者從不同的方面對師范生的培養提出了不同要求[4]。比如，任友群等[5]要求師范生應具備基本的技術素養、學習素養以及教學素養，主張從這3個方面發展師范生的數字素養。鄭旭東[6]提出教師勝任力的5個構成要素，分別是數字教學知識、數字信息應用、數字教學與創新、數字價值與追求、基本人格特質。作為師范生，有一定的學科背景以及未來教師的特質，更需要在數字化時代借助計算機輔助教學，進一步提升專業技能。

（二）用戶畫像

自從用戶畫像技術被提出以來，已在分析用戶特征和預測用戶行為等領域取得顯著的研究進展，并被廣泛用于各個研究領域。在教育教學領域，許多學者已成功應用用戶畫像技術，主要表現在以下幾個方面：第一，將用戶畫像用作教學干預的工具。例如，有研究者基于學習管理系統中的跟蹤數據、形成性評估數據、電子教程跟蹤數據及學習傾向，應用聚類分析將學生劃分為不同的風險群體，根據不同群體的表現設計教育干預措施[7]；王春華[8]通過構建目標導向的學習者畫像模型，以學習者的興趣特征、行為特征、知識水平為基點繪制畫像，精準區分學生，開展精準教學干預。第二，將用戶畫像用作學習路徑推薦的工具。例如，唐燁偉等[9]基于教育大數據構建學習者畫像模型，并設計出一種基于學習者畫像的精準個性化學習路徑規劃框架，以期為學習者提供最適合的學習方式。第三，將用戶畫像用作區域教育治理的工具。例如，薛耀鋒等[10]設計了面向區域教育治理的學生畫像，為區域教育治理現代化提供工具支持。第四，將用戶畫像作為教育評價的工具。例如，張治等[11]構建了學生綜合素質評價的數字畫像，并證明基于畫像對學生的綜合素質進行評價，可以促進學生綜合素質的發展以及提升基礎教育質量；翟明宇等[12]通過處理某高校大學生的基本信息等靜態數據和學年成績等動態數據，基于K-prototype聚類將學生群體分為4類，分別進行畫像，為教學管理人員提供相應的決策支持。由此可見，依據師范生各方面的屬性信息客觀刻畫出師范生的數字素養畫像，并基于聚類對師范生進行群體畫像，有助于教師了解師范生的數字素養水平，適當作出評價，提供更加個性化的指導和支持。

二、師范生數字素養畫像的標簽設計及數據指標

“現代教育技術應用”課程依據教育信息化要求制定教學內容，是一門理論與實踐并重的課程，是師范生的必修課，主要是為了提高師范生的數字教學能力，培養其運用現代教育技術的能力和素質。師范生參與該課程的學習，有助于全面提升他們的數字素養水平。

（一）師范生數字素養畫像的標簽設計

對師范生數字素養的評價需依托一定的框架，本研究以勝任力特征模型理論為指導，參考了聯合國教科文組織發布的“數字素養全球框架”、歐盟發布的“教育工作者數字素養框架”、數字智能聯盟提出的“DQ全球標準報告”，以及我國教育部發布的“高等學校數字校園建設規范試行”等權威框架，設計開發了“師范生數字素養量表”。該量表主要考察師范生的數字理論知識、數字操作技能、數字專業技能、數字安全技能與數字競爭力等5個方面的能力。

（二）師范生數字素養畫像的數據指標

本研究的數據來源是師范生“現代教育技術應用”課程學習結束后，學習通平臺所記錄的學習數據。由于數字安全技能和數字競爭力兩個維度的數據在已保留的學習數據中無法體現，且這類問題更偏向觀點類的問題，因此框架中數字安全技能和數字競爭力兩個維度的數據采取問卷調查的形式獲取。根據學習通中的數據類型，將“信息化教學環境與教師發展”“文本處理技術”“圖像處理技術”“音視頻處理技術”“動畫制作技術”這5個章節的課堂作業得分視作評判師范生數字理論知識的指標，將學生的討論次數、完成任務點次數、簽到次數、學習資源下載次數等情況視作評判師范生操作技能的指標，將課件的設計與制作、微課的設計與制作、微課作品的得分視作評判師范生數字專業技能的指標。

三、構建師范生數字素養畫像

（一）數據采集與預處理

選取H師范大學2021級參與過“現代教育技術應用”課程學習的英語（師范）專業、數學與應用數學（師范）專業、體育教育（師范）專業共245名師范生作為研究對象。

由于在學習通系統中采集的數據難以直接進行分析，因此采用統一的標準對數據進行處理，計算師范生每次作業情況的得分率。計算公式如下：

其中，total_sc是師范生參與此次測試的測試題滿分，correct_sc是師范生參與此次測試的得分。師范生在系統中進行操作（如參與討論、完成任務情況等）以及問卷調查的得分情況，均采用同樣的方式進行計算。為了便于后續進行分析，對各維度數據采用離差標準化方式進行歸一化處理。對師范生數字素養水平在編碼框架中具體體現的維度進行計算，得到師范生在各維度上的正確率，用以表示師范生在數字素養各維度上的表現。

（二）師范生數字素養個體畫像的實現

數字素養個體畫像的展現可以有效地顯示出師范生的數字素養水平。通過將學生各方面能力的具體表現以圖形的方式呈現，教師可以直觀地分辨出師范生數字素養的優勢與不足，從而更有針對性地為師范生提供相應的指導。使用python語言編寫繪圖程序，根據預先處理好的師范生數字素養各個維度的得分率的數據，可以繪制出師范生數字素養的個體畫像。由于先前對所有的數據進行了歸一化處理，因此在個體畫像中，各個維度的邊界值都標準化為1。師范生的得分率越高，其在各個維度的點越接近邊界，各個維度的得分率越高，畫像圍成的面積則越大。不同師范生在數字素養不同維度上的表現存在顯著的差異，因此下面選擇幾個比較典型的數字素養個體畫像進行詳細的描述。

根據個體畫像可以發現，師范生e501在數字理論知識和數字操作技能方面的表現較差，得分均顯著低于平均值；但在數字專業技能、數字安全技能和數字競爭力上的表現較好。總體而言，師范生e501的數字素養水平一般，在所選擇的師范生群體中處于中等水平，教師需選擇合適的教學方法助力其全面發展。

根據師范生e532的數字素養個體畫像可以看出，師范生e532在各個維度上的表現都較好，每個維度上的得分均高于平均值。由此可以看出，師范生e532的數字素養整體水平較高，在所選擇的師范生群體中屬于優異水平，需要教師在教學過程中持續關注其發展。

根據師范生p310的數字素養個體畫像可以看出，師范生p310在數字理論知識、數字專業技能、數字安全技能、數字競爭力方面的表現較差，明顯低于平均值，尤其是在數字理論知識、數字專業技能和數字安全技能維度的得分很低，僅數字操作技能維度的得分略高于平均值。由此可以分析出該師范生的數字素養水平較低，在所選擇的師范生群體中屬于下游水平，十分需要教師在教學過程中給予關注與支持。

（三）師范生數字素養聚類畫像的實現

師范生標簽是對師范生數據進行高度精煉和標記的方式。基于以上數字素養的量化數據，將師范生的數字素養水平進行聚類，把各方面表現相似的師范生標記為相同的標簽，這有助于在后續的教學過程中更有組織地管理不同的師范生群體，同時也能夠幫助教師改進自己的教學方法。選擇K-means無監督聚類算法對師范生進行標簽聚類，在完成聚類操作后，需要對聚類結果進行分析和解釋，然后再結合研究問題和數據特征，對聚類形成的不同師范生類群貼標簽。

結合肘部法則生成的結果和輪廓系數的計算結果，綜合判斷最佳的聚類數K值。經計算，最終確定K值為4，因此確定將師范生的數字素養水平分為4類。聚類結果如表1所示，類群1（16人，6.53%）所占人數比例最小，類群2（103人，42.04%）所占人數比例最大。

為驗證聚類結果的有效性，對其進行F檢驗，發現每個維度上的聚類結果均呈現顯著性，各維度對聚類結果的重要程度分別為：數字操作技能（F=310.416）居于第1位，對聚類結果的影響最顯著；數字安全技能（F=82.066）居于第2位，對聚類結果的影響也具有顯著性；數字競爭力（F=63.117）居于第3位，對聚類結果的重要性相對較低；數字理論知識（F=49.216）居于第4位，對聚類結果的影響相對較小；排在最后的是數字專業技能（F=25.751），對聚類結果的重要程度最低。

對各個類群的師范生進行深入分析，類群1在數字理論知識、數字操作技能、數字專業技能、數字安全技能、數字競爭力各個維度上的表現都略遜一籌，類群2在各個方面的表現比較一致，類群3在數字操作技能和數字專業技能上的表現不如其他維度好，類群4在數字安全技能和數字競爭力方面的表現不佳。

根據以上4個類群的特點以及對現實情況的了解，將類群1分為“有待加強型”師范生，將類群2分為“均衡發展型”師范生，將類群3分為“技能欠缺型”師范生，將類群4分為“數字保守型”師范生。

“有待加強型”師范生中，大部分學生來自體育教育（師范）專業，該類師范生的數字素養整體水平略顯遜色，整體能力都有較大的提升空間。與其他類群的師范生進行縱向比較，結果顯示：“有待加強型”師范生在數字理論知識和數字操作技能維度的正確率顯著低于其他類群的師范生，而在數字安全技能和數字競爭力維度上的正確率略高于其他類群，表明他們有較大的數字素養發展潛力。

“均衡發展型”師范生類群中，大部分學生來自數學與應用數學（師范）專業，與其他類群的師范生縱向比較發現，該類群師范生的數字素養整體水平較高。但是進行橫向比較可以看出，他們在數字理論知識維度上的正確率比其他維度低，在今后的學習中，他們還要多花時間了解數字技術的發展變化歷程，不僅要學習新的技術手段，還應學習其原理，結合原理將其用在科學研究或者實踐教學中，更全面地發展提升數字素養。此類師范生占總人數的比例為42.04%，接近總人數的一半，說明這些師范生的整體數字素養水平較高。

“技能欠缺型”師范生的具體表現為數字操作技能和數字專業技能有待提升，在數字理論知識、數字競爭力和數字安全技能方面的表現較好。這一類群中，有一半的學生來自英語（師范）專業，從聚類結果來看，該類師范生的數字操作技能維度的正確率更低，在今后的學習中應更加關注他們對操作技能的掌握程度，為他們創造更多的練習機會。

“數字保守型”師范生的具體表現為：他們不僅對數字安全技能掌握不足，同時也缺乏競爭力。從聚類結果來看，該類群師范生與其他類群師范生進行比較，其在數字安全技能和數字競爭力維度上的得分最低；再橫向進行比較，其在數字操作技能維度上的表現也較差。該類師范生仍有較大的進步空間，教師需在教學中加以正確的引導。

四、基于用戶畫像的師范生數字素養的培養策略

（一）對比個體畫像，提升師范生數字素養水平

畫像的核心對象是師范生，同時也是為師范生服務的。可視化地呈現出師范生數字素養的個體畫像，不僅可以直接觀察他們的數字素養水平，還有助于教師客觀地對師范生的表現進行評價，促進師生之間的有效溝通與反饋，也有助于師范生對自身學習情況產生更直觀的認知。

首先，師范生可以借助畫像對數字素養水平進行自我評價。師范生在學習通平臺完成練習后，僅知道自己的得分、是否完成任務點等，缺乏自我反思。而數字素養個人畫像可幫助師范生回憶答題或操作的全過程，使其從多個角度客觀地認清自我表現、優缺點和存在的疑惑等，便于其進行有針對性的改進。其次，師范生可以借助畫像改善學習方式。師范生通過對比自身和其他優秀學生的畫像，可以及時查漏補缺，了解自身存在的不足之處，和同伴之間形成良好的競爭關系，從而更好地制訂學習計劃和目標，不斷提升自我。再次，可視化呈現數字素養畫像有助于教師客觀地評價師范生的表現。通過可視化圖表等工具，教師可以更深入地分析學生的數字素養，與課程教育目標進行對比。這種客觀的評價方式有助于減少主觀偏見，確保評價過程更加公平和準確。最后，教師可以借助畫像進行教學分析。通過可視化呈現師范生的數字素養個體畫像，教師可以迅速、準確地獲取關于每位學生數字素養水平的信息。這種直觀的呈現方式使教師能夠一目了然地了解每位學生的優勢和不足，而不僅僅是依賴于傳統的文字報告或考試成績。同時，教師結合畫像結果，再根據在課堂中對師范生表現的觀察，分析師范生的學習習慣和學習風格，對其進行更全面的評價，進而有針對性地訓練其特定的教學技能。

（二）整合群體畫像，驅動教師調整教學策略

教育領域的數字化轉型正日益受到重視，而師范生的數字素養水平是教育改革和提升教育質量的重要一環，因此可視化師范生數字素養畫像的制作和分析變得至關重要。對于教師而言，當師范生數字素養畫像樣本量足夠大時，單個樣本整合而成的群體畫像可以呈現出本校師范生的數字素養總體情況，支持教師監控師范生的數字素養發展，開展自我教學反思，不斷正視自身在教學過程中表現出的不足，重新思考教學設計，及時調整教學策略[13]。

一方面，群體畫像根據師范生的表現實時產生，教師在教學過程中能實時查看師范生的數字理論知識、數字操作技能等情況，更有效地監控師范生的數字素養發展。通過比較不同時間段的群體畫像，教師可以跟蹤師范生的進步。這有助于教師及時發現并解決師范生數字素養方面的問題，確保師范生在教育過程中獲得充分的支持和指導。

另一方面，師范生群體畫像促進教師進行自我反思。為師范生的數字素養水平貼上不同的標簽，分成不同的類別，教師可以根據不同類別學生的特點有針對性地講解不同的知識。教師通過比較師范生的整體表現和預期教學目標，可以更深入地思考自己的教學方法與策略是否有效。此外，在課前，教師還可通過對學生進行測試，根據他們的基礎知識、能力、學習態度、學習風格等將他們分為不同的小組為其制訂不同的教學計劃和教學方法開展教學，以真正貫徹因材施教的理念，從而每一位師范生的能力都得到更有效的發展與提升。

此外，教師還能根據不同群體的師范生數字素養的特點，成立學習幫扶小組，積極鼓勵數字素養水平高的師范生帶動數字素養水平低的師范生進行學習，或者支持能力互補畫像的師范生“結對”學習，開展協作學習與經驗交流分享，促進師范生共同進步。

（三）聚焦實際問題，實現學習資源精準推薦

根據師范生的認知水平和學習偏好等特點，自適應地為用戶提供個性化的資源服務推薦是具有重要意義的。師范生是學習的主體，也是自主發展的學習者，在學習平臺中嵌入智能學習資源推薦系統，有助于師范生有效獲取所需的優質學習資源支撐其專業發展，教師也能運用系統實現精準化教學[13]。精準的師范生數字素養畫像不僅客觀地展現了師范生的優勢與不足，也動態地反映了師范生數字素養的變化，為教學平臺提供師范生所需的學習資源指引了方向。

數字素養畫像可以為每位師范生設計個性化的學習路徑，不同學生將獲得與其需求和目標相匹配的學習資源。通過個性化學習路徑，學生將能夠更有效地提高數字素養，為未來的教育工作做好準備。同時，系統能夠根據師范生不同時期的數字素養畫像，實時地跟蹤他們的學習進展，并基于這些學習數據不斷地調整學習資源推薦，確保師范生一直可以獲取最合適的學習資源。

師范生數字素養的發展離不開知識的積累和實踐的訓練。一方面，學習資源應整合教材知識點，形成學科知識圖譜，以便于師范生進行課后復習鞏固；同時，根據學生的學習特點，學習資源中應包含課外學習擴展資源，并以生動的形式進行呈現，豐富學生的視野。另一方面，學習資源中應包含課外訓練題，其不同于課堂作品，可將最終的課程作品進行分解，根據師范生課堂作品的表現，精準推薦操作訓練，逐步提升師范生的實踐能力。

五、總結與展望

師范生的數字素養對于推動教育的數字化轉型、提高教學質量以及促進教育行業的創新都起著重要作用，本研究基于師范生的學習數據，構建了師范生數字素養的個體畫像和群體畫像，并在此基礎上提出了師范生數字素養的培養策略。

首先，師范生的數字素養個體畫像反映了他們的技能水平。通過分析他們的學習數據，能夠了解到每位師范生在數字素養方面的優勢和不足，從而有針對性地提供教育支持。例如，一些師范生可能在數據分析方面表現出色，但在網絡空間安全方面有待提高。針對這種情況，教師可以為他們提供專門的培訓和學習資源，以幫助他們全面提升數字素養。

其次，群體畫像可以幫助學校為師范生更好地制訂數字素養培養計劃。通過對師范生群體進行分析，可以發現一些普遍性的問題和師范生數字素養發展趨勢。例如，是否存在大部分師范生在某方面會遇到的共同困難，或者是否有一些教育資源在整個群體中得到了更廣泛的應用。這些共性問題得到妥善解決，有利于指導學校調整課程設置和資源分配，以更好地滿足師范生的發展需求。

然而，在對師范生數字素養進行畫像時，往往會忽視他們在學習過程中的情感體驗。比如，學習數字技術可能會伴隨著挫折和挫敗感，尤其是在面對復雜的編程任務或技術故障時，部分師范生可能會感到沮喪，甚至喪失信心。因此，在課程教學中，教師除了對學生進行知識講解與數字技術指導，還需要提供有效的心理疏導和情感支持[14]。教師可以通過建立良好的課堂學習氛圍、鼓勵合作學習和提供個體指導，幫助學生緩解情緒、樹立信心。

在師范生數字素養的培養策略中，情感教育應該被視為一個重要的組成部分。教師可以通過鼓勵師范生互相支持和鼓勵，為師范生提供心理健康資源等方式，來幫助他們應對挫敗感和焦慮情緒。只有在情感方面得到滿足和支持的師范生，才能更好地充分發揮自身的數字素養潛力[15]。

總而言之，師范生的數字素養對于教育領域的發展至關重要。通過深入了解他們的個體和群體特點，以及提供情感支持，可以更好地培養具備強大數字技術能力的未來教師，推動教育的數字化轉型，提高教學質量，并促進教育事業的創新發展。

參考文獻

[1]胡姣，彭紅超，祝智庭.教育數字化轉型的現實困境與突破路徑[J].現代遠程教育研究，2022，34（5）：72-81.

[2]中華人民共和國教育部. 教育部關于發布《教師數字素養》教育行業標準的通知[EB/OL].（2022-11-30）[2023-02-23]. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2023-02/21/content_5742422.htm.

[3] LIST A， BRANTE E W， KLEE H L. A framework of pre-service teachers’ conceptions about digital literacy： comparing the United States and Sweden[J]. Computers amp; Education， 2020， 148： 103788.

[4] LIZA K， ANDRIYANTI E. Digital literacy scale of english pre-service teachers and their perceived readiness toward the application of digital technologies[J]. Journal of Education and Learning （EduLearn）， 2020， 14（1）： 74-79.

[5]任友群，閆寒冰，李笑櫻.《師范生信息化教學能力標準》解讀[J].電化教育研究，2018，39（10）：5-14，40.

[6]鄭旭東. 面向我國中小學教師的數字勝任力模型構建及應用研究[D].上海：華東師范大學，2019：145-150.

[7] TEMPELAAR D， RIENTIES B， MITTELMEIER J， et al. Student profiling in a dispositional learning analytics application using formative assessment[J]. Computers in Human Behavior， 2018， 78： 408-420.

[8]王春華.基于學習者畫像的精準教學干預研究[J].濟南大學學報（社會科學版），2023，33（2）：136-146.

[9]唐燁偉，茹麗娜，范佳榮，等.基于學習者畫像建模的個性化學習路徑規劃研究[J].電化教育研究，2019，40（10）：53-60.

[10]薛耀鋒，曾志通，王亞飛，等.面向區域教育治理的學生畫像研究[J].中國電化教育，2020（3）：62-68.

[11]張治，劉小龍，徐冰冰，等.基于數字畫像的綜合素質評價：框架、指標、模型與應用[J].中國電化教育，2021（8）：25-33，41.

[12]翟鳴宇，程建，王蘇桐，等.基于K-prototype聚類的學生教育畫像分析[J].大連理工大學學報（社會科學版），2021，42（6）：22-31.

[13]謝林易，張妮，牟智佳.課堂環境下教師教學投入要素的結構關系與效應研究[J].數字教育，2023，9（1）：54-61.

[14]洪明雪，蔡建東.學生智能試題推薦系統持續使用意愿影響因素研究[J].數字教育，2023，9（3）：15-22.

[15]王俊敏，黃月勝，沈雅云.數字素養的研究現狀與啟示[J].數字教育，2018，4（1）：15-21.