數據驅動的精準教學五維支持服務框架設計與實踐研究

郭利明 楊現民 張瑤

[摘? ?要] 新一代信息技術的發展賦予了精準教學新的生命力，促進了精準教學的實踐應用，但尚未普及，一些關鍵性問題亟待解決。基于此，研究從學校視角切入，聚焦智能技術發展的時代背景，采用實地調查法、訪談法對國內知名教育信息化企業及其實驗學校進行調研，遵循設計重點、設計方法的思路對訪談文本進行內容分析，設計了數據層（三類數據支持）、技術層（三種技術支持）、方法層（一套教法支持）、管理層（四項管理支持）以及文化層（三大文化支持）的精準教學五維支持服務框架。依托課題項目，研究選取51所課題實驗學校進行為期2年的實踐應用，結果表明，精準教學五維支持服務框架在實驗學校的整體應用效果良好，能夠有效增強教師教學獲得感、提升教學能力并轉變教學觀念，提高學生學習滿意度、強化學習能力并提升學習成績。

[關鍵詞] 教育大數據; 精準教學; 支持服務框架; 應用效果評價

一、引? ?言

智能時代，數據成為推動教育教學創新變革的新要素。隨著教育數據價值日益顯現，數據驅動的精準教學范式得以產生。一直以來，國外精準教學注重實踐導向，包括設計指導原則與步驟[1-2]、開發精準教學工具[3]、應用多類場景（課堂教學、企業培訓等）[4]等，但依舊保留工業時代的特性，發展進程趨于緩慢;國內結合新一代信息技術的發展，多數學者開始從學理層面設計精準教學模式[5-8]、模型[9-11]與框架[12-13]等，實踐研究正處于起步階段。在教育實踐領域，部分中小學校已開始進行精準教學的先行探索，起到了一定的示范作用，同時也暴露出一些問題：學校如何有序推進精準教學的實踐應用、教師的數據素養水平較低不足以支持精準教學開展的問題應如何解決、教師如何依托學科特色開展精準教學、學校如何協同家長共建精準教學綠色生態等①。基于此，本研究聚焦智能技術發展的時代背景，從學校視角深入探索數據驅動的精準教學支持服務，希望能為國內中小學校精準教學的開展提供一劑“良藥”。

二、數據驅動的精準教學五維支持服務框架設計

（一）設計思路

1. 設計重點

基于對精準教學理論②與實踐研究的分析，本研究認為設計重點需要把握服務需求，進而確定設計維度。

（1）把握服務需求

從學校視角看精準教學的開展主要有學校管理者、教師、學生、家長以及企業五大服務主體，他們需求不一，但又緊密聯系且互補。學校管理者開展精準教學為提高教學質量，促進教改;教師依托精準教學為提高教學能力，促進專業發展;學生借助精準教學為明確自身優劣勢，指導未來發展;家長借助精準教學為實時關注孩子學情，理解需求;企業依托精準教學為優化產品與服務，發揮社會效益。

（2）確定設計維度

遠程教育中的學習支持服務體系研究為本研究支持服務框架設計提供了參考。貝納雷特·羅賓遜（Bernadette Robinson）認為，遠程教育的學習者要完成學業需要三方面的支持，即如何支持其完成學業、如何對其進行管理（如課程注冊、參加考試等）以及如何關注其個人問題（如經濟困難、身體健康等）[14]，這直接與認知、管理及情感支持相對應;丁興富將遠程教育學習支持服務分為信息服務、資源服務、人員服務、設施服務、實踐教學環節以及作業、檢測和考試[15];周蔚將遠程教育學習支持服務體系分為學習過程支持服務、教學資源支持服務、技術設施支持服務以及行政管理支持服務[16]。此外，有學者將基于MOOC的混合式學習支持服務分為技術、環境、資源、管理以及互動活動支持[17]，也有學者將混合式學習支持服務分為人員、資源、活動以及評價支持[18]。

綜上，遠程教育學習支持服務體系的構成要素可以歸納為：技術支持、人員支持、資源支持、活動支持、評價支持、環境支持、情感支持及管理支持。結合實際需要，本研究借鑒技術、方法（主要指教學法，包括活動支持、評價支持等）以及管理三個要素作為精準教學支持服務框架的設計維度。由于數據是精準教學的基礎，所以增加數據維度。此外，教育教學是一種形而上的文化體現，并且數據驅動的教學文化形態正形成且逐漸被認同，能夠反作用于精準教學，故增加文化維度。最終，本研究將數據、技術、方法、管理以及文化作為初步的設計維度。

為保證支持服務框架的設計具有科學性，本研究采用專家評估法對整個維度構成的合理性與全面性，以及單一維度的合理性、必要性、針對性、可操作性進行評估。本研究向高校專家（5人）、企業專家（5人）以及一線教師（5人）共發放15份專家函詢問卷，有效回收率為100%。通過SPSS 25.0軟件進行分析，專家評價表的Cronbach's Alpha值總體為0.910，KMO值為0.777，說明具有良好的信效度。數據統計分析發現，各指標評估均值得分基本大于4，部分接近5。綜上分析，本研究擬確定的五個設計維度有效。

2. 設計方法

基于設計重點，本研究采用文獻、網絡調研與實地調查、訪談相結合的方法進行框架設計（如圖1所示）。

（1）文獻與網絡調研

本研究通過研讀大量的精準教學文獻，并利用網絡充分調研浙江、江蘇等地的精準教學實踐，為后期的實地調查與訪談提供指導。

（2）實地調查與訪談

2019年10—11月，本研究對國內知名的精準教學產品服務商（科大訊飛、風向標教育）及其精準教學示范校（4所）進行實地調研，了解精準教學產品的特點、功能、應用情況以及精準教學開展的經驗做法等，探詢與親身感受學校精準教學開展的氛圍，準確把握企業提供精準教學服務、學校開展精準教學的實際需求。

除此之外，本研究還采用目的性抽樣的方法選擇研究參與者以獲取一手資料，即抽取那些能夠為本研究提供最大信息量的樣本[19]。在實地調查中，本研究依據需求分別設計了面向企業精準教學研究人員（5人）、學校管理者（3人）以及優秀學科教師（7人）的訪談提綱，并對其進行了深度訪談（個別訪談與集體訪談相結合，訪談時間30～40分鐘不等，并全部錄音），為精準教學五維支持服務的設計、修正、完善等提供最原始的信息。其中，對研究人員的訪談關注數據層、技術層與文化層，如“您覺得在實驗學校是否形成了一種數據驅動的精準教學文化？這種文化是什么樣的？”對管理者與學科教師的訪談聚焦數據層、方法層、管理層與文化層，如“從學校層面出發，貴校在管理層面（比如管理監督、服務保障等）對精準教學的開展提供了什么樣的支持？”“在學科教學中，您一般怎樣開展精準教學？”經過語音轉寫、語句調整等方式對訪談錄音進行了梳理，本研究最終得到11份訪談文本。針對11份訪談的文本數據，本研究采用扎根理論對其進行開放式、主軸式以及選擇式編碼，最終形成了60個概念、18個范疇、5個核心類屬。

（二）支持服務的五層架構設計

經合理吸收調研、訪談資料的內容，并借鑒系統論的相關觀點，本研究采用五層次的基本架構組織相關支持要素，自下而上分別為數據層、技術層、方法層、管理層以及文化層，如圖2所示。需要強調的是，支持服務的五層架構是由具象化的形而下學的“器”（數據、技術）逐漸向上延伸至抽象化的形而上學的“道”（方法、管理、文化），相互貫通，彼此促進與優化。

1. 數據層：三類數據支持

多維的數據來源是精準教學的基礎與核心。實地調查精準教學企業及其示范校發現，大數據精準教學系統的數據采集集中于測評場景下的數據與作業場景下的數據。在11份訪談文本中，談及學習方面的數據（主要為考練數據）涵蓋全部訪談文本（15位教師表態）、教學方面的數據涵蓋6份文本（10位教師表態）、管理者對精準教學監管方面的數據涵蓋4份文本（4位教師表態）。因此，結合一手資料及教學需要，本研究中精準教學既要關注學習，也要關注教學，還要關注管理，即學生學習數據（基本屬性數據、學習行為數據、學生評教數據、學生情感數據）、教師教學數據（基本屬性數據、教學行為數據、教師評學數據、教師情感數據）以及管理者管理數據（班級管理數據、教學監督數據、教研監督數據、巡課數據）構成了精準教學數據支持的核心內容。

2. 技術層：三種技術支持

智能技術的發展為數據采集、分析等提供了新的思路，多元的數據采集機制逐漸覆蓋教學過程、教學結果、教學評價、教學管理等各個方面[20]。通過2家精準教學企業對產品的講解以及筆者對4所學校精準教學開展過程的日常觀摩，本研究將精準教學應用的教學全流程劃分為“備、教、測、評、研、管”六大環節，每個環節對應不同的主體，并能產生不同的行為。11份訪談文本中有4份（5位教師表態）均提及大數據技術、人工智能技術以及可視化技術是數據驅動的精準教學在技術層面的新發展，但究竟哪些技術支持哪些環節和哪些主體行為的產生，尚不明確。為細化技術支持，筆者進一步與精準教學系統研發人員展開深度交流，凝練出數據挖掘、協同過濾、數據可視化、自然語言處理等16種支持精準教學各環節的具體技術。

3. 方法層：一套教法支持

精準教學境脈下的課堂，其學習活動具有開放性、交互性以及協商性，教學活動具有啟發性、參與性以及多樣性[21]。實地調研4所學校發現，教師開展精準教學形成了不同的教學方法、教學模式等。另外，11份訪談文本中有7份文本涉及教師如何依托學校實際開展精準教學（9位教師表態）。因此，本研究從教學法視角出發，以教學方法應用（差異化教學、混合式教學、合作式學習、幫扶式學習）、教學模式選擇（新授課、復習課、習題課以及試卷講評課教學模式）、教學活動設計（以數據為載體、以技術為支撐）、教學策略實施（課前教學準備、課中教學組織以及課后教學輔導）以及教學評價開展（多元主體參與評價、注重基于行為數據的過程性評價）為核心，探討精準教學的方法支持對于打造高效互動智慧課堂的促進作用。

4. 管理層：四項管理支持

智能技術賦能精準教學為優化學校教學與管理提供了支撐[22]。調研資料顯示，精準教學示范校基本都是領導高度重視，制定了激勵等制度，創建了校內精準教學團隊，實施了對精準教學的監督，開展了多樣的相關活動，最終形成了一套規范化的精準教學運行機制，并且，11份訪談文本中有7份均提及學校管理層不同程度的支持（10位教師表態）。由此，政策保障支持（區域政策引領、學校制度落實）、管理團隊支持（自上而下多級聯動的管理與教學團隊）、過程監督支持（監控全域數據、組織督導停課）以及活動開展支持（多樣主題活動，如精準教學專題培訓、精準教學專題研討等）構成了本研究精準教學管理支持的核心內容。

5. 文化層：三大文化支持

新一代信息技術正通過顯性或隱性的方式滲透在教育領域各環節，改變著教育的文化形態，為教育教學帶來了新的元素，同時拓展了文化的“浸潤”范圍和“擴散”能力[23]，沖擊著舊有的思維、理念等。實地調研發現，一種隱性的數據驅動的精準教學文化正逐漸融入學校的育人文化中，并且訪談的11份文本中有9份（13位教師表態）談及對這種文化的認識，認為精準教學的理念與意識、應用數據開展教學的思維與習慣等正在慢慢形成，并逐漸深入課堂教學中。精準教學的文化支持在本研究團隊前期探索基礎之上[24]，重點探究如何營造精益文化（提升教師數據素養專項能力水平、深入探究學科核心素養數據體系）、高效文化（以全向互動為抓手、以多維數據把好脈）與和諧文化（領袖培養、家校協同、環境升級），幫助學校形成更為濃厚的數據驅動的精準教學文化氛圍。

三、精準教學五維支持服務框架

運行及效果評價

（一）運行模式

本研究依托課題項目，開展了精準教學五維支持服務框架在51所課題實驗學校（高中）為期2年的實踐應用，貫穿完整的4個學期，以數學、英語、物理學科應用為主。具體運行模式如圖3所示。

學會、高校、企業以及實驗學校四方力量協同，不斷優化精準教學開展的每一環節，發揮該支持服務框架的最大合力作用，反向促進主體職能與措施的改進，形成良性發展的精準教學生態。

（二）應用效果評價

1. 評價工具

通過對教育技術應用效果評價等相關文獻的分析，結合具體研究內容，本研究自編教師版和學生版“精準教學支持服務框架應用效果調查問卷”。為保證信度與效度，問卷的編制經歷了原始問題生成、內容效度審核、專家意見咨詢、初始問卷試測四個流程。教師問卷包含基本信息（5題）、教學獲得感（4題）、教學能力提升（10題）和教學觀念轉變（4題）四部分，共23道題;學生問卷包含基本信息（3題）、學習滿意度（3題）、學習能力發展（14題）和學習成績變化（2題）四部分，共22道題。兩份問卷除第一部分內容外，其他均涉及數據、技術、方法、管理以及文化層面的相關要素，并以李克特五點量表形式呈現，選項中“非常不同意、不同意、一般、同意、非常同意”分別計“1分、2分、3分、4分、5分”。

2. 數據收集

本研究選取實驗學校教師和學生進行較大規模的分層抽樣調查，樣本覆蓋我國東、中、西部18個省（直轄市、自治區）來自城區學校和鄉鎮學校的部分高中數學教師和學生。問卷通過網絡進行發放，其中，教師問卷共回收92份，有效問卷83份，有效率為90.22%;學生問卷共回收1116份，有效問卷1009份，有效率為90.41%。

3. 數據分析

（1）問卷信效度檢驗

在信度方面，通過Cronbach's Alpha信度值進行檢驗，一般認為α≥0.7表示具有高信度。教師問卷中教學獲得感、教學能力提升以及教學觀念轉變的α值分別為0.881、0.971、0.924，學生問卷中學習滿意度、學習能力發展以及學習成績變化的α值分別為0.892、0.965、0.913，說明師生問卷具有高信度。在效度方面，使用內容效度和結構效度對問卷效度進行判定。本研究師生問卷經歷了規范的編制流程，因此，具有良好的內容效度。教師問卷的KMO值為0.939，學生問卷的KMO值為0.971。整體而言，師生問卷結構效度良好。

（2）教師問卷數據分析

①精準教學五維支持服務框架支持教師教學的效果分析

教師在教學獲得感、教學能力提升以及教學觀念轉變層面的平均得分分別為4.23、4.23、4.16，總平均分為4.21。由此表明，該支持服務框架在教師教學方面的應用效果較好，也說明提供的五維支持服務能夠較好地幫助教師實現精準化教。其中，教學觀念轉變得分最低，表明由于受傳統教學觀念的影響，教師借助智能技術進行精準教學的觀念轉變較慢。因此，學校可繼續努力營造精益文化、高效文化與和諧文化，進而形成濃厚的數據驅動的精準教學文化氛圍，促使教師轉變傳統教學觀念。下面分別就教學效果的各個層面進行分析。

第一，教學獲得感層面。本研究從角色認同、自我滿足、教學成就以及教學熱情四個方面了解該支持服務框架的應用對教學獲得感的影響（見表1）。數據表明，基于該支持服務框架開展精準教學，教師對自我教學獲得感整體持積極態度。但教學成就得分僅為3.93，并且從數據統計中發現，教師對教學成就的態度在“一般”（32.53%）和“非常同意”（32.53%）兩項上占比相同，而“同意”（31.33%）項的占比低于“一般”項，這預示著還需深入調查基于該支持服務框架開展精準教學對教師教學成就的影響。

第二，教學能力提升層面。本研究從學情分析能力、目標設計能力、教學應變能力、教學組織能力、教研能力以及技術應用能力六個方面了解該支持服務框架的應用對教學能力提升的影響（見表2）。

數據顯示，學情分析、目標設計、教學應變、教學組織、教研以及技術應用等能力的平均得分均高于4分，說明基于該支持服務框架開展精準教學，教師對教學能力提升持積極態度，提供的數據支持、技術支持、管理支持促進了上述能力的提升。此外，本研究通過教學互動、策略選擇、教學評估和教學干預等對教師開展教學的組織能力進行評價。從表2中可以看出，平均分均高于4分，表明方法支持中的方法應用、模式選擇、活動設計、策略實施、評價開展等均能夠指導教師組織教學，并且能夠基于數據開展高效互動教學（教學互動得分最高）。

第三，教學觀念轉變層面。本研究從應用數據開展教學的思維與習慣、理念以及意愿三個方面了解該支持服務框架的應用對教學觀念轉變的影響（見表3）。數據顯示，各維度均高于4分，說明文化支持所營造的三大文化氛圍對教學觀念轉變產生了潛移默化的影響，并且使得教師對數據驅動的精準教學文化產生了認同。

②不同性別、年齡、教齡、學校類型以及任教年級教師的教學效果差異分析

為進一步了解精準教學五維支持服務框架支持的教師教學效果水平差異，本研究綜合利用獨立樣本T檢驗和ANOVA分析了性別、學校類型、年齡、教齡、任教年級在教師教學效果方面的差異。研究發現：第一，不同教齡的教師在教學獲得感方面存在顯著差異[F（3，79）=2.784，p=0.046<0.05]。LSD事后多重比較發現，任教31年及以上的教師與任教21～30年的教師（p=0.005）、11～20年的教師（p=0.016）以及1～10年的教師（p=0.020）均存在顯著差異。第二，不同任教年級的教師在教學獲得感[F（2，80）=6.216，p=0.003<0.05]、教學能力提升[F（2，80）=5.626，p=0.005<0.05]、教學觀念轉變[F（2，80）=4.431，p=0.015<0.05]等方面均存在顯著差異。LSD事后多重比較發現，高一年級教師與高二年級教師（p=0.091）、高三年級教師（p=0.001）在教學獲得感方面存在顯著差異，高二年級教師與高三年級教師（p=0.037）在這一方面也存在顯著差異;高三年級教師與高一年級教師（p=0.001）、高二年級教師（p=0.021）在教學能力提升方面存在顯著差異;高一年級教師與高三年級教師在教學觀念轉變方面存在顯著差異（p=0.04）。

（3）學生問卷數據分析

①精準教學五維支持服務框架支持學生學習的效果分析

學生在學習滿意度、學習能力發展以及學習成績變化層面的平均得分分別為3.60、3.58、3.35，總平均分為3.51。表明該支持服務框架在學生學習方面的應用效果處于中等偏上水平，也說明提供的五維支持服務對學生的個性化學習有一定的促進作用，但上升空間還很大。其中，學習成績變化得分最低（小于3.5），說明基于該支持服務框架開展精準教學能否促進學習成績發生明顯變化有待深入調查。下面分別就學習效果的各個層面進行分析。

第一，學習滿意度層面。本研究從學習結果、學習興趣、學習情緒三個方面了解該支持服務框架的應用對學習滿意度的影響（見表4）。數據顯示，學習結果、學習興趣以及學習情緒的平均得分均大于3.5，說明借助該支持服務框架開展精準教學，學生對自我學習滿意度持比較積極的態度。

第二，學習能力發展層面。本研究從自主學習能力、協作學習能力、自我展示能力、語言表達能力以及問題解決能力五個方面了解該支持服務框架的應用對學生學習能力發展的影響（見表5）。數據顯示，借助該支持服務框架開展精準教學，學生對自我學習能力發展持較為積極的態度。其中，自我展示能力得分低于3.5，表明提供的支持服務雖然在一定程度上能夠提升這一能力，但處在中上水平，有繼續發揮作用的潛能。

在自主學習能力方面，主動學習教師提供的學習材料、主動利用學習材料進行復習、主動利用學情數據進行學習反思、主動完成個性化作業并請教四項得分均大于3.5，表明數據支持中的學情數據、考情數據等與精準教學應用環節的技術支持能夠促進自主學習能力的提升;在協作學習能力方面，積極融入小組討論交流、能承擔小組學習任務并掌握學習內容、能和同伴很好地完成小組任務三項得分均大于3.5，表明方法支持中的合作式學習、模式選擇以及以學生為中心的活動設計能夠促進協作學習能力的提升;在自我展示和語言表達能力方面，整體得分不高，積極爭當小組代表并發言、積極發表自己的觀點、語言表達提升三項得分分別為3.34、3.44、3.50，說明文化支持層面的高效文化營造還不夠深入，未能充分調動學習積極性，但是方法支持層面的幫扶式學習所引導的識別學習優勢促進共同成長（3.60），能夠有效激發潛在的自我展示能力;在問題解決能力方面，更愿意面對問題并加以解決、總是能夠自己努力解決學習難題、為遇到的問題依據情境制訂合理方案三項得分均大于3.5，意味著文化支持層面以發展學科核心素養來營造精益文化有助于提升問題解決能力。

第三，學習成績變化層面。本研究從成績獲得和成績變化趨勢兩個方面了解該支持服務框架的應用對學習成績變化的影響（見表6）。數據顯示，借助該支持服務框架開展精準教學，學生對自我學習成績變化持相對積極的態度，也表明有待進一步深入研究該支持服務框架對成績的影響。

②不同性別、學校類型以及年級學生的學習效果差異分析

為進一步了解精準教學五維支持服務框架支持的學生學習效果水平差異，本研究綜合利用獨立樣本T檢驗和ANOVA分析了性別、學校類型、不同年級在學生學習效果方面的差異。研究發現：第一，不同性別學生在學習能力發展[t（1007）=2.216，p=0.027<0.05]、學習成績變化[t（1007）=2.794，p=0.005<0.05]方面存在顯著差異，比較分析后發現，男生的學習能力提升、學習成績提高較之女生更明顯。第二，來自不同學校類型的學生在學習能力發展[t（1007）=2.995，p=0.003<0.05]、學習成績變化[t（1007）=2.030，p=0.043<0.05]方面存在顯著差異，比較分析后發現，城區學校學生的學習能力提升、學習成績提高更明顯，這與城區學校有著完備的教學設施、豐富的教學資源以及先進的教學理念有關。第三，不同年級學生在學習滿意度[F（2，1006）=3.105，p=0.045<0.05]、學習能力發展[F（2，1006）=5.223，p=0.006<0.05]以及學習成績變化[F（2，1006）=4.792，p=0.008<0.05]方面均存在顯著差異。LSD事后多重比較發現，高一年級學生與高三年級學生在學習滿意度方面存在顯著差異（p=0.026）;高一年級學生與高二年級學生（p=0.040）、高三年級學生（p=0.002）在學習能力發展方面存在顯著差異;高三年級學生與高一年級學生（p=0.002）、高二年級學生（p=0.028）在學習成績變化方面存在顯著差異。

4. 效果評價

（1）精準教學五維支持服務框架能夠有效增強教師教學獲得感、提升教學能力以及轉變教學觀念

本研究支持服務框架設計的一個目標是要幫助教師實現精準化教，促進教師的專業化成長。調查數據顯示，教師在教學獲得感，教學能力提升以及教學觀念轉變等層面的得分均較高（大于4分），說明學校運用該支持服務框架開展精準教學使得教師的教學效果發生了改變，有效增強了教師的教學獲得感、提升了教學能力并轉變了已有的教學觀念，對數據驅動教學的理念以及文化等逐漸產生認同，并且愿意繼續運用數據驅動的精準教學開展學科教學。

（2）精準教學五維支持服務框架能夠提升學生學習滿意度、學習能力、學習成績，但仍有很大的提升空間

本研究支持服務框架設計的另一個目標是要幫助學生實現個性化學，促進學生的個性化成長。調查數據顯示，學生在學習滿意度、學習能力發展以及學習成績變化等層面的得分處在中等偏上水平（3.5分左右），說明學校運用該支持服務框架開展精準教學確實使得學生的學習效果有了改變，提升了學習滿意度、學習能力以及學習成績，但仍有發展空間，因此，需要進一步優化該支持服務框架。

四、結? ?語

數據驅動的精準教學逐漸成為基礎教育改革的新方向，受到政、產、學、研等多方的關注。本研究從學校視角出發，關注一線精準教學中的突出問題，通過實地調研與走訪設計了數據驅動的精準教學五維支持服務框架，并依托課題項目進行了實踐，能為精準教學的開展提供一定的指導。

本研究的不足體現在：實地走訪的企業及其精準教學示范校的數量相對較少，訪談得到的結果并不全面;通過抽樣的問卷調查數據來評價支持服務框架的應用效果，結果還不夠權威。基于此，后續擬重點開展的工作包括：第一，擴大實踐范圍，延長實踐周期，采用對照實驗法并融合訪談數據進一步優化該支持服務框架;第二，開展基于精準教學的方法支持的課堂教學研究，重點探究如何基于精準教學促進學生個性化發展，探究精準教學如何影響學科核心素養。

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