教育信息化助推學生個性化學習的突破路徑

陳興冶

縱觀教育信息化的發展歷程，“投入大、產出少”始終制約著教育信息化穩定、持久的發展。透過現象洞察其本質不難發現，技術應用的有效性問題一直以來沒有得到根本性解決，而這種“技術使用的非顯著性差異”現象已成為籠罩在教育信息化或教育技術學研究上空的一朵“烏云”。

作為上海市唯一一所十年一貫制的實驗性學校，我們在創建教育信息化標桿校的過程中一直在思考如何撥開“烏云”，尋找技術有效應用的良方。建校以來，我們致力于基于學生個性特點的研究來開展個性化學習，所以我們認為教育信息化的首要任務是促進學生的個性化學習，進而助推學校發展，而要實現這一任務，頂層設計和研究先行就顯得尤為重要。

加強頂層設計，把握教育信息化發展的方向

早在2017年，學校就在五年發展規劃中提出“重點推進五大項目的研究”，其中之一就是“信息技術支持的教育教學的深度融合”，這不是一個單列項目，而是與其他幾個項目并行且跨學段、跨學科及統領五大項目推進的基礎性支撐項目。通過該項目的研究，依托學校長期跟蹤研究中的全程、全樣本數據來實現學生的個性化學習解決路徑，更好地讓學生發展，實現課堂教學的變革。

與此同時，學校從價值、實踐、應用和保障四個維度將信息化項目進行精分與細分。價值層面主要體現學校的辦學理念，是育人價值的具體體現;實踐層面聚焦微觀教學和中觀學校層面，針對課堂教學改善、興趣激發的目標，開展潛能識別、課程推送、生涯規劃、學習模型等方面的研究;應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;保障層面主要包括軟硬件環境、運行機制等方面的構建。

頂層設計對于技術層面來說則是實現數據融通，為此我們著力打造學校的“數字底座”。該底座的建成為應用服務的具體運行提供統一數據標準，進而達到各教學子系統的互聯互通，更好地實現學生學習數據的匯聚與挖掘。如圖所示，目前，學校對各教學系統中的50個數據庫進行了融通，對接了市區級3個數據庫，基于此實現了資源共享、教學支持、學習交互、決策評估及其他保障五大類56個應用服務的順利運行，為數據驅動的教學實踐活動的開展提供了可能。

以體育教學為例，一般體育課的監測指標主要關注學生的運動密度和平均心率，較多信息技術企業開發了“智能手環”在課上檢測這兩個指標。學校在實現融通數據后，體育教師在“籃球雙手胸前傳接球”一課中，除使用BMI數據作為學生心率檢測標準外，還引入體測數據來表征運動指標，針對相同BMI數據但體質狀況不同的學生給予不同運動干預。同時，結合學生餐食的營養成分數據建立個性化的運動模型，監測學生在體育課上所需達到的運動量，教師則通過學生心率變化、熱量消耗的警示來調節教學過程，從而形成了“一對一”個性化運動的目標。

堅持研究先行，明確教育信息化高質量發展的路徑

學校始終認為，教育信息化高質量的發展，研究是一項基礎性的工作。研究的目標不能從技術視角出發，僅僅把信息技術視為簡單的工具，而應聚焦于人的學習，逐步發現并解釋學習、技術、認知三者的交互機制，提高技術應用的有效性。在信息化標桿校的推進過程中，學校重視教育研究成果轉化工作。通過基礎研究工作的開展積累大量成果，基于成果以“數字底座”作為支撐開發了潛能識別系統、個性追蹤系統以及心理測評系統。研究先行，可從兩方面著手進行實施。

一是政、產、學、研的協同創新。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，實現基礎教育信息化成果的共享，通過政策扶持、資金支持等推動學校信息化的整體發展。產，主要指借助技術企業將各類研究成果落地，實現產品化、標準化，進而形成常態化教學平臺和系統。學，則指中小學校立足學校場景，基于學生特點進行教學應用研究，積累實踐經驗并逐步形成理論成果。研，是多方協同創新機制中的核心要素，主要通過與大學、科研院所的合作進行基礎研究，使教學實踐能得到基礎理論的有力支撐。

二是分級遞進，主要將研究分成基礎研究、實驗研究、普及研究三個層級。利用多方協同創新機制，各方根據自身的特點開展相應層次的研究。

基礎研究，主要是面向未來發展的前沿、難點問題進行探索。如學校所開展的“課堂學習情緒對學業成績影響”的研究，這是一個比較前沿的研究領域，該研究主要分為三個階段。第一階段，學業情緒如何來表征。第二階段，影響學業情緒的因素有哪些。第三階段，如何通過干預學業情緒來促進學業成績。目前，研究還處于第一階段。我們利用多模態表征的觀測系統，通過對面部表情的行為分析來發現學生的外部表現，通過對皮膚電反應數據的檢測來觀測學生生理喚醒的狀況。

以初中心理課中的“情緒調節”一課為例，其教學目標是讓學生了解情緒伴隨生理的變化，認識到不同教學階段的學生情緒變化是不一樣的。通過對觀測系統的心理變化曲線圖進行分析發現，學生在觀看視頻時誘發了恐懼情緒，心理曲線就發生明顯的變化，而在放松狀態曲線變化幅度較小，通過對可視化數據的比對與分析，觀察情緒跟曲線變化之間的關系，從而更好地實現自我調節情緒。此外，通過三節物理課的教學實證研究發現，不同學生在相同的學習環節或者使用相同學習資源的時候，所出現的情緒喚醒比較相似，繼而可以推測，若在不同的學習過程中對情緒進行適當干預，是有可能改善學業狀況的。

實驗研究，主要為解決當下碰到的教育問題，對成熟的基礎研究成果進行實驗驗證。如上海師范大學董玉琦教授團隊經過長期基礎研究，提出了“技術支持的基于認知發展的個性化學習（TPLC）”的內涵、路徑及機理。學校基于該研究成果進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的干預來促進認知發展，從而提升核心素養，進而發現認知發展和核心素養、學業成績之間存在一定相關性。通過TPLC理論演繹，構建了相應教學模式，即通過認知起點測查來精準分析學生的學情，進而進行學習設計（資源、過程、評價）以實現個性化學習活動。學校采用歸納的方法，在8個學科進行了100多課時的實證研究，使TPLC教學模式更契合教學實際，真正實現基礎研究成果在教學現場的落地。

普及研究，主要是對在實驗研究中的一些比較穩定的成果進行實踐推廣，其標準為實驗數據穩定、教學模式可靠和學理清晰。

在TPLC教學模式的普及研究中，初中數學做了一些本土化實踐的改進，如初三“綜合復習專題”的試卷分析一課，教學流程基本上圍繞TPLC教學模式中的四環節展開。在技術角度，教師課前利用極客對學生學情進行數據收集與分析;根據學情特點及知識難重點，選擇比較合適的幾何畫板作為學習工具，以支持可視化的教學活動;課堂教學過程中通過智能點陣筆進行數據收集來及時調整分組情況，適時進行點評與反饋。經過對比實驗發現，該教學模式的教學效果明顯優于傳統經驗型教學方式。

反思與改進

教育信息化是一項系統工程，而工程特性決定了教育信息化必須“重研究、強規劃”，在破解“技術應用有效性問題”的道路上，我們且行且思，不斷改進實踐方法與路徑，期間也引發了些許思考。

思考一，信息化是一項體現過程的工作，而且一定會經歷“雄關漫道式”艱難的過程，因此不要希望一夜之間就可以把“烏云”驅散。只有當學科教學法、教學方式得到改進且與技術迭代相融合并達到理想狀態時，信息化才有可能真正體現其應有的價值。思考二，推進信息化的基礎條件是數據，因此在開展工作時必須認真思考采集哪些數據，應采用哪種結構的數據進行分析，如何做到系統之間的數據關聯以實現校驗。

“技術進課堂”是教育信息化高質量發展的核心，而物化技術需要企業不斷研發與創新。從學校育人角度看，校企合作、成果產品化步伐需進一步加快，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產品，從而轉化為一線教師的教學效益，進而提升學生的學習效果。從教師發展角度看，讓教師在實踐中研究，在研究中不斷發展，需要提升教師在平時教學中教學經驗系統化的能力，提升教師將系統化教學經驗轉化成信息化教學模式的信息領導力。

隨著大數據、人工智能、深度學習等技術的不斷演進與突破，為實現教育場景下的數據采集、學習狀況捕捉、學習特征與需求分析提供了技術實現可能。然而，技術的價值不在于技術本身的價值屬性，其價值體現應取決于技術使用場景及其使用者，從這個意義上講，作為教師及學校管理者唯有進行教育教學創新，利用技術賦能課堂教學，才能實現人的知識、能力與情感的全面發展。

作者單位：上海市實驗學校