人类正从 IT（Information Technology）时代走向 DT（Data Technology）时代，大数据作为改变世界的新型科技力量，正在迅速融入各行各业。作为技术最难“攻 克”的传统行业之一，教育在大数据技术与理念的冲击下正在发生着一场“静悄悄的革命”。
随着国家教育信息化战略的持续推进，各级、各类学校的信息化环境得到快速完善，各种学习平台、移动 APP、数字终端、可穿戴设备等开始在中小学逐步流行。数字技术的常态化应用及数字化学习活动的日常开展为教育大数据的生成提供了得天独厚的条件。伴随着教育数据的持续累积与深度挖掘，大数据在构建新型教学生态、助力教学结构变革、再造教学流程方面的作用日益凸显。一场由经验模仿教学、计算辅助教学转向数据驱动教学的范式变革正在发生。
教学范式 3.0 时代：数据驱动教学
教学范式是对教学这一复杂活动的概括性解释，是某个时期或阶段教学综合特征的体现，它既包含教学理论与研究方法，又包含教学模式、学习策略及教学评价方式等。人类社会自诞生以来历经了农业时代、工业时代、信息时代，而教育范式作为社会的子系统也历经了多次重大变革。总的来说，从农业时代开始，教学范式经历了经验模仿教学范式、计算辅助教学范式及数据驱动教学范式三个阶段。随着时代的变革与范式转型，教育的科学性和技术的智能性也逐渐增强（图 1）。
图1 三代教学范式的发展
一 经验模仿教学范式
经验模仿教学范式是教学史上最古老的教学范式，它起源于希腊教学理念中的“模仿—再现”思想，盛行于农业和工业时代，其核心是将教学视为知识与经验的传递，该阶段的教学着重强调经验的模仿和知识的授受。
17 世纪捷克教育学家夸美纽斯提出“班级教学”之后，班级授课制得到了教育界的广泛认同，迅速成为当时乃至今日最普遍的教学形态。经验模仿教学也随之快速传播，成为教育界最有影响力的教学范式。夸美纽斯曾在《大学教学论》中提出“教育是把一切事物教给一切人类的普遍技术”，该观点认为就像是印刷器能够将知识复制一样，教育也可以把教学者讲授和书本中的知识当成“墨汁”复制给像白纸一样的儿童。 夸美纽斯综合了“教授学”和“印刷术”的元素，把这种教学的技术称作“教刷术”，生动地刻画了经验模仿教学范式在知识传递方面的本来面貌。
在经验模仿教学范式下，教学者在整体的教学结构中占据绝对的主导地位，学习者大多扮演被动接受者的角色，教学内容以书本知识、已有经验和技能为主，教学媒介限于纸笔、书本、黑板、粉笔等传统教学工具（图 2）。
图2 经验模仿教学范式教学框架
农业时代，经验模仿教学被视为知识传承的重要方式，人们对经验积累下的现有知识成果进行学习，长者或经验丰富的人扮演“教学者”的角色，将经验与知识授予他人，学习者通过观察和耳濡目染来获取知识。
随着工业社会的到来，为了满足社会生产的现实需求，以知识传递和接受效率见长的经验模仿教学开始在学校教育环境下快速普及。学校培养的人才能够批量、规模化投入到社会生产劳动中，推动了该时期经济社会的发展，提高了社会生产力。但同时这种经验性的、客观存在的知识被过度崇拜，深刻影响了人类的知识观和教育观。人们认为知识都是类似于客观存在的地下矿物，而教学者的职责就是探测并获取这些矿物，学习者则负责接收和存储已经被教学者获取的矿物，这种观念忽视了知识背后的科学发现过程，一定程度上阻碍了科学的发展。
经验模仿教学偏爱行为主义学习理论，在该理论的影响下，教学往往过于注重学习者外显行为的习得而忽视了学习者完满人格养成所必需的实践活动和心理活动。培养的人才缺少基本的探索和创新能力，知“鱼”而不懂如何“渔”。
经验模仿教学范式是传统教学中的重要范式，也是教学范式发展的必经阶段。尽管该范式存在明显的弊端，为教育事业的创新发展带来了诸多问题，但其对人类社会的贡献不容忽视。在东亚国家和地区现代化进程中，以经验模仿教学范式为轴心的学校教育在实现高速现代化过程中起到了关键性的作用。在当前的信息时代，经验模仿教学范式依然存在，但其主导地位正在被计算辅助教学和数据驱动教学逐步取代。
二 计算辅助教学范式
20世纪40年代末50年代初，以信息技术为首的第三次技术革命席卷全球，人类开始以惊人的速度走出工业文明，步入信息时代。多媒体、计算机及网络技术的出现改变了人类的认知及生活方式，教育也开始了技术支持下的变革探索之路。
人们逐渐认识到，仅仅依靠知识的传递已经不能满足社会生产力的发展需求和人类自身的发展需要。社会真正需要的是能够发现未知，掌握知识源头的创造性人才，只有当人们具备了科学意识和能力，才能成为真正意义上的知识拥有者，才能在科学日益发达的现代社会中生存。教育应通过教学活动的设计与实施，培养学习者发现问题、探索问题及解决问题的能力。
随着信息技术的发展与人们教育观念的转变，计算辅助教学范式逐渐形成并开始流行起来。该范式出现的初衷是希望借助技术的力量去解决经验模仿教学中 存在的内容来源单一、呈现方式单调、学习者兴趣不足等弊端，进而提高教育教 学生产力和生产效益。技术的介入是计算辅助教学范式最大的特征，互联网等各种新兴技术与媒体的应用使得知识的产生和传输速度持续飙升。教学内容开始超 越传统的书本教材，延伸至广阔的互联网。教学内容的形态也逐步多样化，音视频、图片、动画等资源开始在教学中广泛应用。教学媒体也变得丰富起来，由传统的教学“老三样”（黑板、粉笔、课本）演变为“新四样”（电脑、网络、白板、多媒体课件）（图 3）。
图3 计算辅助教学范式框架
计算辅助教学是一场由技术引发的教学范式变革。
在这一范式下，尽管以教师与知识为中心的课堂教学结构，以及学习者在整个教学过程中被动接受知识的地位未得到显著性改变，但相比经验模仿教学范式，学习者开始体验和参与知识发现与探究的过程。在技术的支持下，该阶段的教学模式开始从讲授式教学转向 探究式教学和项目式教学，其中代表性教学模式主要包括 WebQuest教学、适时教学（Just-in-Time Teaching ，JiTT）、研究性学习、项目式学习、基于问题的学习、基于资源的学习等。
客观来说，这些模式虽然在实践中并未对学校的教育教学产生变革性的影响，但其在培养学习者知识探究能力与问题解决能力、推动基础教育创新发展方面确实发挥了积极作用。一个不容忽视的现象是先进技术层出不穷，其在教学中的应用却是“蜻蜓点水”，斥巨资购置的技术设备“进驻”校园后大多成为“摆设”，教师参加完各种信息技术应用培训后仍是运用以前的教学方式。如何实现技术与教学实践的深度融合，如何提升计算辅助教学的精准性和个性化，是下一步教学范式转型发展的重要方向。
三 数据驱动教学范式
舍恩伯格与库克耶合著的《大数据时代：生活、工作与思维的大变革》（Big Data：A Revolution That Will Transform How We Live，Work and Think）被认为是大数据研究的开创之作，真正把大数据推向了公众视野。
随着数据密集型科学的快速发展，数据成为了驱动社会创新发展、综合竞争的重要指标，也成为教育研究和利用的主要对象。与此同时，以大数据、云计算、泛在网络、虚拟现实、人工智能等为代表的新技术开始在教育教学领域“崭露头角”。学习空间超越了封闭的物理空间，走向虚实融合的无边界学习场域；学习过程从课堂、家庭、图书馆等断点式的学习活动，走向家校贯通、双线（线上、线下）融合的学习连续体。与此同时，越来越多、越来越细的教与学的行为印记被网络教学平台、移动 APP、可穿戴设备等“真实”地记录下来。
教学过程与结果数据的持续采集，逐步形成教学大数据，通过教学大数据的深度挖掘和多元分析，能够将数据背后反映的教学意义与价值清晰地呈现出来，进而辅助教师更精准地“教”、 指导学生更精益地“学”。随着数据流在教学各个环节的生成与运行，一条具有正向反馈机制的教学链条开始形成，数据驱动教学范式开始出现。
图4 数据驱动教学范式框架
在数据驱动教学范式（图 4）下，教学者和学习者的各种行为数据（如做题、点击视频链接、分享资源、在线提问等）均将以数字化的形式存储下来；教学内容以文字、图片、声音、视频、虚拟场景等形式在多种教学媒介（教育机器人、智能教学平台、VR/AR 设备、3D打印、移动终端等）中呈现，教学者和学习者在使用教学媒介的同时将“教”和“学”的数据存储在媒介终端；教学媒介既是教学内容的呈现载体，又是教学数据的采集终端和传输渠道，为教学大数据的运行提供支撑。
借助教育数据挖掘与学习分析技术，可以将课堂环境与网络环境中生成的教学数据“翻译”成有价值的信息，如学困生的识别、知识缺陷的发现、学科能力的诊断、教学目标的达成度等，进而为教学者的教学决策（调整教学方案、打造精准教学、实现全面评估、施行科学决策等）与学习者的学习决策（制订学习计划、定制学习资源、选择学习路径等）提供更准确、更及时、更全面的支持，推进数据驱动的精准教学和精准学习。
数据驱动教学有望超越计算辅助教学，逐步成为大数据时代主流的教学范式。近年来，随着大数据技术在教育领域应用探索的快速推进，数据驱动教学开始呈现四大特征：科学化、精准化、智能化和个性化。
从传统课堂到高效互动课堂
一 传统课堂高度“缺钙”
随着信息技术在教育领域的广泛应用，技术与教学的融合更为深入，课堂教学模式也发生了变革。但我国现有的大多数课堂教学仍然存在着模式化、静态化等问题，课堂互动往往是教师“动”，学生“不动”，不能很好地满足学生的个性化发展需求，整个教学活动陷入“课堂效率低—学生掌握差—课后拼命补”的怪圈（图 5）。如何利用大数据技术提高课堂效率并促进学生的个性化发展，是当前学校教育教学面临的现实挑战。
图5 教学课堂恶性循环怪圈
二 什么是高效互动课堂
高效互动课堂是指在大数据技术和信息化教学媒体的支持下，以促进师生全向互动为抓手，以“低耗高效、轻负高质”为目标，为每位学生带来最大获得感的课堂形态（图 6）。“高效”是指在有限的课堂教学时间内，最大程度地提高适切教学目标达成率；“互动”则是指课堂教学中师生、生生之间及师生与教学内容和教学媒体之间的全向互动。高效互动课堂的特征主要表现为以下四个方面：
图6 高效互动课堂概念框架
01 全向互动
高效互动课堂借助多样的技术手段量化师生的教学行为，帮助教师优化教学计划，增强学生的课堂参与度和积极性。电子书包、交互式电子白板、平板电脑、点阵笔等设备为课堂互动提供了现实环境，方便实现人与人、人与设备、人与资源的多维全向互动，使课堂教学迸发出新的活力。
02 数据把脉
高效互动课堂利用大数据技术持续分析课堂数据，为教师及时了解学情、调整教学计划提供了数据支持。教师通过传感器和智能终端同步记录学生的学习路径，追踪其学习过程，全面掌握学习者的学习现状，为教学“把脉”，实现对症下药。
03 精准反馈
高效互动课堂立足教学过程，通过分析教学数据能够掌握学习者的不同需求。不仅能帮助教师实时捕捉有价值的信息，根据学生出现的学习问题进行及时干预、优化教学内容与教学方法，还能帮助学生进一步巩固、深化和运用所学知识。
04 轻负高质
丰富的媒体支持、高效的互动体验与精准的学情分析，促使教师在最短的时间内尽可能高质量地完成教学任务。教师在有限课堂教学的时间内，既能保证课堂教学有足够的信息量，又能聚焦班级存在的共性问题和学生的个性问题，帮助学生及时查漏补缺，布置少而精的学业任务，真正实现高效教学。
中国教育大数据重要事件
（2016—2017）
本文摘编自杨现民，田雪松等编著《中国基础教育大数据 2016—2017：走向数据驱动的精准教学》第一、二章部分内容及附录，内容略有删减改动。
《中国基础教育大数据 2016—2017：走向数据驱动的精准教学》
作者：杨现民，田雪松
责任编辑：付艳，崔文燕
北京：科学出版社，2018.3
ISBN：978-7-03-035044-2
《中国基础教育大数据 2016—2017：走向数据驱动的精准教学》是“中国基础教育大数据发展蓝皮书（2016—2017）”研究成果，聚焦数据驱动下的精准教学，助力中小学教学改革。
本书介绍了国内外数据驱动教学的最新动态，构建了数据驱动教学的系统框架，重点探讨了高效互动课堂的教学模式与数据分析框架、在线教学行为数据的分析方法与适应性学习平台的技术原理、学校导入教育大数据项目的模式与路径、学习分析技术新进展与数据挖掘技术的教育应用，最后提出了六大教育教学大数据发展趋势、面临的五大挑战并提出了相关建议。
本文转自微信公众号“科学出版社”。
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