以大数据翻开教学变革的新篇章
——2013年校科级培训札记
常州市翠竹中学 岳亚军
在当今社会面临全球化和新技术革命，特别是信息技术革命的挑战时，基于技术的教育变革的重要性和紧迫性也日益明显。在这样的背景下，常州市教育局继2012年暑假举办了以“让技术推动学习，让教育充满智慧”为主题的校科级研修活动之后，2013年7月18-20日，再一次开展了以“大数据催生教育智慧，云课堂助推学习变革”为主题的校科级培训活动。今年的培训活动，有中共常州市委书记阎立的高层视点：《加快建设教育现代化示范区 为经济发展提供强力支撑》，有深圳国泰安信息技术有限公司执行总裁、首席金融工程师王春雷、上海思来氏信息咨询公司CEO张韫博士的前沿动态：《科技引领教育创新》、《大数据让你走近每一个学生的真实》，有华中师范大学校长杨宗凯的教育导航：《技术促进教育变革——先进教室 数字老师 未来教育》，有网易杭州研究院副教授孙志刚的教育视野：《教育云课堂》，有上海市教委基教处处长倪闽景的名家引领：《云计算 低结构 大数据——信息化推动教育转型》，有上海闵行中学校长余安敏的先行者说：《信息技术引领学校变革
一、影响学生学业的要素研究
经过元分析和数以千万计有效教学及课堂指导成果的综合分析研究，普遍认为以下三个要素是影响学生学业成就的最重要的要素。
要素一：学生的学习动机和对自己的挑战性期望。学生能否进入到学习的过程之中的前提是：一个学生有没有学习的兴趣，有没有学习的爱好；学生能否高质量的学习的关键是：在有了兴趣和爱好之后是否对自己有一定的挑战性期望。
不同的学生有不同的兴趣和爱好，也有不同的挑战水平。对有的学生来说，从没兴趣没爱好到有兴趣有爱好是挑战；对有的学生来说，由不会到会是挑战；对有的学生来说，会了之后要追求卓越是挑战。一个人只有有了对自己的挑战性期望，才能有不断进取获得优异学业的动力。每一个学生也只有有了自己的挑战性期待，才能有学习的自觉、自信和自学的要求。
教学实践告诉我们，一个人如果没有自觉，没有自信，不会自己学习，他就始终不会摆脱灌输式的被动学习，而且学得非常艰苦。任何一种教学改革，如果能够激发学生的学习兴趣和爱好，能够让学生产生对自身的挑战性期待，它所带来的学习效果一定是最好的。其实学生学习的不成功，最关键的是自己始终认为是一个失败者。
要素二：在合适的学习时间内给予学生广泛的有效的学习机会。我们的学生不缺学习时间，和国外的学生相比，我们的学习时间够长的了。谁都明白这个道理，学习的成效并不决定于时间的长度，而是单位时间内的效度。所谓有效的学习机会，包括为学生的学习提供多元化的课程和创设良好的学习情境等多个方面。
现实的问题是国家课程是规定性，是不得不实施的，也是必须实施好的。教师要根据学习内容、学习对象的特征来设置学习情境，情境可以是具体的，也可以是抽象的；可以是逻辑性的，也可以是形象化的。但我们的校本课程是点缀性。我们的许多学校，真正的适性课程是比较少的。
要素三：教师教学的针对性。
有效学习总是具有个性化和针对性。所以教师的教学要关注两个词，一个是个性化，一个是针对性。我们的教学，如果能从学生不同的学习需求来设计，而且能针对每个人的突出问题和特殊需求来开展教学，效果一定会非常好。
二、关于教学针对性的思考
在影响学生学业的三个重要的因素中，有一个特别重要的因素，就是教师教学的针对性。所谓教学的针对性，至少应该包含以下三层含义：
第一， 通过准确的评估，在教学时精确地知道每一个学生的优缺点。
第二， 在教学中知道什么是合适的指导，特别是在什么时候，使用什么，怎么使用教学策略和相应的资源。
第三， 在日常工作中，使用课堂结构、程序和工具来进行有区别的指导和针对性教学。[①]
这一解释首先是基于维果茨基最近发展区理论和帮助式发展理论。它认为每一个学习者有一个被促进的关键区域——最近发展区，任何一个人的最近发展区都不是单一的，它随着知识领域的变化而不同。他还认为，如果一个“有更多知识的他人”（譬如教师）建构学习，使得所需完成学习任务难度与学习者个体的需求一致起来，学习者的学习效果将达到最大化；其次是布鲁纳的主张。布鲁纳认为教师的角色，就是建构并支持完成学习新任务，向学习者表明怎样从当前能独立完成的任务层次向更高的层次能力迈进。
针对性教学意味着保证学生在他们最近发展区域内进行学习活动，使他们的能力和要接受的挑战适应。理想的课堂教学状态是：教师能精确地知道每一个学生当前的起点和学生需要什么样的帮助才能进入下一个能力层面进行学习。现实的课堂，我们的教师根本做不到这一点。
个中原因，笔者愚见，大致有一下几个方面：
教学的目标指向有偏差。从狭义的角度去理解教学目标，应该是培养独立的思考者和终身学习者。而我们目前的教学从不考虑学生的个性差异和发展差异，教学就是为了让每一个学生都能得到好的分数。
传统的学习诊断方式的局限。一如KHAN所言：“标准化测验本身并不槽糕，但糟糕的是它没法对学生的每一个方面作出评估。”他希望将来的招生官关心的不再仅仅是学生的高考分数，而是他们为达到学习目标所付出的坚持不懈地努力过程。他说，如果他是招生官，他会关心有哪些学生在学习过程中展现了不俗的毅力。[②]我们现在有一个规定，每学期的考试次数不能超过2次，我不清楚减少考试次数到底能不能减负，我们考试的真正价值并不在诊断，看重的分数。
我们的大班化教学，在一定程度上制约了教师对学生个性差异和发展差异的了解。
在某种意义上，尽管信息技术有了突飞猛进的发展，但对学生全息分析的数据工具尚未开发成功。教师凭借教学经验获得的数据不仅不全面，而且不客观，总是带有老师的主观色彩。
三、大数据给教学改革带来机遇
1.理解大数据
大数据”这个术语最早期的引用可追溯到apache org的开源项目Nutch。当时，大数据用来描述为更新网络搜索索引需要同时进行批量处理或分析的大量数据集。随着谷歌MapReduce和GoogleFile System （GFS）的发布，大数据不再仅用来描述大量的数据，还涵盖了处理数据的速度。
从某种程度上说，大数据是数据分析的前沿技术。简言之，从各种各样类型的数据中，快速获得有价值信息的能力，就是大数据技术。明白这一点至关重要，也正是这一点促使该技术具备走向众多企业的潜力。
大数据可分成大数据技术、大数据工程、大数据科学和大数据应用等领域。目前人们谈论最多的是大数据技术和大数据应用。工程和科学问题尚未被重视。大数据工程指大数据的规划建设运营管理的系统工程；大数据科学关注大数据网络发展和运营过程中发现和验证大数据的规律及其与自然和社会活动之间的关系。
大数据的4个“V”，或者说特点有四个层面：第一，数据体量巨大。从TB级别，跃升到PB级别；第二，数据类型繁多。前文提到的网络日志、视频、图片、地理位置信息等等。第三，价值密度低，商业价值高。以视频为例，连续不间断监控过程中，可能有用的数据仅仅有一两秒。第四，处理速度快。1秒定律。最后这一点也是和传统的数据挖掘技术有着本质的不同。业界将其归纳为4个“V”——Volume，Variety，Value，Velocity。
物联网、云计算、移动互联网、车联网、手机、平板电脑、PC以及遍布地球各个角落的各种各样的传感器，无一不是数据来源或者承载的方式。[③]
2.大数据为教学改革带来的机遇
教学最基本的要点是：只有当教学足够精确并直接建立在学生已有基础之上时，且将学生更高一层能力时才是最有力的[④]。如果教学没有针对性，学生或者花费太多的时间从事过于简单、不涉及学习新东西的活动上，或者太难、涉及学习或再学习太多新东西的学习活动上花费太少的时间。
在现实的课堂，我们经常会遇到这样的情境：在一个教室里50名学生，老师安排同一篇文章让他们阅读。有经验的教师一定能依据自身的教学经验和课堂观察发现这样三种情况：有部分学生能够轻松地阅读并复述，也能较快地完成教学预设的问题；对有一部分学生来说，文章本身的难易度和教学预设的问题适中；经过自己的努力也能较好地完成学习任务；还有一部分学生，文章的难度和预设的问题都超过了他们的自主阅读能力，他们在学习遇到了困难。即使我们的教师有这样的发现，但是在教学过程中，教师依然是按照既定的教学目标进行，期待通过老师的指导所有学生实现知识掌握和技能提高的目的。这样教学的结果是什么呢？这样的教学对第一部分学生来说是没有挑战性，他们没有机会接受更高一层次学习任务的挑战，只是在简单的学习活动中浪费时间；第三部分学生最需要帮助，虽然有可能在老师的指导下基本能完成学习任务，但绝对不可能达到教师预想的教学目标，往往有很多学生在不断的阅读失败中对学习失去信心。
大数据应用于课堂教学，最大的影响是它有能力去关注每一个学生的微观表现。传统教学方式下我们获得的数据有两个显著的特点：一是宏观整体性的，即通过检测分析、问卷调查等方式获得学生整体的学业水平，身体发育与体质状况，社会性情绪及适应性发展等。第二是经验感知性的，即教师根据多年的教学经验和日常的观察给出对学生的大概评价。运用大数据技术，不仅可以获得一个学生在一节40分钟的课堂中所产生的全息数据约5-6GB，而且可以对这个学生在课堂学习过程中的各种行为表现，情绪态度等进行全方位分析，得出学生学业的优缺点和对待学业的态度等。如果大数据技术能广泛地运用于课堂教学，那么我们在课堂中进行针对性教学就有了可能。
这种可能的实现，需要同时具备以下四项：
第一，一套有力的评估工具，这套工具与每堂课的学习目的相匹配，它使教师每日获得有关每一个学生进步的准确的、综合的信息，这套工具的管理使用不会过度干扰正常的课堂秩序。
第二，一个不用太多时间而又能捕捉到过程评估数据的方法。自动分析数据，并把数据转换成可有效推动教学的信息，使教师很快即可做出教学方案，而无须等到将来。
第三，一种使用每个学生的评估信息来设计并实施个人化教学的措施，为教学而评估成为提高教学针对性的策略。
第四，一套嵌入的手段来监测和管理学习，测试哪些能有效地系统地提高课堂教学效果，从而使之更加精确地应对教室中每个学生的学习需求。[1]
我们期待，有这样提套系统的数据工具，能帮助教师对学生的学习数据进行收集和分析，从而确定课堂教学的起点和学生的学习需求，帮助学生成为独立的思考者和终身学习者。
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