課堂中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用

...wd......wd......wd...一、課堂中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用課堂中生成的大數(shù)據(jù)：1.教師教學(xué)行為數(shù)據(jù)：教師教學(xué)行為的數(shù)據(jù)主要是教師在授課過程中的言行。2.學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)：學(xué)生學(xué)習(xí)行為的數(shù)據(jù)主要是學(xué)生在課堂中的反響、作業(yè)完成情況以及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。課堂大數(shù)據(jù)的用途1.分析和評(píng)價(jià)教師教學(xué)行為，促進(jìn)教師教學(xué)行為的改善2.為學(xué)習(xí)分析提供依據(jù)，促進(jìn)教學(xué)干預(yù)和個(gè)性化學(xué)習(xí)3.發(fā)現(xiàn)教育教學(xué)問題，為學(xué)校和管理部門提供決策依據(jù)隨著平板電腦等移動(dòng)終端設(shè)備在課堂中的應(yīng)用，采用智能手段獲取學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)也成為可能。典型的應(yīng)用是收集學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，如將課堂練習(xí)與教學(xué)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，在移動(dòng)終端上做課堂練習(xí)時(shí)，運(yùn)用軟件實(shí)現(xiàn)課堂練習(xí)的智能分析，自動(dòng)獲得學(xué)生對(duì)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)掌握情況的數(shù)據(jù)。二、關(guān)注學(xué)生課堂數(shù)據(jù)，挖掘信息課堂亮點(diǎn)教師要敢于直面自己的課堂，看看錄像，聽聽錄音，及時(shí)反思自己的課堂，優(yōu)化教學(xué)引導(dǎo)，課堂教學(xué)的時(shí)間觀念就會(huì)強(qiáng)很多，課堂效率也會(huì)提高不少。三、基于PADClass模型的數(shù)字化課堂學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)挖掘與分析研究信息的單向性和數(shù)據(jù)的不可跟蹤性使得課堂學(xué)習(xí)過程只能依靠教師的經(jīng)歷進(jìn)展分析，在學(xué)習(xí)過程中的多維信息交互數(shù)據(jù)不能得到即時(shí)處理與分析，導(dǎo)致個(gè)性化學(xué)習(xí)缺乏實(shí)際根基。一方面，通過數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析以及可視化等技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂上教師和學(xué)生的教學(xué)行為和隨堂測(cè)試數(shù)據(jù)信息的采集、處理、存儲(chǔ)以及可視化呈現(xiàn);另一方面，通過基于數(shù)據(jù)的教學(xué)策略優(yōu)化，可以減輕教師教學(xué)負(fù)擔(dān)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)教育資源合理配置，促進(jìn)信息技術(shù)與教學(xué)過程的深度融合?？梢园颜n堂數(shù)據(jù)分析分為四個(gè)方而，即教師分析、學(xué)生分析、活動(dòng)分析和資源分析。其整體分析構(gòu)造如圖。其中教師分析根據(jù)教師的課前備課、課上授課和課后評(píng)價(jià)等行為分為備課分析、導(dǎo)學(xué)分析、互動(dòng)分析、評(píng)價(jià)分析、教學(xué)目標(biāo)分析和課后分析;學(xué)生分析根據(jù)學(xué)生課上行為和作業(yè)測(cè)試情況分為互動(dòng)分析、評(píng)價(jià)分析、作業(yè)分析、測(cè)試分析和學(xué)習(xí)結(jié)果分析;活動(dòng)分析根據(jù)活動(dòng)的類型和時(shí)長分為活動(dòng)類型分析和活動(dòng)時(shí)長分析;資源分析根據(jù)資源的類型、大小和使用情況可分為資料分析和使用頻率分析。它們?yōu)榉治鼋處熍c學(xué)生的行為和教學(xué)目標(biāo)的完成情況提供了科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)?？梢园褦?shù)據(jù)分為單節(jié)課和階段性兩個(gè)維度來分析。單節(jié)課就是在某一節(jié)特定的課上，對(duì)教師和學(xué)生的交互信息和學(xué)生的測(cè)試成績(jī)進(jìn)展準(zhǔn)確的處理，并最終用圖形化的形式展示出來。階段性就是在某一階段內(nèi)，對(duì)某個(gè)班級(jí)或某個(gè)學(xué)生進(jìn)展階段性分析.用圖像化的形式直觀展示。圖4為測(cè)試時(shí)題目正確率及交卷人數(shù)實(shí)時(shí)狀態(tài)，該圖由兩局部組成:左側(cè)為“題目正確率統(tǒng)計(jì)圖〞，顯示當(dāng)前已交卷學(xué)生的單個(gè)題目的答題正確率;右側(cè)為陽寸序圖〞，顯示當(dāng)前已交卷學(xué)生的人數(shù)。圖5為測(cè)試時(shí)每個(gè)學(xué)生實(shí)時(shí)作答情況，答對(duì)的選項(xiàng)填充為綠色，答錯(cuò)填充為灰色，未選為空白。S-P表用來實(shí)時(shí)顯示學(xué)生的正確率及每個(gè)題目的作答情況。圖6為單日隨堂考成績(jī)分析，是該教師某天在某班的某門課上進(jìn)展隨堂考試成績(jī)的分析。圖7為單日作業(yè)提交率分析.是該教師所教的某一班級(jí)某天提交某門課的作業(yè)情況分析。教師通過“實(shí)時(shí)分析圖〞能夠了解每個(gè)題目的正確率和學(xué)生的交卷情況。教師通過“舉手〞能夠及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。第二，教師通過“實(shí)時(shí)分析圖〞能夠了解每個(gè)題目的正確率和學(xué)生的交卷情況。第三，教師通過S-P表能夠詳細(xì)的了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。第四，教師通過“單題選項(xiàng)分布統(tǒng)計(jì)圖〞能夠了解每個(gè)題目學(xué)生整體的掌握情況。第五，教師通過“成績(jī)等級(jí)分布圖〞能夠了解學(xué)生成績(jī)等級(jí)的分布情況。第六，教師通過“過程分析圖〞能夠“看到〞學(xué)生的過程分析圖給教師呈現(xiàn)了學(xué)生做每個(gè)題目做題過程。四、面向課堂教育信息的數(shù)據(jù)挖掘研究維度二學(xué)生信息的挖掘“(1)參與狀態(tài):一是觀察學(xué)生是否全員參與學(xué)，二是看有的學(xué)生是否參與教，把教與學(xué)的角色集于一身。沒有學(xué)生積極參與的課堂教學(xué)，是談不上開發(fā)學(xué)生潛能的。(2)交往狀態(tài):一看課堂上是否有多邊、豐富、多樣的信息聯(lián)系與信息反響，二看課堂上的人際交往是否有良好的合作氣氛。(3)思維狀態(tài):看學(xué)生是否對(duì)教師的提問，提示信息作出積極的反響;學(xué)生是否主動(dòng)提出問題、發(fā)表見解。(4)情緒狀態(tài):一看學(xué)生是否有適度的緊張感和愉悅感，二看學(xué)生能否自我控制與調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)情緒。有時(shí)課堂會(huì)突然爆出笑聲又嘎然而止，會(huì)從劇烈的爭(zhēng)論轉(zhuǎn)人專注的聆聽，就是一種自發(fā)并能自控的良好情緒狀態(tài)。(5)生成狀態(tài):一看學(xué)生是否都各盡所能，感到踏實(shí)和滿足，二看學(xué)生是否對(duì)后繼的學(xué)習(xí)更有信心，感到輕松。維度三教師、學(xué)生課堂交互信息的挖掘：五、課堂數(shù)據(jù)可視化的價(jià)值與教學(xué)應(yīng)用基于網(wǎng)絡(luò)智能設(shè)備的課堂數(shù)據(jù)可視化，一方面繼承了數(shù)據(jù)可視化“一圖勝千言〞的表達(dá)優(yōu)勢(shì)，另一方面又通過技術(shù)將已構(gòu)建教學(xué)關(guān)聯(lián)的課堂數(shù)據(jù)，以即時(shí)反響、全局展示、動(dòng)態(tài)累積、趣味呈現(xiàn)的方式應(yīng)用于課堂教學(xué)各環(huán)節(jié)和活動(dòng)中，在支持課堂管理的同時(shí)，著重突出“可視化〞的教學(xué)互動(dòng)及教學(xué)的動(dòng)態(tài)生成，促進(jìn)了教學(xué)過程的不斷改良。課堂數(shù)據(jù)可視化的內(nèi)涵：數(shù)據(jù)可視化借助圖表、圖像形象地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，支持用戶直觀了解數(shù)據(jù)本身，分析蘊(yùn)含在數(shù)據(jù)背后的信息與數(shù)量關(guān)系，其主要目標(biāo)在于“通過圖形化的手段清晰有效地傳達(dá)信息〞，幫助人們“提醒趨勢(shì)、探索來源、獲取新知〞。研究說明，大腦要處理的信息多跟視覺有關(guān)，超過80%的大腦細(xì)胞是處理視覺信息的，人們?cè)诩庸ひ曈X信息時(shí)認(rèn)知負(fù)荷很低，所需努力極其微小〔Sibbet，2010〕。數(shù)據(jù)可視化充分應(yīng)用“一圖勝千言〞的可視化表達(dá)方式，具有顯著的溝通力、呈現(xiàn)力與吸引力，在課堂教學(xué)中常被用于呈現(xiàn)教學(xué)信息，通過圖形圖像的方式增進(jìn)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解與認(rèn)知，支持學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知建構(gòu)，或是對(duì)已記錄的教學(xué)數(shù)據(jù)加以可視化，便于后期的比擬與分析。其應(yīng)用主要包括獲取課堂表現(xiàn)數(shù)據(jù)、呈示可視化結(jié)果、自主調(diào)整反響三個(gè)根本流程。各流程間順序并不固定，可根據(jù)教學(xué)實(shí)際靈活調(diào)整，通過這些流程的不斷應(yīng)用促成教學(xué)改良的良性循環(huán)，如圖其中“獲取課堂表現(xiàn)數(shù)據(jù)〞，通常指通過應(yīng)用智能設(shè)備獲取學(xué)生課堂表現(xiàn)數(shù)據(jù)，主要有行為表現(xiàn)、認(rèn)知表現(xiàn)和情感表現(xiàn)三類。課堂數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用帶來課堂形態(tài)的新變革首先，課堂數(shù)據(jù)可視化的應(yīng)用使課堂交互真正得以“實(shí)時(shí)實(shí)地〞。如使用課堂應(yīng)答工具Socrative可即時(shí)了解學(xué)生對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，從而減少師生間反響所需的時(shí)間，促使課堂交互真正實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)實(shí)地〞。其次，課堂數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用可自主設(shè)置課堂交互的透明度，在充分尊重學(xué)生的同時(shí)增進(jìn)課堂交互的自由度。如Socrative可在不同測(cè)試題型如簡(jiǎn)答題中設(shè)置是否匿名，為課堂中的學(xué)生創(chuàng)設(shè)毫無壓力的表達(dá)空間，使其更愿意且更真實(shí)地表達(dá)自己。第三，課堂數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用可使課堂交互充分面向個(gè)體和全體學(xué)生。如ClassDojo將全體學(xué)生行為表現(xiàn)信息置于單一界面中，教師可以通過這種可視化的方式即時(shí)了解個(gè)體和全體學(xué)生的行為表現(xiàn)情況。課堂數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用是教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)開展的重要內(nèi)容課堂數(shù)據(jù)可視化一方面將數(shù)據(jù)應(yīng)用滲透于教師教學(xué)與溝通交流的各環(huán)節(jié)和各層面，另一方面在技術(shù)應(yīng)用上簡(jiǎn)化了教師數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析的工作，使教師能夠切實(shí)關(guān)注基于數(shù)據(jù)的教學(xué)開展而非數(shù)據(jù)本身。3.課堂數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用推進(jìn)教師技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)化變革課堂數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用實(shí)則是基于數(shù)據(jù)的技術(shù)應(yīng)用，這種基于數(shù)據(jù)的技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)整合的“相對(duì)優(yōu)越性〞、教師教學(xué)的“兼容性〞、教學(xué)效果的“可觀察性〞上均較傳統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用更能激發(fā)教師應(yīng)用技術(shù)的積極性與主動(dòng)性。一是數(shù)據(jù)與教學(xué)切實(shí)關(guān)聯(lián)，二是數(shù)據(jù)具有動(dòng)態(tài)性特征，三是數(shù)據(jù)具有一定的指示作用。課堂數(shù)據(jù)可視化教學(xué)應(yīng)用案例1.ClassDojo簡(jiǎn)介ClassDojo是一款免費(fèi)的基于學(xué)生行為數(shù)據(jù)可視化的課堂行為管理網(wǎng)絡(luò)工具，旨在幫助教師管理課堂和改良學(xué)生行為表現(xiàn)。這項(xiàng)功能主要通過四個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)：〔1〕量化學(xué)生行為，〔2〕評(píng)估學(xué)生行為，〔3〕呈示學(xué)生行為得分，〔4〕生成學(xué)生“行為報(bào)告〞?；贑lassDojo的課堂數(shù)據(jù)可視化教學(xué)應(yīng)用激發(fā)全員共同參與創(chuàng)設(shè)游戲化課堂可將學(xué)生課堂行為管理作為游戲機(jī)制，通過將數(shù)據(jù)應(yīng)用和趣味呈示的色彩、聲音、時(shí)間乃至學(xué)生個(gè)人形象相關(guān)聯(lián)，從個(gè)性化形象設(shè)置、評(píng)估過程到競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制、互動(dòng)反響等方面。具體可從以下三方面考慮：一是為所有學(xué)生設(shè)置獨(dú)特的卡通人物形象。二是重視學(xué)生行為評(píng)估過程的游戲化。三是充分應(yīng)用ClassDojo所提供的隨機(jī)抽取、計(jì)時(shí)器和倒計(jì)時(shí)等功能，開展各種各樣的趣味活動(dòng)，有效提高學(xué)生的課堂參與。展開即時(shí)、全面、自主的教學(xué)互動(dòng)〔4〕增進(jìn)教育利益相關(guān)者間的協(xié)作交流 ClassDojo除了在課堂教學(xué)中作為學(xué)生行為的即時(shí)評(píng)價(jià)與管理工具外，還會(huì)對(duì)學(xué)生的行為表現(xiàn)加以記錄和存儲(chǔ)，并以“行為報(bào)告單〞的方式動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)出“整個(gè)班級(jí)〞或單個(gè)學(xué)生在某一段時(shí)間內(nèi)的開展變化情況。ClassDojo根據(jù)教師、家長和學(xué)生的應(yīng)用特征為各自提供了不同的應(yīng)用界面，方便教師、家長和學(xué)生即時(shí)查看學(xué)生的行為表現(xiàn)。六、學(xué)習(xí)儀表盤：大數(shù)據(jù)時(shí)代的新型學(xué)習(xí)支持工具學(xué)習(xí)儀表盤基于信息跟蹤技術(shù)和鏡像技術(shù)，對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為、習(xí)慣、情緒、興趣等信息進(jìn)展記錄和追蹤，通過分析與可視化、個(gè)性化的顯示，為在線教育的學(xué)習(xí)者、教師、研究者、教育管理者等提供多層次的學(xué)習(xí)支持，幫助學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)自我認(rèn)知、學(xué)習(xí)反思以及意義建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)習(xí)新方法或模式的產(chǎn)生。應(yīng)用案例〔1〕可汗學(xué)院學(xué)習(xí)儀表盤在這一學(xué)習(xí)儀表盤中，要學(xué)的知識(shí)被精細(xì)切割為上百個(gè)知識(shí)點(diǎn)并可視化為由549個(gè)小格組成的“任務(wù)進(jìn)度〞圖，其中每個(gè)小格代表并鏈接一個(gè)知識(shí)點(diǎn)要完成的學(xué)習(xí)任務(wù)，其顏色深淺表示了學(xué)習(xí)者對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。學(xué)習(xí)者可以設(shè)計(jì)個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑并自由選擇想要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，還可以通過練習(xí)或測(cè)試提升對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)的掌握程度〔2〕“快樂學(xué)〞學(xué)習(xí)儀表盤學(xué)生入口的儀表盤頁面能夠顯示學(xué)生在練習(xí)過程中的錯(cuò)題類型與數(shù)量，并通過分析學(xué)生在學(xué)習(xí)中的弱點(diǎn)與盲點(diǎn)生成個(gè)性化練習(xí)題，幫助學(xué)生強(qiáng)化和提高。教師入口的儀表盤頁面既能夠支持師生間一對(duì)一的交互，又能基于對(duì)學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)分析輔助教師生成個(gè)性化試卷，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)。家長入口的儀表盤頁面在可視化子女總體學(xué)習(xí)指數(shù)〔如圖4所示〕的同時(shí)，還可以顯示某類知識(shí)點(diǎn)的具體學(xué)習(xí)情況多對(duì)象學(xué)習(xí)支持學(xué)習(xí)者。學(xué)習(xí)儀表盤可以追蹤學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程與結(jié)果并提供多種反響信息，包括對(duì)課程參與情況的反響，如學(xué)習(xí)材料使用情況、在線活動(dòng)參與度、論壇參與率、在線測(cè)試成績(jī)、作業(yè)及考試成績(jī)等;學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)共同體內(nèi)的學(xué)習(xí)情況反響，如學(xué)習(xí)進(jìn)度的比擬與推薦、學(xué)習(xí)策略建議等;學(xué)習(xí)者學(xué)業(yè)進(jìn)步的總體反響，包括學(xué)習(xí)情況總結(jié)、參與各種學(xué)習(xí)活動(dòng)及使用各種信息技術(shù)工具的情況總結(jié)等。教學(xué)者。學(xué)習(xí)儀表盤具有可定制性與可擴(kuò)展性，可以滿足教師多方面的教學(xué)需求。(Siemensetal.,2011)首先，教師可以通過學(xué)習(xí)儀表盤更深刻地了解學(xué)習(xí)者個(gè)體與群體的學(xué)習(xí)情況，如學(xué)生對(duì)于個(gè)人進(jìn)步的感知、學(xué)習(xí)中的情緒情感體驗(yàn)、話題討論的參與程度、實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)檢測(cè)情況以及與檢測(cè)