课堂中的大数据应用

1、、课堂中的大数据应用课堂中生成的大数据: 1.教师教学行为数据：教师教学行为的数据主要是教师在授课过程中的言行。表1课堂中教师教学行为數据维度分类意义问题类型是什么为什么怎么样* 如果则可根据各种问题类型的比例*来判断达 成教学目标（认知目标）的合理性对话深度一级、二级 三级、四级寻由对话深度判断预设对i融 课堂宴施 中教师的应变悄况,反映敦师捉问问题 的层进关系利策略水平有效性提问 所提问题的分类管理性问题.记忆 性问题、推理性问题.创造性问题.批 判性问® 救师挑选回答问题的方武，提问前 先点名、叫举手者答、叫未举手者举 鼓励学生提出问題 提问时的停顿尊根居有效救学和学习的理论对

2、敦师的 提问做出有效性的分析和判断、评测敕 师的教育理念、知识水平和噪堂管a 的能力救师回应肯定.否定、代重a等反映教师的教学信念和救学评价思 想，如理解问题是否臥学主为主是習 注重评价的徼励規用等2.学生学习行为数据：学生学习行为的数据主要是学生在课堂中的反应、作业完成情况以及对知识点的掌握情况。维度分类意见倾听走神、较认真、认真反映学生听讲«专心惶度互动能与他人交流、主动与他人交流*积 极发言*善于听肮别人意见反映学主与他人合作以及向他人学习 的竟愿和行动自主自主学习时间、记笔记、思考.主动提 出问题、独立完成练习反映学生的®立思维和独立解决问® 的能力知识点

3、学握好（90%以上）*较好（8（1% - 90%冲等 （60%T0%）.差次下）反映学生对知识点的拿握情况.它直 接关系到学生能否向用知识解决问誣课堂中学生学习行为数据表2课堂大数据的用途1. 分析和评价教师教学行为，促进教师教学行为的改善2. 为学习分析提供依据，促进教学干预和个性化学习3. 发现教育教学问题，为学校和管理部门提供决策依据随着平板电脑等移动终端设备在课堂中的应用，采用智能手段获取学生学习的数 据也成为可能。典型的应用是收集学生对知识点的掌握情况，如将课 堂练习与教学知识点相关联，在移动终端上做课堂练习时，运用软件实现课堂 练习的智能分析，自动获得学生对教学知识点掌握情况的数据

4、。二、关注学生课堂数据，挖掘信息课堂亮点教师要敢于直面自己的课堂，看看录像，听听录音，及时反思自己的课堂，优化 教学引导，课堂教学的时间观念就会强很多，课堂效率也会提高不少。三、基于PADCIass模型的数字化课堂学习过程数据挖掘与分析研究信息的单向性和数据的不可跟踪性使得课堂学习过程只能依靠教师的经验进行分 析，在学习过程中的多维信息交互数据不能得到即时处理与分析，导致个性化学习缺 之实际基础。一方面，通过数据挖掘和数据分析以及可视化等技术可以实现对课堂上教师和学生的教学行为和随堂测试数据信息的采集、处理、存储以及可视化呈现；另一方面，通过基于数据的教学策略优化，可以减轻教师教学负担，激发学

5、生学习兴趣，实现教育 资源合理配置，促进信息技术与教学过程的深度融合。可以把课堂数据分析分为四个方而，即教师分析、学生分析、活动分析和资源分析。其整体分析结构如图。轩H峯幣】甘Hl!：时L、甘師 L鬥 甘和贾沖斯迂氓甘托I * 7T i(J|i粒0|寸听4f. IIIIH N死币忙 艸吋如1SI3.團期W用4屮如j转柯1tfifi1-'jlKll'j用V4I昏舁计Hr其中教师分析根据教师的课前备课、课上授课和课后评价等行为分为备课分析、导学分析、互动分析、评价分析、教学目标分析和课后分析；学生分析根据学生课上行为和作业测试情况分为互动分析、评价分析、作业分析、测试分析和学习结果

6、分析动分析根据活动的类型和时长分为活动类型分析和活动时长分析；资源分析根据资源的类型、大小和使用情况可分为资料分析和使用频率分析。它们为分析教师与学生的行为和教学目标的完成情况提供了科学精确的数据依据。可以把数据分为单节课和阶段性两个维度来分析。单节课就是在某一节特定的课上，对教师和学生的交互信息和学生的测试成绩进行精确的处理，并最终用图形化的形式展示出来。阶段性就是在某一阶段内，对某个班级或某个学生进行阶段性分析用图像化的形式直观展示。图4为测试时题目正确率及交卷人数实时状态，该图由两部分组成:左侧为“题目正确率统计图”，显示当前已交卷学生的单个题目的答题正确率；右侧为阳寸序图”，显示当前已

7、交卷学生的人数。曹用止确率及交樣人数9J,1Ih_口rri1*1M13©K I也上叫:莓2宙屮I'rrft:命Hi；-于1：:号曙o亠畑梓.：!12円心彳£立焉4r 4*(5咼，ilif衬 "* 主T专题冃正确率及交卷人数实时分析图5为测试时每个学生实时作答情况，答对的选项填充为绿色，答错填充为灰 色，未选为空白。S-P表用来实时显示学生的正确率及每个题目的作答情况。姓名正确率1%A:BCDA3CD£020U壬天琪60n饋三£00U赵六1003I 00040图5学生正确率及试题选项分析图6为单日随堂考成绩分析，是该教师某天在某班的某门课

8、上进行随堂考试成绩的分析。图7为单日作业提交率分析.是该教师所教的某一班级某天提交某门 课的作业情况分析。教师通过“实时分析图”能够了解每个题目的正确率和学生的交 卷情况。况。图6单日随堂考成绩分析时间图7 单y作业提交率分析第一,第二,第三,教师通过“举手”能够及时了解学生对知识的掌握情况。教师通过教师通过第四，教师通过“实时分析图”能够了解每个题目的正确率和学生的交卷情况。S-P表能够详细的了解每个学生的学习情况。“单题选项分布统计图”能够了解每个题目学生整体的掌握情第五，教师通过“成绩等级分布图”能够了解学生成绩等级的分布情况。第六，教师通过 生做每个题目做题过程。“过程分析图”能够“看

9、到”学生的过程分析图给教师呈现了学四、面向课堂教育信息的数据挖掘研究维度二学生信息的挖掘“(1) 参与状态：一是观察学生是否全员参与学，二是看有的学生是否参与教，把教与 学的角色集于一身。没有学生积极参与的课堂教学，是谈不上开发学生潜能的。(2) 交往状态：一看课堂上是否有多边、丰富、多样的信息联系与信息反馈，二看课 堂上的人际交往是否有良好的合作氛围。(3) 思维状态：看学生是否对教师的提问，提示信息作出积极的反馈；学生是否主动提出问题、发表见解。(4)情绪状态：一看学生是否有适度的紧张感和愉悦感，二看学生能否自我控制与调 节学习情绪。有时课堂会突然爆出笑声又嘎然而止，会从激烈的争论转人专注

10、的聆 听，就是一种自发并能自控的良好情绪状态。(5)生成状态：一看学生是否都各尽所能，感到踏实和满足，二看学生是否对后继的 学习更有信心，感到轻松。维度三教师、学生课堂交互信息的挖掘:五、课堂数据可视化的价值与教学应用基于网络智能设备的课堂数据可视化，一方面继承了数据可视化“一图胜千言” 的表达优势，另一方面又通过技术将已构建教学关联的课堂数据，以即时反馈、全局 展示、动态累积、趣味呈现的方式应用于课堂教学各环节和活动中，在支持课堂管理 的同时，着重突出“可视化”的教学互动及教学的动态生成，促进了教学过程的不断 改进。课堂数据可视化的内涵：数据可视化借助图表、图像形象地呈现数据，支持用户 直观

11、了解数据本身，分析蕴含在数据背后的信息与数量关系，其主要目标在于“通过 图形化的手段清晰有效地传达信息”，帮助人们“揭示趋势、探索来源、获取新 知”。研究表明，大脑要处理的信息多跟视觉有关，超过80%的大脑细胞是处理视觉信息的，人们在加工视觉信息时认知负荷很低，所需努力极其微小(Sibbet，2010 )。数据可视化充分应用“一图胜千言”的可视化表达方式，具有显著的沟通 力、呈现力与吸引力，在课堂教学中常被用于呈现教学信息，通过图形图像的方式增 进学生对教学内容的理解与认知，支持学生学习过程中的认知建构，或是对已记录的 教学数据加以可视化，便于后期的比较与分析。其应用主要包括获取课堂表现数据、

12、呈示可视化结果、自主调整反馈三个基本流 程。各流程间顺序并不固定，可根据教学实际灵活调整，通过这些流程的不断应用促成教学改进的良性循环，如图其中“获取课堂表现数据”，通常指通过应用智能设备获取学生课堂表现数据, 主要有行为表现、认知表现和情感表现三类。类型常见获取方式典型技术应用行为衣 现数据主要通过俛察 评佔获吸学哝 幷种学习行为 的;1;现频率、丑 要程度等数据(1) 课卓行为管理匚貝(；las林山仏:实时 迫踪和反馈学牛的行为衣现*通过山观 的加分奖励(积极行为)和减分惩罚(侍 改善行为)伏讹学牛.行为数据，支持学 牛行为的持绩改善(2) 声音数据可视化T.具、届¥:利 用尙普

13、传感器ifll过绿、黄、红色谱的方 式即时宵观旱现教空声音大小*增强孑 牛的n律盘识_认知衣 规数据主要通过学习 测评茯取7 灯学习内容认 知理解怙况的 数据(1 )课堂应答TK SH ialiv*:可觇化即 时呈现所冇学牛学习测评悄况*支持教 师实时了解学宁习情况(2J认知分K L具弼4山从：将习题按 照布卢姆H标分类设管不Hl的離度层 次支持教师分组集中指导现数据主要通过倂音 或人脸识别获 収学半情绪状 态数据(1) 语音情緖识别丁具Kiuotiun m伽 lion in S严rh：根据人发山的悄况识别 情绪表现(2) ®龄预测1：具：通过而部扭惰Si测 川户年龄町折射出学1.的

14、常绪丧现1.课堂数据可视化应用带来课堂形态的新变革首先，课堂数据可视化的应用使课堂交互真正得以“实时实地”。如使用课堂应答工具Socrative可即时了解学生对某一知识点的掌握情况，从而减少师生间反馈所需 的时间，促使课堂交互真正实现“实时实地”。其次，课堂数据可视化应用可自主设置课堂交互的透明度，在充分尊重学生的同 时增进课堂交互的自由度。如Socrative可在不同测试题型如简答题中设置是否匿名,为课堂中的学生创设毫无压力的表达空间，使其更愿意且更真实地表达自己。第三，课堂数据可视化应用可使课堂交互充分面向个体和全体学生。如ClassDojo将全体学生行为表现信息置于单一界面中，教师可以通

15、过这种可视化的方式即时 了解个体和全体学生的行为表现情况。2. 课堂数据可视化应用是教师数据素养发展的重要内容课堂数据可视化一方面将数据应用渗透于教师教学与沟通交流的各环节和各层 面，另一方面在技术应用上简化了教师数据统计与分析的工作，使教师能够切实关注 基于数据的教学发展而非数据本身。3. 课堂数据可视化应用推进教师技术应用的优化变革课堂数据可视化应用实则是基于数据的技术应用，这种基于数据的技术应用在教 学整合的“相对优越性”、教师教学的“兼容性”、教学效果的“可观察性”上均较 传统的技术应用更能激发教师应用技术的积极性与主动性。一是数据与教学切实关 联，二是数据具有动态性特征，三是数据具有

16、一定的指示作用。课堂数据可视化教学应用案例I.CIass Dojo 简介Class Dojo是一款免费的基于学生行为数据可视化的课堂行为管理网络工具，旨在帮助教师管理课堂和改进学生行为表现。这项功能主要通过四个环节实现：（1 ）量化学生行为，告 。（2）评估学生行为，（3）呈示学生行为得分,生成学生“行为报止常Qflmi - L-Q -C J- -'图2 便用ClassDojo评怙学生行为3.基于Class Dojo的课堂数据可视化教学应用(1)激发全员共同参与(2)创设游戏化课堂可将学生课堂行为管理作为游戏机制，通过将数据应用和趣味呈示的色彩、 声音、时间乃至学生个人形象相关联，从个

17、性化形象设置、评估过程到竞争机 制、互动反馈等方面。具体可从以下三方面考虑：一是为所有学生设置独特的卡 通人物形象。二是重视学生行为评估过程的游戏化。三是充分应用Class Dojo所提供的随机抽取、计时器和倒计时等功能，开展各种各样的趣味活动，有效提高 学生的课堂参与。(3) 展开即时、全面、自主的教学互动(4) 增进教育利益相关者间的协作交流Class Dojo除了在课堂教学中作为学生行为的即时评价与管理工具外，还会 对学生的行为表现加以记录和存储，并以“行为报告单”的方式动态呈现出“整个班 级”或单个学生在某一段时间内的发展变化情况。Class Dojo根据教师、家长和学生的应用特征为各

18、自提供了不同的应用界面，方便教师、家长和学生即时查看学生的行 为表现。六、学习仪表盘：大数据时代的新型学习支持工具学习仪表盘基于信息跟踪技术和镜像技术，对学习者的学习行为、习惯、情绪、 兴趣等信息进行记录和追踪，通过分析与可视化、个性化的显示，为在线教育的学习 者、教师、研究者、教育管理者等提供多层次的学习支持，帮助学习者实现自我认 知、学习反思以及意义建构，促进学习新方法或模式的产生。应用案例(1) 可汗学院学习仪表盘在这一学习仪表盘中，要学的知识被精细切割为上百个知识点并可视化为由549个小格组成的“任务进度”图，其中每个小格代表并链接一个知识点要完成的学 习任务，其颜色深浅表示了学习者对该知识点的掌握程度。学习者可以设计个性化 的学习路径并自由选择想要学习的知识点，还可以通过练习或测试提升对某一知识点 的掌握程度(2) “快乐学”学习仪表盘学生入口的仪表盘页面能够显示学生在练习过程中的错题类型与数量，并通过分 析学生在学习中的弱点与盲点生成个性化练习题，帮助学生强化和提高。教师入口的 仪表盘页面既能够支持师生间一对一的交互，又能基于对学习者的数据分析辅助教师 生成个性化试卷，从而实现个性化教学。家长入口的仪表