智慧教育典型案例：数据重塑教育-信懋中学大数据背景下精准教学的实践探索

数据重塑教育——信懋中学大数据背景下精准教学的实践探索宁波国家高新区信懋中学吴华林一、时代引领变革一个教育与技术的深度融合的时代已经到来。这是一个面向“人”、面向“学习”的教育时代的到来。教育从学科本位回归学生本位，从以“教师中心”转到以“学生（学习者）”中心，从面向全体到面向每一个人，从“双基”到“三维目标”转到“核心素养”。 2012年信懋中学筹建组成立，充分认识到信息技术发展对教育的深刻影响，“教育信息化是优化教育结构、合理配置教育资源、促进教育公平、提高教育质量、实现教育科学和谐发展的有效途径，是推进素质教育和培养创新人才的必然要求，是教育现代化的必由之路和重要标志。以教育信息化带动教育现代化，已成为世界各国教育改革和发展的基本战略。”（《浙江省教育信息化十二五发展规划》）

学校确定了创建智慧校园、书香校园、科创校园、健康校园的建设目标，制定了《信懋中学数字化校园建设五年规划》。 在新学校建设前期，学校就对如何实现技术与教育的深度融合在思想上、软硬件及人才培养上有了充分的准备。2015年9月，新学校投入使用，当年11月被评为宁波市数字化校园优秀学校。2016年5月被确定为宁波市智慧教育试点单位。2017年12月评为宁波市第二批“智慧校园”。2017年9月初一年级引入学乐云智慧教育平台，对数字化环境下课程改革、精准管理、个性化指导等方式的突破进行探索和论证，用大数据统领教育改革，用大数据检验教育改革，今年全校推行。2018年9月被评为学乐云智慧课堂全国示范学校，2019年5月被确定为浙江省第二批精准教学实验项目学校。二、数据重构课堂（一）构建“五环节”个别化深度学习途径

基于对大数据背景下精准教学的理解和学习，学校进行了探索和实践，利用1后台中教学资源模块、课堂大数据模块、翻转学习模块、课后复习模块、学习大数据模块等系统能精准把握教学目标和教学内容，有效细化教学流程，实现对学生的个别化深度学习行为进行分析，来激发学生学习动机、关照个别学习、减轻课业负担、实现知识建构、改善学习环境、推动能力发展。以此对课堂教学进行结构性调整，并提炼五环节个别化深度学习有效途径，包括：数据分析，课前导学；数据共享，在线研学；随堂反馈，精准评价；数据分析，在线拓学；智能作业，精准训练。 （1）数据分析，把握学情

通过视频、图片、练习训练，根据数据分析、数据掌握，直观精准掌握学生初学情况，为课堂教学的顺利进行奠定基础。例如，在《欧姆定律》复习课授课过程中，通过课前预习作业布置，根据后台数据或者每一道题目的正确率和错误率，从数据反馈中，确定欧姆定律在串联电路中的应用、探究电流和电阻的关系等五个易错知识点分析，确定了复习课的复习重点。同时根据每一题的正确学生名单和和错误及未做学生名单，分成学习小组。如下图所示。2再如《种子的结构》一课的课前导学，课前布置学生寻找身边的种子，并进行分类，通过这一活动可以让学生自主学习，发现问题并解决问题。上传的形式多样有图片形式、视频形式等，发挥了学生的主观能动性，也便于教师更直观地掌握每个学生的自主学习情况，为教学的开展精准把脉。如下图所示。 （2）数据共享，在线研学

在课堂教学中，通过后台数据共享，展示质疑、同伴互助、、梳理提炼，实现在课堂上发现人人的问题、人人都能在课堂上解决问题，实现课堂的精准化教学。以七上的写作课《思路要清晰》为例：教师出示了8个材料要求学生根据文章中心来选择材料，学生的选择直观地反馈到大屏幕，根据实时反馈正确率和错误率，全班同学根据屏幕上呈现的答案，进行自省和他省，说出存在的思维误区。材料确定后，学生通过移动材料条，对材料的主次做先后排序，通过照片的形式上交。利用平板，实现了动脑和动手的结合，让每一个学生都能有参与感。上传到班级圈后，完整地、直观地呈现了简单写作提纲，实现资源共享。如下图所示。课堂上还可依靠后台数据对互动学习趋势和互动人数情况等学习环境进行3数据统计，学生小组评分细况，通过小组评分，提高学生学习兴趣，提升学生学习合作能力。 （3）随堂反馈，精准评价

大数据背景下评价，基于数据诊断，实现对学习者的学习效果与形成性目标实现精准分析，避免重复操练和过度学习。同样是《欧姆定律》复习课中，随堂练习后，根据后台数据显示，优异知识点和薄弱知识点等知识点排行进行数据统计。电阻的单位及其换算、影响电阻的大小因素等知识掌握人数较多，掌握良好，磁性、地磁场等知识点是明显的薄弱环节，教师通过数据可以对每个知识点的掌握情况分析，对薄弱知识点进行讲评，又推送同类型题目进行了针对性的训练。如下图所示。（4）数据分层，在线拓学突破时空的限制。在传统教育中，学生、教师在同一间教室里，在上课时间 4完成教学活动，学生的资质和基础不同，无法做到兼顾。有时候想要给基础差的同学或者尖子生单独辅导一下，时间总是不够用。在讲习题时，会出现优生已经觉得非常熟悉，听着很无聊，差生感觉还有点讲的太快。大数据为一对一精准辅导提供条件。例如科学教师尝试布置一些适合孩子在手机或平板上操作的电路连线题，先进行个性化点评，对还未掌握的同学进行一对一隔空辅导。突破时空的限制，在互联网时代对课堂教学做一个开拓和延伸。如下图所示。另外，平台的微辅导功能，使得课后的拓展学习，更加便捷精准。对于教学中的重点难点、易漏易错、试卷讲评进行即时录制，学生可以随时通过平台巩固知识。5再如科学教师对于一些不便放到学校进行的实验，在家拍照，然后上传平台，课上交流。例如水果电池实验、种子发芽的条件实验。 对于一些耗时较长的实验，在学校没有时间一一检查的，也适合“云批改”例如电路连接、电学测通器的使用。（5）智能作业，精准训练 基于教育大数据云平台,通过采集过程性数据、结果性数据、伴随性数据来跟踪监测教育学全过程，将由结果导向的单一评价扩展到综合性、过程性的多维6度评价，实现基于大数据的评价方式重塑从而达到精准化教学。平台“AI堂堂清”根据学生个性化特点匹配有效习题，设定作业目标，促使学生持续练习，查漏补缺。学校在2018年下学期以原701班为样本，通过“AI堂堂清”生态作业况的跟踪分析发现学生学科成绩提高与其“AI堂堂清”使用频率呈正相关。同学1：班级排名11名升到第6名，对比成绩提高9分。同学2：班级排名15名升到第2名，对比成绩提升14.4分。同学3：班级排名第21升到第8名，对比成绩提升12分。同学4：班级排名25名升到11名，对比成绩提升11分。同学5：班级排名30名升到第20名，对比成绩提升8分。同学6：班级排名26名升到15名，对比成绩提升7.5分。以上同学均为中游学生，使用“AI堂堂清”生态作业达成作业要求实现有效提高。 （二）构建学科教师的个性化教学模式

为聚焦大数据背景下的智慧课堂，学校倾力打造最基层的教学组织——学科教研组。学科教研组根据课程标准、指导意见、教材和学生学业发展的实际情况，结合学科核心素养目标的整合、协调和可持续发展，重新构建教学结构，细化教学流程。经过两年的努力，学校的学科教研组结合学科特色，通过挖掘课程资源，涌现出可贵的创造力。语文学科给学生创造“学”的空间，“交流”的平台，让学生在交流中分享、在探究中深化，使学生真正成为学习语文的主人。基于此，通过五个环节实现。结构示意图如下。7【五个环节】【具体内容】课前预习教师通过平台布置预习作业，了解学生的学情，同时激发学生自主学习的兴趣，养成预习习惯。任务形成 教师通过设置具有启发性的有价值的问题，引导学生思考。通过教师精心预设活动，师生、生探究交流生、生本的有效对话，完成对难点、疑点、兴趣点体验、感悟与理解，披文入情。作探究总结检测通过师生合作，共同学习提高，教师总结查漏补缺，运用平台进行检测学习效果。课后提高课后教师推送有效练习，一方面扫除知识盲区，另一方面拓展学生的知识面，使生活和语文紧密相连。数学学科通过在线检测，通过大数据感知学生预习情况以及已有知识，为教师更精准的备课提供有力支撑。课后学生完成堂堂清练习，依据学生能力设置不同难度级别，更好地适应个性化发展，教师也能准确把握学生掌握错题情况，以及每一位学生的学情，达到精准教学的目的。课堂流程图如下。英语学科主要探究了初中英语听说课课堂教学模式。教师根据学生的认知规律，以学生为主体，以任务为中心，以交际为目的，精心设计课堂教学。借助平板，在课前，课中以及课后创设并布置不同的任务化活动，让学生在运用语言完成任务的过程中来学习、体会、掌握语言。课堂流程图如下。8科学学科通过数据精准评估学生学习结果，精准运用数据掌握学生学习情况，，通过微课进行巩固和纠错，课后运用人工智能环境，进行科学实验的精准观察。科学的许多实验细节和实验现象通过平板来拍摄，教室内外，皆是课堂。框架图如下。社会学科主要对初中地理学科“区域地理”版块精准教学的模式进行了探索。根据其共同特质，尝试着建立一种基于平板教学之上的大数据、精准化的常态化教学模式，实现更高效的教与学。借助海量的数据，对学生的学习状态，知识掌握情况有更直观更正确的把握，及时调整教学进度和方向，使学生能更好地认识自身学习状态，并能获得针对性的学习方案。示意图如下。9三、数据改进管理 （一）实现多维度班级评价管理

在传统的教学模式中，想要实现精准化教学，单靠学校老师本身是几乎不可能完成的，所以学校需要借助信息化手段，对每一位教师的教情、每一位学生的学情进行多维度的数据采集及分析。通过学业数据采集和教学过程性数据分析，深度挖掘数据的价值，实现多维度教学发展性评价，从而帮助教育管理者利用数据高效决策、教师减负增效和学生个性化学习，把精准教学、因材施教真正落到实处。以学校701班的数据为例。10这些数据汇总教师在平台开展的所有教学活动中的行为数据，结合任课班级学生的学习行为和学习效果，输出教师教学的评价。实时教学效果反馈：实时了解教师开展的教学效果，了解任课班级学生的知识掌握情况，学习行为和学习效果的情况。实时教学行为跟踪：实时了解教师所有教学行为。以学生个体701班某同学为例，通过使用学乐云提分中心的金榜题名自主练习知识点实现高效提分。班级排名从15名升到第2名，对比成绩提升14.4分。使用云平台以来，该同学作业交流共计872次，作业练习224次，金榜题名练习313次。11通过平台汇总学生的学习行为数据，实时反馈学生的学习效果，帮助学生矫正学习缺陷，提升学习效率。实时学习效果反馈：可帮助学生、教师、家庭、教育管理者实时了解学生的学科、课程、知识点的掌握情况和是否达标的实时状态。实时学习行为跟踪：实时追踪学生在平台开展的所有学习行为，可视化了解学生学习效率和学习能力。智能学习缺陷矫正：帮助教育工作者和学生定位学习的缺陷，精准矫正学习缺陷，提升学习效果。 （二）实现教情实时动态精准全面管理

大数据分析和精准教学是息息相关的，有了大数据对学生、教师、班级的分析，才能更好的实现精准教学。使用平台，可更直观的看出学校各班级的学习状态、学习成绩水平、及教师的教学状态、教学水平。结合教、学、考、评等全环节教学过程的数据信息，融合包括学生参与预习、各类学习和家庭的练习活动、作业、考试等学习场景的数据信息，经过云计算和大数据技术进行多级统计、分析后，以教学行为的过程数据信息提炼后再次循环服务教学。这包括实时呈现的个体学生与群体学生的各科目知识点掌握情况、答题情况、学习行为情况。12 学校还利用数据对教师进行综合考评，对教师在平台上撰写教案、收取作业、在线授课等进行考核评比。四、改革促进提升（一）核心素养得到落地

大数据背景下的精准教学有助于学生的核心素养的培养。由于数字化信息技 13术的运用，评价方式的开放，多元，从问题的提出到资料的收集，从分析探究到梳理整合，课堂的每个环节都由学生自己完成，充分体现了学生的主体地位，增强了学生的主体意识，培养了学生分析、综合、评价与创造等思维。通过接受不同学科间最新的信息和知识，学生站到社会前沿，与所处的社会、时代紧密相连。智慧课堂把学生置身于动态、开放、多元的学习场景中，提供学生更多获取知识、提升能力的方式和渠道，推动他们去关心现实、体验人生、完善人格。同时在问题探究中学生学会了责任担当、实践创新、合理分工、协作公关，学生的人际沟通合作能力也不断提高。寻求真理的挫折也丰富了他们的情感，坚韧了他们的意志。学生的各级各类比赛成果丰硕。 学生信息技术素养大幅提升。学生的信息获取、鉴别、使用等方面的能力明显提高，互联网及其终端成了学习的工具而不是玩具。 （二）教师成长迅速

强化了教师与时俱进、不断学习、不断改革的意识。教师在教学设计上给学生真正的自由，贯穿合作教学、讨论教学、创意教学、探究教学等