教育大数据在中小学的试验

数据驱动学习教育大数据在中小学的实验数据驱动学习口学习的有效性与自适应性学习系统口实验的模型设计口学习分析的初步发现第—个悖论在信息技术能促进学习已愈来愈成为人们共识的今天,2015年OECD发布的报告《创造技术与学习之间的连接》应用PISA测试的数据分析发现:教育对技术所寄予的期待，实际上还远未实现。Students,ComputersandLearning:Makingtheconnectionbttp://www*oecd•ili/education/students-computers-and-」earning97S9264239SSS-口学校使用电脑和学习成效关系呈峰值分布,在学校适当使用电脑的学生阅读、数学和科学测试成绩高于没有使用电脑的学生，也高于过度使用电脑的学生。□技术可以增强伟大的教学，但伟大的技术不能替代贫乏的教学DevidMerrill教授对学习有效性的解美国犹他州立大学DevidMerriH教授的解释是:关于新技术的研究，需要对学习绩效进行评估，而不仅仅是评估技术的使用《如果新技术或新方法不能带来更有效和更具参与性的学习，那就是浪费时间和资源：口信息的传递不是教学。口与主题无关的内容会使学习更加困难（增加不必要的认知负荷）口过度指导会干扰学习（但缺乏指导会使效率低下，而且可能阻碍学习发生）。口学习者互动（只）在有指导的情况下能够提高学习效果和强化輕㉖学策略。占想喇莫拟（只）在有效实施教学策略时才有效。第二个悖论一方面,许多西方研究者认为，中国的教学方式，属于典型的"被动灌输"和"机械训练"，进而认为中国的数学教学不具有先进性。另一方面,大量研究表明,中国中小学生的数学成绩显著优于西方学生。这两种矛盾的现象就构成了所谓的"中国学习者悖论"东西方数学教学法的比较PISA显示，英国数学教育大量使用应用题，即，简单的数学运算被植入应用题中，学生所做的是重复的简单运算。相比之下，上海数学方法更为严格、专注且保持一致性。严格,即上海数学法中的对概念的深入理解及认知需求；专注性,即上海就每个小问题会极其深入，而英国方法是英里的广度,—英尺的深度’；一致性，是指上海学生的学习过程具连贯性，而我们最感到的惊讶的，是PISA显示:英国教学法比上海更为死记硬背。一PISA的负责人AndreasSchleicher上海市教科院顾泠沅教授的解释中国"上海中小学数学,*教育改革经验’交流会中国数学课堂中的变式教学,不仅继承了中国传统特色的概念性变式教学，更在此基础上提炼出过程性变式并广泛运用于课堂教学。过程性变式教学,有助于形成学生良好的数学认知结构而易于应用和迁移:从而取得优异的成绩，不仅高端学生优势明显、低端学生比例低、人数少。探索中国的数据驱动有效学习之踣口整合大数据、人工智能、云计算于一体的自适应学习技术，并通过自适应学习工具融合于学习过程之中，是数据驱动有效学习的新探索，也是破解技术应用有效性论的新尝试O口我们要研究的问题是基于中国数学教学对概念的深入理解和迁移的方法和策略如何构建具有中国特点的自适应学习系统,从而真正实现。数据驱动学习，评价提升赛效〃0中央电教馆-英特尔教育大数据项目2015"大数据助推教育变革"教育信息化国际会议(杭州,2015.11.5-11.6)中央电教馆会同英特尔组织教育信息技术、计算机技术和学科教育的专家协同研究教育大数据的方法与实践，分为三个阶段：口第一阶段，开发用于学生学习行为与教师教学行为的数据采集、挖掘和分析的的指标体系及相关的数据模型(2015.11-2016.4);口第二阶段，构建数据获取、存储、挖掘和分析模型,并在常州5所初中开展中试实验(2016.5*2016.9);口第三阶段，依托9家教育IT企业的学习平台,在全国130余所中小学开展数据获取、存储、挖掘和分析的示范实验(2016.9-201711)。学习者-工具-活动的设计四类工具口基本学习工具（笔记、拍照、录像、录音等）口网络搜索工具；口基于web2.0的学习交互工具；口学习体验探究工具。六类学习活动口基于数字资源的学习活动；口基于笔记的学习活动；口基于数字工具软件的体验探究学习活动；口基于网络搜索的学习活动；口基于学习社区的学习活动；口在线练习与测试活动。基于xAPI标准的学习行为事件数据捕获KNCVfctXPLAJNGHAFl-KNOMfeLXPLAJNGKAPt-OPbftJGOALD&LtTEKNCVlzGOALSfclKNCMEGKAFHCPtNKNO/eSESSIONCLOSfcKMCVF-SFSSJO^(X*FNKMOUFKMCWKSIOMFKMCM€KNCM6KMOMFKMOWFSHARJNC^ACCFSAAjCCFPTSHARINGACCESSDEC；INFSHARING_ACCfSSDF.FTFSHARING_ACCFSS_RFa<jFSTSHARIMG_AVATA«_SE^ECTSHARiMG_USFR_D€SF.FCTSHARINC<UF门_S「‘FCTK«4OME_SMARTM4E3SM3E_CIX>MKNWFSMARTV~SSAC.F:C)r*F*<IINK_»UT~O^_TOGGFM**4AGF&MARtNG_0OC*<TAPNOCO**IFCTK>M_CFTFUILBOOKNOCO*4MECTlON_WE、COMFPAGE_CLC3EPAGEOPtNPA<3bOPtNfcOPfcAlOAM30ERUK3ATEPtNOffeNPKCOUCTIDUPt3A*L$HCWGLO&SARVSVA«~LINKSQNPAOSHOWGLOSSAM*5VAH_UNKSONPAG&SHOWM*J^TiPLLSMAH^UINKSOMPAGtSHOWPONHSHOWPONHGO'OSHOWTWALt-XFfREDSHCW_VlOCO_SVAR~lINKS_QH_PAGFSHCW_'AfRSMARTL\MSQW^^AQF&UWTUNK_CLOSFSUARTLINKSMARTllNKSMARTLINKSMARTUNKsmartlim<RVARTlINKSMAAT1JNKSMARTIJM<OJPAC.F_?O_OPFNOJPAGFAiXXJ.O^MOJPAGF_GLCS&ARV_OPFNC*jrAC.F_MlATIP.F_OPFniCKPAGE_SMARTSEARCH_OPOJPACF_V，nFO-OPFMOWPAGF_WFH_CPFNC**€NSMARTlINKJi_3D_lNSMARTLINKS_3D_LIMK_5*OWSVAWTLINKSASSESSMENTiSMARTLlNKS_ASSFSSMFNT_OnFNSMAKTDNKSAUDIOU^KOFtNSMARTLINKSGLOSSAHYLINKO*»feNSMAH1LJNKSO^PAGfcSMARTUNKStXTLRNAkCFtNIN'ER^AAi.OP04tELXFRitNOSTfcLkFHitNDSTfeLLFRlt*JDSFB^CGNFB^CGOCTFBSCLOGMFBPOSTPOSTOPENTLLL-HILNDSTLLL-HENDStfcLL-RfcNDSTWflTfcH»OSTUCiCMJDNOTbUGC_MinFUOC_f*F、冒CRFA—FUOC_Pf、-UPOA-FUGC_PHO-O-、C»TE_C^ATFOUCC_f*rX：H_CP€NUGC_SHOV*UGC^TAP_fKJT^O*SHOWUGC_TEXI_CWATEOUOC_T€XT_UFO*TEUGC_1/OFO_NOTE_CR€ATEOIX>C_VOE。-SHOWUGC._M8BL*JX_CReATEUGC_CVF9L(NK_GOTQUGC^WEfKN<_uf*CATTWeLcc«_goto_$*o«eZCXMFCLOSEZOO**'OFLN常州的中试试验斗n應丽1載醐-►

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11.通醐__在常州东青实验中学、田家炳中学、兰陵中学、北郊中学和湖桥塘中学初二年级约10个班级开展时间:2016年5月学科:初中数学单元:反比例函数实验应用的平台是敏特自适应数学学习平台中试实验要解决的问题中国己有数以千计的中小学正在开展翻转课堂的教学实验，但至今鲜有基于数据分析的学习绩效评价的实证案例,中试实验要研究的问题是：口如何构建翻转课堂学习模型,在提升学生基本知识和技能同时发展学生数学核心—养？口如何用大数据分析方法评估学习绩效,为推广实验提供技术和方法支持？口探索如何应用自适应学习技术构建个性化的学习路径？三层次翻转课堂数学学习模型，课后的拓展与_^数学的问题解决41基本知识和技能=课中通过交流讨论+自主学习进一步开展问题导弓I的概念理解和问题解决学习，并体验解决问题方法的多样性梳理已学知识，学习复杂问题的数学解决把基本知识和技能学习前置到课前,学生通这自主学习微课和芫成进阶练习，初步理解并掌握基本知识和基本技能，并能解决简单的实际问题自适应学习技术系统工作流程11迠应内容捉示扣学刁资滟学习猝径G迠应内运埤过分析罕1的学习表现,为学iwixwmi的、个忖化内荇反饯，KDiHkBBiifiti况打W抖可以枒供学生満奋发见跆径的认知.疔适应测试冋WSil何通过一也iitra佑谢的判断学生对T桀个知识內岧的芏捉租盅知识谱系)^-分《和解拉；MtnT习资龙《Miit冻习数裾戈集[P會数裾挖撫整台工具和多媒体资源的微课迕i蠡曲性外一痛As塵丄台点内jAx

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(=•_O,F.F.mm±_Ttn9FHtT抓me舞v一方間KmB—H『f^iA^jLG^i^^.rsaiR^mFRj_Ttn0FHR?snmuWV一方開平行作切则〕用鲊学W鬲瀬i£达种5?行移动现辇&苹面内、将个I■“：沿靨¥/_m枵动-足的;;•|!16抨的E®彬KT^hPL|i|wF~iq■n■~Lr-微课醸的设计採用双主轴方式呈现，_个是讲师教学视频，另外一个是丰富的工具和多媒体资源,嵌入到微课视频中。让学习从封闭的教师讲授走向开放的世界按认知层级的设计的测试问题集1.如图所示，A0丄BC，0M丄ON,则图中互余的角的对数是:I3,妃图是小凡同学在体育课上跦远后留下的挥印.尥的跳迄的长度.个运动点，}点C,总五线AB外A.也点P的送动过程中，使苴线PC_AB的点P鉀两个B.S^CBA.^90°>当点P1A出发.射线AB的力句运动时，‘CPB不朗变大C.若AB;2AP,则点Pl线的中盘D.当/CPA=9CF时.线段CP的长度枕是点C到直线AB的3巨离测试问题包括三组练习:□基础练习I:包括难度较低的概念变式题和概念应用题口基础练习II:包括难度较高的概念变式题和综合本单元多个知识点的问题解决题口问题解决题:涉及多个学习单元知识点的综合问题解决题和多学科应用的问题解决题经典问题的过程性变式解析>’水经典问题的过程性变式解析是把解题过程转化为学习过程的重要学习资源,重点分析三个问题：口如何将未知的问题化归为已知问题，将复杂的问题化归为简单的问题口把同一问题的不同解决过程作为变式,形成一题多解口将特定的方法解决一类相似问题解析也可以微课麵方式呈现，更具灵活性，可有针对性推送给特定学生人群WolframAlpha的问题解析FEATUREOVERVIEW超越文字插入》上传图片，文件和表格数据；使用符号获取更车富的结果:>无眼利使用一步一步的解决方案，动态交互，zoomability»再计算.定韶和下裁》定制和下载图像，导出原始数据WolframAlpha是用于在线学习的问题库,它关注的不仅是解题结果，而是应用富媒体（2D与3D图像展示、模拟）展示问题一步步解决过程，使之成为学生自主深度学习的一个过程学习界面離職Q<51.1®础练习0V5.1.2墓础练习Qv513甚础练习0。问躍决辭题幗解碰战题1.如图，AB，CD相交于点0,0E是2A0D的平分线，且ZAOD=50%贝'JZC0E的S数为：答案OA.1750OB.155000.165°捡望咅棻紹题过程解题提示重新学习学习踣径餛存字习记录宇主呈liu宇让小平i）其课中讨论」界面上呈现学堪续下一例趣教师要求学生在深中讨论中迭择指定的课中讨论题学生在学习界面中送择笞案井提交生迭提咅案的人數统计师生交流间超解决的思路和迭择笞案的埋由i教师结含硝题过禮讲解并归纳练习测试学习行为事件数据捕获口操｛乍者(actor),包括useid,usename口动作(verb):______口打开练习页面(VO)口选择答案vl(A,B,C,,J口检查答案v2(R和F,分别表示正确与错误)□解析与提示v3口重新学习v4,打开微课页面(另页打开)口关闭微课页面V5.返回解题页面P进入下一题V6G3关闭练习页面(VC)微课视频学习行为数据捕获口操作者(actor),WSuseid,usename口动作(verb):□打开微课视频页面(VO)口启动行进键口启动暂停键口启动回看键口启动快进键口启动停止键________"口关闭微课视频页面(VC)实际的采集数据量鉴于学校网络连通的局限，教师还不善于指导学生在线完成学习任务以及自主学习指导的缺少，实际的采集数据量低于预期：口东青实验中学采集基础练习和问题解决练习行为数据80000余个口其余4所学校采集基础练习行为数据130000余个口经过数据清洗和集结，形成每位学生完成每道练习的记录$据20379条课视频学习行为的数据未能如期采集学生学习水平分类问题解决与基础练习学习行为具有强相关性相關**+相關#•!0-01国上類箸（雙尾）。基鵬习二得分问鵬决得分基翻练习一得基御练习二得分皮爾森（Pearson）相M1,485,607醐（雙尾）.000.000N170170170问题解决得分皮困森（Pearson）相關_胃•4S51.528臓（虢）.000.000H170170170基助练月一掙分皮兩森（Pearson）相關.607■5281頊番性（苷黾）.000删N170170170三类练习相关分析图画川题解决者钎分淋細Hi一-W分蛉LTr比统yIr"j迎麟决rfuf?OOQ>1?Oo

\°o：^fco.\/心e)o呀。°/°°OVi°oooOO/H.-忍反比例函数练习测试分按题型得分汇总反比例函数分题型汇总口反比例函数定义口反比例函数的图像与性质口反比例函数的性质1口反比例函数的性质2口用反比例函数解决问题1口用反比例函数解决问题2反比例函数练习测试分按