数智画像赋能幼儿发展的实践路径

摘要：在以互联网为基础的人工智能、大数据、云计算等新兴技术给教育生态带来全要素、全流程和全方位变革的背景下，如何利用大数据和智能化教育场景赋能幼儿园教育模式的治理，更好地为学龄前儿童提供成长所需的科学的教学与引导成为值得关注的问题。本研究基于数智画像，对某幼儿园540名3～6岁幼儿进行了为期三年的追踪研究。研究结果显示，利用数智画像可以科学评估幼儿能力发展水平，助力幼儿个性化发展和各种习惯培养的可持续发展，同时可以助力教师改变教育教学方式，为幼儿高质量发展提供更科学、有效的教育支持。关键词：教育数字化；数智画像；幼儿发展引言《中国教育现代化2035》提出，我国要培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。学前教育作为培养现代化人才的开端，是培养幼儿全面发展的主阵地。《3～6岁儿童学习与发展指南》和《幼儿园保育教育质量评估指南》为幼儿发展指明了方向，强调要关注幼儿学习与发展的整体性，尊重幼儿发展的个体差异，遵循幼儿身心发展规律和学前教育规律，以科学的教学方式和具体有效的教学手段对幼儿的发展情况和需要做出客观全面的观察、理解和分析。近年来学前教育数智化发展逐渐兴起，研究发现，数字化、智能化的技术能够对幼儿身心发展的规律与认知特点提供即时反馈，创设出多元智能发展的育人模式，实现对幼儿成长过程的精准化评价。因此，笔者以幼儿身心和谐发展为目标，以数智化手段为实施路径，根据幼儿的身心发展和思维表达特点，设计了运动、观察、阅读等系列精准画像，以期能够实现精准的客观评价，促进幼儿身心和谐发展。幼儿高素质发展的数智画像模型建构1.数智画像构建目标在幼儿高素质发展的背景下，数智画像的构建旨在通过多维度、全方位的数据收集与分析，形成针对每个幼儿个性化、精准化的发展画像，用以反映幼儿当前的发展水平，以及预测其未来的成长发展趋势，为教育者提供有力的决策支持。2.基于多模态数据的画像生成在学前教育中，数智画像逐渐成为幼儿身心和谐发展的重要工具，通过梳理、分析和展示幼儿的学习过程和学习成果，以更精准、立体、多维的方式呈现幼儿各阶段在运动、语言和兴趣活动等方面的成长路径。首先，运动发展是幼儿生理发展的重要组成部分，对于其身体素质和认知能力的提升具有重要意义。为了生成运动发展画像，笔者收集并分析了多名幼儿的运动数据，包括身体成分、心肺耐力、肌肉功能和运动功能等方面的数据。通过运用机器学习和模式识别等智能化识别系统，提取出关键的运动特征，进而基于动态时间规整（DTW）和机器学习算法对获取的有效数据进行分析，并生成运动发展画像。公式：M=ML（DTW（F（V））。其中，M代表运动发展画像，ML代表机器学习算法，DTW代表动态时间规整算法，F代表特征提取函数，V代表提取的运动特征。其次，语言发展是幼儿认知和情感发展的主要表征。为了生成语言发展画像，笔者采用试点研究收集并分析幼儿的语言数据，包括词汇量、语法结构、情感表达等方面的数据。通过运用自然语言处理和情感分析等技术，如词袋模型、TF-IDF（词频-逆文档频率）和word2vec等，从文本数据中提取关键词、短语或句子，作为语言表达的特征。应用文本挖掘技术，如主题模型（如潜在狄利克雷分配LDA）、情感分析或语义网络分析等，从数据中提取关键语言特征，识别幼儿语言表达中的主题、情感或语义结构，从而生成反映幼儿语言表达能力的数智画像。公式：E=TM（NLP（C））。其中，E代表语言表达画像，TM代表文本挖掘算法，NLP代表自然语言处理函数，C代表从收集的文本数据中提取的语言表达特征。最后，兴趣发展是幼儿个性和创造力发展的重要体现。智慧活动室是兴趣活动的主要场所，笔者利用智能数据采集系统收集并分析试点幼儿的兴趣活动数据，包括活动类型、参与度、持续时间等方面的数据。通过运用数据挖掘、关联分析以及聚类算法等方法，对数据进行清洗、编码和归一化处理，再从数据中提取出关键的兴趣活动特征，并开展层次聚类，进而生成反映幼儿兴趣爱好的数智画像。公式：I=C（A，P，D）。其中，I代表兴趣活动画像的量化值或类别，C表示采用聚类分析函数，A代表活动类型数据，P代表参与度数据，D代表持续时间数据。基于数智画像赋能幼儿发展的园本实践笔者以某二级幼儿园（以下简称K园）作为区域数智幼儿园建设项目的试点幼儿园，对2021—2023年入学的540名3～6岁的小班至大班学生进行了为期三年的追踪研究。其中，男生占比为54.93%，女生占比为45.07%。1.运动发展画像利用运动手环和数智化体测机器人，对全园幼儿从身体平衡能力、肌肉力量、身体协调、动作灵敏、心肺耐力这五大维度进行数据建模，为每个幼儿绘制运动发展画像，形成过程性、情境性、智能化评价体系。2.语言发展画像为了发展幼儿“倾听与表达、阅读与书写”的能力，教师利用“数智阅读银行”程序，记录幼儿倾听故事的数量、阅读时长、读书数量，以及表达方式、表达频率等数据，从而绘制语言发展画像，为幼儿的增值性发展提供精准的数据支持。3.兴趣发展画像兴趣发展画像的构建是平台首先统计幼儿在游戏中参与各区域的频率、时长及与玩具材料的交流频次，然后将数据上传至学校智慧大脑，数据智能采集系统再自动分析幼儿对游戏、区域和材料的兴趣指数。数智画像促进幼儿高素质发展的实践建议1.利用数智画像科学评估幼儿能力发展水平（1）运动画像以量估“量”全方位评估幼儿运动能力通过对幼儿期初和期末的体育测试数据进行对比，发现幼儿在动作协调、反应灵敏、心肺耐力、肌肉力量、平衡能力等各方面均得到了显著提升，具有统计学意义。从动作协调方面来看，过平衡木等测试项目对幼儿的动作协调能力具有显著的促进作用，为其身体素质的全面发展奠定了良好的基础。从反应灵敏方面来看，视听反应、手眼协调等项目有效地增强了幼儿的反应度和灵敏度。从心肺耐力方面来看，双脚连续跳等测试项目促进了幼儿的耐力表现。从肌肉力量方面来看，4*10穿梭、20米穿梭、立定跳远等测试项目明显改善了幼儿的肌肉力量。从平衡能力方面来看，平衡木行走、单脚站立等测试项目强化了幼儿的平衡能力表现。（2）语言画像以量衡“质”全过程记录幼儿语言发展语言画像以“数智阅读银行”程序记录了幼儿在阅读与表达等方面的数据。各维度上的成长数据结果表明，幼儿听故事的数量、阅读时长、阅读数量、表达能力、表达频率等方面每一学年都在提高，且第一学年与第三学年存在显著差异。一是听故事的数量。三年内，K园幼儿听故事的数量呈现出显著的增长趋势（p＜0.05），表明幼儿对故事的兴趣增加。此外，通过听故事，幼儿能接触到不同类型的故事和文学作品，有助于拓展他们的视野和认知。另外，通过智能推荐和个性化记录，平台可以根据幼儿的阅读时间、阅读主题偏好等，为幼儿推荐更符合其兴趣和水平的绘本资源，从而激发幼儿的阅读兴趣，促进幼儿对阅读的积极参与。二是阅读数量和阅读时长。幼儿的阅读数量和阅读时长也呈现出显著的增长趋势（p＜0.01），意味着幼儿对书籍的兴趣增加，以及他们在阅读方面的习惯和技能得到了有效的培养和提升。阅读数量和阅读时长的增加可能对幼儿的阅读理解能力、词汇量和认知发展产生了积极的影响。这也可能反映了K园在阅读教育方面的成功经验和教育质量的提升。K幼儿园通过数字化阅读平台，记录并及时反馈给幼儿阅读的数据，对阅读不足的幼儿给予适当的鼓励，智能化推荐图画书的阅读，从而增强幼儿的阅读兴趣。三是表达能力和表达频率。幼儿的表达能力和表达频率也在三年内得到了显著的提升（p＜0.01），表明幼儿在语言表达和沟通能力方面取得了明显的进步。K园利用智慧教室的智能问答系统，鼓励幼儿通过绘画、讲述等方式对自己经历过的游戏、阅读、观察等活动进行表达。此外，幼儿表达能力的提升也可能归因于幼儿在听故事、阅读和课堂互动中所获得的语言输入和表达机会。（3）兴趣画像以量激“趣”全要素映射幼儿兴趣倾向基于“兴趣倾向画像”对幼儿学习兴趣的记录，表明幼儿的多元活动兴趣得到了有效激发。兴趣活动画像反映出幼儿的兴趣主要体现在以下五个方面。第一，经过前后测的比较，沙盘游戏的参与度综合得分从26.45提升到了30.23（p＜0.001），表明幼儿在沙盘游戏中的兴趣得到了显著提高。通过选择和摆放沙具，儿童能够以象征性的方式展现内在的心理世界，将无意识的自我具体化、直观化，从而逐步实现人格的整合与完善。[1]沙盘游戏对幼儿的空间认知和团队协作能力有着重要的促进作用。[2]第二，在手影游戏方面，参与度综合得分从前测的26.33显著增加到35.62（p＜0.001），表明幼儿在手影游戏中的兴趣有了显著的增加。手影游戏调动了幼儿的听、说等各种具身感官，手部肌肉群得到发展，而且手指活动能开发幼儿的右脑，促进左右脑和谐发展。另外，游戏通过手势和光的交互作用，创造出各种形象，使幼儿以直观和动态的方式表达自己的想象和创意以及内心世界。第三，通过图形化编程，幼儿学习兴趣度的综合得分从初始的30.45提升到46.37（p＜0.05），表明幼儿对图形化编程的兴趣有显著提高。幼儿编程注重提高问题解决能力，如编写源代码、填补空白、执行程序、调试实践。此外，K园基于机器人开展的编程，融入了同伴反馈活动，以及人机互动。幼儿利用团队中彼此的资源和技能，相互询问信息、评估彼此的想法、监督彼此的工作等，反复练习编程技能，进一步增强了编程的兴趣。第四，在绘本动画方面，幼儿的兴趣度综合得分从21.43上升至38.93（p＜0.01），前后测数据差异显著，表明幼儿对绘本动画的兴趣有显著提高。从认知发展的角度来看，幼儿正处于感知运动阶段和前操作阶段，他们通过感觉和运动来认识世界，因此绘本动画中的丰富色彩、形状和声音能够刺激幼儿的感知觉发展。同时，绘本动画中的故事情节和角色形象也能够激发幼儿的想象力和创造力，促进他们的认知发展。此外，以绘本动画为媒介呈现符号的形式可能更符合幼儿的认知习惯，从而引发幼儿更大的阅读兴趣。第五，3D打印活动的兴趣度综合得分从24.88上升至35.67（p＜0.001），前后测数据差异显著，表明幼儿对3D打印的兴趣有显著提高。幼儿正处于认知发展的关键期，3D打印技术可以将一些抽象的概念具体化，使幼儿更好地理解这些概念。幼儿通过3D打印亲自设计和创造学前活动所需的物件，增强了动手能力、创造力和空间想象力，促进了对物体设计的理解和创新思维的发展。2.数智画像助力师幼互动高质量发展的有效对策（1）数智引领，共筑幼儿多元发展①实施量化评估，实现全方位监测。全面了解幼儿的发展状况，应采取量化评估的方式，通过智能化监测设备和技术手段，对幼儿的运动能力、语言表达和兴趣活动等进行全方位、持续性的监测。②以数据为驱动，推动个性化体育教学。在收集到大量数据的基础上，教师应深入分析每个幼儿的运动能力、体能状况和运动偏好，以数据为驱动，制订个性化的体育教学计划。③注重实证效果，追求显著提升。验证数智画像评估与个性化教育策略的有效性，应采取基于有效证据的方法，对幼儿的发展水平进行定期评估。通过对比不同时间点的评估数据，直观地了解幼儿在运动能力、语言表达和兴趣活动等方面的提升情况。若数据显示幼儿在某些方面存在不足或进步缓慢，则应及时调整教学策略，以确保每个幼儿都能得到适宜的教育支持。同时，注重幼儿发展的全面性，确保他们在各个领域都能得到均衡发展。（2）智慧助力，革新教师教学方法①数智画像助力教师科学寻找教学发生点。教师要以实证数据为出发点，灵活调整游戏材料、模式和场域，提高教学的针对性，确保幼儿全面发展。②数智画像助力教师客观改进教学的方式方法。数智画像的应用使教师能够深入了解幼儿的游戏活动偏好，从而实现从“主题”教学向“人本”教学的转变。教师利用运动、语言与兴