人工智能时代下的精准减负：提升减负政策效能的关键

张生 张平 曹榕 程姝 方丹

摘要：不同类型学生群体的个性特点与统一政策相冲突是减负政策实施的阻力之一，厘清投入和负担之间的非线性关系是科学减负的基础。研究采用聚类分析等方法探索了学生在校内外学习投入与主观课业负担的潜在分类，并从个体的学业成就、学习品质及其人际关系等角度探索了各类学生的发展特征。研究发现：（1）学生的负担情况不能一概而論，有的需要减负、有的需要增加时间投入、有的需要提升学习品质，学生可根据学习投入与主观课业负担的状况分为“低投高负型”“低投低负型”“高投高负型”“高投低负型”等四种类型。（2）不同类型的学生无论是在学业成就、人际关系还是在影响学生终生发展的学习品质上的表现均存在显著差异。（-3）减轻负担的核心在于提升学生的学习品质等非学业方面的素养，无论学习投入程度如何，学习品质表现好的学生的负担感受均较低。因此，人工智能时代下建立对学生的负担状况进行科学分类的精确诊断系统是必要的，不同类型的学生应采取个性化的减负方案，利用智能化的自适应学习系统提升学生的学习品质是减负的核心路径。

关键词：人工智能时代;学习投入;精准减负;负担类型

中图分类号：G434

文献标识码：A

一、引言

随着人工智能时代的到来，社会生产方式变革的同时，教育的理念、目标、形式和内容也在发生着深刻的变革，为实现新的育人目标，研究者需要深层次、全方位地对教育和学校存在的现实问题进行反思与考量[1]。“减负”是国家一直以来十分重视的教育问题，根据不同时期“减负”的核心问题出台过相应的“减负”政策：从学生的身体健康出发（1949-1965年）、以缓解升学压力为目标（1977-1990年）、以推进素质教育为抓手（1991-2000年）、以基础教育课程改革为依托（2001-2009年）及从体制机制、课改、招生考试、校外培训、均衡发展等方面全面减负（2010年以来），但课业负担仍“越减越重”[2][3]。教育部部长陈宝生在两会期间表达了对“减负”的看法：合理的课业投入和努力对于学生来讲是必要的，要减轻的是“过重的、不符合学生身心发展的”这一部分“负担”。明确“减负”的政策指向，就要理解什么是课业负担。课业负担是指学生在适应当前学习环境的过程中消耗的时间与精力，以及通过学习任务与考试评价引发的压力体验[4].在本研究中，学生的学习时间称为客观学习投入（简称学习投入），学生由此感受到的心理压力体验称为主观课业负担。

2018年2月，国家四部委的文件中明确指出应尽快解决“中小学生过重课外负担问题”[5]，课业负担的研究需关注学生在校内任务和校外任务上的学习投入。而在此研究基础上，应不仅仅关注学生的学习投入，更重要的是解决主观负担感受重的问题，这才是真正的“负担”表现。有研究指出，学习投入并不能直接决定中小学生的负担感受，即使在相同的学习时间和任务量下，不同的学生个体由于自身因素对课业的主观负担感受也会有所不同[6]。当前“减负”的重心更偏向于客观负荷上，如控制教学进度、减少作业量、降低考试频率、保证睡眠时间等，但忽略了学生的主观压力感受，没有抓住引起主观压力感受的其它核心变量。因此长期推行“减负”改革，却总是难见成效。

面向学习者为中心的个性化教育已成为新时代世界各国关注的重点[7]。由于学生的个体差异很大，可能是不同因素导致课业负担的加重，不能采取“一刀切”的方法“减负”。同时，“课业负担”是一个“一果多因”的复杂问题，在究其根源的过程中，应结合一些重要的学生学习关键能力、社会关系等因素进行研究。在人工智能时代背景下，如何利用教育大数据与挖掘技术为学习者提供准确的负担水平定位与个性化的成因分析，提供个性化的指导建议与培养路径，已经成为当前亟待解决的问题[8]。

本文在依据国家四部委的政策文件基础之上，梳理相关文献，通过数据的挖掘与计算，分别对校内、校外的主观负担感受与学习投入等四个变量进行综合研究，选用聚类分析方法获取最具代表性学生群体。在此基础上根据学习者的个性特征刻画相应的学生画像（学习投入、主观课业负担;学习态度、学习方法、学习意志力;人际关系、父母期望和学业成绩等），探索不同类型小学生群体的相关特征，从而为具体实践过程中针对不同群体的“减负”提供指导。

二、研究方法

（一）研究对象

本研究采用随机抽样的方式，于2017年9月从北京市某区随机抽取了44所小学的8973名六年级学生。采用纸质问卷、试卷进行正式调查，经过扫描、编码抽查数据的质量等环节，删除无效被试243人，删除缺失17人，剩余有效被试8713人。其中男生4772名，占54.8%，女生3935名，占45.2%，未知性别6人，有效率为97.3%。

（二）研究工具

1.客观学习投入

客观学习投入即客观存在的学习任务和学习量，指学生学习投入（包括校内任务和校外任务）的总时间。根据我国小学生的学习时间特点，并参照国际评估项目PISA对于学生学习时间的划分编制了学习投入问卷，包括学生校内任务学习时间和校外任务学习时间，共2个维度10个题目。校内任务学习时间包含校内作业时间和校内课程学习时间，校外任务学习时间包含校外课程学习时间和校外参加兴趣班的时间。

2.主观课业负担

主观课业负担即学生对于学习任务的自我负担感受，测量工具为白编量表，包括校内主观课业负担和校外主观课业负担两部分。校内主观课业负担包括课堂教学内容难度感受、学习压力感受、作业量感受、作业难度感受、考试频率感受和考试难度感受等6个方面，校外主观课业负担包括校外学习时间感受、校外学习内容感受、校外作业量感受和校外考试频率感受等4个方面。主观课业负担量表的内部一致性信度为0.798，验证性因素分析显示，量表结构效度良好（RMSEA=0.061，CFI=0.860， TLI=0.821）。

3.相关变量

本研究还涉及到学习方法、学习态度、学习意志力（统称学习品质）和人际关系、父母期望等心理因素。相关变量的量表信效度均符合心理测量学指标（如表1所示）。父母期望仅有一道题目，不做信效度分析。学业成绩为语数外三科的学业测试水平均值。

三、研究结果

（一）描述性統计结果与相关矩阵

校内客观学习投入（M=2.6529，SD=0.80193）和校外客观学习投入（M=2.7573，SD=0.93906）两者相当。如表2所示，校内主观课业负担远高于校外主观课业负担，负担的感受来源校内多于校外。校外客观学习投入与校外主观课业负担呈显著正相关性（r=0.361，p<0.01），校内客观学习投入与校内主观课业负担呈显著弱相关性（r=0.033，p<0.01）。

（二）聚类类别统计分析结果

对校内主观课业负担、校外主观课业负担、校内客观学习投入、校外客观学习投入等四个变量进行K-means聚类分析。经过多次聚类与质量评估，小学生课业负担数据最终被划分为四类。轮廓系数常被用来评价聚类的有效性[9]，本研究对课业负担聚类结果的轮廓系数为0.363，如图l所示，达到了“良好”水平。四类各自的描述统计结果如表3所示，样本具有代表性与可操作性，是一个合理而适用的分类模型。其中四个类别里第Ⅳ类人数较多，其它三类人数相近。从F检验的结果来看，四个分类模型在四个分类变量上的差异均显著，是有效的分类模型。

第1类小学生的校外客观学习投入的得分均值最低，校内客观学习投入处于中等水平，然而实际在校外主观课业负担处于中等水平，校内主观课业负担上的得分均值最高。将此类小学生归为“校外低投校内高负型”，简称为“低投高负型”。共有1414人归为此类，占样本总人数的16.2%。

第Ⅱ类小学生的校外客观学习投入的得分均值最高，校内客观学习投入处于中等水平，同时校外主观课业负担得分均值也最高，在校内主观课业负担上的得分均值处于次高水平。将此类小学生归为“校外高投高负型”，简称为“高投高负型”。共有1671人归为此类，占样本总人数的19.2%。

第Ⅲ类小学生的校内客观学习投入的得分均值最高，校外客观学习投入的得分均值处于次高水平，然而在校内、校外的主观课业负担得分均偏低。将此类小学生归为“高投低负型”。共有1958人归为此类，占样本总人数的22.5%。

第Ⅳ类小学生的校内客观学习投入的得分均值最低，校外客观学习投入的得分均值处于次低水平，同时在校内、校外的主观课业负担得分均为最低。将此类小学生归为“低投低负型”。共有3670人归为此类，占样本总人数的42.1%。

在不同学校的不同班级里均存在4种类型的学生群体，且他们的比例不尽相同，表4仅列举部分学校的情况。

（三）四个类型学生相关变量分析

在本研究中，相关变量是指学习方法、学习态度、学习意志力、人际关系、父母期望和学业成绩等6个变量。方差分析结果如下页表5所示，各相关变量在各类型之间差异显著（p<0.001）。经事后比较，各类型小学生的学习方法、学习态度、父母期望和学业成绩等方面差异均显著（p<0.001），“高投低负型”和“低投低负型”小学生在学习意志力和人际关系方面差异不显著（p>0.05）。

分析情况如图2所示。在学习方法、学习态度、学习意志力和人际关系的表现上，第Ⅲ类“高投低负型”小学生的得分最高，表现最差的是第1类“低投高负型”小学生。在父母期望这一变量的表现上，得分越高，说明父母、教师对学生的期望越高。得分最高的是第Ⅱ类“高投高负型”小学生，第Ⅲ类“高投低负型”和第Ⅳ类“低投低负型”小学生的得分均略低于标准值。而在学业成绩这一变量的表现上，得分最高的是第Ⅱ类“高投高负型”小学生，第Ⅲ类“高投低负型”小学生得分次高，表现最差的仍是第1类“低投高负型”小学生。

四、讨论与分析

通过上述对研究结果的呈现可知，应用聚类的方法将小学生最优化地分为四类有利于清楚地呈现群体的特征，并且可以更有效地针对不同群体的实际情况在实践中进行精准指导。

（一）“低投高负”型小学生的学业成绩、其他品质表现均较差

此类学生校外投入最少，但具有最高的主观负担，如图3所示，他们在学习品质各方面的表现均为最差，并且承担着最高的父母期望。该类学生各方面的表现均处于极端值，是学校中教师的重点关注对象。他们的成绩不好，在班级中属于“差生”，同时学习方法、学习态度和学习意志力表现都很差。有研究发现，学习态度在学习投入对主观课业负担的影响中起调节作用[10]，而该类学生的学习态度在各方面表现中最差可能是导致他们主观课业负担如此之高的原因之一。

“低投高负”型小学生的人际关系很差，和同学、老师、父母之间的关系并不亲密。许多研究表明，师生关系越亲密，学业成绩越好，冲突越高，学业成绩越差[11];越受同伴的欢迎，成绩表现越好，越受同伴的排斥，成绩表现越差[12]。交往能力越高的学生，学业成绩会明显高于低交往能力的学生，并且良好的亲子关系能有效促进师生关系和同伴关系的发展[13]。学生在校内的学习投入并不高，学生的校内主观负担感受却很高，推测和学校人际关系有一定的关系，且学校人际关系对小学生成绩的影响也不容忽视。

父母对他们的教育期望很高，而其在校外的学习投入义很少，这与已有研究的证明相反，即父母的教育期望直接正向影响学生的学习投入[14]。做进一步的数据分析发现，该类学生的父母学历在4类中均为最低，且家庭经济状况也是相对最低的。由此推测，尽管他们对于子女的教育期望很高，但并未有能力完全付诸于行动，重复性的说教反而给子女带来了一定的心理负担。因此对于“低投高负型”学生，应适当提高其学习投入，加强学习品质的全面提升，校内外共同帮助促进其发展。

（二）“高投高负”型小学生的成绩优秀，其他品质均中等

此类学生校外投入很高，同时具有较高的主观负担，尽管他们在学业成就上有很好的表现，但我们更应当看到他们也承担着很高的父母期望，并且人际关系、学习意志力相对较差，如图4所示。

“高投高负”型小学生是典型应试教育下的“优秀”学生，过分注重成绩，而忽略了其它方面的发展。校外辅导，也被称为“影子教育”（ShadowEducation），在亚洲文化圈中十分普遍，近年来在欧美国家中也逐渐开始受到青睐。Steve R.ENTRICH和Matsuoka，R对日本影子教育中的决策机制进行了较为深入分析发现：较低学段学生（如小学生或初中生）是否参加有偿的课外辅导主要受到母亲意志以及家庭社会经济地位等因素的影响[15][16]。这说明实际上往往是母亲而非学生自己的意志在影响学生校外任务的投入，换言之，学生在许多情况下是“被迫”参加校外辅导的。家长为孩子选择校外辅导的主要目的可分为两种：补差和培优。校外辅导使补差生获得自信，也逐渐转变他们的学习态度，进而真正实现了补差的目的。但对于培优而言，校外学业类辅导的目的更多在于提升成绩而非促进其全面发展。尤其就政策导向而言，不应当鼓励学生参加校外辅导。就本研究所界定的“高投高负型”而言，他们所参加的校外辅导应当更多的是培优型（因为他们的学业成绩很高），但他們是否真的应当参加这些大量的校外辅导以获取拔尖的分数是值得深思的。

就学生发展而言，仅仅关注成绩显然是不够的，因此在这类学生漂亮的成绩单背后，我们更应当看到他们尚未得到充分发展的方面。本研究发现，这类学生的学习意志力较低，学习态度和学习方法一般。由此推测，他们可能具备了基本的学习态度和学习方法，但主要依靠父母监督而非自身的学习意志力完成繁重的校内外学习任务。过分依赖外在因素所产生的动机不利于学生发展自主学习与终身学习能力，因此对于学生这一特征应当加以重视。另一方面，本研究还发现这类学生在人际关系方面也较弱。他们可能过于关注成绩，而忽视了与他人良好关系的构建。因此对于“校外高投高负型”学生，要转变他们的学习投入方式，家长应树立正确教育质量观，同时引导其人际关系的发展，使之在健康、愉快的环境中成长。

（三）“高投低负”型小学生的成绩良好，其他品质均优异

此类学生在学习上投入大量时间、精力的同时却并未感到过重的主观负担，并且在学业成就以及人际关系构建方面取得较高表现，如图5所示。从这类学生的相关因素来看，他们所承受的父母期望表现为中等水平，白身具备较好的学习方法、学习态度以及学习意志力。受我国传统文化影响，父母往往望子成龙，望女成风。特别是“独生子女”政策实施后，人才竞争日益激烈的背景下父母对其子女期望更高，但过高的父母期望反而可能会成为孩子成长路上的阻碍。基于本研究的结果，笔者认为恰当的父母期望更有利于培养具备优良品质的学生。

近年来一些教育研究者和教育实践者都开始意识到单纯、孤立地减少校内学业负担（例如限制时间、控制作业量、精简课程、降低课标、控制各类竞赛活动等）是行不通的，反而会造成“明减暗增”和“校内减校外增”的怪相[17]。这是因为社会对人才的需求不会随着减负政策的出台而降低，而只会随着社会的发展不断提高;并且中高考等选拔式的人才培养路径也决定了学生所必须面临的竞争现实。本研究发现并非所有学生在付出大量学习投入的同时都会产生较高的学习压力，这说明仅仅靠减少投入是行不通的。值得注意的是这类学生在学习投入的时间分配上更加侧重于校内投入，其校外学习投入仅略高于平均水平，由此可见，应充分利用好校内的学习资源与合理安排学习时间。“高投低负型”学生无“负”可减，应从提升学习效能角度引导其追求卓越的发展。

（四）“低投低负”型小学生的成绩中等，其他品质各方面均较好

此类学生表现为学习投入少，同时学业压力也低。他们在学习方法、学习态度和学习意志力的表现均较好，但是其成绩处于中等水平，父母教育期望（家长对子女的期望和要求）最低，如图6所示。而已有研究发现影响学生学习投入的影响因素可以分为两类：个体变量和环境变量[18]。

在个体变量方面，学生学习倦怠（学生对学校课程学业持负面态度的一种现象）是影响学生学习投入最重要的个体变量，学习倦怠可以负向预测学习投入，即学习倦怠越严重，越会导致学习投入的低效[19][20]，但该类学生在学习态度和学习意志力表现均较好，推测该类学生可能自身并不存在学习倦怠的现象。在环境变量方面，首先家庭是学生学习和生活的场所，父母在学生成长中发挥了重要作用，而该类学生感受到的父母教育期望在四类学生群体中最低。其次，学校是学习投入发生时的主要环境[21]，一系列研究已经证实师生关系、学校环境等因素对学习投入有着重要的影响，融洽的师生关系、良好的学校环境可以更好地促进学生的学习投入[22]。而从数据分析结果可以看出该类学生的师生关系较好，因此建议学校在引导父母树立合理的教育期望的基础之上，可以从提高“低投低负型”学生的学习投入方面人手促进其发展。

五、结论与建议

（一）结论

1.小学生的负担情况是存在差异的。按照学习投入和主观课业负担情况可以将小学生分为4种类型：“低投高负型”“高投高负型”“高投低负型”和“低投低负型”，不同类型之间学习投入和主观课业负担得分差异显著。该分类方法避免了传统主要以学业成绩高低将学生分类的不足，更加验证了不能仅仅以学习花费的时间长短来判断负担的轻重。学生学习投入低的同时可能主观负担感受重，学习投入高也可能主观负担感受轻。减负的落实要根据四类学生群体的特点，采取适合的措施对有负担的学生群体进行科学的干预。

2.小学生的学习投入与心理负担之间存在非线性关系。合理的学习投入对于获得优异成绩来说是必要的，但在学生的学习品质不足时，过高或者过低的学习投入都会带来小学生过重的主观负担感受，从而产生过重的课业负担。当学生的学习品质与人际关系较好时，即使是在高的学习投入情况下，学生的主观负担感受仍较低。因此通过各种途径提升学生的学习品质与核心素养是减负的核心路径。

3.高父母期望和高学业辅导可能会带来学生学业成绩的提高，但在学生学习品质不高时会令其产生较重的心理负担。这不仅不能促进学生的全面发展、获得良好的同伴关系、亲子关系、师生关系，更不利于学生的长远的发展。一旦处理不好，可能会导致学生后期发展吃力并产生严重的心理疾病。父母要保持对孩子一定的期望，做好孩子人生的榜样，给孩子更多全面发展的机会，恰当的分配时间，才能获得最后的成功。

（二）建议

“减负”的脚步未曾停止，人工智能时代的“减负”应进行科学的统筹规划，在国家减负政策的指导下精确诊断，准确分类。为实现新时代以学习者为中心的育人新目标与新需求，根据学习者的个性特征刻画相应的学生画像，针对不同群体采取不同的措施，从减轻过重的心理负担人手，在“减负”的基础之上去“加负”“转负”，从而更好地实现精准减负[23]。

1.建立学生负担状况的精准诊断系统

建立全国性实时动态更新的学生投入与负担的精准诊断系统。首先，通过个人背景信息的输入以及各项学习品质和课业负担量表的检验，对学生的负担状况做一个初步的诊断评价，建立学生画像的同时将其准确进行分类与定位，判断其属于哪一类学生群体;接着，通过学生的网络学习痕迹信息、教师评价信息、家长评价信息以及同伴评价信息等教育大数据的不断更新，构建多维度、多侧面的动态个性学习特征库，以实现对学生的画像进行实时动态的调整;最后，采用大數据分析方法对大规模的测评数据进行挖掘信息、探索规律，从多视角为学生的负担状况提供解决方案[24]。

2.设计基于学生画像的精准减负体系

精准减负体系包括危机干预系统与白适应学习系统。首先，面对不同负担状况的学生群体要及时做好预警工作，如面对“低投低负型”学生，在增加学习投入的过程中若其主观课业负担值也在上升，在达到临界值前危机干预系统可以及时提醒教师与家长，在要求或鼓励学生的学习投入时应当以保护和增强学生的内在学习动机为前提，营造轻松、愉悦的学习氛围，使学生的主观负担感受值始终维持在健康水平;其次，利用白适应学习系统提供给学生个性化的学习支持，如面对不同对象开展的微课程设计与学习[25]、帮助家庭选择不同类型的课外兴趣班、提供给学生相应的批判性思维能力训练与测[26]，使得对学生的学习、训练与发展做到精准化、常态化，从“因材施教”走向“可因材施教”[27]。

3.充分做好社会、学校与家庭的向导

“减负”不能一蹴而就，需要社会、学校和家庭三个层面共同出发，加减齐做、内外共抓[28]。教育部门应加强宣传工作和舆论导向，明确“减负”的目的并不是为了服务于升学的教育观，而是为了全面提高学生的核心素养，培养社会主义现代化的高质量人才。同时，改进“唯分数”的评价方式，加强学生学习品质等核心素养的评价，在学业考试中增大对学生思维能力的考察比例。提高全社会加强基于测评数据的精准减负的意识，切勿一刀切，使得社会、学校、家长共同意识到“减负”的真正目的、真正做法、真正价值和意义，全社会相互配合共同“减负”增质，为学生营造全面发展的育人新环境。

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作者简介：

张生：副教授，博士，研究方向为教育大数据、智慧测评、信息技术与学科深度融合（zhangsheng@bnu.edu.cn）。

张平：在读硕士，研究方向为教育测量、评价与统计（ping.z@mail.bnu.edu.cn）.

曹榕：碩士，研究方向为教育测量、评价与统计（18813192326@163.com）.

程姝：硕士，研究方向为教育测量、评价与统计（chengshu29@163.com）.

方丹：高级教师，研究方向为基础教育学校发展、教育质量评价（fdforever@foxmail.com）。