大数据助力大规模个性化教育实践探索

胡存兵 张喜鲜

摘  要 信息技術发展推动大数据时代到来，大数据推进教育教学变革。以科大讯飞股份有限公司“高中生物个性化学习手册”为例，从设计原理、有效策略及使用场景三个方面介绍其应用实践，从助力学科教学效率提升以及大规模个性化教育发展两个层面总结其实践意义。

关键词 大数据;个性化学习手册;大规模个性化教育;高中生物

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）06-0034-04

Practice and Exploration of Large-scale Personalized Education Assisted by Big Data//HU Cunbing， ZHANG Xixian

Abstract The development of information technology promotes the arrival of “big data era”， and big data promotes the reform of education and teaching. Taking iFLYTEK senior high school biology per-sonalized learning manual as an example， this paper introduces its application practice from three aspects of design principles， effec-tive strategies and use scenarios; and summarizes its practical significance from two aspects of promoting the efficiency of discipline teaching and large-scale personalized education development.

Key words big data; personalized learning manual; large scale per-sonalized education; senior high school biology

0 引言

随着互联网发展和信息技术的进步，大数据时代已经来临。大数据一词最初起源于互联网和IT行业，指的是数据量巨大、来源多样和类型多样的数据集[1]。通过一定的技术对这些数据进行处理和分析，可以从中得到事物运行的信息和发展的规律。大数据其实已经被应用于很多领域，如在医疗健康领域，通过一些穿戴式的传感设备来记录人的行为、生理等各方面的信息，通过这些数据来了解或判断人体是否处于健康状态，是否需要采取干预措施等。美国一家有名的睡眠管理设备创业公司Zeo给用户戴上特制的头部设备，通过测量脑电波的传感器，可以追踪不同阶段的睡眠，如轻度睡眠、深度睡眠和快速眼动睡眠。这些数据被发送至用户的智能手机，并自动上传至网上私人睡眠数据库。这些数据通过分析，将被用来改善用户的睡眠质量[2]。近年来，随着智能手机、计算机技术的进一步快速普及，大数据技术和应用越来越受到人们关注和重视。

1 大数据在教育领域的应用及存在的问题

应用  在教育领域，大数据也能发挥巨大作用。有一些在线教育课程的教师会分析学生在观看课程视频时候的行为数据，如果大多数学生需要反复观看课程中的某个部分，这就可能表明这些地方教师讲得不够清楚，接下来教师就会特别注意并加以改进[3]。这只是大数据应用的一个简单例子。试想，如果班级人数成千上万，每个学生都能通过计算机联网学习，并能把上课、读书、完成作业、参加各种活动而产生的数据存储和记录下来，其数据量必然十分惊人，而这些数据就是值得收集和研究的教育大数据。数据量、数据类型越多，配合以适当的数据挖掘和数据分析技术，能从中发现的问题或规律也就越多，这就可以为改善每一个学习者的学习和促进整体的教育教学变革提供依据。

从促进人的发展角度看，个性化教育一直是教育工作者追求的理想教育模式。而中小学教师其实已经在使用各种类型的基于大数据技术的网络平台来辅助自己，以期望在教育教学过程中既能实现规模化，又能实现个性化，像智学网、极课大数据、麦学习、一起作业网等。通过这些平台，教师能够开展更加精准的教学，学生也可以更加了解自己的学习过程，获得教师针对性的辅导等，在一定程度上“教”与“学”的效率都得到有效提高，从而使教育真正走向个性化。

存在的问题  教师在采用大数据网络平台辅助教学发挥其优势的同时，也存在一些问题阻碍个性化教育的实现，比如太过于依赖网络和智能硬件设备的配备。一方面，当下大多数学校的设备条件不太理想，做不到人人都有且随时随地使用;另一方面，学校和家长对学生完全在线上开展学习都存有较多担忧，所以现实情况是，大多数的学生在绝大部分时间里还是只能接受传统的课堂教学模式，课后继续保持纸质阅读和书写的学习习惯。这种现实情况在短期内也不会有太大改变。大数据网络平台对学生个性化“学”来说，远没有教师个性化“教”那么方便，这阻碍了个性化教育的实现。

另外，大数据网络平台内含的教学资源对学生个性化学习实现程度也很关键。没有个性化的学习目标、学习材料，谈不上真正的个性化教育。能够基于每一个学生的具体学情，精准推送适合其需要的个性化的学习内容和资源，才是个性化教育的应有之义。

2 大数据助力大规模个性化教育应用实践

前已述及，大数据为传统课堂教学模式带来精准的个性化，在现实中也已经很好地渗透到教师“教”的层面，但在学生“学”的层面渗透得还远远不够。如何让大数据更好地助力个性化教育，让大数据的价值进一步体现，让个性化教育理念得以真正落实，这还有待继续研究。科大讯飞股份有限公司推出的个性化学习手册（助学产品）在这方面做了一些有益探索。本文以“高中生物个性化学习手册”为例，阐述围绕该产品的一些应用实践，目的是抛砖引玉，期待有更多研究者投入到促进学科教学和推动个性化教育发展的探索中来。

基于大数据技术与学科教学深度融合的設计原理  “高中生物个性化学习手册”是基于科大讯飞股份有限公司的大数据平台，结合当前生物学科教学实际，一般主要由考试分析、错题整理和解析、成长指南、个性化推题等部分组成的辅助教与学的方案。其中的每个内容板块既可以按照教师和学生的具体需求而确定，也可以与时俱进，进行调整优化，当然前提是要经过合理科学的评估，比如针对相关问题，对教师和学生进行大量调研。

“高中生物个性化学习手册”核心的大数据技术设计原理如图1所示，主要是基于学生每次回答问题或测试，获取学生生物学科答题数据等信息，形成学生画像;计算学生每道题在全体参与测试人员中的错误率;通过学生答题数据，获得学生本学科答题的知识点分布数据;依据讯飞教育大数据平台积累的学生数据，形成各班级、年级的基础题库、错题库、高频错题库等;采用推荐系统为学生的每道错题匹配最佳的变式练习;最后将学生各部分数据融合排版形成个性化学习手册，并支持打印成纸质版，供学生使用。教师利用这些数据指导教学，师生之间实现高效互动。

实现“精准教”与“个性学”的有效策略  “高中生物个性化学习手册”分教师版和学生版两种样式，通过不同的有效策略，满足教师“精准教”和学生“个性学”的不同需求。

教师版由考试分析、试卷讲评和试题答案等部分组成。考试分析部分，即基于学生答题情况为教师呈现多种分析数据，包括平均分、最高（低）分、优秀率、及格率、排名、高频错题等，如图2所示。试卷讲评部分会展示学生测试作答的原题，推荐系统精选的同类题（基础题、巩固题和拓展题等），进行学生作答情况统计，如图3所示。通过这些数据，教师可以精准地掌握学生学情，也可以更加精准和有针对性地开展接下来的教学工作。

学生版主要由成长记录、个性化精选题以及试题答案解析等部分组成，如图4、图5所示。在成长记录部分，学生可以通过历次测试或答题的得分率来分析自己这段时间内的学习表现，哪些是掌握得比较好的知识点，哪些是薄弱知识点，并且对自己得分在班级、年级整体中所处的相对位置都能有准确的认知。

在个性化推题部分，基于学生的错题为其推荐变式练习时，凭借讯飞的大数据、人工智能技术以及平台内大量优质的题库资源，能精选生物试题，精准地为每个学生的每道错题匹配最佳的优质同类题。比如A是学优生，B是后进生，在推题时就会考虑他们的试题错误情况、过往学习能力、习惯等因素的不同，进而给B推送一道巩固题，而给A推送一道巩固题加一道拓展题。也就是说，不是简单地“以题推题”，而是更加精准地“以人推题”，力求避免出现学优生“吃不饱”、后进生“吃不消”等现象。

支持教与学的全场景使用  技术和资源要想发挥好作用，就要考虑使用场景。“高中生物个性化学习手册”的使用可以由教师和学生根据实际情况选择，可以全部在线上操作完成，前提是具备相应的硬件和网络条件;也可以打印成纸质版线下使用。教师可以利用讯飞大数据精准教学平台完成大部分的教学过程，包括布置课前导学或预习任务、在线上与学生互动、推送课堂小测、布置课后作业等。而学生在学习终端完成学习或答题后，系统会自动批改，并分析积累形成相关数据和学习报告。特别是学生平时的作业、测验、考试成绩等数字化进入云平台后，系统自动分析，积累形成大数据库，平台根据学情数据给每个学生生成、推送个性化的学习手册。

需要指出的是，个性化学习手册既不同于当堂测试，也不同于课后作业，其主要定位于阶段的知识复习和巩固。从当前学校教学实际情况看，多数学校的推送频率保持在每周1～3次。

线上完成操作的优势是，可以实现对学生相关答题情况的即时分析，教师看到相关数据后，能够非常精准地了解每一个学生个体的学习情况以及班级的整体情况，从而根据具体学情结果来调整自己的教学行为，实现课堂教学的有效及时调整和反馈。

纸质版的个性化学习手册打破了线上的一些限制，尊重师生纸质阅读和书写习惯，在帮助学生实现学习目标、学习内容等个性化的同时，便于随时翻看、记录和整理。

综上，把线上和线下两种场景结合起来，有机融合于常态化的整个教学过程中，是促进教学的最佳使用模式。

实践意义  对教育者来说，个性化教育是最高追求;对学习者来说，个性化学习是最有效的学习。除去学生在个性化学习中自身因素作用外，教师需要考虑的是如何依据学生学习风格、学习兴趣、学习需求等为其提供相适宜的学习材料、学习活动[4]。特别是在教育越来越关注学生个体差异、越来越要求教育者要具有个性化教育理念的今天，教师和学生都更加需要有适切的个性化学习材料。根据最新统计，全国已有21个省份超过3 000余所中小学正在使用科大讯飞股份有限公司提供的个性化学习手册辅助教学。

1）助力学科教学效率提升。对教师来说，运用个性化学习手册可以实现真正的精准教学，哪些内容需要重点讲评，哪些地方可以少花时间，就有了明确的依据。针对每一个学生的薄弱点和整体答题情况，教师可以适时制订提优补差方案，对学生进行针对性辅导，真正实现因材施教。

对学生来说，其实很多时候学习过程充满盲目性，学习效率低下，存在诸多问题，例如：不清楚自己的薄弱知识点;复习巩固时“眉毛胡子一把抓”，没有重点;与教师的互动机会少，存在的问题得不到及时解决，学习的兴趣和信心逐渐丧失。而个性化学习手册的使用，保留了纸质阅读和书写习惯，通过大数据精准分析学生薄弱知识点;在错题整理的基础上为每位学生推荐个性化优质学习资源，实现错题举一反三，减少了重复练习，减轻了不必要的学习负担。实践证明，个性化学习手册可以有效提高学生学习兴趣，利于学生有意识地规划适合自己需要的个性化自主学习路径。

2）助力大规模个性化教育发展。个性化学习手册的实践意义不仅在于助力学科教学效率提升，更在于助力大规模个性化教育的发展。传统教学模式下，教师主导过多，学生的个性得不到彰显，能力得不到锻炼，学习的自主性和主动性都不高。另外，个性化与规模化始终是有一些矛盾的，在传统教学模式下个性化教育教学更是难以取得突破。新的教育时代需要新的教育理念和模式，同时为新一代教育模式的出现提供了有利的条件。个性化学习手册，在创建个性化学习内容和平台的同时，强化了个性化教育和学习的理念。

另外，使用个性化学习手册，还有助于实施个性化学习评价以及构建一个更为规范、科学、合理的多元教学评价体系，而正确地进行学习评价，对于促进学生学习和心理健康成长都具有重要作用。个性化学习过程中产生的诸多数据被记录和存储，成为进行学习分析和学习评价最好的原始材料。这样一来，教师无须再像传统教学模式下那样专门要花费大量时间和精力去做相关工作，甚至还可能因资料不全等种种原因无法达成预期目标，从而使过程性评价和个性化学习评价有了更多可能。同时，对学生的学习评价，操作上会更加简单易行，效果上会更加客观、真实、有效。

参考文献

[1]肖筱华，周栋.大数据技术及标准发展研究[J].信息技术与标准化，2014（4）：34-38.

[2]对一个失败案例的讨论：从Zeo到Zero：睡眠管理设备创业公司Zeo“进入深度睡眠”[EB/OL].（2013-06-01）[2020-09-01].http：//www.woshipm.com/it/27433.html.

[3]段辉霞.大数据时代：个性化教育发展的时代[J].中国教育信息化（高教职教），2015（3）：18-20.

[4]樊雅琴，孙东梅，崔迎，等.个性化学习影响因素分析[J].现代远距离教育，2018（5）：73-80.

作者：胡存兵，科大讯飞股份有限公司教育BG个性化教育研发部，研究方向为高中生物、个性化教育;张喜鲜，科大讯飞股份有限公司教育BG个性化教育研发部（230000）。