楊智寧,祁敬偉
(1.北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院,北京 100871;2.哈爾濱市香坊區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校,黑龍江 哈爾濱 150036)
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以其先進(jìn)的智能化手段,從大量的數(shù)據(jù)中提取出有用的信息和知識(shí),不斷被銀行、保險(xiǎn)、交通、零售等商業(yè)領(lǐng)域所采用。隨著中小學(xué)信息技術(shù)的普及和教育信息化進(jìn)程的推進(jìn),數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)開始逐漸向教育領(lǐng)域滲透。如何將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有效地應(yīng)用于教育活動(dòng),從大量的教育數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱藏的、有用的知識(shí)來指導(dǎo)教育、發(fā)展教育,成為一項(xiàng)具有重要實(shí)踐價(jià)值的研究課題。近年來,學(xué)者們?cè)诮逃I(lǐng)域中已經(jīng)做出很多此類嘗試,并在教學(xué)評(píng)價(jià)[1]、課程設(shè)置[2]、選課指導(dǎo)[3]等方面取得了初步的成效。
盡管如此,將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于教師團(tuán)隊(duì)研修領(lǐng)域尚屬空白。本文以數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為依托,以哈爾濱市香坊區(qū)小學(xué)語(yǔ)文“青青子衿”教師專業(yè)社群主題研修活動(dòng)案例為背景,探討基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教師團(tuán)隊(duì)研修模式的實(shí)施目的、程序和成效。
哈爾濱市香坊區(qū)小學(xué)語(yǔ)文“青青子衿”教師專業(yè)社群成立于2009年,該社群由祁敬偉名師工作室、優(yōu)秀青年教師精英團(tuán)隊(duì)、各學(xué)年協(xié)作組三個(gè)層次組成,旨在通過問題研究、實(shí)踐反思、同伴互助、自我研修等方式,建立區(qū)域間多維立體的教師網(wǎng)絡(luò)研究共同體,促進(jìn)各個(gè)層次的教師專業(yè)化發(fā)展。多年來,“青青子衿”教師專業(yè)社群立足小課題研究,取得了一定的成績(jī),但也遇到了不少亟待破解的難題。
1.主觀性。以教研員為引領(lǐng)的教師研修團(tuán)隊(duì),優(yōu)勢(shì)在于教研員能根據(jù)教師專業(yè)發(fā)展的需要,在教師的觀念和行動(dòng)上給予專業(yè)支持。然而,由于研修的主題是教研員確定的,活動(dòng)的內(nèi)容、形式、目標(biāo),都存在很大程度的壟斷性和專制性,無法真正滿足教師個(gè)體的研修需求,在一定程度上降低了團(tuán)隊(duì)研修活動(dòng)的實(shí)效性。
2.盲目性。由于缺乏科學(xué)的調(diào)研、統(tǒng)計(jì)和分析,團(tuán)隊(duì)研修無法摸清一線教師的實(shí)際需求,因此,研修內(nèi)容設(shè)計(jì)存在著一定的盲目性。在很多情況下,團(tuán)隊(duì)研修要么將網(wǎng)絡(luò)、報(bào)刊上的時(shí)髦話題作為主要內(nèi)容,要么是把教研員聽課過程中發(fā)現(xiàn)的個(gè)別問題確定為團(tuán)隊(duì)研修的內(nèi)容。這樣的研修內(nèi)容設(shè)計(jì)常會(huì)導(dǎo)致多方面問題,例如:研修內(nèi)容跨度和隨意性很大,教師無所適從;內(nèi)容陳舊無趣,費(fèi)時(shí)低效。
3.虛假性?,F(xiàn)有的教師團(tuán)隊(duì)研修活動(dòng),常常呈現(xiàn)異彩紛呈、熱鬧非凡的態(tài)勢(shì)。課堂教學(xué)問題的呈現(xiàn)、教師觀念的交流與碰撞,使研修現(xiàn)場(chǎng)十分活躍。如果僅僅看到這些現(xiàn)象,多數(shù)人都會(huì)認(rèn)為這樣的研修活動(dòng)方式好、內(nèi)容新、參與廣、實(shí)效佳。然而,冷靜思索一下不難發(fā)現(xiàn),活躍的僅僅是現(xiàn)場(chǎng)的少數(shù)人,而多數(shù)參與者仍然處于被動(dòng)、沉默的狀態(tài),究其原因,主要是他們的興趣、問題等并沒有被充分關(guān)注,因而只能在團(tuán)隊(duì)研修活動(dòng)中充當(dāng)看客或疲于應(yīng)付。
上述這些弊端的存在集中說明了一點(diǎn):教師團(tuán)隊(duì)研修要想取得實(shí)效,不僅需要準(zhǔn)確地把握教師們的研修需求,而且還需要選擇非常務(wù)實(shí)的研修方式。那么,如何才能科學(xué)地確定教師們的研修需求?究竟怎樣選擇有效的研修方式?這些都是難以解答的問題。僅就第一個(gè)問題來看,正確把握教師研修需求是一個(gè)非常復(fù)雜的過程,因?yàn)椴粌H每個(gè)教師的研修需求不只一種,而且群體教師的研修需求更是呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)。因此,對(duì)于教師團(tuán)隊(duì)研修的組織者來說,有必要在研修過程中對(duì)教師的研修需求進(jìn)行充分調(diào)研,并且運(yùn)用某種適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段對(duì)調(diào)研所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析,進(jìn)而從紛繁復(fù)雜的信息與數(shù)據(jù)中識(shí)別教師研修的核心需求。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)就是解決這個(gè)問題的最好技術(shù)手段。
數(shù)據(jù)挖掘就是從海量的數(shù)據(jù)中采用自動(dòng)或半自動(dòng)的建模算法,尋找隱藏在數(shù)據(jù)中的、人們事先不知道的,但又是潛在有用的信息和知識(shí)的過程。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的功能與特點(diǎn)可以用趨勢(shì)(Trend)、模式(Pattern)及相關(guān)性(Relationship)等幾個(gè)關(guān)鍵詞來形容??梢哉f,數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也是一種決策支持的手段。
1.分類分析。分類是找出數(shù)據(jù)庫(kù)中的一組數(shù)據(jù)對(duì)象的共同特點(diǎn)并按照分類模式將其劃分為不同的類。其目的是通過分類模型,將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)項(xiàng)映射到某個(gè)給定的類別中。如果將這種分類分析的方法用于教師團(tuán)隊(duì)研修的活動(dòng)中,那么它會(huì)使培訓(xùn)調(diào)研中所獲得的包羅萬象、雜亂無章的需求信息變得有序和結(jié)構(gòu)化,便于培訓(xùn)者把教師的研修需求歸納為幾個(gè)大類,進(jìn)而從宏觀上把握教師的研修需求究竟有哪些方面。
2.回歸分析?;貧w分析可以反映數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)屬性值的特性,通過使用函數(shù)表達(dá)數(shù)據(jù)映射的關(guān)系來發(fā)現(xiàn)屬性值之間的依賴關(guān)系。在指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)研修活動(dòng)中,它可以被應(yīng)用到對(duì)數(shù)據(jù)序列的預(yù)測(cè)及相關(guān)關(guān)系的研究中去。
3.聚類分析。聚類類似于分類,但與分類的目的不同,是針對(duì)數(shù)據(jù)的相似性和差異性將一組數(shù)據(jù)分為幾個(gè)類別。在處理團(tuán)隊(duì)研修多樣化需求的數(shù)據(jù)的過程中,運(yùn)用聚類分析的方法,就會(huì)便于我們發(fā)現(xiàn)屬于同一類別的數(shù)據(jù)間較大的相似性,也便于我們發(fā)現(xiàn)不同類別數(shù)據(jù)間很小的相似性,還便于我們發(fā)現(xiàn)跨類的數(shù)據(jù)間很低的關(guān)聯(lián)性。
4.關(guān)聯(lián)分析。關(guān)聯(lián)分析是隱藏在數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的關(guān)聯(lián)或相互關(guān)系,即可以根據(jù)一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的出現(xiàn)推導(dǎo)出其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的出現(xiàn)。團(tuán)隊(duì)研修關(guān)聯(lián)分析過程主要包括兩個(gè)階段:第一階段為從海量原始數(shù)據(jù)中找出所有的高頻項(xiàng)目組;第二階段為從這些高頻項(xiàng)目組中提取出關(guān)聯(lián)規(guī)則。
將上述方法用于教師團(tuán)隊(duì)研修過程中,實(shí)際上就是通過精細(xì)化、科學(xué)化的分析技術(shù),使得研修組織者在面對(duì)大量的教師研修需求信息時(shí)保持理性,最終一步一步地逼近教師團(tuán)隊(duì)研修的核心需求,并確定有針對(duì)性的研修內(nèi)容和方式,從而大大提升教師團(tuán)隊(duì)研修的效果。
2015年1月,哈爾濱市香坊區(qū)小學(xué)語(yǔ)文“青青子衿”教師專業(yè)社群準(zhǔn)備開展一次小課題研修活動(dòng),即“群文閱讀教學(xué)實(shí)踐與策略研究”。怎樣確定這次的小課題研修的具體內(nèi)容和方式?這是我們?cè)谘行揲_始前一直在思考的問題。
為了破解以往小學(xué)教師專業(yè)社群在小課題研修過程中存在的主觀性、盲目性和虛假性等難題,更好地發(fā)揮小課題研究工作的針對(duì)性和實(shí)效性,我們?cè)谘行揲_始之前對(duì)所有參與研修的教師進(jìn)行了需求調(diào)研,隨后運(yùn)用了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)調(diào)研所獲取的信息進(jìn)行了處理和分析,最終形成本次小課題研修的具體內(nèi)容和方式,從而摸索出一種新穎、有效的團(tuán)隊(duì)研修模式,下文將對(duì)我們的做法進(jìn)行介紹。
我們的研修模式是一種基于自主研習(xí)的教師研修模式。因此,在將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)引入我們的研修模式之后,研修計(jì)劃的生成比以前有了很大的改進(jìn),其操作程序如下:
1.自我研習(xí)。在研修開展的準(zhǔn)備階段,我們首先帶領(lǐng)并號(hào)召教師采取各種方式進(jìn)行自我研習(xí),以便讓每一位教師充分思考“群文閱讀教學(xué)”方面的問題,發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn)和研修需求。
2.問卷調(diào)查。問卷調(diào)查在哈爾濱市香坊區(qū)小學(xué)語(yǔ)文教師中進(jìn)行,共收到10組397份調(diào)查問卷,目的是了解教師對(duì)“群文閱讀教學(xué)”的基本認(rèn)識(shí)、教師個(gè)人的讀寫素養(yǎng)、教師在閱讀教學(xué)過程中的習(xí)慣、能力、水平,以及教師目前的學(xué)習(xí)方式等。
3.數(shù)據(jù)挖掘。為了分析教師素養(yǎng)、教學(xué)行為和學(xué)習(xí)方式三者之間潛在的相關(guān)性,我們用關(guān)聯(lián)規(guī)則對(duì)問卷中的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘。關(guān)聯(lián)分析的常用算法被稱作Apriori算法[4],其操作流程參見圖1所示。根據(jù)這個(gè)算法,我們對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,分別找出一、二、三、四項(xiàng)的頻繁項(xiàng)集,從而挖掘出在團(tuán)隊(duì)研修活動(dòng)中最重要的四個(gè)相關(guān)項(xiàng)目,以確定研修的主題及形式。
圖1 以Apriori算法進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的過程
通過數(shù)據(jù)挖掘,我們?cè)?2個(gè)項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)了兩組四項(xiàng)頻繁項(xiàng)集,也就是說,在促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展的活動(dòng)或因素中,這兩組中每組的四個(gè)項(xiàng)目相關(guān)性最大。如果在團(tuán)隊(duì)研修過程中,充分將它們加以融合,必然能夠提高研修的針對(duì)性和有效性。為此,基于上述數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果,我們制訂了此次研修計(jì)劃。
4.形成判斷。在運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)10組原始調(diào)研統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,我們就會(huì)得到如圖2所示的結(jié)果。
從總體上來看,以上研修計(jì)劃將提高教師專業(yè)能力最相關(guān)的兩組四個(gè)渠道進(jìn)行充分融合,從而力使教師團(tuán)隊(duì)研修發(fā)揮最大的功效,真正解決教師們?cè)谌何拈喿x教學(xué)方面遇到的困惑和問題,全面改進(jìn)小學(xué)語(yǔ)文群文閱讀教學(xué),同時(shí)也大大促進(jìn)了團(tuán)隊(duì)研修模式的創(chuàng)新。在這個(gè)過程中,數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運(yùn)用甚為關(guān)鍵。
圖2 “小學(xué)語(yǔ)文群文閱讀教學(xué)調(diào)查問卷統(tǒng)計(jì)表”數(shù)據(jù)挖掘的過程及結(jié)果
由上可見,在數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)上制訂的研修計(jì)劃更加具有針對(duì)性和相關(guān)性。但是,這僅僅是確保高效研修的必要條件而非充分條件。進(jìn)一步值得探索的問題是:教師如何對(duì)每一個(gè)研修內(nèi)容進(jìn)行深入研究?也就是說,教師在研修過程中如何做才是研修成功的關(guān)鍵所在。以往的研修中,教師們存在著盲目、忙亂、淺嘗輒止等問題,對(duì)所研修的問題要么因抓不住核心而面面俱到、淺嘗輒止,要么略談一二、以偏概全,從而無法達(dá)到對(duì)所研修問題的深入、全面理解。為了解決這些問題,我們?cè)诮處熝行捱^程中也引入了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),下面以“群文閱讀要‘讀’出什么”團(tuán)隊(duì)主題研修為例,來具體地談一下基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的團(tuán)隊(duì)研修活動(dòng)的開展情況。
第一步:研修活動(dòng)的準(zhǔn)備
1.注重對(duì)學(xué)生水平的了解
(1)調(diào)研測(cè)試。研修者對(duì)一個(gè)教學(xué)班54名學(xué)生閱讀情況進(jìn)行測(cè)試,了解學(xué)生的閱讀水平。
(2)數(shù)據(jù)挖掘。為了了解學(xué)生特征,我們用聚類分析的常用方法K—均值法[5](參見圖3)對(duì)54名學(xué)生進(jìn)行聚類分析。其流程是:先抽取4名學(xué)生的數(shù)據(jù),分別作為聚類的起點(diǎn);然后通過計(jì)算距離,指派與他們數(shù)值相近的學(xué)生構(gòu)成4個(gè)簇;最后通過比較各簇的特點(diǎn)得出結(jié)論。
(3)得出結(jié)論。將聚類信息進(jìn)行分析,我們可以得出班級(jí)中四組學(xué)生的特征,從而判斷出他們?cè)陂喿x學(xué)習(xí)上的優(yōu)勢(shì)與不足,為更好地設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)提供了方向。
2.注重學(xué)生的需要,使教學(xué)設(shè)計(jì)有針對(duì)性
根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的學(xué)生情況,我們?cè)谠O(shè)計(jì)該班群文閱讀教學(xué)《奇妙的巨人童話》時(shí),確定了以下教學(xué)目標(biāo):
(1)找出文中的重點(diǎn)語(yǔ)句畫情節(jié)圖。
(2)默讀群文里的四篇關(guān)于巨人的文章,體會(huì)讀巨人童話的學(xué)習(xí)方法。
(3)自己設(shè)計(jì)情節(jié)圖,運(yùn)用不同的表達(dá)方式來創(chuàng)編一篇巨人童話。
(4)通過本堂課巨人童話的群文閱讀,拓展延伸,激發(fā)學(xué)生課外閱讀童話的興趣并愿意和同學(xué)交流閱讀的感受。
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)下教學(xué)目標(biāo)的確定,使教師能夠更加科學(xué)地站在學(xué)生能力、水平的起點(diǎn)上設(shè)計(jì)教學(xué)。它遵循了群文閱讀教學(xué)通過文本學(xué)語(yǔ)言運(yùn)用的規(guī)律,使學(xué)生在文本學(xué)習(xí)的過程中了解了巨人童話的特點(diǎn),夯實(shí)了基礎(chǔ),強(qiáng)化了記憶,并在“比較——發(fā)現(xiàn)——運(yùn)用”的學(xué)習(xí)活動(dòng)中,鍛煉了分析能力和想象能力。
3.注重信息的發(fā)布,使教師做好研修準(zhǔn)備
團(tuán)隊(duì)研修活動(dòng)前一周發(fā)布本次研修的信息,將研修目的、主題、內(nèi)容、形式、教學(xué)設(shè)計(jì)及作業(yè)等提前讓教師知曉,促使教師帶著信息、帶著理念、帶著思索、帶著期待、帶著困惑,參與學(xué)習(xí)。
第二步:研修活動(dòng)的進(jìn)行
1.注重現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),獲取真實(shí)數(shù)據(jù)。課堂教學(xué)現(xiàn)場(chǎng),每一個(gè)情境都是團(tuán)隊(duì)研修的例子。教學(xué)活動(dòng)中教師的狀態(tài)、學(xué)生的表現(xiàn)是我們?cè)u(píng)價(jià)一節(jié)課的重要依據(jù)。為此,我們制訂了觀測(cè)量表,其中教師四個(gè)方面、學(xué)生六方面,每個(gè)方面的權(quán)重均為10。運(yùn)用觀測(cè)量表,使聽課教師能夠細(xì)致觀測(cè),從而有針對(duì)性地對(duì)課堂教學(xué)的現(xiàn)象進(jìn)行分析。
依據(jù)全體教師的觀測(cè)統(tǒng)計(jì)情況(參見圖4),我們不難看出本節(jié)課在教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成、學(xué)生傾聽的習(xí)慣、積極互動(dòng)的氛圍、愉快的情感狀態(tài)四方面得到了教師們的認(rèn)可,而在教學(xué)過程、學(xué)生合作兩方面爭(zhēng)議最大。
2.實(shí)施有效交流,生成研修交往。針對(duì)教學(xué)過程的可行性,以及學(xué)生如何進(jìn)行合作學(xué)習(xí)兩方面進(jìn)行研討交流。
3.梳理研修成果,達(dá)成研修共識(shí)。將現(xiàn)場(chǎng)團(tuán)隊(duì)研修和網(wǎng)上研討的要點(diǎn)整理出來,發(fā)布到QQ群里。
圖3 K—均值法進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的過程
圖4 群文閱讀《奇妙的巨人童話》課堂教學(xué)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)圖
以上基于主題實(shí)踐的團(tuán)隊(duì)研修活動(dòng),通過“數(shù)據(jù)挖掘——了解學(xué)生——確立教學(xué)目標(biāo)”,再通過“觀測(cè)課堂——統(tǒng)計(jì)觀測(cè)數(shù)據(jù)——確定研討話題”,最后通過“研討碰撞——總結(jié)成果——發(fā)布成果”達(dá)成研修成果的資源共享。
實(shí)踐表明,相比較于常規(guī)教研而言,基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教師團(tuán)隊(duì)研修模式具有很多優(yōu)勢(shì)。既往的團(tuán)隊(duì)研修模式,無論是同課異構(gòu),還是問題辯論,抑或是經(jīng)驗(yàn)分享式等,在科學(xué)性、針對(duì)性和實(shí)效性等方面都無法與基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教師團(tuán)隊(duì)研修模式相媲美。
將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到教師團(tuán)隊(duì)研修中,從中發(fā)現(xiàn)隱藏的、模糊的、有價(jià)值的信息,不僅能夠給研修團(tuán)隊(duì)提供教育中值得研究的問題,跟蹤、挖掘、預(yù)測(cè)出學(xué)生、教師的水平和關(guān)注點(diǎn),而且能夠在研修過程中不斷通過新生成的數(shù)據(jù),使研修教師把握研究的狀態(tài),更加科學(xué)、多元地進(jìn)行研修活動(dòng),從而提高團(tuán)隊(duì)研修的效益和教師的專業(yè)化水平。關(guān)于將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)引入團(tuán)隊(duì)研修活動(dòng),有以下幾點(diǎn)體會(huì)值得分享。
1.團(tuán)隊(duì)研修活動(dòng)前期的充分調(diào)研,是獲得數(shù)據(jù)挖掘信息判斷的重要依據(jù)。
2.將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)運(yùn)用于團(tuán)隊(duì)研修的不同階段,所采用的方法和起到的作用是不同的。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的回歸分析使教師團(tuán)隊(duì)研修活動(dòng)中的各種行動(dòng)和方式達(dá)到最優(yōu)化。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的決策樹技術(shù),能夠幫助我們減少教學(xué)的盲目性,防止學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)不必要的困難與波折,因而大大地提升了研修的效率。
3.數(shù)據(jù)挖掘不同于簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),它是計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中的輔助作用。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)越專業(yè),方法越實(shí)用,挖掘出來的信息越有價(jià)值。
然而,將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于改進(jìn)教師團(tuán)隊(duì)研修只是一個(gè)初步的探索,我們也遇到了一些困惑和問題:
1.關(guān)聯(lián)分析和聚類分析屬于計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的常用方法,將他學(xué)科的理論與方法引入教育領(lǐng)域要考慮是否合適的問題。相對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科來說,教育是一個(gè)多元的、復(fù)雜的、模糊的行為,因此,如何讓關(guān)聯(lián)分析和聚類分析更加細(xì)化、分支更加全面、操作更加簡(jiǎn)潔等需要進(jìn)一步研究。
2.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)由于其專業(yè)性較強(qiáng),目前只有少數(shù)專業(yè)人員能夠進(jìn)行操作。如何開發(fā)出便于教師、教研人員操作和理解的工具和方法,形成穩(wěn)定的、常態(tài)的研修模式,這是值得我們以及所有致力于改進(jìn)教師團(tuán)隊(duì)研修的同仁們繼續(xù)努力的方向?!?/p>