戴紅++安繼芳+侯爽

摘 要：目前，利用軟件工具和網(wǎng)絡平臺能夠產(chǎn)生和收集大量教育教學大數(shù)據(jù)。高校教師如何利用這些數(shù)據(jù)，開展科學、有效的教學研究，干預和指導教學與學習行為、提供個性化學習服務、預測和評估學習趨勢與成果，是大數(shù)據(jù)時代為教師提出的新的重要課題。文章將視角放在大數(shù)據(jù)之下，在分析國內(nèi)外教育教學大數(shù)據(jù)應用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以教學有效性理論為依據(jù)，探討了構(gòu)建教學研究方法模型的應用價值和關(guān)鍵問題，提出了一種大數(shù)據(jù)視角下的教學研究方法模型。該模型以在教學研究中的科學方法和技術(shù)手段為核心，適用于普遍的教學研究，具有一定的范式作用。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；教學研究方法；模型

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2017）08-0043-03

目前，國內(nèi)外對于教育教學大數(shù)據(jù)的價值都有充分的認識。國外，特別是美國在政府層面，以及高校、企業(yè)、教育者和教育教學研究者對大數(shù)據(jù)的利用都有著比較多的實踐，產(chǎn)生出較多的已經(jīng)投入使用的應用系統(tǒng)。而國內(nèi)的教育教學研究者多停留在理論研究的層面，而實用系統(tǒng)，多為企業(yè)行為，如一些網(wǎng)站，也僅僅在局部應用上提供一些基于大數(shù)據(jù)分析的個性化服務。國內(nèi)高校大數(shù)據(jù)視角下的教學研究主要是對MOOC/SPOC平臺上產(chǎn)生數(shù)據(jù)的分析，主要關(guān)注對于在線課程的教學實施提供幫助。利用教育教學大數(shù)據(jù)進行教師教學和學生學習兩個方面的線上線下、全過程、全方位的支持和服務的研究，還正在起步階段。

國內(nèi)外對于大數(shù)據(jù)視角下教學研究方法的討論較少，特別是新視角下教學研究的一般過程、規(guī)律和方法的涉及較少。長期以來，教學方法的研究得到教育教學工作者的普遍關(guān)注，產(chǎn)生了大量的教學法和教育教學技術(shù)，也形成了專門的學科——教育技術(shù)。但是對于教學研究方法論的關(guān)注不夠，多數(shù)教學研究還只是停留在經(jīng)驗總結(jié)和實驗實證研究層面。隨著大數(shù)據(jù)時代的計算機互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集及處理技術(shù)、分析方法的發(fā)展和進步，教學模式的變革、大數(shù)據(jù)視角下的教學研究的方法論研究越來越得到關(guān)注。筆者試圖將視角放在大數(shù)據(jù)之下，探索這一新視角下的教學研究的新方法、新范式，發(fā)現(xiàn)教學研究的一般性過程和規(guī)律，建立教學研究方法模型，用于指導教學研究，從而最終在教學中發(fā)揮科學方法和技術(shù)手段的優(yōu)勢。

一、國內(nèi)外對于教育教學大數(shù)據(jù)的應用綜述

（一）國外利用大數(shù)據(jù)進行學習過程和行為分析，學習評價、學習干預、學習引導和學習成績預測，設(shè)計學習自適應系統(tǒng)

國外的學者已經(jīng)通過對學生的在線課程資料閱讀、作業(yè)提交、學生之間的溝通交流、考試測驗成績等過程進行數(shù)據(jù)采集和分析，對學生的不良學習成績表現(xiàn)給予干預性指導，從而有效、高效地改善學生的出勤率、輟學率等，提高學習成績，改進教學。如，美國Harford和MIT對EDX平臺上產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進行分析，研究世界各國學習者的行為模式，增加了行為評價和學習誘導的成分，以便打造更好的在線平臺；美國DreamBox Learning公司和Knewton公司，已經(jīng)成功設(shè)計發(fā)布了利用大數(shù)據(jù)的自適應學習系統(tǒng)，旨在為學生提供個性化學習服務；美國McGraw-Hill公司、英國的Pearson集團共同開發(fā)的“課程精靈”系統(tǒng)，能夠跟蹤學生的學業(yè)進展，并顯示學生的學習參與度和學習成績等大量的數(shù)據(jù)信息；加拿大的Desire2Learn公司面向高等教育領(lǐng)域的學生推出“學生成功系統(tǒng)”，系統(tǒng)地分析每個學生的在線學習數(shù)據(jù)，從而及時診斷學習問題，提出改進建議，并預測學生的期末考試成績；等等[1]。

美國教育部在《通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學習分析促進教與學》的簡報中指出，大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應用主要體現(xiàn)在兩個方面：學習分析（LA，Learning Analytics，以下簡稱LA）和教育數(shù)據(jù)挖掘（EDM，Educational Data Mining，以下簡稱EDM）。EDM的目的是研究和利用統(tǒng)計學、機器學習和數(shù)據(jù)挖掘方法來分析教和學的過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；LA的目的是理解和優(yōu)化學習以及學習情境，其中一個重要應用是監(jiān)測和預測學生的學習成績，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，并據(jù)此做出干預以預防學生在某一科目或課程學習中產(chǎn)生風險。國外學者對于大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的研究幾乎側(cè)重于這兩個方面的研究[2]。應用LA 和EDM數(shù)據(jù)分析結(jié)果，教師可以更好地了解學生、理解和觀測學生的學習過程、發(fā)現(xiàn)最合適的教學方法和順序，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行干預，以提供個性化的學習服務[3]。

（二）國內(nèi)集中在在線教育網(wǎng)站或所有引擎網(wǎng)站為學習者或用戶提供個性化學習指導和個性化需求服務方面

相比而言，國內(nèi)的研究者針對大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應用研究相對少些。少數(shù)學者從理論層面進行了大數(shù)據(jù)學習分析在考試評價、促進高校教師專業(yè)發(fā)展等方面的研究。部分從事在線教育的網(wǎng)站利用大數(shù)據(jù)，跟蹤學生的學習軌跡，為學習者提供個性化學習方案、個性化考試指導，報告學習問題、學習能力的增長、學習狀況的預警等。一些搜索引擎網(wǎng)站利用對搜索數(shù)據(jù)的分析，利用大數(shù)據(jù)與自然語言算法將搜索數(shù)據(jù)與個性化需求相匹配，為用戶提供個性化幫助，如高考估分、專業(yè)選擇和學校報考。一些國內(nèi)著名高校，如清華大學，它利用在MOOC/SPOC教學中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，對其進行分析，從而對在線課程內(nèi)容、順序、進度進行改進，為學生提供更好的學習體驗和服務[4]。

二、教學研究方法模型構(gòu)建視點和依據(jù)

（一）模型構(gòu)建的視點

1.時代特征在教育教學領(lǐng)域的投影帶來教學和教

學研究實踐的變革。大數(shù)據(jù)時代的突出表現(xiàn)之一是對思維方式和工作方式的重大變革，帶來了在教育教學研究領(lǐng)域的思維方式和研究方式、方法的變革。大數(shù)據(jù)時代：（1）研究事物的全面性，即非采樣性的全面數(shù)據(jù)模式；（2）研究事物之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系而非因果關(guān)系；（3）數(shù)據(jù)的價值在于利用和創(chuàng)新等思維方式和工作方式在教育教學研究領(lǐng)域帶來的變革主要體現(xiàn)在：教學研究不再僅僅是經(jīng)驗的總結(jié)和體驗的提煉，而是在采集到所有教與學數(shù)據(jù)的前提下，進行數(shù)據(jù)分析和挖掘，找出學生學習過程、行為、習慣的特征，發(fā)現(xiàn)規(guī)律和聯(lián)系，使教學和教學研究趨向量化、科學化和智慧化。

2.在教學和教學研究實踐中，關(guān)注和重新認知大數(shù)據(jù)的價值。根據(jù)IBM、Gartner等定義的大數(shù)據(jù)一般具有4V特征，包括數(shù)據(jù)體量大（Volume）、數(shù)據(jù)種類繁多 （Variety）、實時性強所要求的處理速度快 （Velocity）和數(shù)據(jù)提純后的價值高 （Value）。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動技術(shù)、傳感器技術(shù)等的不斷發(fā)展，MOOC、SPOC、微課等在線課程在教學中發(fā)揮著越來越大的作用，在教與學的過程中產(chǎn)生出越來越多的教育教學大數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)除了量大之外，種類也多，有傳統(tǒng)方式產(chǎn)生的傳統(tǒng)學習數(shù)據(jù)，如考勤數(shù)據(jù)、測驗數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)、考試成績數(shù)據(jù)等也有利用網(wǎng)絡平臺或移動互聯(lián)技術(shù)自動采集的學生學習觀看視頻、課件等學習資料的時間、時長、頻數(shù)數(shù)據(jù)；學生檢索和瀏覽主題或頁面的數(shù)據(jù)；學生交流討論、分享等日志、Wiki、討論區(qū)記錄數(shù)據(jù)等。而這些數(shù)據(jù)所具有的潛在的“大價值”正是教育教學工作者在教學研究中建立數(shù)據(jù)意識的意義。

大數(shù)據(jù)促進信息化教學變革，產(chǎn)生出新的資源觀、教學觀和教師發(fā)展觀。教學資源向?qū)W習資源轉(zhuǎn)變，MOOC、SPOC、微課和翻轉(zhuǎn)課堂使教育教學信息化前移，教師信息素養(yǎng)的要求進一步提高，教學研究中科學方法和數(shù)據(jù)分析技術(shù)得到更多的運用。

與“教育教學+大數(shù)據(jù)”不同，“大數(shù)據(jù)+教育教學”是從根本上改變傳統(tǒng)教學研究觀念和模式，并充分認識和利用數(shù)據(jù)價值服務于教育教學，這正是構(gòu)建教學研究方法模型的基本視點。

（二）模型構(gòu)建的理論依據(jù)

教學研究通常是以教學問題為研究對象，運用科學的理論和方法，有目的、有意識地對教學領(lǐng)域中的現(xiàn)象進行研究，以探索和認識教學規(guī)律，提高教學質(zhì)量。19世紀末出現(xiàn)了“教學是一種藝術(shù)還是一種科學”的爭論。前者認為教學是一種教師個性化的、沒有“公共方法”的行為；后者認為教學不僅有科學的基礎(chǔ)，而且還可以用科學的方法來研究。20世紀上半葉西方出現(xiàn)了教學科學化運動，產(chǎn)生了后來著名的“教學有效性理論”。在教學研究理論的發(fā)展過程中，無論是巴班斯基的教學過程最優(yōu)化理論，還是奧蘇貝爾的有意義接受學習理論，都與教學有效性理論有著密切的關(guān)系和相關(guān)的闡述。教學有效性理論所倡導的教學科學化，教學研究的目的要改進學生的學習方式和方法、促進學生有效學習的觀點，正是大數(shù)據(jù)視角下進行教學研究所秉承的思想方法和目的。

（三）模型構(gòu)建的應用價值

隨著國內(nèi)外高?；诰W(wǎng)絡平臺和在線課程管理系統(tǒng)開展教學活動越來越普遍，MOOC和SPOC理念下的教學研究和教學實踐正在蓬勃開展。在此條件和環(huán)境下，教學中產(chǎn)生和采集大數(shù)據(jù)成為可能，教師充分有效地利用這些數(shù)據(jù)也成為目前迫切要探索和實踐的。利用哪些數(shù)據(jù)、怎樣獲取和利用、利用效果評價等問題的解決是大數(shù)據(jù)視角下教學研究的任務，也是這類教學研究方法論要研究和解決的問題。

三、教學研究方法模型的關(guān)鍵問題

模型本身就是對某個實際問題或客觀事物、規(guī)律進行抽象的形式化表達。大數(shù)據(jù)視角下的教學研究方法模型就是用形式化方法，抽象表達大數(shù)據(jù)觀念下的、以教學有效性理論為指導的教學研究方法。故該模型要描述的關(guān)鍵問題包括如下幾個方面。

1.面向數(shù)據(jù)處理及應用問題的研究維度，包括數(shù)

據(jù)、操作、過程和應用四個維度。

2.面向科學化方法的科學體系問題的研究體系，包括主題、研究方法、研究框架、研究指標和人員結(jié)構(gòu)。

3.面向大數(shù)據(jù)處理和應用的復雜性問題的研究保

障，包括政策保障、人員保障、技術(shù)保障、軟/硬件保障和時間保障。

四、大數(shù)據(jù)視角下的教學研究方法模型

（一）研究維度

多個維度描述教學研究過程中的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)維度為數(shù)據(jù)種類，如使用傳統(tǒng)方式收集的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)，如學生和教師的基本數(shù)據(jù)、學生作業(yè)測驗考試數(shù)據(jù)、問卷調(diào)查數(shù)據(jù)等；大數(shù)據(jù)，特指使用網(wǎng)絡教學平臺或其他交互式交流討論平臺自動采集的數(shù)據(jù)；元數(shù)據(jù)，即描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，對研究系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的含義、特征、指標、取值范圍、有效性、處理和應用方法等進行描述的數(shù)據(jù)。操作維度主要描述整個數(shù)據(jù)處理過程及其各處理階段的技術(shù)和工具，包括數(shù)據(jù)的采集、集成、清洗、表示和存儲，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化與半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的表示和存儲，多種采集方式下、不同格式的數(shù)據(jù)集成，冗余、缺失和噪聲數(shù)據(jù)的處理等；面向主題的數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計和實現(xiàn)，數(shù)據(jù)分析和挖掘結(jié)果的利用方式，如學習內(nèi)容的選取和推送，學習途徑的設(shè)計、學習模型的建立等。過程維度主要描述大數(shù)據(jù)視角下的研究過程，可以從個別→一般→個別的歸納→演繹的過程入手?？蓮木唧w課程入手，研究其特點、一般過程、規(guī)律、環(huán)境等，在大數(shù)據(jù)視角下，研究開展教學研究的方法，找到一般性規(guī)律和過程，形成教學研究范式或模型。在將該模型用于教學研究工作中，并將教學研究結(jié)果應用于具體課程的教學實踐中，評價驗證模型。應用維度的應用目的很大程度體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)的應用價值，包括學生學習行為和過程的可視化、學習成績預測、學習干預和指導、學生學習的個性化服務以及評估等。

（二）研究體系

科學化教學研究體系的要素，包括問題邊界明確的研究主題，規(guī)范化和系統(tǒng)化的研究方法、自然科學研究模式下的研究框架和研究指標以及人員結(jié)構(gòu)[5]。其中自然科學研究模式主要對各種事實和現(xiàn)象進行觀察、分類、歸納、演繹、分析、推理、計算和實驗，從而發(fā)現(xiàn)規(guī)律， 并對各種定量規(guī)律予以驗證和公式化。在人員結(jié)構(gòu)中除了學生和教育工作者外，數(shù)據(jù)工程師在整個研究體系中也扮演著重要角色。

（三）研究保障

大數(shù)據(jù)視野下的教學研究因其內(nèi)容和過程的復雜性，使得研究保障尤為重要。為了保證教學研究的順利開展，從政策層面到具體的技術(shù)層面，以及支撐的軟硬件條件和人員配備，都需要有嚴格的要求。

五、教學研究方法模型的應用評估

（一）模型的應用

在研究保障具備的情況下，選擇具體課程或教學活動，確定研究主題，在一定的研究框架下，在研究方法的指導下，選取和應用操作技術(shù)和方法，獲取各類數(shù)據(jù)，依照研究過程，獲取符合研究指標的研究成果，包括分析數(shù)據(jù)、模型、模式、報告等。圍繞應用目的，依據(jù)一定的應用方法在設(shè)定的時空下，應用于研究對象，獲得應用評價。

（二）模型的評估

它可以從兩個方面評估模型——定性評估和量化評估。

1.定性評估。在應用評價中，可調(diào)查研究者（教育工作者）和研究對象（學生或受教育者）對模型應用的主觀感受，來進行質(zhì)性分析和評估。研究者深入教學活動，而不是人為設(shè)定的實驗環(huán)境，充分地收集資料，對各種教學和學習表現(xiàn)進行整體性的研究，與研究對象進行實際互動，對資料進行歸納分析，通過理解他們的行為，得出模型的有效程度、可信程度、可推廣程度等定性結(jié)論。

2.量化評估。依據(jù)研究指標的量化以及應用評價的量化結(jié)果，通過對數(shù)據(jù)的特征、數(shù)據(jù)之間的關(guān)系、數(shù)據(jù)的變化趨勢等進行分析，從而對模型進行量化評估。

六、結(jié)語

把握時代脈搏，建立大數(shù)據(jù)意識，轉(zhuǎn)變教學研究觀念，改革教學研究方法，使教學研究更趨于科學化、規(guī)范化和系統(tǒng)化，指導和規(guī)范符合時代要求的教學研究，是建立大數(shù)據(jù)視角下的教學研究方法模型的目的。使用大數(shù)據(jù)視角下的教學研究方法模型，利用多種數(shù)據(jù)采集、處理、分析和挖掘技術(shù)，開展教學研究工作，為學生提供個性化教學服務、指導和干預學生的學習過程、科學評價學生的學習行為和預測學習成績，體現(xiàn)建立大數(shù)據(jù)視角下的教學研究方法模型的價值。模型僅為概念模型，根據(jù)具體的問題，還需進一步具體化。

參考文獻：

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