嚴(yán) 軍，郭紅想，丁華鋒

[中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北武漢，430074]

“十四五”期間，我國高等教育開啟了高質(zhì)量發(fā)展階段，進(jìn)入追求教育品質(zhì)的人才培養(yǎng)提質(zhì)創(chuàng)新時(shí)代。積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式與個(gè)性化學(xué)習(xí)、因材施教，培養(yǎng)個(gè)性化人才是高等教育在當(dāng)前階段的重要特征。然而，傳統(tǒng)本科專業(yè)課程的粗粒度、普適性的教學(xué)模式已不能滿足要求，因此，探索本科專業(yè)課程教學(xué)的高質(zhì)量個(gè)性化教學(xué)模式刻不容緩。

在教育信息化2.0的時(shí)代背景下，以大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)應(yīng)用為核心的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式成為科學(xué)提升教育質(zhì)量的有效手段，在當(dāng)前的高等教育教學(xué)改革中表現(xiàn)為依托慕課、微課進(jìn)行課程教學(xué)的細(xì)化和深耕，同時(shí)依托各種教學(xué)平臺(tái)，如超星學(xué)習(xí)通、雨課堂等，管理課程教學(xué)的各種數(shù)據(jù)并提供評(píng)價(jià)依據(jù)。目前，各高校上線的慕課和微課的數(shù)量不斷增加，然而許多線上課程的實(shí)際教學(xué)效果并不突出。究其原因，一方面，各種教學(xué)平臺(tái)在教學(xué)過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)并沒有得到有效利用，數(shù)據(jù)反哺教學(xué)還有待深入探索；另一方面，教師在如何有效應(yīng)用這些已有的教學(xué)資源上缺乏行之有效的方法和模式，導(dǎo)致資源與課程教學(xué)之間的連接相對(duì)松散，這是傳統(tǒng)教學(xué)模式與高等教育信息化進(jìn)程之間的突出矛盾。為此，國內(nèi)外眾多教育機(jī)構(gòu)和學(xué)者進(jìn)行了多方面的研究，提出了許多富有啟發(fā)性的觀點(diǎn)，其中精準(zhǔn)教學(xué)理論為信息化背景下的個(gè)性化人才培養(yǎng)問題提供了一種解決途徑。

本文主要研究精準(zhǔn)教學(xué)應(yīng)用于高等教育本科專業(yè)課程研究性學(xué)習(xí)中的基本問題，提出一種在高等教育研究性學(xué)習(xí)中的精準(zhǔn)教學(xué)支撐框架與實(shí)施流程，并對(duì)區(qū)別于傳統(tǒng)精準(zhǔn)教學(xué)模式的學(xué)習(xí)對(duì)象持續(xù)評(píng)估模塊和分類資源建設(shè)模塊進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一、面向研究性學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)教學(xué)基本問題

(一)精準(zhǔn)教學(xué)的理論依據(jù)

精準(zhǔn)教學(xué)是林德斯利(Ogden Lindsley)于1964年基于斯金納(B.F.Skinner)的操作心理學(xué)提出來的，其主要理論依據(jù)是行為主義學(xué)習(xí)理論和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。精準(zhǔn)教學(xué)的提出基于這樣的事實(shí)：任何單一的教學(xué)策略都不是普遍有效的，隨著學(xué)習(xí)者的需要和能力發(fā)生變化，原本有效的教學(xué)方案也會(huì)失效。[1-2]因此，教師和學(xué)生需要對(duì)學(xué)生的進(jìn)步不斷進(jìn)行評(píng)估和反饋，通過持續(xù)測量學(xué)生行為和學(xué)習(xí)效果，在直接教學(xué)中為每個(gè)學(xué)習(xí)者調(diào)整課程，從而使教學(xué)決策更精準(zhǔn)、學(xué)習(xí)者的個(gè)人學(xué)習(xí)效果最大化。精準(zhǔn)教學(xué)流程一般包含學(xué)情分析、目標(biāo)分析、內(nèi)容分析、路徑選擇和教學(xué)干預(yù)等核心環(huán)節(jié)。

根據(jù)行為主義學(xué)習(xí)理論，精準(zhǔn)教學(xué)屬于程序教學(xué)，它在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)習(xí)行為的刺激與強(qiáng)化，即不斷測量學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)材料的反應(yīng)并給予迅速反饋。精準(zhǔn)教學(xué)致力于以測助教、以測輔學(xué)，為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化學(xué)習(xí)支持。這種以測助教的屬性，使得精準(zhǔn)教學(xué)近年來常常作為一種評(píng)估教師所采用的教學(xué)策略和所開展的教學(xué)活動(dòng)是否有效的評(píng)估體系。

在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下，精準(zhǔn)教學(xué)在學(xué)習(xí)發(fā)生、意義建構(gòu)和概念形成的整個(gè)認(rèn)知結(jié)構(gòu)形成過程中發(fā)揮支撐作用，在學(xué)習(xí)者從現(xiàn)實(shí)發(fā)展水平進(jìn)入最近發(fā)展區(qū)時(shí)，精準(zhǔn)教學(xué)提供廣泛而精準(zhǔn)的信息資源(包括多維度教學(xué)資料)支持學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)和協(xié)作式探索，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)。

(二)精準(zhǔn)教學(xué)的現(xiàn)狀

1965年，林德斯利在堪薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的兒童康復(fù)中心的特殊教育教室里開展精確教學(xué)實(shí)踐，項(xiàng)目的成功使20世紀(jì)70年代初的中小學(xué)開始推廣精準(zhǔn)教學(xué)。到20世紀(jì)70年代中期，美國聯(lián)邦政府設(shè)立大規(guī)模項(xiàng)目為大量的教師提供精確教學(xué)方面的培訓(xùn)，精準(zhǔn)教學(xué)被推廣到高中并不斷發(fā)展。[3-5]多年來煩瑣的數(shù)據(jù)測量和記錄方式阻礙了精準(zhǔn)教學(xué)的發(fā)展，隨著信息技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，這種方式逐漸被信息技術(shù)取代，精準(zhǔn)教學(xué)也逐漸進(jìn)入新的發(fā)展期。

在國內(nèi)信息化普及的新技術(shù)浪潮下，祝智庭教授于2016年提出了信息技術(shù)支持下的精準(zhǔn)教學(xué)概念，并將國外的傳統(tǒng)精準(zhǔn)教學(xué)理念介紹到國內(nèi)，在中小學(xué)智慧教育主題下進(jìn)行了大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)、電子書包精準(zhǔn)教學(xué)等多種精準(zhǔn)教學(xué)模式的實(shí)踐，從內(nèi)涵、機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)等方面構(gòu)建了一個(gè)智慧教育研究體系。[6]眾多研究者在中小學(xué)教育的精準(zhǔn)教學(xué)方面進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐。在理論研究方面，有學(xué)者從精準(zhǔn)確定教學(xué)目標(biāo)入手，通過對(duì)教學(xué)目標(biāo)的分類、分層，明確了教學(xué)方向，在此基礎(chǔ)上開發(fā)學(xué)習(xí)材料，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的差異化、精準(zhǔn)化推送。[6-7]在實(shí)踐研究方面，有學(xué)者結(jié)合中小學(xué)各個(gè)具體學(xué)科(如數(shù)學(xué)、英語、物理、歷史等)以及中職實(shí)訓(xùn)等項(xiàng)目進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)實(shí)踐，用教學(xué)效果肯定了精準(zhǔn)教學(xué)在成績提升方面的有效性。[8-9]

在高等教育的研究性學(xué)習(xí)中，當(dāng)前精準(zhǔn)教學(xué)的研究與實(shí)踐主要是從信息化技術(shù)和大數(shù)據(jù)角度切入的。任紅杰從生成路徑和實(shí)現(xiàn)條件上進(jìn)行了研究，提出了構(gòu)建專業(yè)化的校園大數(shù)據(jù)收集與處理中心，制訂大數(shù)據(jù)收集、處理、使用和共享的基本規(guī)則，大力提升教師的核心素養(yǎng)等精準(zhǔn)教學(xué)的保障措施。[10]姜倩等人將大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)模式與高校大數(shù)據(jù)教學(xué)模式作了對(duì)比，認(rèn)為應(yīng)該從理論和實(shí)踐層面對(duì)二者的共性和特點(diǎn)進(jìn)行融合，從學(xué)情診斷、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)、教學(xué)決策、教學(xué)干預(yù)和教學(xué)反思六個(gè)環(huán)節(jié)出發(fā)，設(shè)計(jì)適合高校且基于大數(shù)據(jù)的高校精準(zhǔn)教學(xué)模式。[11]張忻忻等人對(duì)精準(zhǔn)教學(xué)在教學(xué)目標(biāo)上的差異性進(jìn)行了探索，提出了聚焦目標(biāo)導(dǎo)向性的教學(xué)目標(biāo)分類精準(zhǔn)教學(xué)框架。[12]劉迎春等人認(rèn)為精準(zhǔn)教學(xué)的本質(zhì)是“以測輔學(xué)”，因此，可以根據(jù)學(xué)習(xí)測評(píng)數(shù)據(jù)構(gòu)建可視化反饋。具體來說，他們對(duì)上萬人的“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”統(tǒng)考的考試成績數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過考生的總分、各知識(shí)模塊的得分及各知識(shí)模塊涉及的知識(shí)點(diǎn)情況，構(gòu)建出每個(gè)學(xué)生每次考試的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)圖和多次考試之間的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)差異圖，從而呈現(xiàn)出該生在歷次考試中所體現(xiàn)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和變化情況。這種可視化反饋一方面可以作為學(xué)生進(jìn)行自我調(diào)整的參考，另一方面可以用來進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量評(píng)估，從而助力精準(zhǔn)教學(xué)。[13]

(三)面向研究性學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)教學(xué)的現(xiàn)存問題

1.傳統(tǒng)精準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)與研究性學(xué)習(xí)不匹配

由上述可見，目前大多數(shù)關(guān)于精準(zhǔn)教學(xué)的研究實(shí)踐致力于解決傳統(tǒng)記錄技術(shù)型精準(zhǔn)教學(xué)模式中煩瑣的數(shù)據(jù)測量與記錄問題，使用現(xiàn)代信息技術(shù)的覆蓋實(shí)現(xiàn)便捷迅速的數(shù)據(jù)采集、測量，進(jìn)而建立以測助教的精準(zhǔn)教學(xué)體系。[6，9]這種精準(zhǔn)教學(xué)的目的是使學(xué)生實(shí)現(xiàn)“知識(shí)技能的流暢性”，教學(xué)目標(biāo)非常適合于知識(shí)技能型教學(xué)，因此，在中小學(xué)領(lǐng)域獲得了廣泛的認(rèn)同，教學(xué)效果最明顯的是能通過提高練習(xí)頻率和強(qiáng)化學(xué)習(xí)獲得具有行為流利性的知識(shí)點(diǎn)或技能，如數(shù)學(xué)里的乘法運(yùn)算。

大部分高等教育的本科專業(yè)課程采用研究性學(xué)習(xí)模式，課程教學(xué)目標(biāo)覆蓋知識(shí)、領(lǐng)會(huì)、應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)六級(jí)水平的層次目標(biāo)體系，以學(xué)習(xí)者的知識(shí)建構(gòu)完成度和認(rèn)知加工深度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)雜問題解決能力、批判性思維和創(chuàng)新能力，其中大部分教學(xué)內(nèi)容無法籠統(tǒng)套用傳統(tǒng)的精準(zhǔn)教學(xué)模式，造成了當(dāng)前精準(zhǔn)教學(xué)在高等教育本科專業(yè)課程教學(xué)中缺席的現(xiàn)狀。[14]

2.教學(xué)起點(diǎn)缺失導(dǎo)致精準(zhǔn)教學(xué)實(shí)施困難

大學(xué)課堂是一種松散結(jié)構(gòu)，多數(shù)專業(yè)課的授課教師與學(xué)生的教學(xué)關(guān)系只存在于專業(yè)課開課的一學(xué)期或一學(xué)年，未形成長期性教學(xué)關(guān)系。教師對(duì)專業(yè)課的選課學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)背景認(rèn)知，因而難以針對(duì)每個(gè)學(xué)習(xí)者精準(zhǔn)確定教學(xué)起點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)因材施教。

3.現(xiàn)有教學(xué)資源不足以支撐研究性學(xué)習(xí)課程的精準(zhǔn)教學(xué)

從教育目標(biāo)的知識(shí)內(nèi)容維可以將知識(shí)劃分為事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)和元認(rèn)知知識(shí)?，F(xiàn)有教學(xué)資源如紙質(zhì)教材與參考文獻(xiàn)、視頻等多維度信息資源大部分集中于事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)和低階程序性知識(shí)，而在研究性學(xué)習(xí)課程中更關(guān)注的高階程序性知識(shí)、元認(rèn)知知識(shí)等難以體現(xiàn)，這種高階教學(xué)資源的缺乏使得研究性學(xué)習(xí)課程的精準(zhǔn)教學(xué)得不到有力支撐。[15]

二、面向研究性學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)教學(xué)策略

(一)研究性學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)教學(xué)框架與流程設(shè)計(jì)

在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下，基于學(xué)習(xí)風(fēng)格模型和認(rèn)知負(fù)荷理論，本研究對(duì)高等教育研究性學(xué)習(xí)課程中的精準(zhǔn)教學(xué)進(jìn)行了探索，在傳統(tǒng)精準(zhǔn)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上深入研究學(xué)習(xí)者實(shí)時(shí)狀態(tài)可視化、學(xué)習(xí)者信息深度認(rèn)知加工過程，提出高等教育中基于研究性學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)教學(xué)流程框架。首先，通過學(xué)生畫像建立教學(xué)起點(diǎn)，并構(gòu)建依據(jù)學(xué)習(xí)者實(shí)時(shí)狀態(tài)變化的可視化流程。之后，準(zhǔn)備適合于研究性學(xué)習(xí)精準(zhǔn)教學(xué)的學(xué)習(xí)資源，選用信息化技術(shù)工具監(jiān)測處理學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，并建立教學(xué)策略修正的決策機(jī)制。研究性學(xué)習(xí)精準(zhǔn)教學(xué)框架和流程模型如圖1所示。

圖1 研究性學(xué)習(xí)精準(zhǔn)教學(xué)支撐框架和實(shí)施流程

(二)教學(xué)目標(biāo)分類

研究性學(xué)習(xí)課程的精準(zhǔn)教學(xué)中所采用的是以成果性目標(biāo)為導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)確定方法，主要關(guān)注學(xué)習(xí)者的知識(shí)建構(gòu)完成度和認(rèn)知加工深度，旨在培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)雜問題解決能力、批判性思維和創(chuàng)新能力。以電子信息工程專業(yè)的專業(yè)課程信息論與編碼為例，課程目標(biāo)注重學(xué)習(xí)者對(duì)狹義信息論中通信系統(tǒng)有效性和可靠性相關(guān)的基本定理和方法的掌握。學(xué)生在工程知識(shí)方面具有解決相關(guān)領(lǐng)域工程問題的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)及其應(yīng)用能力；在問題分析方面能基于數(shù)據(jù)壓縮原理和可靠性傳輸理論提出復(fù)雜問題的解決方案；在設(shè)計(jì)/開發(fā)方面能基于解決方案進(jìn)行通信系統(tǒng)編譯碼模塊總體架構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)計(jì)算等；在工程與社會(huì)方面能合理評(píng)價(jià)產(chǎn)品和技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響；在溝通和交流方面能通過報(bào)告、論文等形式就通信的有效性和可靠性問題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通。

精準(zhǔn)教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)體系的設(shè)計(jì)通過將課程的總教學(xué)目標(biāo)按照知識(shí)、領(lǐng)會(huì)、應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)六級(jí)水平進(jìn)行分類、分解，針對(duì)每一章每一小節(jié)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)造層次分明的課程教學(xué)目標(biāo)體系，作為后續(xù)學(xué)習(xí)對(duì)象評(píng)估、教學(xué)資源推送和教學(xué)干預(yù)決策的基準(zhǔn)。

(三)學(xué)習(xí)對(duì)象評(píng)估

采用實(shí)時(shí)畫像對(duì)學(xué)習(xí)者的各種特征進(jìn)行可視化提取，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)的持續(xù)評(píng)估。學(xué)生畫像是從學(xué)習(xí)者的各種信息數(shù)據(jù)中所抽取出來的一些特征，反映了每個(gè)學(xué)習(xí)者獨(dú)特的個(gè)性、狀態(tài)和學(xué)習(xí)風(fēng)格。如何構(gòu)建學(xué)生畫像取決于評(píng)估學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)時(shí)需要提取什么特征。

信息論與編碼課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)，與其他專業(yè)課的關(guān)聯(lián)度高，課程內(nèi)容包括了理論、算法、技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及典型案例等。基于該課程的特點(diǎn)，在構(gòu)建學(xué)生畫像標(biāo)簽體系中，本研究借鑒余明華等人的做法[16]，并根據(jù)本課程的特點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)整，使用能力畫像和行為畫像評(píng)估學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)。能力畫像和行為畫像的定量描述都采用雷達(dá)圖的表現(xiàn)形式，輸出的學(xué)生畫像不用標(biāo)簽化描述，而是直接給出能力屬性和行為屬性的變化量值。

第一，能力畫像。能力畫像對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力和研究能力進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。根據(jù)余明華等人的研究，研究性學(xué)習(xí)過程維度包括提出問題、理解問題、收集資源、分析推理、總結(jié)反思五個(gè)階段。[16]因此，本研究把能力屬性分為五種：提問能力、收集資料能力、分析推理能力、方案制訂能力、表達(dá)與反思能力。當(dāng)學(xué)習(xí)者在這五種能力屬性維度上都提升到相應(yīng)階段時(shí)，就從新手學(xué)習(xí)者變?yōu)楦呤謱W(xué)習(xí)者。

第二，行為畫像。行為畫像由學(xué)習(xí)風(fēng)格、交流意愿、學(xué)習(xí)參與度、學(xué)習(xí)意志四個(gè)子維度來描述，通過行為軌跡分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格、習(xí)慣、態(tài)度，對(duì)了解在本課程上學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)表現(xiàn)具有重要意義。學(xué)習(xí)風(fēng)格維度根據(jù)學(xué)習(xí)者的信息輸入行為(如查看、訪問資源的類型)判斷其信息輸入習(xí)慣中視覺和語言的比例，如果值為100則為完全視覺型，為0則為完全語言型。交流意愿維度根據(jù)學(xué)習(xí)者的信息加工行為(如分享、評(píng)論、交流)來判斷學(xué)習(xí)者的交流活躍度。學(xué)習(xí)參與度根據(jù)學(xué)習(xí)者在在線學(xué)習(xí)平臺(tái)上使用平臺(tái)各個(gè)功能模塊的頻次判斷學(xué)習(xí)者參與的積極度。學(xué)習(xí)意志維度根據(jù)學(xué)習(xí)者在在線學(xué)習(xí)平臺(tái)上的學(xué)習(xí)頻次和時(shí)長判斷學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)意志力強(qiáng)弱。

需要指出的是，在學(xué)習(xí)對(duì)象評(píng)估的可視化流程中，學(xué)生畫像不是一成不變的，而是隨著學(xué)習(xí)過程的展開、課程數(shù)據(jù)的積累而不斷更新的。根據(jù)實(shí)時(shí)畫像，可以持續(xù)評(píng)估學(xué)習(xí)者狀態(tài)，并識(shí)別異常狀態(tài)，必要時(shí)實(shí)現(xiàn)及時(shí)干預(yù)和幫扶。學(xué)習(xí)對(duì)象評(píng)估的可視化流程如圖2所示。

圖2 學(xué)習(xí)對(duì)象評(píng)估可視化流程

學(xué)習(xí)對(duì)象評(píng)估是一個(gè)持續(xù)迭代的過程。課程開始時(shí)的初始學(xué)生畫像來源于學(xué)生在先修課程的表現(xiàn)，具體包括學(xué)生的選課情況、先修課程的成績、綜合測評(píng)成績等。除此之外，教師在課程初期發(fā)放的調(diào)查問卷、學(xué)生的反饋也可以作為初始學(xué)生畫像的數(shù)據(jù)來源。隨著課程數(shù)據(jù)的不斷積累，學(xué)生的能力畫像和行為畫像會(huì)得到實(shí)時(shí)更新。該門課程采用線上線下混合式教學(xué)，在教學(xué)過程中，在線學(xué)習(xí)工具平臺(tái)上會(huì)不斷積累學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括視頻觀看時(shí)長、作業(yè)成績、章節(jié)測驗(yàn)、導(dǎo)學(xué)課件成績、考試成績、課堂表現(xiàn)、合作與互評(píng)、調(diào)查問卷反饋等，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)更新能力畫像和行為畫像。

(四)教學(xué)資源建設(shè)與教學(xué)策略

當(dāng)代認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，人的知識(shí)是通過建構(gòu)獲得的，只有當(dāng)傳遞的知識(shí)與學(xué)習(xí)者頭腦中已有的知識(shí)產(chǎn)生某種聯(lián)系時(shí)，才能被理解和應(yīng)用，而且知識(shí)通過不斷更新和重構(gòu)，構(gòu)成了獨(dú)一無二的知識(shí)體系。[17]建構(gòu)主義的知識(shí)觀從知識(shí)內(nèi)容維度將知識(shí)劃分為事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)、元認(rèn)知知識(shí)四類。

傳統(tǒng)的精準(zhǔn)教學(xué)關(guān)注的僅是低階知識(shí)/技能，包括事實(shí)性知識(shí)、部分概念性知識(shí)和程序性知識(shí)的獲取，它們可以通過提高練習(xí)頻率和強(qiáng)化學(xué)習(xí)得到提升。對(duì)高階知識(shí)和技能的獲取，包括高階程序性知識(shí)和概念性知識(shí)，則有賴于學(xué)習(xí)者基于自身的經(jīng)驗(yàn)背景而建構(gòu)，是特定情況下主動(dòng)探索的結(jié)果。

保羅·基爾希納(Paul Kirschner)從認(rèn)知負(fù)荷理論的角度指出，學(xué)習(xí)者解決復(fù)雜問題的能力建立在掌握特定領(lǐng)域的基本知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上[18-19]，也就是說，在特定領(lǐng)域掌握足夠多的事實(shí)性、程序性和概念性信息，是學(xué)習(xí)者進(jìn)行深度認(rèn)知加工從而解決復(fù)雜問題的前提條件。高等教育研究性學(xué)習(xí)課程中深度認(rèn)知加工的占比較大。學(xué)習(xí)者經(jīng)過由事實(shí)性、概念性知識(shí)的運(yùn)用到高階程序性、概念性知識(shí)的運(yùn)用這一轉(zhuǎn)換過程后，解決復(fù)雜問題的能力將大大增強(qiáng)。這個(gè)轉(zhuǎn)換過程是學(xué)習(xí)者減輕認(rèn)知負(fù)荷，將復(fù)雜問題變?yōu)楹唵螁栴}，最終解決問題的過程，而減輕認(rèn)知負(fù)荷需要專項(xiàng)任務(wù)練習(xí)，即提高自動(dòng)程序性知識(shí)的能力來實(shí)現(xiàn)。高等教育研究性學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)資源組織結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 高等教育研究性學(xué)習(xí)資源組織結(jié)構(gòu)

基于學(xué)習(xí)者深度認(rèn)知加工的發(fā)生流程，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中需要為學(xué)習(xí)者準(zhǔn)備足夠的特定資源，從而引導(dǎo)他們掌握解決復(fù)雜問題的能力。根據(jù)以上高等教育研究性學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)資源組織結(jié)構(gòu)，需要建設(shè)的精準(zhǔn)教學(xué)資源包括事實(shí)性和概念性知識(shí)資源、程序性知識(shí)資源和專項(xiàng)任務(wù)資源。

不同教學(xué)資源所需要的教學(xué)策略也不相同。對(duì)事實(shí)性知識(shí)資源，教學(xué)策略重點(diǎn)關(guān)注資源的呈現(xiàn)形式、記憶指導(dǎo)和復(fù)習(xí)周期；對(duì)概念性知識(shí)資源，教學(xué)策略重點(diǎn)關(guān)注資源的分析與例證、語言界定的關(guān)鍵詞，以及動(dòng)機(jī)與關(guān)聯(lián)；對(duì)程序性知識(shí)資源，教學(xué)策略著重于有支架的練習(xí)和獨(dú)立練習(xí)。

因此，高等教育研究性學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)教學(xué)資源建設(shè)和教學(xué)策略設(shè)計(jì)，可以分為事實(shí)性和概念性知識(shí)資源建設(shè)、程序性知識(shí)資源建設(shè)和專項(xiàng)任務(wù)資源建設(shè)三個(gè)部分，這里以信息論與編碼課程中的特定章節(jié)(信源編碼)為例進(jìn)行說明。

事實(shí)性知識(shí)和概念性知識(shí)資源以教材、在線素材等形式呈現(xiàn)，學(xué)習(xí)者通過課堂講授、觀看慕課素材、閱讀參考文獻(xiàn)等方式習(xí)得。信息論與編碼課程的信源編碼模塊的事實(shí)性知識(shí)與概念性知識(shí)資源建設(shè)如表1所示。

表1 事實(shí)性知識(shí)與概念性知識(shí)資源建設(shè)

程序性知識(shí)資源以規(guī)則、流程、算法、特定的常規(guī)技能(如仿真軟件的使用)、定理、策略、解決某類問題的方案等形式呈現(xiàn)，學(xué)習(xí)者通過教師講授或指導(dǎo)手冊(cè)等方式習(xí)得，具體過程如下。首先，當(dāng)新手學(xué)習(xí)者掌握足夠多的事實(shí)性、概念性知識(shí)和基本程序性知識(shí)后，就要進(jìn)行認(rèn)知階段的專項(xiàng)任務(wù)訓(xùn)練，教師要引導(dǎo)學(xué)習(xí)者建立產(chǎn)生式規(guī)則。此時(shí)，對(duì)于簡單的問題，學(xué)習(xí)者可以使用很小的認(rèn)知負(fù)荷迅速解決，從而獲得解決簡單問題的能力。其次，在解決簡單問題的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者繼續(xù)進(jìn)行結(jié)合階段的專項(xiàng)任務(wù)訓(xùn)練，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行規(guī)則的泛化和整合。最后，學(xué)習(xí)者進(jìn)行自動(dòng)加工階段的專項(xiàng)任務(wù)訓(xùn)練，教師要引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行規(guī)則的調(diào)優(yōu)，即自動(dòng)化程度越來越高的程序性知識(shí)，從而建立起領(lǐng)域中知識(shí)之間的深度內(nèi)在聯(lián)系，獲得某類問題的解決策略，這種與具體問題無關(guān)的策略使學(xué)習(xí)者逐步掌握解決復(fù)雜專業(yè)問題的能力。信息論與編碼課程的信源編碼模塊的程序性知識(shí)資源和專項(xiàng)任務(wù)資源建設(shè)如表2所示。

表2 程序性知識(shí)資源和專項(xiàng)任務(wù)資源建設(shè)

(五)數(shù)據(jù)處理過程

教師利用各種智慧教學(xué)平臺(tái)實(shí)施教學(xué)過程，與此同時(shí)，學(xué)生充分利用智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備參與教學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)與線下教學(xué)活動(dòng)的無縫融合，開展課堂推送、彈幕、投稿、限時(shí)答題、在線投票、小組討論、同伴打分、小組互評(píng)、實(shí)時(shí)回復(fù)投屏等多種能發(fā)揮線上智慧教學(xué)平臺(tái)和線下智能教學(xué)環(huán)境特色的教學(xué)活動(dòng)。

教學(xué)平臺(tái)中實(shí)時(shí)產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，按照課外和課中時(shí)間段分別采集和處理。課外(課前和課后)數(shù)據(jù)處理主要是通過資源學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析、導(dǎo)學(xué)課件習(xí)題結(jié)果分析、知識(shí)點(diǎn)掌握程度分析、知識(shí)模塊掌握的均衡性分析等進(jìn)行課前課后學(xué)情分析；課中數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)處理的主要來源，包括學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)分析、出勤簽到、分層次習(xí)題應(yīng)答情況、錯(cuò)因類別分析、錯(cuò)題統(tǒng)計(jì)、互動(dòng)統(tǒng)計(jì)、協(xié)作統(tǒng)計(jì)等，通過數(shù)據(jù)分析獲得特定課堂的教學(xué)效果評(píng)估。

數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)采用文本聚類、回歸分析、情感分析、關(guān)聯(lián)分析、行為序列分析等數(shù)據(jù)挖掘和人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)全過程的量化分析，形成個(gè)性化的學(xué)習(xí)報(bào)告，同時(shí)關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)對(duì)象的評(píng)估結(jié)果，反映學(xué)生認(rèn)知轉(zhuǎn)換過程深度，進(jìn)行教學(xué)過程監(jiān)控和教學(xué)質(zhì)量分析，為教師的教學(xué)策略調(diào)整和教學(xué)干預(yù)提供參考。

(六)精準(zhǔn)的教學(xué)干預(yù)機(jī)制

精準(zhǔn)教學(xué)干預(yù)方案是根據(jù)數(shù)據(jù)處理過程得到的學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)報(bào)告和學(xué)習(xí)對(duì)象的實(shí)時(shí)評(píng)估結(jié)果來確定的，因此，教學(xué)干預(yù)需要分層次、差異化實(shí)施。對(duì)全體學(xué)生的共性問題，教師可以通過調(diào)整課堂內(nèi)容節(jié)奏、組織有針對(duì)性的討論、制訂相應(yīng)的獎(jiǎng)懲機(jī)制進(jìn)行干預(yù)；對(duì)部分學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)情感消極問題，通過推送練習(xí)、課堂提問、同伴學(xué)習(xí)等方式進(jìn)行干預(yù)；對(duì)個(gè)體知識(shí)缺陷和學(xué)習(xí)能力問題，通過相關(guān)教學(xué)資源推送、線上答疑、線下輔導(dǎo)、提高輔測頻率等方式進(jìn)行干預(yù)。

需要注意的是，教學(xué)干預(yù)并不是越頻繁越好，根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，干預(yù)機(jī)制啟動(dòng)前應(yīng)該包含足夠多的緩沖時(shí)間和容忍度，如留出學(xué)習(xí)者發(fā)展探索性學(xué)習(xí)能力或鍛煉思維能力的時(shí)間等，只有如此才能幫助學(xué)習(xí)者保持主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情。

三、結(jié)語

本文提出了一種在高等教育本科專業(yè)課程的研究性學(xué)習(xí)中進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)的流程框架，并對(duì)其中關(guān)鍵性的學(xué)習(xí)對(duì)象持續(xù)評(píng)估模塊和精準(zhǔn)教學(xué)資源分類建設(shè)模塊進(jìn)行重點(diǎn)闡述。本文不僅構(gòu)建了基于學(xué)生實(shí)時(shí)畫像的學(xué)習(xí)者狀態(tài)改變的可視化流程，利用信息化教學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)與學(xué)習(xí)模式進(jìn)行持續(xù)評(píng)估，為教師的實(shí)時(shí)教育決策提供依據(jù)，而且提出了研究性學(xué)習(xí)課程中精準(zhǔn)教學(xué)的資源分類建設(shè)模型，將傳統(tǒng)教學(xué)資源根據(jù)學(xué)習(xí)者深度認(rèn)知加工過程進(jìn)行分解重塑，為教師精準(zhǔn)教學(xué)過程中的課程調(diào)整提供相應(yīng)的資源支撐，使針對(duì)特定學(xué)習(xí)者的精準(zhǔn)教學(xué)成為可能。本文提出的精準(zhǔn)教學(xué)流程框架可以使當(dāng)前各種信息化技術(shù)平臺(tái)所獲得的大量數(shù)據(jù)得到充分應(yīng)用，支撐本科專業(yè)課程的個(gè)性化教學(xué)，最大化地提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。