楊毅 王鑫鑫 張可金

摘要：在大數(shù)據(jù)技術(shù)及深度學(xué)習(xí)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展下，精準(zhǔn)教學(xué)成為教育領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。目前，大部分研究都關(guān)注如何從學(xué)生角度實(shí)施差異化和個(gè)性化的教學(xué)策略。然而，由于教學(xué)環(huán)境與教學(xué)策略的不斷變化，教師也面臨著自身專業(yè)成長(zhǎng)的挑戰(zhàn)和需求。作為終身學(xué)習(xí)者的教師，也應(yīng)當(dāng)利用信息技術(shù)來(lái)促進(jìn)自身的專業(yè)發(fā)展。該研究設(shè)計(jì)了一個(gè)新一代信息技術(shù)支持下的教師專業(yè)發(fā)展分析模型，旨在根據(jù)每位教師的自身特點(diǎn)和發(fā)展需求，提供個(gè)性化和定制化的發(fā)展方案和建議。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；教師專業(yè)發(fā)展；分析模型；個(gè)性化

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）05-0166-03

0 引言

近年來(lái)，隨著大數(shù)據(jù)分析、基于Transformer的深度學(xué)習(xí)技術(shù)等現(xiàn)代新興技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，如何將這些新一代技術(shù)引入教育領(lǐng)域，并提高教學(xué)效率已引起學(xué)者、社會(huì)甚至國(guó)家的高度關(guān)注。2018年，教育部在《教師教育振興行動(dòng)計(jì)劃（2018—2022） 》文件中提到，我們要培養(yǎng)一支師德高尚、業(yè)務(wù)精湛的教師隊(duì)伍，那就必須要推進(jìn)教師教育創(chuàng)新，推進(jìn)教師培訓(xùn)的改革[1]。同時(shí)，《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》文件也強(qiáng)調(diào)“推進(jìn)教育治理方式變革，加快形成教育現(xiàn)代化管理監(jiān)控體系，推進(jìn)管理精準(zhǔn)化和決策科學(xué)化”[2]。

新一代信息技術(shù)的不斷發(fā)展為教育教學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)了更多的支持，例如大數(shù)據(jù)分析技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)者精準(zhǔn)教學(xué)；基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的學(xué)生學(xué)情分析；以及其他教學(xué)工具在課堂上的應(yīng)用。然而，這些技術(shù)也給一線教師帶來(lái)不少壓力。教師的時(shí)間培訓(xùn)有限，且存在目標(biāo)不明確，培訓(xùn)手段老舊、針對(duì)性不強(qiáng)等問(wèn)題，導(dǎo)致教師對(duì)于新興技術(shù)的適應(yīng)性不足。而且，絕大多數(shù)技術(shù)目前都是以學(xué)生為中心，促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。自從聯(lián)合國(guó)教科文組織提出“終身學(xué)習(xí)”理念后，教師也成為學(xué)習(xí)者中的一員[3]。因此，本文研究如何利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)構(gòu)建教師專業(yè)化發(fā)展分析模型，為每一位教師提供個(gè)性化的培養(yǎng)方案。旨在為師范生培養(yǎng)和教師專業(yè)技能培養(yǎng)提供服務(wù)，并為教師專業(yè)發(fā)展提供精準(zhǔn)、個(gè)性化的培訓(xùn)服務(wù)，以幫助教師在技術(shù)賦能教育中扮演更為重要的角色，實(shí)現(xiàn)理念和素養(yǎng)的提升[4]。本文旨在培養(yǎng)智慧型教師，使他們能夠主導(dǎo)技術(shù)變革教育，并適應(yīng)新一代信息化時(shí)代教育的需要和變化[5]。

1 文獻(xiàn)綜述

目前有多種方式可支持教師的專業(yè)發(fā)展。一是采取“專家進(jìn)課堂”的辦法。如徐曉東等人提出的項(xiàng)目，主要通過(guò)學(xué)科教授和名師的理論與實(shí)踐指導(dǎo)，結(jié)合課堂教學(xué)分析軟件提供的結(jié)果展開學(xué)習(xí)[6]。另一種是采用新一代信息技術(shù)促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展。其中，一方面，可以使用各種技術(shù)進(jìn)行融合，建立教師專業(yè)發(fā)展模式。例如，王永固、聶瑕等人提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”名師工作室，以名師為帶頭人，聯(lián)合學(xué)科帶頭人和學(xué)員教師組成教研共同體，從而提升鄉(xiāng)村教師的專業(yè)素養(yǎng)，促進(jìn)專業(yè)發(fā)展[7]。曾海則以各種信息技術(shù)為基礎(chǔ)，打造了智能學(xué)習(xí)環(huán)境“智慧師訓(xùn)”，以促進(jìn)教師個(gè)性化和協(xié)同化的發(fā)展[8]。另一方面，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為主要支撐進(jìn)行研究工作，包括分析模型的構(gòu)建和培訓(xùn)模式的設(shè)計(jì)。例如，黃慕雄以大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為主要手段，構(gòu)建了多源多層的教師職業(yè)發(fā)展分析模式。得到教師個(gè)人畫像，提供個(gè)性化的培訓(xùn)方案[9]。張進(jìn)良等人則研究了高校教師對(duì)大學(xué)生在線學(xué)習(xí)過(guò)程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并加以挖掘和分析，以改進(jìn)他們的教學(xué)方法和策略，旨在提高教師的專業(yè)素養(yǎng)，促進(jìn)教師的專業(yè)發(fā)展[10]?？傮w來(lái)看，大多數(shù)研究都是通過(guò)挖掘和融合大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析模型設(shè)計(jì)。然而，這種方式仍然需要一定人力成本來(lái)分析數(shù)據(jù)。因此，建立一個(gè)智能化且自動(dòng)化的教師專業(yè)發(fā)展分析模塊顯得非常必要。

2 各層次數(shù)據(jù)分析需求

根據(jù)層次分析法，可以將教師個(gè)人層面、學(xué)校層面、教師培訓(xùn)機(jī)構(gòu)層面和教育部門管理層面劃分為四個(gè)層次，以滿足不同層次，不同人群的數(shù)據(jù)分析需求。

2.1 教師個(gè)人層面專業(yè)發(fā)展分析需求

隨著信息社會(huì)的到來(lái)，教師的角色已經(jīng)由知識(shí)的提供者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和促進(jìn)者，他們不再像傳統(tǒng)教師那樣傳授知識(shí)點(diǎn)，而更加需要具備信息技術(shù)和課程整合的教學(xué)理念。為了達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，教師必須保持終身學(xué)習(xí)。然而，由于教師團(tuán)體缺乏專業(yè)程度的基準(zhǔn)線，很難通過(guò)其他渠道了解自己的水平和欠缺之處。因此，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和其他工具，對(duì)比分析國(guó)家對(duì)于教師的要求，可以讓教師客觀了解到自己的專業(yè)發(fā)展情況并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提高自身的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，指導(dǎo)專業(yè)培訓(xùn)方向。

2.2 學(xué)校層面分析需求

每個(gè)學(xué)校都有眾多教師，而每一位老師都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。難以統(tǒng)籌兼顧。目前安排的培訓(xùn)活動(dòng)也不能很好地滿足大部分教師的需求。因此，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、深度學(xué)習(xí)技術(shù)分析每一個(gè)教師的興趣愛(ài)好和缺陷，可以為學(xué)校組織相應(yīng)的培訓(xùn)課程，實(shí)施國(guó)家下發(fā)的教師發(fā)展規(guī)劃，從而提高教師的整體專業(yè)水平和教學(xué)質(zhì)量。

2.3 教師培訓(xùn)機(jī)構(gòu)層面分析需求

省級(jí)教師培訓(xùn)機(jī)構(gòu)是地方教師培訓(xùn)的主要機(jī)構(gòu)，其職責(zé)在于為基礎(chǔ)教育培養(yǎng)行政干部和優(yōu)秀教師。在長(zhǎng)期的培訓(xùn)過(guò)程中，教師培訓(xùn)機(jī)構(gòu)收集了大量教師相關(guān)數(shù)據(jù)，包括個(gè)人信息、培訓(xùn)反饋、培訓(xùn)課程等。但這些數(shù)據(jù)目前沒(méi)有被很好地利用，而且現(xiàn)有培訓(xùn)過(guò)程過(guò)于注重教師教學(xué)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，而忽略了老師的思維拓展[11]。因此，建立一個(gè)智能化、自動(dòng)化的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)迫在眉睫。該平臺(tái)可通過(guò)分析教師的培訓(xùn)反饋，評(píng)估課程質(zhì)量，并針對(duì)教師個(gè)人信息制定個(gè)性化、全方位、精準(zhǔn)化的培養(yǎng)方案。

2.4 教師發(fā)展管理部門層面分析需求

教師發(fā)展管理部門的職責(zé)是協(xié)調(diào)管理區(qū)域的教師培訓(xùn)項(xiàng)目，全面考慮教師未來(lái)的發(fā)展，使之順應(yīng)社會(huì)發(fā)展規(guī)律。教師發(fā)展管理部門可從教師培訓(xùn)機(jī)構(gòu)獲取到大量數(shù)據(jù)，從宏觀的角度來(lái)分析所管理區(qū)域的教師整體情況。分析師資隊(duì)伍的整體層次和業(yè)務(wù)水平。評(píng)估培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的培訓(xùn)課程效果，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)；分析整個(gè)培訓(xùn)實(shí)施流程，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行流程的優(yōu)化。最終，教師發(fā)展管理部門能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的決策實(shí)施。

3 教師專業(yè)發(fā)展分析框架

本研究將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果展示作為基本步驟，結(jié)合現(xiàn)有可用的數(shù)據(jù)庫(kù)，如教育培訓(xùn)部門數(shù)據(jù)庫(kù)和在線培訓(xùn)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，利用深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和5G技術(shù)，構(gòu)建教師專業(yè)發(fā)展分析模型（如圖1所示）。

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的利用

為保證數(shù)據(jù)的可靠性，本研究利用存儲(chǔ)教師相關(guān)信息的各項(xiàng)服務(wù)平臺(tái)的后臺(tái)管理系統(tǒng)連接至這些平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)，以獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這些平臺(tái)包括教育部中的教師繼續(xù)教育管理系統(tǒng)、各教師培訓(xùn)機(jī)構(gòu)所維護(hù)的數(shù)據(jù)庫(kù)、遠(yuǎn)程培訓(xùn)平臺(tái)和實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)等。MySQL 是一個(gè)較為成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，可以作為數(shù)據(jù)存放的工具。

3.2 數(shù)據(jù)的預(yù)處理

教師的各類源數(shù)據(jù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，因此，規(guī)范的數(shù)據(jù)是確保數(shù)據(jù)分析結(jié)果正確的關(guān)鍵。直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取的數(shù)據(jù)可能存在數(shù)據(jù)不完整和錯(cuò)誤的情況。在使用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之前，需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行事先的加工。預(yù)處理步驟包括刪除擁有空白格式的數(shù)據(jù)和補(bǔ)充缺失的數(shù)據(jù)。為了避免煩瑣的人工操作，可以編寫數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查操作。對(duì)于一些程序無(wú)法判斷的數(shù)據(jù)，如性別，需要各方面的協(xié)調(diào)和協(xié)作。此外，還可以設(shè)置數(shù)據(jù)報(bào)警模塊，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題數(shù)據(jù)并通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。只有經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)才能輸送到下一個(gè)步驟，以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3.3 分析支持模塊

數(shù)據(jù)挖掘算法和數(shù)據(jù)分析算法是數(shù)據(jù)分析中最重要的程序部分，提供了對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析挖掘能力。數(shù)據(jù)模態(tài)的不同可以采用不同的數(shù)據(jù)分析方法，也可以通過(guò)多模態(tài)分析算法進(jìn)行分析。由于算法的多樣性，可以將這些算法結(jié)合在一起，形成一個(gè)算法庫(kù)，為多樣化的分析算法提供支持。這種方式可以為靈活的數(shù)據(jù)分析提供支撐，滿足不同場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)挖掘和分析需求。通過(guò)這種方式，當(dāng)教育培訓(xùn)部門需要從不同維度來(lái)進(jìn)行培訓(xùn)課程的編寫時(shí)，可以選擇不同的算法來(lái)分析教師的專業(yè)發(fā)展水平，以供管理部門進(jìn)行合理決策。

對(duì)于教師的課程推薦算法，與淘寶等購(gòu)物軟件中的商品推薦模塊相似，較為經(jīng)典的是協(xié)同過(guò)濾算法。該算法主要通過(guò)計(jì)算教師的弱項(xiàng)數(shù)據(jù)與課程數(shù)據(jù)的余弦相似性來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而得出教師各方面的優(yōu)缺點(diǎn)，并推薦相應(yīng)的課程。計(jì)算公式如（1）所示。

除了傳統(tǒng)的協(xié)同過(guò)濾算法之外，現(xiàn)有的基于深度學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)方法可以對(duì)教師數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化分析。例如行為識(shí)別、面部表情識(shí)別等，通過(guò)對(duì)課堂視頻的分析，可以得到更加深層次的教師個(gè)人數(shù)據(jù)。這些自動(dòng)化的分析方式可以減少專家評(píng)審等人工審核方式的勞力和物力，并提高教師的數(shù)據(jù)分析效率。

對(duì)于培訓(xùn)課程的評(píng)論算法，基于自然語(yǔ)言處理（NLP） 的文本挖掘及分析算法被廣泛應(yīng)用。自然語(yǔ)言處理屬于人工智能中的深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域，是一個(gè)完全計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的過(guò)程。該算法不需要人類的解釋，完全由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征的提取再分析，最終得出評(píng)論的情感態(tài)度等其他方面的態(tài)度信息。這種算法可以幫助管理部門了解教師的授課效果，提高培訓(xùn)課程的質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)教師的專業(yè)發(fā)展。

4 教師專業(yè)發(fā)展分析模塊

該分析模塊主要分為教師的專業(yè)定制化和教師的綜合發(fā)展兩個(gè)方面。教師的專業(yè)定制化又分為教師基本情況分析、教學(xué)及學(xué)習(xí)習(xí)慣分析、培訓(xùn)課程質(zhì)量分析以及最重要的教師專業(yè)發(fā)展培養(yǎng)方案推薦。教師綜合發(fā)展又分為總體教師專業(yè)水平分析和教師發(fā)展建設(shè)分析。

4.1 教師專業(yè)定制化

4.1.1 教師基本情況分析

教師的基本情況包括年齡、性別、學(xué)歷、籍貫、計(jì)算機(jī)和外語(yǔ)水平等。通過(guò)全方位分析這些基本信息，可以了解教師的技能長(zhǎng)處和欠缺能力，為教師和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)指明方向，同時(shí)也方便管理部門制定相應(yīng)策略，比如分析不同地區(qū)和年齡段教師能力的差異。

4.1.2 教學(xué)及學(xué)習(xí)習(xí)慣分析

通過(guò)分析教師所教授的課程，以及在培訓(xùn)平臺(tái)中學(xué)習(xí)的課程、學(xué)習(xí)時(shí)間、課后考核以及討論區(qū)中對(duì)課程的評(píng)價(jià)反饋，可以了解教師的教學(xué)和學(xué)習(xí)習(xí)慣、偏好的學(xué)習(xí)內(nèi)容、科目和習(xí)慣，從而優(yōu)化教師的學(xué)習(xí)過(guò)程。

4.1.3 培訓(xùn)課程質(zhì)量分析

教師可以在繼續(xù)教育平臺(tái)選擇個(gè)性化的課程，也可以根據(jù)學(xué)校或管理部門的安排選擇線下的培訓(xùn)課程。對(duì)于線上課程，可以通過(guò)分析課程的學(xué)習(xí)人數(shù)、最終的考核成績(jī)和反饋評(píng)價(jià)等，得出該課程的綜合質(zhì)量得分；對(duì)于線下課程，可以收集教師的調(diào)查反饋問(wèn)卷和考核成績(jī)等進(jìn)行綜合測(cè)評(píng)。通過(guò)分析結(jié)果，可以根據(jù)教師意見和偏好優(yōu)化課程質(zhì)量。

4.1.4 教師專業(yè)發(fā)展培養(yǎng)方案推薦

結(jié)合以上三個(gè)方面的分析結(jié)果，可以得出教師的優(yōu)劣勢(shì)、學(xué)習(xí)偏好和課程質(zhì)量程度，從而使用協(xié)同過(guò)濾算法推薦個(gè)性化的培養(yǎng)方案和最適合教師專業(yè)發(fā)展的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)課程，促進(jìn)教師層面的精準(zhǔn)教學(xué)。

4.2 教師發(fā)展綜合分析

結(jié)合以上分析結(jié)果，可以對(duì)不同地區(qū)、年齡和專業(yè)水平的教師進(jìn)行多方面的分析，比如東西部地區(qū)教師專業(yè)水平的差距、不同年齡段教師的學(xué)習(xí)習(xí)慣等。通過(guò)分析這些信息，區(qū)域管理部門可以對(duì)接下來(lái)的教師培養(yǎng)方案進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧，提高培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和培訓(xùn)課程的針對(duì)性，最終推進(jìn)不同地區(qū)、不同學(xué)科教師專業(yè)分全方位發(fā)展。

5 總結(jié)

利用人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)能夠很好地推進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展的精準(zhǔn)化和有效化。通過(guò)收集不同地區(qū)教師信息，按照教師分析模型對(duì)這些信息進(jìn)行有效處理，最終為教師提供個(gè)性化的培養(yǎng)方案，為地區(qū)管理者提供教師培訓(xùn)總體方向，有效幫助推進(jìn)教師的專業(yè)化發(fā)展和管理者的有效決策，但是大數(shù)據(jù)分析與深度學(xué)習(xí)技術(shù)依賴于大量的數(shù)據(jù)，因此，教師的專業(yè)發(fā)展需要政府、學(xué)校的聯(lián)合推進(jìn)。

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【通聯(lián)編輯：王 力】