《基于数据分析的精准教学研究与实践》20180120

课题研究报告

课题主持人  苏州市第五中学校  柯勤

课题组成员：曹敏华、陆伟、李洁、张灵红、张红娟、蔡榕、张玉珍、李孝杰

一、课题的核心概念及其界定

精准教学（Precision Teaching）是Lindsley于20世纪60年代根据Skinne的行为学习理论提出的一种教学方法。起初，精准教学面向小学教育，旨在通过设计测量过程来追踪小学生的学习表现并提供数据决策支持，以便“将科学放在学生和教师的手中”；后来，精准教学发展为用于评估任意给定的教学方法有效性的框架。历经50余年的发展，精准教学现已形成了自身的一套理论方法。

精准教学关注的主要指标是流畅度（Fluency）。精准教学中的最大“精准”在于教学评价，而衡量教学是否达到目标、学生是否真正掌握知识或技能，关键在于检测学生学习的行为过程及其反应。基于此，精准教学引入流畅度指标，用于衡量学生的学习质量。流畅度涵盖了“准确度”和“速度”两个方面，也就是说，学生的学习质量既包括对知识或技能的准确掌握，也包括运用知识或技能的速度。流畅度具有五大属性：持久性（Maintenance）、耐久性（Endurance）、稳定性（Stability）、应用性（Application）和生成性（Generativity）。其中，持久性是指在无额外练习的情况下，学生根据需求执行任务的能力；耐久性是指为了满足真实需求，学生在长时间内持续执行任务的能力；稳定性是指在有干扰的情况下，学生能够继续实施一项技能的能力；应用性是指学生容易将知识或技能应用于新情境的能力；生成性是指在没有明显的指导下，学生出现复杂行为技能的能力。

二、国内外同一研究领域现状与研究的价值

（一）精准教学的研究现状

国外的精准教学研究尽管已历经半个多世纪，但进展缓慢，主要集中于通过教学实验来评估精准教学的效果。如Downer、Griffin等的研究表明，精准教学可以显著提高学生的阅读能力；Gallagher、Strmgren等在数学教学中进行了精准教学实验研究，结果表明精准教学对于数学学习困难的学生有显著作用。

我国的精准教学研究则刚刚起步。具体来说，祝智庭等从信息化教学改革的角度，结合智慧学习分析了精准教学的基本理论与模式设计，提出了基于递归思想的精准目标确定方法；梁美凤从理论引介的角度，介绍了精准教学的基本概念、操作流程及其应用价值；张灵芝提出了翻转课堂下的精准教学模式及其实践策略；郑怡文等借助数字媒体技术，通过提取人脸表情和体态特征对学生进行精准关注，这实际上是精准教学衍生出来的技术方案。

由此不难发现，当前我国的精准教学研究存在两大问题：一是研究总量偏少，研究者关注、跟进精准教学的研究成果不多，尚没有出现关于精准教学的国家级教育科研课题；二是研究范围狭小，研究者开展的精准教学研究主要面向小学教育中的阅读、数学等基础课程，而对于普通高中教育课程缺乏精准教学研究。因此，吸引更多的研究者对精准教学进行多元视角研究，对于我国教育教学改革具有重要意义。

（二）基础背景

1．现实需要

(1)贯彻十九大精神的要求：习总书记在十九大报告中指出，必须把教育事业放在优先位置上，深化教育改革，加快教育现代化，办好人民满意的教育。

(2)实施新课程方案的要求：2018年初教育部下发了普通高中新课程方案和新课程标准。新方案明确提出要“坚持反映时代要求。反映先进的教育思想和理念，关注信息化环境下的教学改革，关注学生个性化、多样化的学习和发展需求，促进人才培养模式的转变，着力发展学生的核心素养。”今年，我们又将迎来新高考方案的实施；如何更好地培养学生核心素养、应对新高考、走在课程改革的前列，需要我们认真的去思考、去实践。

(3)切实落实减负的需要：2021年7月24日，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》，教育部陈宝生部长曾在两会上提出：学校减负，主要是加强科学管理，把减负的任务落实到学校教学的各个环节，作为一个突出问题来解决。

(4)谋求自身发展的需要：2012年有条件通过四星评审，需要进一步提升办学品质，做好内涵发展，加快课程建设和课堂教学改革。

鉴于此，我校将扎实开展精准教学研究与实践，抓住大数据的兴起提供的精准教学研究与实践新的发展机遇，激励我们的老师努力提高教学的针对性、有效性，促进学生多元发展、健康成长。

2．学校基础（优势）

(1)锐意进取的办学文化

经三个世纪、历两个甲子的办学历程，“苏校先河”的文脉的传承形成了学校锐意进取重视发展的文化底蕴，秉持“诚仁勤朴”的校训；铸就了独有的萃英精神和圣光传统，培育出一批两院院士、外交家、艺术家等无数社会贤达和学界英才。

(2)信息平台的技术保障

我校是苏州市最早使用极课、云校等教学辅助平台的学校，全部教学场所均配有85寸的双屏双板，这些平台所有课任教师均能熟练使用。而目前学校引进科大讯飞的“智学网”教学辅助平台，更为我们开展精准教学提供了坚实的技术和设备支持。学校结合校园整体改造工程正在规划建设智慧校园，这将为我们精准教学提供强大的网络信息平台。

(3)理论实践的前期探索

学校已成功申报江苏省教育科学“十二五”规划课题——《大数据背景下的高中数学教学的研究与实践》，开展了扎实研究、实践，即将结题，成为该项的先行者。

学校早在三年前即尝试推进指尖上的课程——“萃英E学堂”，今年更是作为首批项目试验学校尝试使用“苏州线上教育平台”，积累了丰富的经验，储备了大量的教学数据资源。

随着先进信息平台在教学中的使用，学校部分学科在基于数据分析学情的基础上，编制了适合五中学生学习的学案，进行了精准教学的初步尝试，为这一项目研究的全面拓展和深入开展奠定了基础。

（三）研究价值

精准化教学是信息化环境下的教学改革，对于满足学生个性化、多样化的学习和发展需求，促进人才培养模式的转变，发展学生的核心素养，有着重要的作用。

1．转变学习方式，培养学生素养

信息平台使用不仅使精准教学测量数据更为精准可行，对数字化时代“原住民”的学生而言，可以激发他们的学习兴趣，提升学习动机，也在传统 用“纸笔”进行学习的基础上增添了新的学习方式。教学方式的变革也给学生提供了很多自主实践、动手的机会，增强了学习的体验性，有助于开展学习探究。精准教学，减少了学生的重复学习，可以提供更多的自主学习的时间、内容，不仅使学生有更大的学习成就，自主学习有利于学生学科核心素养、关键能力的培养。

2．用好大数据，提高有效性

大数据的兴起，将数据价值推向了新的高度。大数据正在改变人类的思维方式，并以前所未有的速度引发了科技、教育、经济、军事等各个领域的深刻变革。在大数据激发的教育变革中，以测量、记录数据为基础的精准教学必将迎来新的发展机遇。大数据使得精准教学测量数据更为精准可行，使得精准教学能够兼顾学生的个性化发展，使得精准教学环境更为开放高效。

3．转变教育理念，促进教师发展

精准教学的落脚点，是学生的发展，学生核心素养和关键能力的提升，这将引导教师转变教育理念，有关注教扩展到聚焦学生的学。信息化、智能化方式引入教学研究和教研活动，精准教学带来教研内容拓展，这些将使教研活动和教师培训采用新的方式，开拓新的领域。通过精准教学的实施，进一步提升教师信息化教学的能力、数据分析的能力、学情研究的能力和信息化技术与学科教学的融合能力，带动教师教学方式和评价方式的转变，促进教师专业的研究和成长，使学校形成积极进取的校园文化和勇于探索的研究氛围。

三、研究的目标、内容（或子课题设计）与重点

1．研究的目标

（1）通过理论学习研究，带动教学实践提升、教学管理、教学组织信息化转型；

（2）通过某一学科先行，带动全学科积极实践；

（3）通过学校研究形成范式，推进学校整体教育教学质量提升和内涵发展。

（4）形成精准教学区域示范效应。

2．研究的内容

通过对学情基于数据的分析，制定出合理的评价体系，形成包含确定教学从哪里开始(课堂教学基准点)、决定采取哪种教学策略、实施精准教学决策最佳时机等要素的教学理论体系。

（1）形成基于数据分析的学情评价体系

该项目主要是开展对学生的自身特点的研究，根据学生在学习过程中与在线学习系统的交互数据的采集、分析、诊断，形成对学情的判断和评价，进而调整教学。通过该项目研究，构建基于数据分析的学情评价系统，包括评价的维度、时间节点、参照系、评价标准、结果使用等。

（2）构建可操作的精准教学范式

在学情分析的基础上，结合学科特点确定教学从哪里开始(课堂教学基准点)、决定采取哪种教学策略、寻找实施精准教学决策最佳时机，形成合乎学生发展、发挥老师特长、符合新课程改革的最佳教学内容和教学策略的精准教学范式。

（3）探索信息化下的教学管理机制

信息化、人工智能在教学中的运用，精准教学带来的学情评价改革、课堂教学改革、课程改革，必然会带来教学管理和教学组织的变革。教学管理的层级设置、资源配置、数据管理、评价体系等将会有全新的调整。

四、课题研究的过程

（一）我们汇聚众人之智，不断明确研究思路，形成了有效的研究途径

基础学情→教学方式→测量评价（前测）→反馈→调整改进→

测量评价（后测）→效能比析→形成成果

（二）我们研究与实践双路径推进，不断总结反思，逐步优化研究方法

研究中，为了能够在教学过程中获得一手资料，我们进行了以下五种研究方法。

1．问卷调查法

在访谈的基础上，提出初拟指标体系，在该初拟指标体系的基础上编制问卷调查表发放给学校的领导、教师和学生，请他们对每项指标对评价对象的重要

性进行判断，征询大家的意见，用于筛选指标，并计算相应指标的权重，为编制《高中精准教学评价标准表》做准备

2．文献资料法

通过查阅文献和网络搜索，了解国内外精准教学的研究现状、最新理论和研究成果，使本项目的研究有较高的起点、开阔的视野和创新的思路。总结已有研究中尚存问题和明确研究内容，为编制《高中课堂精准教学评价标准》提供科学合理的理论指导和依据。

3．案例分析法

引导老师在实践中积极开展精准化教学，形成数据搜集分析、课堂教学、课后辅导的经典案例。组织全校老师对经典案例进行研讨、分析，在此基础上项目组老师进行改进，总结规律，进行理论归纳。以数学组为例，在数据收集的基础上，根据学生的学情，制定了三重学案。

4．行动研究法

通过日常教与学行为的记录、数据的采集分析，借助信息化手段，进行统计学分析，通过纵向比较，分析项目推进的成效。精准教学具体的程序方法要求学生日常练习并精准测量其学习表现，即每天花费一定时间进行练习与测量。练习是测量的基础，且这一过程需要长期开展并持续记录。一般来说，测量得到的频率数据将由教师记录于标准变速图表中，该图表可以精确预测学生的知识或技能何时能够达到流畅度的要求，以判定当前学生的学习表现随时间的推进是否进步

5．访谈调查法

对我校的领导，教师进行访谈交流，倾听大家对精准教学的评价维度等提出意见和看法，为编制《高中精准教学评价标准表》提供现实依据。

这些具体的研究方法为编制《高中精准教学评价标准表》提供现实依据，也给我们依据精准数据分析，形成一系列学生学案和教师论文集提供了理论基础。

（三）我们紧跟时代，依托新技术手段，提升研究的精准性时效性

研究中使用的主要设备是由科大讯飞开发的一款为学校教师、学生以及家长提供教与学服务的智能化分析平台“智学网”。

智学网平台分为教师端，学生端和家长端。它集出卷、阅卷和数据分析于一身。智学网自带题库，教师可根据题库自行组卷，同时也可以将自己出的试卷，扫描到“智学网”中形成校本资料。“智学网”可以自行批阅选择题；对于填空题和解答题，教师可以在平台上阅卷，同时也可以自己手动批改，之后扫描到平台中去。在试卷批改结束之后，相应的班级的整体情况、学生的个人情况和每一道题的分析的分析报告自动生成。也会根据学生的答题情况形成学生个人的学习手册。目前，各个学科都在把智学网的使用在平时的作业，测试中。

我校是苏州市最早使用极课、云校等教学辅助平台的学校，全部教学场所均配有85寸的双屏双板，这些平台所有任教教师均能熟练使用。学校还结合校园整体改造工程正在规划建设智慧校园，尝试推进指尖上的课程——“萃英E学堂” ，2018年更是作为苏州市首批项目试验学校尝试使用“苏州线上教育平台”，至今已积累了丰富的经验，储备了大量的教学数据资源。

通过日常“教”与“学”行为的人工收集记录、再通过智学网对学生答题数据的采集分析，借助信息化手段，进行统计学分析，通过纵向比较，分析项目推进的成效。从2018年开始的个别学科使用智学网进行数据分析，到目前覆盖了全部学科。以年为统计单位，从使用次数来看，2018年429次，2019年735次，到2021年1003次。从过去只是阶段测使用，到目前的每周、每门学科至少使用两次来统计学生学习数据，形成学生学习的过程性资料。

（四）我们全方位多路径开展课题研究，让课题研究有效促进教学提升

1．在学生学习方式方面进行了研究

   在学习方面，我们利用云校系统以及智学网平台对学生的每次作业和周练以及月考，或期终考来收集学生考试数据，分析数据，从而制定出适合不同学生层次的课程，再利用信息技术在网上推送出大规模的在线教学，微课，公众号，“学术吧”等开放的授课模式。学生借助这些的开放教育资源、大平台，进行自我有选择性的学习。

2．基于数据的学生学习能力的分析

我们主要开展对学生的自身特点的研究，再根据学生在学习各个知识点时学生与在线学习系统的交互数据的采集，包括学习某个内容所花费的时间，回答问题花费的时间，以及其解答的正确率等大数据，了解学生对某个知识点的认知能力和掌握水平以及学生自行去整合知识点的数据的分析能力，从而推断出我校高中学生的学习能力，并推出分层教学的模式。

3．在对学生的评价方面进行了研究

我们利用网上阅卷的技术，收集到考试中大量的系统的完整的考试数据，再基于大数据的学习分析技术，为学生的学习评价提供了更加个性化的支持。新的教学考试评价体系从原来的结果性考试转化成过程性的评价，在数据分析中，我们发现同一道错题，学生的得分是一样的，但其内在的错误原因是不一样的，他包含了学生的各个知识点的掌握情况以及学生的运算能力或者审题能力的不同，所以在我们的数据分析后就为考生提供了包含考生知识、能力等方面的评价，并最终形成“学生学业评价报告单”。

4．在对教师的教学评价方面进行了研究

每次考试过后，学校或个人都会对教师的教学成绩进行点评分析，去发现教师的优势章节或薄弱点，从而在下面的教学中进行修正。但每次的分析也只是停留在每道题的得分上，而没有进行一个纵向的分析，或者说一个连续的观察。有了我们的数据分析后，我们知道了某位老师的优势章节，也知道老师在上课过程中的劣势。班级分数的高低并不能说明某位老师的好坏，为评价老师提供了更为客观的依据。

5．在对教师整合知识能力方面进行了研究

我们主要通过大数据去采集教师在备课时点击某份资料的时间和次数，制作某个教学视频或出份试卷所用的时间及其视频和试卷的被学生点击的次数统计来测算此内容的受欢迎的程度，从而给教师提出一些可行性的建议。

6．在对教师的教学效果和学生的学习效果进行了研究

我们主要通过学生平时测试的大数据来分析老师对某个知识点的传授情况，学生在某个知识点的掌握情况，从而建立合理，科学的评价体系，从而对学生掌握薄弱的章节或高频错题进行网上针对性的推送，布置学生的个性化作业。

五、课题成果价值

1．课题研究论文汇编出版

本课题汇总的论文，以大数据为媒介，以课堂为落脚点，对如何利用大数据来进行精准教学进行研究，利用数据进行教学后的反思，形成了“学校课程建设”系列丛书《精准教学的实践和研究》和《课程的力量——基于家国情怀的课程建设》，现已出版发行。

2．形成精准教学评价体系

根据高中教学评价标准制定的五大依据，即高中教学目标、高中课程标准、相关科学理论、我校精准教学的实践情况和我校精准教学评价现状，设计了精准教学初拟指标体系表、初拟指标体系制成征询意见表、精准教学评价指标体系征询意见结果统计表和精准教学评价体系表，形成了精准教学评价体系。

3．转变学习方式，培育学生核心素养

精准化教学在提高教学有效性的同时，激发了学生作为信息化时代“原住民”的学习兴趣，在传统用“纸笔”进行学习的基础上增添了新的学习方式。教学方式的变革也给学生提供了更多自主实践的机会，增强了学习的体验性，有助于开展学习探究。精准教学，减少了学生的重复学习，使教学和辅导为每个学生“私人订制”，针对性更强，学生的学习有更多的个性化选择，学生的发展更为多元、丰富，有利于学生学科核心素养、关键能力的培养。

4．转变教学方式，促进教师成长

精准教学的落脚点是学生的发展，学生核心素养和关键能力的提升，这将引导教师必须转变教育理念，由关注“教”扩展到聚焦学生的“学”。通过精准教学的实施，进一步提升教师信息化教学的能力、数据分析的能力、学情研究的能力和信息化技术与学科教学的融合能力，带动教师教学方式和评价方式的转变。平板电脑、智能手机、各种传感器引入教学研究和教研活动，精准教学也使教研内容拓展，这些将使教研活动和教师培训采用新的方式，开拓新的领域。

5．通过实践，衍生出子课题的拓展研究

在课题组成员的的研究下，陆伟副校长的省级规划课题《指向思维素养的历史深度学习的实践》于2020年12月顺利开题，正在进行时；数学组的黄骁健老师主持的市级课题《大数据下的个性化教学》、郭玉秀主持的市级课题《高中数学教学渗透数学文化的策略研究》已顺利结题；郭玉秀老师的《学生自主学习能力培养策略的研究》、徐咪咪老师的《新课标下概率统计教学的实践与研究》也正处于研究阶段。

六、课题成果自我评价

1．精准教学的实践层面

（1）分析数据，寻求精准的教学契合点

在上课的过程中新课引入、典例讲解、变式教学、课堂巩固这些环节都需要根据学生的具体情况来决定。比如说在个性化的学习手册中，我们有对学生错误原因的分析，也有对其分析的数据的收集。通过对以往的数据分析，某个学生的理解能力比较弱，那么我们在讲解新的概念时，就要对他的面部表情进行关注，到合适的时候还要让他来复述教师刚才所讲的内容，来加深其对新知识的理解。又如某个学生的运算能力较弱，那么在涉及到运算问题时，我们就可以有意识的让他来说说此题的运算过程以及注意事项，让他对运算产生信心。在上课过程中，我们要根据已有的数据分析结果，寻求精准的教学契合点，自然而又有实效，真正做到因材施教。

（2）应用数据，改变学生的自我认知

每当学生学完一节新授课，我们就会布置适量的习题来巩固当堂课所学的知识，同时一个星期后，我们还会对本章节内容进行限时练，以调查学生的掌握情况。这些作业和限时练的结果，我们都会把它们录入到电脑中，用工具软件来对每个学生进行分析，分析他的失分点，是因为概念不清，还是因为之前知识的薄弱？是因为解题技巧太多而顾此失彼，还是因为计算复杂而本身运算能力弱，还可能是理解能力问题而教师又讲得很快？有了大数据的分析后，学生就可以应用这个大数据，知道自己的问题在哪里，知道自己在某门学科上并不是一窍不通，而只是某一方面的能力较弱。这样的话，学生就可以有的放矢地弥补自己在某一方面的缺陷，使他们对自己的认知从模糊不清到清晰明了，学习的兴趣也会由以前的教师“要我学”、家长“逼着学”，转变成自己“主动学”。

（3）整合数据，编写“三重奏”的学生导学案

学生个体存在差异性，不同学生的学习能力以及对已学知识的掌握情况不一样，我校采取差异性教学来设计学案，差异性作业来布置作业。

如我校的数学学科综合了学生的学习能力、教师的整合知识能力以及对教师的教学效果、学生的学习效果分析等数据，对高中数学的必修一、必修二进行了三次学案的编写和改进的实践。

第一份学案是全年级统一的学案。其次，根据学生第一份学案的学生学习情况和老师的授课情况，整理出第二份学案，即分层学案，里面配有ABC三个层次的学案，供不同水平层次的学生选用。最后我们形成了第三份学案，选择每章节的重难点内容形成了有针对性的学案，其模式为重要知识点的引入、典型例题的讲解和匹配的两份课后作业，以及针对优等生而设置的提优卷，这里的每道题目都具有ABC层，学生可以根据自己的掌握情况去完成适合自己的不同层次的课后作业。

2．精准教学的研究层面

（1）学情研究

首先利用云校系统、智学网平台对学生的每次作业、周练和阶段测、期终考来收集学生的作答数据；然后学科备课组长召集组员对数据进行分析，分析整个年级的薄弱项，便于在下面的教学中进行强化，同时在下周的滚动练中进行回馈测试；任课老师再根据自己班的具体情况，对学生进行点对点的提优补差辅导。

根据学生每天的学习情况、作业情况，利用智学网这个平台把学生的错题整理出来，形成针对学生个体的个性化学习手册，以及针对错题产生的同种题型的推送形成的变式练习，供学生来查缺补漏。学习手册中包含了学生的原始的解题过程，便于学生去查找自己的错误原因；也有详细的解答过程，便于学生订正时有详细规范的过程参考，便于自己加以纠正错误。每道错题前面都有知识点和错误原因的标签，便于学生在长时间的学习过后，所有知识点的错题都能分门别类的归整在一起。

（2）教情研究

每次考试过后，学校都会对教师的教学成绩和学生的学习成绩进行全方位的分析。教师在分析自己任教班级的学生分数时，不仅分析此次的分数，还要纵观每次的考试分数，分析整个单元的考查结果以及整个学年的考查结果。如果是高一到高三的连续任教班级，我们也分析不同年级时，同一个知识点的得分情况，同一种能力的得分情况，从而得出某位老师的优势章节，或者某位老师值得全校推广的教学行为。为了促进老师对精准教学的深入理解，加强执行力度，我们在全校进行了围绕“听、讲、命、评、悟” 五大主题展开的校本研修活动。

近两年来，在市教科院组织对全市高中学校进行的多次调研中，我校优课率保持在同类学校首位。课堂教学的实施水平、改革创新的做法和教学的组织管理得到了教研员们的充分肯定。提高了学校声誉，彰显了学校特色。

在课题研究期间，我校联合苏州中学、苏州实验中学、杭州师范大学附中等众多优质名校分别进行了主题为“魅力课堂 精准提升”、“面向2035 聚焦精准提升”、“突出素养导向，创设问题情境”的对外展示活动，其中共开设优质课88节，覆盖了12门学科。在教学研讨中进一步扩大了本课题研究的影响力，得到了教育专家的一致认可，他们为本课题的研究积极献言献策，集思广益，使得课题研究的方向更加明确，思路更加清晰。

七、反思与设想

1．本研究组对基于数据的精准教学的研究已三年多时间，对学生的学习情况的数据分析还不够多，其数据的“大”还不能完全的体现。即使课题结题了，在接下来的教学中，我们还要尽可能多的收集数据。数据越大，才越能全面了解学生的学习情况，及时做出教学内容和方式的调整。

2．本研究组成员主要来自三星级学校，开展的一系列活动也主要在三星级学校，研究面稍窄。

3. 论文的数量和层次有待进一步提高。

十九大报告中指出“落实立德树人根本任务，发展素质教育，推进教育公平，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人”的精神。我们认为精准教学是以生为本的重要体现，是提升学生核心素养的重要途径，也充分契合当前教育改革和发展的趋势。我们将继续潜心研究，躬身实践，切实服务好学校师生。