基于网络学习空间大数据分析的精准教学平台

 一、应用简介

我校扎实推进教育信息化建设，逐步落实推进《教育信息化2.0行动计划》，大力推进互联网+教育，推进人工智能、大数据、数字资源技术支持下的教学实施，为满足学生个性化学习需求，建成以教学资源为基础、学科课程为中心的智慧教室40间，形成集备课、教学、资源管理、网络教育于一体的交互式教与学平台，开拓了学生学习方式和视野。以教育信息化促进教育现代化，用交互的信息技术手段构架师生互动平台，促进信息化教学资源综合运用良性发展。我校利用网络大数据贯穿教学的环节，学生利用平板终端实现个性化自主学习与深度学习，促进学生综合素质的全面为发展。

二、建设背景

长沙市第十一中学是一所艺术教育特色的完全中学，文化类生源较窄质量一般。在以往教学中有几个核心问题无法解决：一是缺少学习者学情分析数据，学情分析一般只针对成绩分析而缺失知识点关联分析；二是缺少能评价教学过程的行为数据，教学决策只能依托节点性数据进行，管理效率低；三是教研力量薄弱，教研只能凭借教师主观经验，难以实现精准化教学。这一系列问题迫使学校探索教学过程数据化与智能化的方法。2016年9月，学校开始探索应用“基于网络学习空间大数据分析的精准教学系统”（以下简称大数据精准教学系统），伴随式采集学生在学习中产生的问题，借助系统大幅度提升了教学效率、教学精准性和学生自主学习的有效性。

三、实施方案

（一）项目框架

大数据精准教学系统由大数据采集、大数据精准教学、练习中心三部分组成，涵盖考试数据采集、测验数据采集、日常练习数据采集、基础数据分析以及智能题库、精准备课、精准讲评等功能模块，依托人工智能+大数据+优质资源，实现考试、测练、练习等全场景数据的采集，通过人工智能的知识图谱和习得顺序，精准分析每个班级的学业情况和每个学生的学习情况，从而帮助老师实现精准施教和学生个性化学习，提高教学效率，提升教学效果，让学生从被动学习者转变为学习主导者。

图1：大数据精准教学系统架构图

（二）项目目标和内容

项目目标一：依托课前预习数据帮助教师确定课堂教学的起点，实现教学决策数据化。

目标一建设内容：2016年开始，学习实行翻转课堂教学改革，在学案导学 四位一体的基础上，结合大数据精准系统开始基于网络学习空间的精准教学实践。教师在课前发布预习任务和学习指导，明确学生课前学什么，怎么学，学生通过网络学习空间完成预习任务，教师通过平台了解学生课前自主学习的动态数据（即学得怎么样了）。通过大数据平台提供的学生预习检测分析和学生特征档案，精准地掌握来自学生的第一手学情资料，并根据学情分析结果和学生预习检测统计反馈的情况，以学定教，确定教学目标、内容、方法等，优化教学方案设计。

项目目标二：依托课堂学习数据实现课堂教学的“有的放矢”和“对症下药”，实现评价反馈即时化。

目标二建设内容：学校建设了40个信息化教学班，覆盖全校文化班学生，给师生配备教学平板，创新实践基于网络学习空间的精准课堂教学模式来解决传统的教学反馈在即时性和指向性方面的缺陷。在课堂教学中，教师利用网络学习空间推送巩固练习并即时反馈收集学情数据，以此来精准识判学生对知识与技能的掌握情况，调整自己的教学决策，促进学生深度学习，提高教学效率。

项目目标三：依托学科学情数据构建基于以“学”为中心的诊断模式，实现复习课堂高效化。

目标三建设内容：学校依托大数据精准教学系统组织建立统一的教学质量数据库，教师通过学情数据追踪每个班整体的知识点掌握情况，以及班级共性错题来指导阶段性复习。新授课的数据为一轮复习提供依据，一轮复习的数据为二轮复习提供依据，避免了复习课中常见的“题海”战术，达到减负增效的目的。

（三）技术路线

大数据精准教学系统具有多元、智能及稳定等特点。考试数据网阅、测验数据手阅以及日常练习拍照批改，可以满足不同场景数据采集需求；依托人工智能技术，可以实现英语全卷的智能批改，极大减轻了教师的工作量。

过程性评价是教学的重要环节，手阅数据采集补全数据采集场景，对过程性数据进行采集，覆盖周测、随堂测练、课后练习、课前导学等，通过学生学习和教师教学效果评价的反馈信息，帮助教师及时调整教学计划和教学方法。手阅最大的特点是不改变教师的阅卷习惯，教师纸笔批改和圈划，阅卷留痕，让学生在以后复习的时候有据可依。 

四、应用效果

大数据精准教学契合教学实际需求，深度融入课堂教学流程，通过全场景过程性动态数据采集，构建以学习者为中心的学业评价体系，充分挖掘数据价值，促进课堂教学整体优化与变革，有效改进教育方式，提升教学质量。具体表现为：

1.实现精准评价：依托多元的数据采集方式，形成可信、多元、多层级评价报告，一方面帮助师生了解学生的知识缺陷、发现能力特长，另一方面挖掘班级共性薄弱点与教学重难点，建立双向教学反馈机制，实现精准教学评价。

2.优化教学决策：全程记录教学数据，提供多维报告，帮助教育教学工作者发现教学问题及其背后关联，为教学管理提供合理、科学的决策支持。

3.促进模式创新：基于全场景动态性数据的伴随式采集与分析，有效支撑教师教学方式与学生学习方式的变革，创新教学模式，改变课堂教学结构和组织形式，提升讲评效率和讲评质量，真正做到减负增效，构建高效个性化学习环境。

4.提升教学质量：2018年一、二本纯文化上线率突破80%，其中实验班（信息化教学班）比上届增加了11个600分，一本上线率提高20个百分点；信息化班的一本上线率是非信息化班的3倍。2019年一、二本纯文化上线率突破85%。两个普通班均使用了信息化教学，一本率均超过了上届普通班，二本率也提高了5个百分点。2020年与2021高考情况再创新高（2020年起，政策不允许高考数据公开） 

五、特色亮点

（一）管理机制：学校成立应用领导小组，由校长聂庭芳亲自负责，专设信息中心，与教科室、教务处三部门相互配合，机构健全，管理规范。各部门各司其职，相互配合，为老师的精准教学保驾护航。教师从独立备课到集中教研再到班级授课，各个环节都是依托网络空间大数据进行，有效的提高了老师的工作效率，并且有利于年轻教师的快速成长。

（二）模式创新：学校建立了40个平板开展大数据精准教学研究，探索出了网络学习空间大数据背景下“三元五环”的校本教学范式，明确提出“三元”即课堂应体现参与、互动、发展三元素，其中“以学定教”是重要的教学思想。 

图2：网络学习空间大数据背景下的“三元五环”精准教学模式图

 六、推广价值

（一）是课题研究：依据此项目申报的长沙市教育信息技术研究规划课题《翻转课堂教学模式下培养高中生自主学习能力策略的研究》已结题，并获得长沙市教育科学研究成果一等奖及长沙市友谊教育科研奖。

（二）是对外辐射:学校接待省内外访问学习百余次，多次举办省市级信息化教学研讨活动和专题讲座，向省内外分享经验和成果。

（三）是所获荣誉：2018年学校成为长沙市教育信息化创新应用试点单位并获评“全国网络空间应用优秀学校”，2019年评为湖南省教育信息化创新应用试点单位和长沙市首批未来学校创建校。教育部科技司司长雷朝滋、教育部基础教育司装备与信息化处处长张权、湖南省教育厅副厅长应若平等领导先后来校指导工作。

承建单位：长沙政和教育科技有限公司