基于智慧教室的学生个性化学习的研究.doc

编号:
江苏省教育科学“十二五”规划
课题申报评审书
课题名称：大数据支持下的学生个性发展的实践研究
课题主持人：徐杰 董建勋
所在单位： 江苏省镇江中学
申报日期：2015年3月
﹡江苏省教育科学规划领导小组办公室制﹡
一、课题研究人员基本信息
课
题
主
持
人
姓名
徐杰
性别
男
民族
汉
出生年月
1968 年 5月
行政职务
校长、党委书记
专业技术职务
正高级中学
高级教师
研究专长
物理教育
最后学历
本科
最后学位
教育硕士
电 话
051185363766
工作单位
江苏省镇江中学
E—mail
xujiejs@163。com
通讯地址
江苏省镇江市七里甸镇江中学
邮政编码
212017

其它教育科研课题完成情况
负责江苏省教育学会“十一五”重点科研课题《“数字化数据采集处理系统"在高中物理教学中的应用》,已结题
独立或以第一作者身份公开发表或出版的论文或论著（限填10篇）
论文或论著名称
发表论文(或出版论著)的报刊(或出版社）名称及日期
《关注课程基地的顶层设计—-以镇江中学“物理科学与技术实验课程基地”项目为例》
《江苏教师》2011.9
《让教育与挚爱同行》
《教育家》2011年第5期
《物理科学与技术实验课程基地：提高效能，挖掘潜能》
《江苏教育报》2011年9月29日
《基于信息技术的高中物理探究教学思想初探》
入选《著名特级教师教学思想录（中学物理卷）》2012年1月版
《构建品位文化 打造优质高中》
《江苏教育报》2012年9月28日
《梦圆品位教育》
《江苏教育报》2013年8月9日第7版（2013年第56、57期)
《办一所幸福的学校》
《江苏教育报》2014年6月27日3版“名校长管理之道”栏目
《物理教学:应为学生的未来奠基——英国卡文迪许实验室考察感悟》
《物理教师》2014年第9期（核心）
《分层拓展：高中物理实验教学新主张》
江苏教育出版社2015年3月

课题组核心成员（不含主持人,限填10人）
姓名
工作单位
专业技术职务
研究专长
课题组中的分工
陆建根
镇江中学
中学高级
数学教学
数学教学研究
姜洪根
镇江市教科所
中学正高级
语文教学
语文教学研究
赵宏远
镇江中学
中学高级
信息技术、大数据处理
大数据收集处理
江燕
镇江中学
中学一级
物理教学
物理教学
仲淑娴
镇江中学
中学一级
化学教学
化学教学
邹彤
镇江中学
中学高级
生物教学
生物教学
夏旭云
镇江中学
中学一级
地理教学
地理教学
张岚
镇江中学
中学一级
政治教学
政治教学
马巧高
镇江中学
中学高级
历史教学
历史教学
艾晓晴
镇江中学
中学高级
英语教学
英语教学
二、课题研究设计与论证报告
(一）课题的核心概念及其界定
国家《教育信息化十年发展规划（2011—2020年)》在基础教育信息化发展水平框架中提出，学校教育方式的变革要在学生多样化、个性化学习方面取得突破。“十二五”教育信息化的核心目标与标志工程是要建设“三通二平台"，其中的“网络学习空间人人通”作为其重要组成部分为学生的个性化学习提供了平台支持与政策保障。可见,国家信息化政策要求教育信息化的推进必须为学生提供个性化的学习环境，进而促进学生的个性发展。从教育媒体技术发展的实践轨迹来看，web2。0、社交网络、平板电脑、智能手机等技术与设备与教育的逐步融合，反映了媒体技术在以支持学生个性化学习为目标的导向下自卫性的结果.因此，无论是教育政策还是教育技术应用，促进学生个性化学习是教育信息化发展的核心诉求和价值取向.而作为教育信息化发展的潮流——智慧教室的建设势必将个性化学习落到实处.
1. 个性化学习
个性性化学习，是通过对特定孩子的全方位评价发现和解决孩子所存在的学习问题,为孩子度身定制不同于别人的学习策略和学习方法，让孩子有效的学习。每一个孩子都是与众不同的，有自己独特的天赋特性、偏好和天生优势,也有不同于别人的弱点。解决孩子的学习问题，应该用个性化的方法去适应学习上的要求。实现个性化学习不仅可以帮助中小学生迅速提高学习成绩,还能使之人格更完整、知识更全面、能力更突出、身心更健康、阅历更丰富，并具有更强的独立创新能力.
2. 大数据
大数据概念主要包含几个方面的内涵：1。 数据量大,TB，PB,乃至EB等数据量的数据需要分析处理。2. 要求快速响应，市场变化快,要求能及时快速的响应变化，那对数据的分析也要快速，在性能上有更高要求,所以数据量显得对速度要求有些“大”.3. 数据多样性：不同的数据源，非结构化数据越来越多，需要进行清洗，整理,筛选等操作，变为结构数据。4. 价值密度低，由于数据采集的不及时，数据样本不全面,数据可能不连续等等,数据可能会失真，但当数据量达到一定规模,可以通过更多的数据达到更真实全面的反馈。在中国，教育行业的大数据市场更为广阔，中国拥有较大的人口基数，同时随着社会经济的发展，人们对教育的重视和投入也逐年加大。
3。大数据与个性化学习
大数据的应用将会给教育带来以下变革：①个性化教育成为了可能，真正实现了从群体到个体的关注;②思维模式的改变——从演绎转向归纳,从而在“去经验”的过程中找到真正影响教育的因素；③信息真实性的凸显,让信息从可疑到可信,使研究者能够获悉真实的情况。基于网络的课堂互动教学、移动学习、泛在学习等过程中可以记录学生大量的结构化、半结构化和非结构化的个人学习信息而产生大量的数据。而基于大数据的学习分析能够依据学习者的学习行为分析其知识基础、认知能力和学习倾向，进而有效地为其提供个性化的学习资源,促进其个性化发展.所以可以毫不夸张地说，智慧教室带来的最重大的意义，就是能够“让我们走近每一个学生的真实。"
（二)国内外同一研究领域现状与研究的价值
1．大数据在国外教育应用
被誉为大数据商业运用第一人的维克托·迈尔-舍恩伯格提出,大数据改善了学习的三个核心要素：反馈、个性化和概率预测。一些学校学校开发了应用系统的移动端APP，PC、平板电脑、智能手机都成为了数据采集的渠道，借助互联网、物联网和移动网，任何一个学生在任何时间、地点,以任何方式做任何事情都会有记录，这样就形成了大数据的“5A"特色。这些大数据来自学生、家长和老师，记录内容包括学生自画像、学期总结，还有同伴、老师、家长的个性化评语，同时也包括学生的学业成绩、社会实践、选科、参加社团活动获得的竞赛奖励等各个方面，这些记录能够综合反应学生的知识储备、兴趣爱好、情感态度、努力程度和进步的情况,形成多元立体动态的成长记录.
2。个性化学习在国外的状况
美国教育部推出了学生个性化学习计划（The individualized learning plan,即ILP）。提出了每一个学生都具有特定的潜质,其学习也带有特定的需求,教学活动中应给与适当的教学内容和教学呈现方式，并使其能够自主地确定学习的内容和进度，此外教育者亦需为其提供个性化的辅导。在此基础上，自适应学习技术逐渐个性化学习的重要途径.个性化的教育方案 (IEP)正成为引导从幼儿园到 12 年级的儿童公共教育中个性化的学习计划 (ILP) 的形式.路易斯安那州、 南卡罗莱纳州、 华盛顿和新墨西哥都使用某种形式的个性化的学习计划.肯塔基州已经构建了一个基于 web 的自主学习的平台，其应用自2006 年以来急剧增加。
网络技术有助于学习过程个性化,使学习时间更好地利用。老师的定位将逐渐倾向于成为教室里硬件设备和自适应学习技术的学生学习的助手，以不断提高学生的探究学习经验。翻转课堂等教学形式的出现，使得教师在上课时间审查和指导学生探究学习活动.
3。大数据在国内的研究与实践
近年来，在我国教育界大数据应用也得到了大力的发展。极课大数据是一套基础教育学业采集与学情追踪反馈系统，是基础教育大数据形成与应用的信息化解决方案。产品以常态化学业信息采集存储和集中式动态学业档案管理为基础，通过图像模式识别，云计算技术,大数据分析，结合先进的IPH适应性教学模型来提升精益学校管理之物联化、互联化、智能化与移动化；上海易教信息科技有限公司开发的HappyClass移动教学平台集成了备课、上课、预习、互动、作业、答疑、讨论、自学、家校互动等教学功能，为学生随时随地学习,提供了全面支撑，是大数据时代的移动教学平台;在上海市古美高级中学、山东淄博市第一中学、南京市江宁高级中学等学校的应用实践中，能够帮助教师进一步了解学生学情，并进行有针对的个性化辅导，大幅提高了教学的质量。
在智慧教室促进学生个性化学习的应用研究领域，北京师范大学武法提教授在其发表的论文《电子书包中基于大数据的学生个性化分析模型构建与实践途径》中,分析了电子书包这种移动教学媒体生成的大数据的结构,构建了基于大数据的学生个性分析模型，并探讨了这种模型的关系框架与实现途径。这些工作为应用大数据进行促进学生个性化发展的事件奠定了基础.
4。大数据支持下学生个性化学习研究的价值
没有个性,哪来创新?然而,工业革命以来形成的班级授课制，只能在宏观层面上,实现教育的基本要求。要实现学生个性化的充分发展,必须要求个性化的教育。而个性化的教育的前提却是对教育对象的深入了解。“不得不承认，对于学生，我们知道得太少”-—这是卡耐基•梅隆大学(Carnegie Mellon University）教育学院介绍中的一句自白，也同样是美国十大教育类年会中出镜率最高的核心议题。
大数据的应用带来了教育领域的大数据时代的到来,使得深入全面了解学生成为了可能.如此，教育必然面临深刻的变革：一是建立“以学生为中心”的智慧学习，由原来的“模糊”教学、“模糊”学习到“心中有数”的学习，如何做到这一点,需要“以学生为中心"重新建构教学，真正做到如规划纲要强调指出：“尊重教育规律和学生身心发展规律，为每个学生提供适合的教育。”二是由传统教学“三中心”，走向一个中心—-“以学生为中心”。
大数据应用于教育，不但能够让学校和教师深入了解学生，为通过精心设计的电子书包系统为学生提供符合其个性特征的个性化的学习资源，促进其个性化发展，还能够以可视化形式及时反馈给教师学生的学习状况,将教师从重复、机械的诸如批改作业等低效劳动中解放出来，使其有充分的时间和精力关注于专业的发展,进而真正实现教学相长理想状态.
此外，智慧教室全方位的师生交互环境，还可以构建起有组织的学习共同体，让视觉学习型、听觉学习型和动觉触觉学习型等不同类型的学生组成学习团队,在合作探究和协作学习中充分发挥各自的优势，培养合作能力和未来领导力。
基于智慧教室的学生个性化学习，还涉及到学生的自我认知和自我评价.这种自我认知、自我评价能力深刻影响着一个人的社会定位和人生规划，对其终生发展有着极其重要的影响.
主要参考文献:
1.基于网络的个性化、网络化学习环境的设计，中国电化教育2003。8。p29；
2。Individualized Learning，
3。电子书包中基于大数据的学生个性化分析模型构建与实践途径，中国电化教育2014。3.p63—69；
（三）研究的目标、内容（或子课题设计）与重点
1.研究的目标
　　通过研究，探索在智慧教室获取大数据,并对其分析准确获取学生的个性特点的有效途径；探索应用信息技术实现个性化教学资源推送和个性化教学引领的有效手段；通过基于反转课堂、网络教学和移动平台，构建有利于学生个性化学习的小组合作探究的课堂教学模式.
2。研究内容
2。1.大数据支持下学生学习个性的分析研究
通过对学生在学习过程中在电子教材系统、数字教学资源系统、作业与考试系统和交互交流系统中产生的大数据进行分析，获取学生的学习个性特征，为对其进行个性化的教学推送奠定基础。
2.2.个性化的数字化教学资源、电子教材的开发研究
以分层次、可选择为核心,以启发性、探究性与合作行为基本原则，开发出能够满足不同个性特点学生学习的图形、图像、动画和微视频等资源，并配备略所图，以便于不同的学生有选择地学习应用，作业和试题也力求形式多样，选择性强.
2.3。有助于个性化学习的活动设计研究
主要研究通过基于反转课堂、网络教学和移动平台，构建有利于学生个性化学习的小组合作探究的智慧课堂教学模式。课前为学生推送符合其个性特点的预习微课程资源;课中为学生在合作探究和合作学习发挥各自的个性优势，完成共同任务中彰显个性；课后提供作业与考试系统和互动交流系统,并提供个性化的作业辅导和实时交流。
3.研究重点
3。1。智慧教室带来的大数据分析学生个性特征的模型；
3。2.基于电子书包的个性化学习资源的研究。
3。3.智慧教室下基于小组合作探究的个性化学习研究
（四）研究的思路、过程与方法
1。研究思路
　　依据《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》和智慧课堂对教育的影响，对全体教师进行理论和教学模式的相关培训，以促进广大教师更新教育观念;加强学校教育信息化建设，推进智慧教室等现代学习空间建设，在此基础上引领广大教师，探索应用大数据和信息技术手段等有效手段，促进学生个性化学习的有效途径。
2。研究过程
2。1.第一阶段：前期准备阶段(2014年9月～2016年2月）
成立课题研究小组，查看相关文献,积极对上海易教公司、杭州源清高级中学、上海市古美中学等进行考察，收集国内外的与本课题相关的研究现状与发展动态,制定课题的实施方案,聘请相关专家进行预论证后,进一步完善实施方案。
2。2。第二阶段：研究实施阶段（2015年9月~2016年9月）
2。2。1。全面启动课题研究，完成开题论证,并进一步优化课题实施方案.
2.2。2.初步完成大数据条件下学生学习个性的分析.
2。2.3。对实验班级和教师进行课堂教学设计和课堂教学的实录进行跟踪分析研究，引导其正确反思。
2。3。第三阶段：中期评估阶段（2016年9月～2016年11月)
收集整理整理研究过程性资料,认真分析总结，撰写中期研究报告。
2。4.第四阶段：深入研究阶段（2017年1月～2017年12月）
对已经实验中形成的初步成型基本结论进行实践研究,以不断优化和逐步推广。
2。5。第五阶段:研究总结阶段(2018年3月～2018年5月)
汇总整理各种研究资料；对相关数据进行统计分析；撰写研究报告；申请结题。
3.研究方法
3。1．文献资料法:查阅大量有关大数据和学生个性化学习的论文论著，了解本课题的研究现状，寻求有关问题的理论依据.
3。2.专家访谈法：北京师范大学武法提教授就“基于大数据的学生个性化分析模型与实践途径"进行访谈，以正确理解该模式的核心价值和应用。
3。3。问卷调查法：根据本研究的目的和内容，设计调查问卷,对参与实验的班级学生和教师分别进行调查,将调查数据经过会在弄个整理后，聘请相关专家，对以获得的课堂教学模式和评价机制进行修正和完善。
3。4。统计分析法：对调查数据,需求信息进行统计分析，并在此基础上归纳总结，以得出相应结论。
3。5.个案分析法:对一定数量的参与实验的班级和教师的课堂实录进行反复观察和分析,对其教学设计、教学引领、软件应用和学生的学习活动等进行提炼.

（五)主要观点与可能的创新之处
1.主要观点
1。1。现行的教学现状不利于学生的个性化学习
产生于工业革命背景下的班级授课制，其实只是采用工业生产的模式培养具有相关知识和技能的生产者.教学过程中往往采用教师与学生单向的知识传递，所传授的书本知识往往也是与学生认知结构和已有经验并不相关的。这种学习不利于学生个性的发展，在强调对人生命价值尊重和创新能力培养方面培养中，勉为其难。
1。2。智慧教室应用于学习活动中，对其分析可以深入了解学生的个性特征，为其个性化学习提供可能.
1.3。网络技术、移动学习平台等构建的智慧学习系统可以针对学生的个性特征,为其提供个性化的教学资源,为其个性化发展创造条件.课堂中以小组合作探究的交互式学习组织形式也有利于不同个性特征的学生能够获得合适的参与角色，在合作学习中发挥特长，提升领导力。
1.4。智慧教室的应用对教师也产生了深刻的影响
智慧教室的应用有利于教师更为深入地了解了学生，减少了教师机械的重复的低效劳动，有利于教师更为关注学生的个性化学习需求并尽力为其提供个性化的辅导。

2。可能的创新之处
2.1。在实践层面形成基于大数据分析的学生个性特征一般方法;
2。2。构建基于翻转课堂、网络技术、移动学习平台和小组合作探究学习的有利于学生个性学习的教学模式。
2。3。在个性化实时作业辅导和交流平台中实现校内的教育公平.

(六)预期研究成果

成果名称
成果形式
完成时间
阶段成果
(限5项)
智慧教室学习过程中大数据的采集与分析
Web service程序
2016年3月
从学习过程中大数据分析学生的个性的实现
论文
2016年9月
支持个性化学习的电子课本制作
电子课本
2016年9月
个性化微课程的开发与应用
系列微课程课例
2016年9月
基于大数据智慧课堂的学生个性化学习
论文
2017年8月
最终成果
（限3项）
智慧教室系统的搭建
教学系统
2017年9月
基于网络和移动平台的小组合作探究学习案例
案例集
2017年8月
智慧教室下学生个性化学习的研究报告
研究报告
2018年3月
（七）完成研究任务的可行性分析（包括：①主持人除外的课题组核心成员的学术或学科背景、研究经历、研究能力、研究成果;②研究基础，包括围绕本课题所开展的文献搜集、调研和相关论文等;③完成研究任务的保障条件，包括研究资料的获得、研究经费的筹措、研究时间的保障等。其中①⑵两项内容必须如实详细填写。）
1。课题组核心成员的学术背景和研究能力、组成结构；
　　课题负责人为省物理特级教师，江苏省教授级中学高级教师，现任校长,校党委书记,省人民教育家培养对象，江苏省“333高层次人才培养工程”首批中青年科学技术带头人,镇江市首批学科带头人,镇江市市学术技术带头人,镇江市有突出贡献中青年专家,南京师大教育硕士导师。曾获江苏省首届中学物理青年教师教学基本功竞赛一等奖，主持立项多个省级课题,其中，江苏省“十五”现代教育技术研究招标课题《基于信息技术的高中物理探究性学习模式的研究》通过省级成果鉴定。50余篇论文在《外国中小学教育》、《中国电化教育》、《中学物理》、《物理教学》等全国中文核心期刊和省级期刊上发表，10多篇论文在省、市级论文评比中获一等奖,参编10多部高中物理教学指导书。
课题的主要参与者均为市学科带头人或中青年骨干教师，都曾主持过省市级课题的研究,累计发表学术论文数十篇且在本领域有很强的知名度和号召力，能够带动更多的教师投入到课题的研究中。另外还拟聘请北京师范大学武法提教授为项目指导，并邀请其研究生共同参与研究，这不仅增强了课题组的核心理论水平,而且还进一步扩大了研究的范围。
2.前期准备工作
已经考察了山东省淄博一中、上海古美中学、杭州源清中学、上海易教公司等,并查阅了一些相关中外文献,并对所有教师进行了智慧教室应用于教学的培训。市电教馆已经建成教育云大数据中心，并为我校开通使用;硬件方面，已建成高标准的录播教室等先进的教学设施；近期将建成8个HappyClass智慧教室,并在一年内推广到全校所有班级。软件方面，配备了华师京城系列仿真实验和虚拟实验软件，主要包括:网络版数学实验平台、物理仿真实验平台、生物虚拟实验室、化学仿真实验平台和化学虚拟实验平台等.
我校是教育部首批教育现代化试点学校，并成功举办全国物理特级教师年会等大型会议，在与各路名家的交流和访谈中积累了大量的研究资料和信息，为研究奠定了基础.
3。保障条件
3。1.学校拥有大型的图书馆，订阅了上百种教育类期刊，购买了大量的教育类图书和电子图书，并建立起网上图书馆，具有强大的文献来源。学校作为江苏省物理科学与技术实验课程基地，软硬件条件可以基本满足课题研究的需求。
3。2。镇江市教育局在我校力推智慧教室项目,学校上下已经在课堂模式的改革中迈出了可喜的一步，都期待着信息技术在课堂教学中发挥巨大的作用。期待着专业发展的广大教师，将会自觉投身到课题研究中去.学校设有用于教育科研的专项资金，研究经费可以基本得到保障。
3.3。学校已经建立了稳定的教研活动机制,采用定期与不定期、分散于集中相结合的形式，并充分利用网络及时交流，保障了充分的时间和空间完成研究任务。
3。4.我校还与南京大学、北京师范大学、南京师范大学、苏州大学等高校的教育科研机构和教师培训机构建立了良好的协作关系,在这些高校的相关专家的引领和及时帮助下，我们可以解决研究过程中出现的理论和技术问题。
三、课题主持人所属部门(单位）意见
单位负责人（签名、盖章）：
年 月 日
四、课题委托管理部门意见
县（市、区）管理部门意见：
单位负责人（签名、盖章)：
年月日

高校、大市管理部门意见：
单位负责人（签名、盖章）：
年月日
五、教育科学规划领导小组办公室意见
单位负责人（签名、盖章）:
年 月 日

9