基于智慧教室的学生个性化学习的研究

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1、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： 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档中学高档教师研究特长物理教育最后学历本科最后学位教育研究生电 话工作单位江苏省镇江中学E-mail通讯地址江苏省镇江市七里甸镇江中学邮政编码21其他教育科研课题完毕状况负责江苏省教育学会“十一五”重点科研课题“数字化数据采集解决系统”在高中物理教学中的应用，已结题独立或以第

2、一作者身份公开刊登或出版的论文或论著（限填10篇）论文或论出名称刊登论文（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.9让教育与挚爱同行教育家第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出名特级教师教学思想录（中学物理卷）1月版构建品位文化 打造优质高中江苏教育报9月28日梦圆品位教育江苏教育报8月9日第7版（第56、57期）办一所幸福的学校江苏教育报6月27日3版“名校长管理之道”栏目物理教学：应为学生的将来奠基英国卡文迪许实验室考察感悟物理教师第

3、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特长课题组中的分工陆建根镇江中学中学高档数学教学数学教学研究姜洪根镇江市教科所中学正高档语文教学语文教学研究赵宏远镇江中学中学高档信息技术、大数据解决大数据收集解决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档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档历史教学历史教学艾晓晴镇江中学中学高档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

4、及其界定国家教育信息化十年发展规划(-)在基本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、个性化学习方面获得突破。“十二五”教育信息化的核心目的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”作为其重要构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，国家信息化政策规定教育信息化的推动必须为学生提供个性化的学习环境，进而增进学生的个性发展。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渐融合，反映了媒体技术在以支持学生个性化学习为目的的导向下自卫性的成果。因此，无论是教育政策还是教育技术应用，增进学生

5、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方略和学习措施，让孩子有效的学习。每一种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，应当用个性化的措施去适应学习上的规定。实现个性化学习不仅可以协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. 大数据大数据概念重要涉及几种方面的内

6、涵：1. 数据量大，TB，PB，乃至EB等数据量的数据需要分析解决。2. 规定迅速响应，市场变化快，规定能及时迅速的响应变化，那对数据的分析也要迅速，在性能上有更高规定，因此数据量显得对速度规定有些“大”。3. 数据多样性：不同的数据源，非构造化数据越来越多，需要进行清洗，整顿，筛选等操作，变为构造数据。4. 价值密度低，由于数据采集的不及时，数据样本不全面，数据也许不持续等等，数据也许会失真，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，同步随着社会经济的发展，人们对教育的注重和投入也逐年加大。3. 大数据与个性

7、化学习大数据的应用将会给教育带来如下变革：个性化教育成为了也许，真正实现了从群体到个体的关注；思维模式的变化从演绎转向归纳，从而在“去经验”的过程中找到真正影响教育的因素；信息真实性的凸显，让信息从可疑到可信，使研究者可以获悉真实的状况。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构造化、半构造化和非构造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可以根据学习者的学习行为分析其知识基本、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，增进其个性化发展。因此可以毫不夸张地说，智慧教室带来的最重大的意义，就是可以“让我们走近每一种学生的真实。”（二）国内

8、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。某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，任何一种学生在任何时间、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、家长和教师，记录内容涉及学生自画像、学期总结，尚有同伴、教师、家长的个性化评语，同步也涉及学生的学业成绩、社会实践、选科、参与社团活动获得的竞赛奖励等各个方面，这些记录可以综合反映学生的知识储藏、爱好爱

9、好、情感态度、努力限度和进步的状况，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筹划（The individualized learning plan，即ILP）。提出了每一种学生都具有特定的潜质，其学习也带有特定的需求，教学活动中应给与合适的教学内容和教学呈现方式，并使其可以自主地拟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。在此基本上，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 年级的小朋友公共教育中个性化的学习筹划 (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

10、使用某种形式的个性化的学习筹划。肯塔基州已经构建了一种基于 web 的自主学习的平台，其应用自 年以来急剧增长。网络技术有助于学习过程个性化，使学习时间更好地运用。教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浮现，使得教师在上学时间审查和指引学生探究学习活动。3. 大数据在国内的研究与实践近年来，在国内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本教育学业采集与学情追踪反馈系统，是基本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本，通过图像模式辨认，云计算

11、技术，大数据分析，结合先进的IPH适应性教学模型来提高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，为学生随时随处学习，提供了全面支撑，是大数据时代的移动教学平台；在上海市古美高档中学、山东淄博市第一中学、南京市江宁高档中学等学校的应用实践中，可以协助教师进一步理解学生学情，并进行有针对的个性化辅导，大幅提高了教学的质量。在智慧教室增进学生个性化学习的应用研究领域，北京师范大学武法提专家在其刊登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

12、析了电子书包这种移动教学媒体生成的大数据的构造，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增进学生个性化发展的事件奠定了基本。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，实现教育的基本规定。要实现学生个性化的充足发展，必须规定个性化的教育。而个性化的教育的前提却是对教育对象的进一步理解。“不得不承认，对于学生，我们懂得得太少”这是卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)教育学院简介中的一句自白，也同样是美国十大教育类年会中出镜率最高的核心

13、议题。大数据的应用带来了教育领域的大数据时代的到来，使得进一步全面理解学生成为了也许。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，由本来的“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。”二是由老式教学“三中心”，走向一种中心“以学生为中心”。大数据应用于教育，不仅可以让学校和教师进一步理解学生，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性的个性化的学习资源，增进其个性化发展，还可以以可视化形式及时反馈给教师学生的学习状况，将教

14、师从反复、机械的诸如批改作业等低效劳动中解放出来，使其有充足的时间和精力关注于专业的发展，进而真正实现教学相长抱负状态。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构成学习团队，在合伙探究和协作学习中充足发挥各自的优势，培养合伙能力和将来领导力。基于智慧教室的学生个性化学习，还波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种人的社会定位和人生规划，对其终身发展有着极其重要的影响。重要参照文献：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.8.p29；2.Individualize

15、d 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.3.p63-69；（三）研究的目的、内容（或子课题设计）与重点 1.研究的目的通过研究，摸索在智慧教室获取大数据，并对其分析精确获取学生的个性特点的有效途径；摸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，构建有助于学生个性化学习的小组合伙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性，

16、为对其进行个性化的教学推送奠定基本。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、探究性与合伙行为基本原则，开发出可以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重要研究通过基于反转课堂、网络教学和移动平台，构建有助于学生个性化学习的小组合伙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；课中为学生在合伙探究和合伙学习发挥各自的个性优势，完毕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

17、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性的模型；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伙探究的个性化学习研究（四）研究的思路、过程与措施 1.研究思路根据教育信息化十年发展规划(-)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有关培训，以增进广大教师更新教育观念；加强学校教育信息化建设，推动智慧教室等现代学习空间建设，在此基本上引领广大教师，摸索应用大数据和信息技术手段等有效手段，增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（9月2月）成立课题研究小组，查看有关文献，积极对上

18、海易教公司、杭州源清高档中学、上海市古美中学等进行考察，收集国内外的与本课题有关的研究现状与发展动态，制定课题的实行方案，聘任有关专家进行预论证后，进一步完善实行方案。2.2.第二阶段：研究实行阶段（9月9月）2.2.1.全面启动课题研究，完毕开题论证，并进一步优化课题实行方案。2.2.2.初步完毕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，引导其对的反思。2.3.第三阶段：中期评估阶段（9月11月）收集整顿整顿研究过程性资料，认真分析总结，撰写中期研究报告。2.4.第四阶段：进一步研究阶段（1月12月）对已经实验中形成的初步成

19、型基本结论进行实践研究，以不断优化和逐渐推广。2.5.第五阶段：研究总结阶段（3月5月）汇总整顿多种研究资料；对有关数据进行记录分析；撰写研究报告；申请结题。3.研究措施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，理解本课题的研究现状，谋求有关问题的理论根据。3.2.专家访谈法：北京师范大学武法提专家就 “基于大数据的学生个性化分析模型与实践途径”进行访谈，以对的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，将调查数据通过会在弄个整顿后，聘任有关专家，对以获得的课堂教学模式和评价机制进行修正和完

20、善。3.4.记录分析法：对调查数据，需求信息进行记录分析，并在此基本上归纳总结，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测和分析，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）重要观点与也许的创新之处1.重要观点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有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，所传授的课本知识往往也是与学生认知构造和已有经验并不有关的。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

21、为其难。1.2.智慧教室应用于学习活动中，对其分析可以进一步理解学生的个性特性，为其个性化学习提供也许。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性，为其提供个性化的教学资源，为其个性化发展发明条件。课堂中以小组合伙探究的交互式学习组织形式也有助于不同个性特性的学生可以获得合适的参与角色，在合伙学习中发挥特长，提高领导力。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助于教师更为进一步地理解了学生，减少了教师机械的反复的低效劳动，有助于教师更为关注学生的个性化学习需求并竭力为其提供个性化的辅导。2.也许的创新之处2.1.在实践层面形成基于大数据分析的

22、学生个性特性一般措施；2.2.构建基于翻转课堂、网络技术、移动学习平台和小组合伙探究学习的有助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毕时间阶段成果（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3月从学习过程中大数据分析学生的个性的实现论文9月支持个性化学习的电子课本制作电子课本9月个性化微课程的开发与应用系列微课程课例9月基于大数据智慧课堂的学生个性化学习论文8月最后成果（限3项）智慧教室系统的搭建教学系统9月基于网络和移动平台的小组合伙探究学习案例案例集8月智慧教室下学生个性化学习的

23、研究报告研究报告3月（七）完毕研究任务的可行性分析（涉及：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；研究基本，涉及环绕本课题所开展的文献收集、调研和有关论文等；完毕研究任务的保障条件，涉及研究资料的获得、研究经费的筹措、研究时间的保障等。其中两项内容必须如实具体填写。） 1.课题组核心成员的学术背景和研究能力、构成构造；课题负责人为省物理特级教师，江苏省专家级中学高档教师，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，镇江市有突出奉献中青年专家，南京师大教育研

24、究生导师。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，主持立项多种省级课题，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刊登，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引书。课题的重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，合计刊登学术论文数十篇且在本领域有很强的出名度和号召力，可以带动更多的教师投入到课题的研究中。此外还拟聘任北京师范大学武法提专家为项目指引，并邀请其研究生共同参与

25、研究，这不仅增强了课题组的核心理论水平，并且还进一步扩大了研究的范畴。 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，并查阅了某些有关中外文献，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，已建成高原则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，重要涉及：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

26、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，为研究奠定了基本。 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

27、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，并充足运用网络及时交流，保障了充足的时间和空间完毕研究任务。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，在这些高校的有关专家的引领和及时协助下，我们可以解决研究过程中浮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