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协同创新,探索智能环境下自适应学习

来源:

教育信息化资讯

  数据驱动下如何因材施教、因人导学?如何利用智能的设计和应用,为自适应学习注入新的活力?……这些问题,在“智能环境下的自适应学习应用实践共同体”项目中给出了答案。

  2019年,由上海市闸北第八中学牵头,联合上海市进才北校、上外嘉外、复旦万科、江湾初级中学、田家炳小学、武宁路小学、西安高新二校、马鞍山八中(东校区)、博罗县榕城中学、宁波市镇海区尚志中学、鄞州区江东外国语小学共12所学校共同申报“智能环境下的自适应学习应用实践共同体”项目,获得教育部批准立项。

  项目自2020年7月3日开题以来,得益于上海市教研室、市电教馆、静安区教育局等单位的大力支持,组织开展30多次研讨交流活动,依托跨校联盟和校企协同机制,初步形成6个基本模型(资源分类模型、每类资源模型、资源建设模型、资源应用模型、智能平台模型、数据分析模型),部分学科已形成可复制共享的体系化资源,成员学校由12所发展为40余所,并不断扩大。

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加强融合建设多元数字化资源

  共同体项目不断梳理教与学的关系,经过多次研讨,在国家教育咨询委员会委员张民生、上海市教科院二级教授蒋鸣和、上海市成功教育研究所所长、项目专家组组长刘京海等专家的指导下,将项目定位为基于智能环境,通过分层学习资源的建设、应用和开展学生学习数据的分析,推进分类递进的个性化教与学,力求探索因材施教、因人导学的路径、策略与方法。

  通过因材施教与因人导学的结合,加强三个融合:学科学习和实践性学习融合,线上线下融合、教与学融合。

  “共同体最终理想是借助信息化的技术,基于优秀教师的经验,在当前班集体授课制下,实现在相同的时空中不同的孩子学习不同的内容,各得其所,可以称之为现代版的复式教育。”刘京海校长表示,常态化应用是推进本项目研究的关键,而当下多数学校没有常态化应用的根源在于缺少适切的资源,推进分类递进的个性化教学必须要建设多元数字化资源。

  第一,形成了可复制共享的体系化资源。

  共同体项目针对两个领域、三种学习方式,重点推进三项资源的建设,形成了针对不同学习对象、适用于不同学习场景的体系化数字资源。

  在学科学习领域,小学数学、英语、初中数学、英语、物理、化学等学科形成体系化分层题库和互动学习资源;在实践学习领域,以数字化实验为突破口,开发小学、初中各100例。

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  第二,以单元学程包为载体,落实“以学为主”。

  在实践中,逐步从单个知识点、单个课时资源的开发,走向单元学程包资源的建设。

  学程包遵循课程标准,以学生为主体,以核心素养为主线,与教材匹配,由优秀教师基于学情分析,以单元为单位,按情境、任务、活动设计,将学习、训练、检测、辅导融为一体,帮助学生经历过程、产生体验、师生互动、自主建构,探索出一条在新教材、新课程实施背景下,学校落实新教学、新评价的有效途径。

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  “学程即学习进程,即在一个单元的学习进程中,围绕学科核心素养的培养目标,基于真实的生活情境,将单元任务分解为若干子任务、子活动,并对应于具体的课时,使课时学习内容与子任务之间建立起关联,帮助教师落实单元教学。”江湾初级中学张海波副校长领衔初中英语单元学程包资源开发时总结道,对学生而言,学生是以解决一个真实情境中的实际问题出发,完成系列学习任务、活动,即“一单元一任务, 一任务一体验”, 一体验一学程“,增强学生学习兴趣。单元学程包的设计意图主要是突出体现学科核心素养中的学习能力的培养、学习策略的实践、学习习惯的养成。

  第三,以小工具为特色,实现优秀教师的重构、再造与创新。

  单元学程包的开发是优秀教师和优秀工程师两支队伍深度协作的成果,目前是由教师设计、工程师制作并开发各类工具,教师可基于工具颗粒化修改学程包,实现优秀教师经验的重构、再造与创新;项目组也正在推动教师运用工具自主制作学程包,探索校本化、个性化的实践路径。

  如数学中常用的图形工具,教师可自主选择图形的形状、角度,点击即可配置是否可拖动、旋转等条件,快速生成交互式的学习内容。目前此类工具已开发300多个,可支持教师即拖即用、灵活配置。

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  教师普遍认为这些工具易学好用,有老师戏称小工具就是”多啦A梦“,使原来想实现而不好实现的可以做到了,推动了学生乐学愿学。

  例如,在项目中期汇报活动中,闸北八中七年级数学青年教师彭洁茹执教的《轴对称》尝试基于学程包资源的应用,从传统”以教为主“向数据驱动下”教与学融合“的课堂模式推进。教师通过生活场景的创设,发现、抽象出数学问题,再通过实际操作,充分体验,理解轴对称的定义。基于观察、互动问答、探究讨论等环节,引导学生发现、归纳轴对称图形的基本性质。

  最后通过iPad 和纸质练习的融合使用,熟练掌握性质的应用,学会相关作图。学程包的增强体验、强化互动、及时反馈与个性化指导的优势在这堂课上得到充分展现。学程包课堂应用模式与策略亦初步成型。

数据驱动推进自适应学习

  自适应学习模型构建的关键是推进数据的采集、分析与应用,需结合实践的积累,不断优化算法和模型,逐步实现智能化。

  一是分步推进,构建各场景应用模式。

  应用的路径是先以针对性练习为突破口,推动教师动起来,再拓展到探究学习、个性化辅导等内容的应用;先是部分环节应用,再到按单元推进,分课前、课中、课后等应用场景逐步推动学程包的应用。

  推进的深入也是一个不断发现问题、解决问题的过程,田林三中针对学习终端不足的现状,排好数字化学习课表,让学生在校时间轮流使用,积累与应用数据,改进教与学。

  田家炳小学朱玲玲校长定期与教师交流座谈,发现使用中的问题,帮助其解决困难,帮助教师一个个过关。该校青年教师贺云飞在项目中期汇报活动中带来的三年级《桥面承重》一课,借助自然教研组自主设计、研发的dis数字化实验设备,让学生得以通过数据对比得出结论,在提升学生课堂体验的同时,学生探究能力和科学素养得到充分培养。

  在应用场景上,先以课后为主,逐步从课后走向课内外,基本实现了常态化应用,闸北八中在近一年的时间中,学生学习记录数据累计近2000万条。

  二是加强数据采集与分析,推进过程性评价。

  共同体在结果性数据采集基础上,加强过程性数据和行为性数据的采集与分析;同时,由学科教研员、学科教师、技术工程师三支队伍协同,根据教与学的需求设计数据采集埋点,增强数据收集的针对性。

  以初中数学《中点四边形》为例,学生拖动四边形的顶点或对角线,观察中点四边形EFGH的形状变化,引导学生探究中点四边形为矩形、菱形、正方形等特殊四边形的条件。在市教研员、复旦大学教授等专家的指导下,增加学生拖动”关键点“数据的采集,即是否按照任务要求,拖动出了特殊四边形及学生的拖动过程、次数等,更直观地反映了学生的思维过程。

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  三是教师智慧+技术赋能,实现基于人工干预的自适应学习。

  闸北八中数学老师王广胜表示,在应用中,通过三步,可以实现对学生个性化教与学的组织。

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  第一步,教师基于平台数据,依据学生能力水平和学习特点,在常规的班级教学中,组建不同的虚拟班级,针对性推送学程包。

  第二步,同一虚拟班级中,学程包可根据学生不同的学习情况自动调整学习路径与资源。

  第三步,针对学生错误,教师分析其背后的原因,推送相应的学习资源。如学生错误属于基础知识类问题,即链接短视频和题目,针对性地学和练;若是能力问题,再设计针对性的问题和问题情境,推动学生经历体验与过程,帮助学生自主建构。

  “平台针对不同用户角色提供各类数据报表,如校长报表、教师报表、学生报表等,为运用数据提升教学效益奠定基础。”王老师进一步补充道。

跨校联盟构建共同体民间运作新机制

  牵头学校闸北八中校长陈婷表示,该共同体是由学校牵头,牵头单位与成员单位之间不存在行政管理关系,成员单位分布在全国各地,覆盖不同学段,组织结构的特殊性给项目研究带来诸多挑战。在实践中,项目组不断摸索,在共同的愿景驱动及大家一致努力下,探索了校企合作、跨校联盟的合作路径与策略。

  其基本思路是结合成员学校所承担的项目任务及学科,划分不同的学科小组,在每个学科小组中,选取一所学校作为学科牵头学校,与小组其他学校一起,遴选骨干教师参与,组建实验团队,推进资源建设与应用。如初中数学是由闸北八中牵头六所学校开发、初中英语是由江湾初级中学牵头九所学校开发、初中物理是由青浦实验中学牵头开发。

  在实践中,从开始一所学校牵头一个学科的资源建设,逐步走向一所学校牵头一个学科一个年级的资源建设工作,促进更多的学校、更多的教师参与进来。刘京海校长笑称这是共同体民间运作的机制创新。

1217.8.jpg  另一方面,依系统平台“共享资源广场”和“作者树”等功能与跨校联盟、校企协作的合作协议,实现了跨校间资源的成果共享与版权保护。

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持续探索推动模型优化与辐射推广

  在研究过程中,共同体通过走访调研、问卷调查等多种形式,开展对项目成效的评估。在问卷数据统计中,学生认为能提高学习效率的占75%,能丰富学习方式的占72%,家长支持率达96%;通过对田家炳小学的应用数据进行统计,三四五年级线上学习任务完成率达到97%,一二年级达到95%;在英语学科应用效果调查中,83.02%的家长认为学程包的使用有利于学生英语口语训练,79.25%的家长表示学程包的使用有助于学生的听力理解。

  智能环境下的自适应学习需要长期的实践研究,项目组专家刘京海校长介绍,共同体学校一致希望本项目要长周期地推进,将通过至少8~10年的持续探索,不断优化自适应应用模型,逐步逼近“因材施教、因人导学”的教育理想。

  附“智能环境下的自适应学习应用实践共同体”项目成员校名单(截至2021.10)

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  相关链接:

  为深化信息技术与教育教学深度融合,聚焦人才培养模式改革,积极推进“互联网+教育”发展,在教育部科学技术与信息化司领导下,中央电化教育馆组织实施了教育信息化教学应用实践共同体项目。

  2019年度项目聚焦网络学习空间、在线开放课程、跨学科学习(STEAM教育)和智能教育四类信息化教学应用模式的应用、总结和提炼,形成了一批成熟度高、可借鉴、可推广的,以实践共同体为组织形式的信息化教学应用新模式。

  由上海市闸北第八中学牵头的“智能环境下的自适应学习应用实践共同体”项目属于智能教育信息化教学模式的共同体项目。



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