AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的精準(zhǔn)教學(xué)模式研究_第1頁(yè)
AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的精準(zhǔn)教學(xué)模式研究_第2頁(yè)
AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的精準(zhǔn)教學(xué)模式研究_第3頁(yè)
AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的精準(zhǔn)教學(xué)模式研究_第4頁(yè)
AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的精準(zhǔn)教學(xué)模式研究_第5頁(yè)
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[摘要]以“柳高智慧云”平臺(tái)為例,結(jié)合定性研究與定量研究方法,基于TAM模型,通過(guò)問(wèn)卷和半結(jié)構(gòu)式訪談分別對(duì)學(xué)生和教師進(jìn)行調(diào)查分析,對(duì)AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的精準(zhǔn)教學(xué)模式的實(shí)效性及內(nèi)在機(jī)理進(jìn)行研究,為精準(zhǔn)教學(xué)模式的評(píng)估提供參考與借鑒。研究表明,學(xué)生對(duì)平臺(tái)的使用意愿不受社群等外在因素的影響;學(xué)生參與該精準(zhǔn)教學(xué)的程度對(duì)其持續(xù)參與意愿有顯著正向影響;平臺(tái)為教師和學(xué)生分別提供了高效、精準(zhǔn)、個(gè)性化的教學(xué)和學(xué)習(xí)模式,提高了教師因材施教的效果,有效提升了學(xué)生的學(xué)業(yè)水平,促進(jìn)了教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。[關(guān)鍵詞]精準(zhǔn)教學(xué);AI;大數(shù)據(jù)技術(shù);實(shí)效性;內(nèi)在機(jī)理《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》提出“將教育信息化作為教育系統(tǒng)性變革的內(nèi)生變量,支撐引領(lǐng)教育現(xiàn)代化發(fā)展,推動(dòng)教育理念更新、模式變革、體系重構(gòu)”[1]。全國(guó)各地都在探索如何利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、AI等信息化手段推動(dòng)教育精準(zhǔn)化和個(gè)性化發(fā)展。對(duì)教育信息化效果的測(cè)評(píng),有助于深入了解教育信息化平臺(tái)或手段的作用機(jī)理和影響因素,進(jìn)一步促進(jìn)教育信息化的發(fā)展。由于學(xué)生的基礎(chǔ)不同、參與教育信息化的程度不同,學(xué)科特點(diǎn)不同,教學(xué)內(nèi)容和場(chǎng)景不同,不同場(chǎng)次考試內(nèi)容不同等,傳統(tǒng)的單一的滿(mǎn)意度調(diào)查和考分排名并不能很好地反饋教育信息化的整體效果。為了對(duì)基于“柳高智慧云”平臺(tái)的精準(zhǔn)教學(xué)模式的效果進(jìn)行評(píng)估,本研究采取定性研究與定量研究相結(jié)合的方法,探究AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的精準(zhǔn)教學(xué)模式對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)水平提升起到的效果及其內(nèi)在機(jī)理。一、“柳高智慧云”平臺(tái)及相應(yīng)精準(zhǔn)教學(xué)模式柳州高級(jí)中學(xué)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)柳高)自2019年起開(kāi)始打造“柳高智慧云”平臺(tái)(又稱(chēng)“柳高云”)。如圖1所示,平臺(tái)以AI和大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心,通過(guò)采集、儲(chǔ)存、挖掘教學(xué)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析和畫(huà)像,為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供科學(xué)的決策支持,推動(dòng)精準(zhǔn)教學(xué)的實(shí)施。經(jīng)過(guò)多年的平臺(tái)升級(jí)與探索實(shí)踐,柳高已經(jīng)形成了一套“精準(zhǔn)教+個(gè)性學(xué)”的由AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)教學(xué)模式。平臺(tái)全方位提供教與學(xué)的輔助,促進(jìn)教學(xué)效果與個(gè)性化學(xué)習(xí)效果的雙重提升。平臺(tái)可幫助教師按照教學(xué)大綱和課標(biāo)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,確??茖W(xué)性與針對(duì)性。通過(guò)錯(cuò)題報(bào)告,教師能開(kāi)展個(gè)性化輔導(dǎo),實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)教”。點(diǎn)陣筆技術(shù)讓教師得以監(jiān)控學(xué)生答題過(guò)程,提供實(shí)時(shí)診斷。AI課堂增強(qiáng)了互動(dòng)性和趣味性,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師通過(guò)作業(yè)與測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)分析評(píng)估可進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新。通過(guò)收集學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),平臺(tái)可為學(xué)生定制個(gè)性化作業(yè)和測(cè)試,實(shí)現(xiàn)“個(gè)性學(xué)”。AI答疑引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式學(xué)習(xí),輔助學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生可利用多維畫(huà)像和志趣選科等功能規(guī)劃自己的學(xué)業(yè)。平臺(tái)基于大數(shù)據(jù)技術(shù),提供初高中過(guò)渡指導(dǎo),幫助學(xué)生補(bǔ)齊短板、增強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。二、實(shí)證研究(一)基于TAM模型面向?qū)W生的研究1.建立模型和研究假設(shè)精準(zhǔn)教學(xué)模式的最大特點(diǎn)是為學(xué)生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)的條件,進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的學(xué)業(yè)水平提升。學(xué)業(yè)水平提升情況,可以從學(xué)習(xí)成績(jī)、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)態(tài)度等多個(gè)方面體現(xiàn),是驗(yàn)證基于“柳高智慧云”平臺(tái)的精準(zhǔn)教學(xué)模式是否切實(shí)有效的重要觀察指標(biāo)。本研究不僅僅要研討“柳高智慧云”平臺(tái)的實(shí)效性,還要深入分析其內(nèi)在機(jī)理,通過(guò)剖析相關(guān)因素之間的影響情況為精準(zhǔn)教學(xué)研究提供參考。TAM模型恰恰為本研究提供了理論基礎(chǔ)。TAM模型全稱(chēng)技術(shù)接受模型[2],是一種廣泛應(yīng)用于信息系統(tǒng)領(lǐng)域的理論模型,為研究者提供了一個(gè)框架來(lái)理解用戶(hù)對(duì)新技術(shù)的接受行為。其核心思想是用戶(hù)接受新技術(shù)的行為基于其對(duì)該技術(shù)的感知和態(tài)度。該模型提出了兩個(gè)關(guān)鍵變量:感知有用性(PU)和感知易用性(PEU)。感知有用性是指用戶(hù)感受使用新技術(shù)能否提高工作績(jī)效或?qū)崿F(xiàn)預(yù)期目標(biāo),感知易用性是指用戶(hù)感知使用新技術(shù)的難易程度。本研究基于TAM模型,結(jié)合“柳高智慧云”平臺(tái)開(kāi)展精準(zhǔn)教學(xué)的特點(diǎn),提出研究假設(shè),構(gòu)建如圖2所示的研究模型。假設(shè)1:學(xué)生利用平臺(tái)學(xué)習(xí)的時(shí)長(zhǎng)、熟練度和個(gè)性化學(xué)習(xí)程度對(duì)感知有用性有正向影響。假設(shè)2:平臺(tái)是否便利好用,對(duì)感知有用性有正向影響。假設(shè)3:同學(xué)和教師會(huì)影響學(xué)生的持續(xù)使用意愿。假設(shè)4:外界的態(tài)度和行為會(huì)對(duì)學(xué)生的平臺(tái)使用感受產(chǎn)生影響。2.研究對(duì)象和問(wèn)卷本研究進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查的時(shí)間節(jié)點(diǎn)是某年的3月,選取柳高高一和高二兩個(gè)年級(jí)的學(xué)生為研究對(duì)象(高一學(xué)生參與該教學(xué)的時(shí)間約半年,高二學(xué)生參與約一年半)。樣本學(xué)生分布在不同層次班級(jí),男女生人數(shù)基本相同。因入學(xué)時(shí)間和班級(jí)層次不同,各班級(jí)和科任教師使用平臺(tái)的頻率不同,因此學(xué)生實(shí)際參與基于“柳高智慧云”平臺(tái)的精準(zhǔn)教學(xué)的時(shí)間和程度有差異,感受和收獲也有差異。本研究采用問(wèn)卷調(diào)查的方式收集數(shù)據(jù),問(wèn)卷通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)放,共回收2000份問(wèn)卷,其中有效問(wèn)卷1976份,有效率為98.8%。為確保問(wèn)卷具有較高的信度和效度,提高調(diào)查結(jié)果的科學(xué)性和說(shuō)服力,經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的原始問(wèn)卷生成、專(zhuān)家咨詢(xún)、問(wèn)卷測(cè)試等流程,最終編制了《“柳高智慧云”的使用感受評(píng)價(jià)調(diào)查問(wèn)卷》。問(wèn)卷各項(xiàng)采用Likert"5這一評(píng)分法(1=非常不同意,5=非常同意)。變量與描述見(jiàn)表1,問(wèn)卷數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。3.數(shù)據(jù)收集與分析(1)信度與效度分析數(shù)據(jù)的信度和效度是研究的基本保證。本研究采用IBMSPSSStatistics軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。問(wèn)卷整體的Cronbach'sα為0.884,說(shuō)明量表的內(nèi)部一致性良好。KMO取樣適切性量數(shù)為0.887,接近1,表示變量間相關(guān)性很高,數(shù)據(jù)樣本適合進(jìn)行因子分析。Bartlett球形度檢驗(yàn)近似卡方值為9024.794,表明觀測(cè)數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣與單位矩陣之間的差異很大,拒絕球形度檢驗(yàn)的原假設(shè),說(shuō)明原始變量之間存在相關(guān)性,適合進(jìn)行因子分析。P值lt;0.001,說(shuō)明觀察到的效應(yīng)或差異是真實(shí)的,而不是隨機(jī)誤差或偶然性造成的,具有高度的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。AVE平均方差提取量的數(shù)值大于0.5,說(shuō)明觀測(cè)變量集合收斂效度良好。經(jīng)過(guò)信度與效度各項(xiàng)指標(biāo)分析,說(shuō)明問(wèn)卷的數(shù)據(jù)良好,可進(jìn)行進(jìn)一步的模型分析。由表1和表2分析可看出,多數(shù)學(xué)生實(shí)際使用平臺(tái)的時(shí)長(zhǎng)不是很長(zhǎng)、個(gè)性化學(xué)習(xí)的程度還不是很高,但仍然使用得比較熟練,并且學(xué)習(xí)成績(jī)有所提高,學(xué)習(xí)的習(xí)慣和態(tài)度均有所改善,說(shuō)明基于“柳高智慧云平臺(tái)”的精準(zhǔn)教學(xué)的整體效果較好,對(duì)學(xué)生的學(xué)業(yè)水平提升有促進(jìn)作用。但這只是粗略的分析,并沒(méi)有細(xì)致地量化分析影響的因素,對(duì)其中的因果關(guān)系缺乏驗(yàn)證,不能反映內(nèi)在機(jī)理。因此還需要利用IBMSPSSAmos軟件,基于問(wèn)卷數(shù)據(jù)構(gòu)建結(jié)構(gòu)方程模型,進(jìn)一步分析內(nèi)部機(jī)理、驗(yàn)證模型。(2)模型擬合與驗(yàn)證結(jié)構(gòu)方程建模(SEM)是一種多變量統(tǒng)計(jì)分析方法,它在TAM模型中起到核心的分析工具作用,幫助研究者驗(yàn)證模型的假設(shè)、測(cè)量變量之間的復(fù)雜因果關(guān)系,從而理解變量間直接和間接的影響機(jī)理。在結(jié)構(gòu)方程模型中,路徑系數(shù)代表模型中不同變量之間直接關(guān)系的強(qiáng)度和方向。為進(jìn)一步揭示基于“柳高智慧云”平臺(tái)的精準(zhǔn)教學(xué)模式促進(jìn)學(xué)生學(xué)業(yè)水平提升的內(nèi)在機(jī)理,驗(yàn)證和修正模型,采用IBMSPSSAmos軟件根據(jù)前文的研究假設(shè)和研究模型進(jìn)行計(jì)算。每次計(jì)算后都根據(jù)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,直到模型擬合到最佳狀態(tài)。研究顯示,原模型(見(jiàn)圖2)中的“感知有用性——感知易用性”“持續(xù)使用意愿——感知易用性”“持續(xù)使用意愿——社群影響”這三條路徑關(guān)系不顯著,需要?jiǎng)h除。多次修正路徑之后,再次對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn),最終得到標(biāo)準(zhǔn)化回歸模型(見(jiàn)圖3)。采用Bootstrap方法,有放回地重復(fù)抽樣5000次,95%置信區(qū)間Lower和Upper均不含0,說(shuō)明中介效應(yīng)顯著。如表3所示,這些指標(biāo)的值都表明測(cè)量模型擬合程度非常高,因此修正后的模型與實(shí)際數(shù)據(jù)較為一致,模型穩(wěn)定度高、解釋力強(qiáng),研究假設(shè)得到驗(yàn)證。4.研究小結(jié)透過(guò)模型的內(nèi)部機(jī)理分析,可知本研究的假設(shè)3不成立,假設(shè)4不完全成立。假設(shè)的模型(見(jiàn)圖2)在擬合過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其中有三條路徑的系數(shù)不顯著,說(shuō)明:平臺(tái)的易用程度與學(xué)生感受系統(tǒng)是否有用,以及學(xué)生是否愿意繼續(xù)使用是沒(méi)有明顯直接關(guān)系的;學(xué)生是否愿意持續(xù)使用不受周?chē)瑢W(xué)和教師的影響。從中可以看出學(xué)生比較理智,對(duì)新技術(shù)、新模式有獨(dú)立的思考,不因外界或易上手等因素就認(rèn)為某事物是有用或好用的。社群影響對(duì)平臺(tái)使用程度和感知易用性有正向作用,說(shuō)明同學(xué)和教師能促進(jìn)學(xué)生更多更方便地使用平臺(tái),但是從標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重(0.46和0.51)來(lái)看,影響程度不高。修正后的標(biāo)準(zhǔn)化回歸模型(見(jiàn)圖3)顯示:平臺(tái)使用程度對(duì)感知有用性有較強(qiáng)的正向作用(標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重0.69),即平臺(tái)使用程度越高的學(xué)生,越能感受到平臺(tái)可幫助自己提高學(xué)習(xí)成績(jī),改善學(xué)習(xí)習(xí)慣,激發(fā)積極學(xué)習(xí)態(tài)度,促進(jìn)學(xué)業(yè)水平提升。感知有用性對(duì)持續(xù)使用意愿有很強(qiáng)的正向作用(標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重0.78),即學(xué)生從平臺(tái)中收獲越多,學(xué)業(yè)水平提升速度越快,那么就越想使用平臺(tái)。如果新技術(shù)、新模式對(duì)自己有幫助,那么就不會(huì)因?yàn)槠脚_(tái)短期內(nèi)不易上手而產(chǎn)生太多負(fù)面情緒。上述分析表明:“柳高智慧云”平臺(tái)能夠顯著促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展;學(xué)生越參與精準(zhǔn)教學(xué)就越愿意繼續(xù)使用“柳高智慧云”平臺(tái);社群等外在因素對(duì)學(xué)生使用“柳高智慧云”平臺(tái)的意愿無(wú)影響。(二)基于訪談法的面向教師的研究1.訪談過(guò)程本研究以TAM模型為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了精準(zhǔn)教學(xué)參與人員訪談提綱,對(duì)教師的訪談采取單獨(dú)面談的形式,并對(duì)訪談過(guò)程進(jìn)行錄音。訪談結(jié)束后,研究者將錄音詳細(xì)轉(zhuǎn)錄,并把轉(zhuǎn)錄文本發(fā)給受訪教師確認(rèn),以確保訪談數(shù)據(jù)的可靠、準(zhǔn)確。訪談圍繞教師對(duì)基于“柳高智慧云”平臺(tái)的精準(zhǔn)教學(xué)模式的實(shí)際應(yīng)用效果展開(kāi),并通過(guò)教師的反饋記錄其所授課學(xué)生的學(xué)業(yè)表現(xiàn)情況。本研究采用目的性抽樣的方法選取了任教高一和高二兩個(gè)年級(jí)的不同學(xué)科、不同教齡的30名教師作為訪談對(duì)象。受訪教師來(lái)自9個(gè)學(xué)科,每個(gè)學(xué)科2至4名,平均教齡5.3年,其中8名教師兼任班主任、2名教師兼任年級(jí)主任,具有一定的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和代表性。訪談結(jié)果表明,教師對(duì)“柳高智慧云”平臺(tái)的總體評(píng)價(jià)較高。其中,B教師認(rèn)為AI輔助精準(zhǔn)教學(xué)成效顯著,能迅速分析學(xué)情,定制學(xué)習(xí)方案,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué),提升效率。Q教師表示點(diǎn)陣筆可實(shí)時(shí)監(jiān)控考試情況,收集答題數(shù)據(jù),助其精準(zhǔn)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度;AI答疑則能減輕工作量。T教師稱(chēng)精準(zhǔn)教學(xué)使其教學(xué)更高效,可通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)學(xué)生的薄弱點(diǎn),從而對(duì)相應(yīng)內(nèi)容和方法進(jìn)行個(gè)性化調(diào)整,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和興趣。Z教師認(rèn)為通過(guò)AI分析數(shù)據(jù)使備課、授課、反饋更省時(shí)高效,班級(jí)成績(jī)也有所提升。這些創(chuàng)新工具助力教學(xué)發(fā)展。2.研究小結(jié)訪談結(jié)果顯示,教師對(duì)基于“柳高智慧云”平臺(tái)的精準(zhǔn)教學(xué)模式的評(píng)價(jià)較高,認(rèn)為此模式對(duì)教學(xué)有多方面的益處;“精準(zhǔn)教”推動(dòng)了傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)向以學(xué)生為中心的教學(xué)過(guò)渡,在提升教學(xué)效率、實(shí)現(xiàn)因材施教及轉(zhuǎn)變教學(xué)方式等方面均有積極影響。三、實(shí)效性與內(nèi)在機(jī)理研究總結(jié)研究結(jié)果表明,“柳高智慧云”平臺(tái)為教師和學(xué)生分別提供了高效、精準(zhǔn)、個(gè)性化的教學(xué)和學(xué)習(xí)模式。學(xué)生的思想獨(dú)立,不易受社群等外在因素

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