基于大数据的课堂教学PPT幻灯片课件.ppt

基于大数据的课堂教学前景山东省胶州市第一中学山东省胶州市第一中学 叶伟叶伟1 1大数据时代大数据时代特点特点22023/1/1832023/1/18淘宝比基尼淘宝比基尼淘宝比基尼淘宝比基尼销售情况销售情况销售情况销售情况那个地区销售那个地区销售最好？最好？内蒙内蒙新疆新疆想象情况？想象情况？想象情况？想象情况？数据背后的真实情况数据背后的真实情况数据背后的真实情况数据背后的真实情况？对美追求对美追求每个教师每个教师都有一个都有一个教书育人教书育人的理想！的理想！大数据时代42023/1/18微信上经常晒美食的人微信上经常晒美食的人微信上经常晒美食的人微信上经常晒美食的人大数据时代结论：结论：结论：结论：1.1.1.1.这是一个什么朋友圈这是一个什么朋友圈这是一个什么朋友圈这是一个什么朋友圈？2.2.2.2.大数据与教育大数据与教育大数据与教育大数据与教育52023/1/183知识生产的变化62023/1/18现在3知识生产的变化过去全民少数人web3.0web2.0Web1.072023/1/18图片图片4内容表现形式的变化视频视频文字文字音频音频多媒体多媒体多媒体阅读时代82023/1/1892023/1/18102023/1/18112023/1/18122023/1/18132023/1/18142023/1/184为何需要教育大数据152023/1/18是教育大数据的主要产生地162023/1/18 两片叶子，看上去形状、大小一模一样，可它们的叶脉大相径庭。同样，两个都考85分的学生，他们的数学学习能力完全一致吗？一个班五十多个学生做同一份作业，进度快的学生吃不饱，进度慢的学生吃不了，还有的学生吃重样。然而，借用大数据的分析手段，通过借用大数据的分析手段，通过对学生学习行为数据的采集、分析、处理，学生的差异对学生学习行为数据的采集、分析、处理，学生的差异性就会清晰呈现性就会清晰呈现。172023/1/1812 在传统的教学模式下，我们会认为，成绩相同的学在传统的教学模式下，我们会认为，成绩相同的学生，能力大致相仿。但根据两个同样分数的考生进行数生，能力大致相仿。但根据两个同样分数的考生进行数据分析，我们会发现，据分析，我们会发现，A A同学更多的是依靠出色的逻辑思同学更多的是依靠出色的逻辑思维，而维，而B B同学逻辑推理能力相对薄弱。一个学生在概率计同学逻辑推理能力相对薄弱。一个学生在概率计算上需要加强，另一个学生需要遗传方式判断更加巩固。算上需要加强，另一个学生需要遗传方式判断更加巩固。182023/1/18大数据大数据与教育评价与教育评价教育教育“大数据大数据”的认识的认识202023/1/18212023/1/18大数据大数据与教育评价与教育评价大数据大数据与教育评价与教育评价教育教育“大数据大数据”的认识的认识 “发现你上个月餐饮消费较少，不知是否有经济困难？发现你上个月餐饮消费较少，不知是否有经济困难？”不久前，华东师范大学某女生收到了学校勤助中心发来不久前，华东师范大学某女生收到了学校勤助中心发来的这样一条短信。而实际上，该女生不过是因为减肥而的这样一条短信。而实际上，该女生不过是因为减肥而减少了食堂就餐的开销。减少了食堂就餐的开销。此事让人们惊呼学校此事让人们惊呼学校“有爱有爱”的同时，更让人关注的，的同时，更让人关注的，是学校实现是学校实现“有爱有爱”的方式，即华东师大利用预警系统的方式，即华东师大利用预警系统跟踪学生的餐饮消费数据，发现低于警戒值就发出短信跟踪学生的餐饮消费数据，发现低于警戒值就发出短信慰问，以确定学生是否有经济困难、是否需要帮助。慰问，以确定学生是否有经济困难、是否需要帮助。大数据大数据与教育评价与教育评价12 “以前我们老师更像是中医，凭借多年教学经验，以前我们老师更像是中医，凭借多年教学经验，大致能知道学生知识体系的薄弱处。但每个老师带的学大致能知道学生知识体系的薄弱处。但每个老师带的学生少说也有两、三个班，一百多个学生，没办法具体了生少说也有两、三个班，一百多个学生，没办法具体了解每个学生的学习进度。而有了大数据的分析、反馈，解每个学生的学习进度。而有了大数据的分析、反馈，老师老师能更加精准了解每个学生的知识点掌握情况，从而能更加精准了解每个学生的知识点掌握情况，从而根据每个学生不同的学习漏洞对症下药根据每个学生不同的学习漏洞对症下药。我们将这称为。我们将这称为中西医结合诊疗。中西医结合诊疗。”252023/1/12 从老师日常的作业布置和考试的教学场景切入，从老师日常的作业布置和考试的教学场景切入，通过平时的作业、月考、周练收集数据，数据主要分通过平时的作业、月考、周练收集数据，数据主要分为两类：一是老师教学内容数据，二是学生学习行为为两类：一是老师教学内容数据，二是学生学习行为数据；再经过智能学习系统的数据挖掘与分析，最终数据；再经过智能学习系统的数据挖掘与分析，最终输出两类产品：一是线上产品，满足老师出题、作业输出两类产品：一是线上产品，满足老师出题、作业分析的需求，通过大数据的帮助，及时调整教学策略；分析的需求，通过大数据的帮助，及时调整教学策略；二是线下产品，即学生的错题本、考试分析报告。二是线下产品，即学生的错题本、考试分析报告。272023/1/18 试卷上传、扫描完毕后，自动对每个学生的成试卷上传、扫描完毕后，自动对每个学生的成绩、知识点、难度进行一个多维度分析，了解每道绩、知识点、难度进行一个多维度分析，了解每道题全班同学的得分率，题全班同学的得分率，能清晰地知道试卷讲评的侧能清晰地知道试卷讲评的侧重点，使教师对学生学习状况的把握精准化。重点，使教师对学生学习状况的把握精准化。像这次期末考试，其中知识点得分率最高的是像这次期末考试，其中知识点得分率最高的是基础概念，基础概念，8585%，最低的是遗传与变异，最低的是遗传与变异，6 67%7%，那么，那么教师会侧重讲解遗传部分，基础概念部分就会一带教师会侧重讲解遗传部分，基础概念部分就会一带而过。而过。282023/1/1812 高中生物学科作为一种能力的学习，知识点掌握只是高中生物学科作为一种能力的学习，知识点掌握只是表象，而更深层次的是学生个人相关能力的体现。针对某表象，而更深层次的是学生个人相关能力的体现。针对某个学生，老师可以通过大数据看到该生详细的统计，根据个学生，老师可以通过大数据看到该生详细的统计，根据不同题目的考点和学生作答情况，有效诊断学生的学习问不同题目的考点和学生作答情况，有效诊断学生的学习问题。题。292023/1/18302023/1/18312023/1/18322023/1/18332023/1/18342023/1/18352023/1/18362023/1/18372023/1/18382023/1/18392023/1/18402023/1/18 5学习成绩1入学率2辍学率3识字的准确率5升学率4作业的正确率6考试时答题的顺序11师生互动的时长与频率回答问题的时长、正确率课堂举手次数回答问题的次数平均每道题花费的时间1278910学校教育中的学校教育中的“大数据大数据”大数据分析已经被应用到美国的公共教育中，成为教学改革的重要力量。大数据分析已经被应用到美国的公共教育中，成为教学改革的重要力量。12 传统教育模式下老师布置作业的方式是：传统教育模式下老师布置作业的方式是：“请同学们完成请同学们完成XXXX页第一题页第一题到第十题。到第十题。”而有了大数据的分析帮助，老师可以做到而有了大数据的分析帮助，老师可以做到对对对每个学生的个对每个学生的个性和特点都有了充分的了解，为每一位同学有针性地布置个性化作业，性和特点都有了充分的了解，为每一位同学有针性地布置个性化作业，进进而实现几代教师的而实现几代教师的教学梦想教学梦想因材施教。因材施教。如果我们用特殊的软件对每道题目进行知识点、载体、方法、能力如果我们用特殊的软件对每道题目进行知识点、载体、方法、能力等多个维度的标注，帮助老师精准出题，再通过智能学习引擎的大数据分等多个维度的标注，帮助老师精准出题，再通过智能学习引擎的大数据分析，老师可以根据不同题目的考点和学生答题情况，迅速准确了解每个学析，老师可以根据不同题目的考点和学生答题情况，迅速准确了解每个学生的知识漏洞，有效诊断学生的学习问题，继而进行针对性讲练。生的知识漏洞，有效诊断学生的学习问题，继而进行针对性讲练。“让学让学习好的学生攻克难题，让学习暂时跟不上进度学生做一些相对容易的题目，习好的学生攻克难题，让学习暂时跟不上进度学生做一些相对容易的题目，这对提升学生考试成绩和建立学生学好数学的自信心有着重要作用。这对提升学生考试成绩和建立学生学好数学的自信心有着重要作用。”422023/1/18 除了出卷、批改、反馈的线上功能外，线下纸质错题除了出卷、批改、反馈的线上功能外，线下纸质错题本和考试分析报告。错题本可将学生在测试中做错本和考试分析报告。错题本可将学生在测试中做错的试题智能归纳分类，并智能推荐同知识点同难度的不同习题的试题智能归纳分类，并智能推荐同知识点同难度的不同习题作为巩固练习；考试分析报告会作为巩固练习；考试分析报告会对学生在考试中的失分点对学生在考试中的失分点进行逐题分析，进行逐题分析，得出哪些题目需要仔细分析错因，哪些题目在得出哪些题目需要仔细分析错因，哪些题目在个人能力范围内但没有得分；与相邻分数段相比，哪些题目考个人能力范围内但没有得分；与相邻分数段相比，哪些题目考试的知识点需要认真复习；在所考察的知识点中，哪些知识点试的知识点需要认真复习；在所考察的知识点中，哪些知识点掌握的相对较好、哪些知识点掌握相对欠佳，并给出相应的复掌握的相对较好、哪些知识点掌握相对欠佳，并给出相应的复习建议。习建议。432023/1/18 家长会上，如果我们给每位家长发放一份学生个人考家长会上，如果我们给每位家长发放一份学生个人考试分析报告，在这份量化报告中，学试分析报告，在这份量化报告中，学生的知识点掌握状况、生的知识点掌握状况、能力状况都一目了然。能力状况都一目了然。通过这份具有大数据灵魂的纸质报通过这份具有大数据灵魂的纸质报告，家长能够了解到自己孩子在学习过程中的种种学习情告，家长能够了解到自己孩子在学习过程中的种种学习情况细节，家长感觉特别贴心和温暖，因为这是专属他们孩况细节，家长感觉特别贴心和温暖，因为这是专属他们孩子子私人定制私人定制的报告。的报告。442023/1/18 大数据不会也不可能取代传统课堂教学，但它是优大数据不会也不可能取代传统课堂教学，但它是优化传统教学模式的一种手段。有了大数据分析，学生学习的化传统教学模式的一种手段。有了大数据分析，学生学习的过程可以被全方位记录下来，过程可以被全方位记录下来，教师通过数据分析可以对学生教师通过数据分析可以对学生的知识掌握和能力发展进行形成性评价，的知识掌握和能力发展进行形成性评价，使教学反馈更加及使教学反馈更加及时准确，使教师尽可能少做重复性工作，而将精力集中在教时准确，使教师尽可能少做重复性工作，而将精力集中在教学的核心功能学的核心功能教学教研上。教学教研上。452023/1/18课堂观察的理论基础462023/1/18教学行为分析-ST模型教教师T1.解解说2.示范3.板书4.提示5.提问/点名6.评价/反馈学生S7.发言8.思考/计算9.笔记10.实验/作业11.沉默教学行为笼统的分为教学行为笼统的分为T和和STS左图对应的ST序列为：T T S T S D(T&S)D(T&S)T S S S T T从而得到：教师行为占有率：Rt=Nt/(Nt+Ns)=8/15=53.5%师生行为转化率：Ch=拐点/(Nt+Ns)=7/15=46.7%因此，该课堂为对话型T和S采样精度低会导致D，通常无法判别D属于T还是S，大数据计算可以提高ST分析的精度，细分D，从而更精准的计算Rt和ChD教学模式教学模式标准条件准条件练习型讲授型对话型混合型Rt 0.3Rt 0.7Ch 0.40.3 Rt 0.7,Ch 0.41234567T TTTT TSSSSS472023/1/18教学行为分类-国内-华中师大的模型482023/1/18落地实践03492023/1/18数据建立模型个体与模型分析对比诊断评测精准推送录播非结构化数据结构化数据数据分析挖掘AI基于大数据的课堂教学分析评测系统基于大数据的课堂教学分析评测系统基于大数据的课堂教学分析评测502023/1/180202010103030404师生个体行为班级整体行为活动行为教师语音学生语音语音分析知识点OCR识别学生表情情感计算AI分析维度512023/1/182.1 行为分析u人脸识别模型训练522023/1/182.1 行为分析教师讲授、板书、提问u教师行为分析532023/1/18教师行为识别目标识别2.1 行为分析u教师行为分析542023/1/182.1 行为分析u学生行为分析学生主动提问、应答、对话552023/1/18学生行为识别多目标动态人脸识别课堂活跃热力图2.1 行为分析u学生行为分析562023/1/182.1 行为分析u班级行为分析班级整体行为统计分析572023/1/182.2 语言分析u师生语言语音采集，语义转换，知识点识别582023/1/182.3 表情分析u学生表情消极倾听学生心理积极疑惑理解抗拒不屑鬼脸高兴正常悲伤生气愤怒技术可以测量出的情绪592023/1/182.3 表情分析u学生表情多目标情感计算602023/1/182.4 OCR识别u知识点识别OCR自动扫描教师授课课件，识别知识点，关联知识库OCR612023/1/18讲授讲授提问提问指示反馈评价主动提问应答应答举手举手对话对话讨论讨论观察笔记笔记练习练习实践实验思考思考板书板书演示演示展示展示观察观察巡视巡视个别个别指导指导教师教师学生学生言语言语活动活动16类行为分别采样评分根据分值绘制云图根据云图及基本属性相关值横向/纵向对比云图模型的意义1.半径：教学行为中某一行为的分值2.极差：教学行为极端分布情况；3.离散（标准差）：教学行为分布的离散情况，值越大教学行为分布越广；4.周长/面积：教师教学行为掌控水平情况，越长/越大综合行为评分越高；5.重心：教学行为的综合表现，教学行为分布的集中趋势，例如：左图倾向于教师言语计算云图的基本属性极差、标准差等、周长等-红色表示可以利用人工智能自动采集分类教学行为云图-教师课堂622023/1/18教学行为图-学生632023/1/18教学行为一般模型642023/1/18精准推送服务学生、家长教师领导652023/1/18家校通课堂记录或拍照课后编辑文字或照片逐个定向推送信息接收信息教师教师教师家长智课通课堂智能记录或拍照课后生成文字或照片逐个定向推送信息实时接收信息家长3.1 学生、家长662023/1/18学生课堂数据的精准推送67 教学分析课程回放3.2 教师682023/1/18教师个体对比分析3.3 教研人员692023/1/18同课异构分析支持开展同课异构活动同校或者跨校的多位教师上的同一节课AI系统自动分析各位教师授课过程，对比各个课堂的教学行为702023/1/18基于大数据的课堂教学分析评测目的支持学生的个性化学习教师的专业化成长712023/1/18痛点分析客观数据对教学过程的分析缺失教学资源的利用率低下客观数据对个性化学习支持不足722023/1/18http:/