本文由《 電化教育研究》授權(quán)發(fā)布
作者：胡小勇 林梓柔
面對新時(shí)代教師隊(duì)伍建設(shè)的要求，教研有必要向個(gè)性化、精準(zhǔn)化轉(zhuǎn)型。依托各種智能技術(shù)對教師畫像，成了破解精準(zhǔn)教研難題的創(chuàng)新途徑。然而，目前精準(zhǔn)教研視域下的教師畫像研究，在國內(nèi)尚屬空白。文章從教研數(shù)據(jù)采集、分類及其有效關(guān)聯(lián)等角度闡釋了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的教師畫像的實(shí)施可行性;同時(shí)，剖析了教師畫像的實(shí)現(xiàn)流程，包括教研數(shù)據(jù)預(yù)處理、教師畫像模型建構(gòu)、教師個(gè)體標(biāo)簽體系建立和教師畫像質(zhì)量評估四大環(huán)節(jié)，從而提供了清晰的框架指引。文章最后提出教師畫像的四大應(yīng)用場景，涵蓋教師、決策者、教研服務(wù)提供方和學(xué)生等利益者視角。該研究從精準(zhǔn)教研視域下教師畫像的實(shí)現(xiàn)必要性、實(shí)施可行性、實(shí)現(xiàn)方法和應(yīng)用場景作了系統(tǒng)論述，旨在為相關(guān)研究提供參考。
關(guān)鍵詞：精準(zhǔn)教研; 教師畫像; 數(shù)據(jù); 流程; 應(yīng)用場景
2018年1月，新中國成立以來第一個(gè)專門面向教師隊(duì)伍建設(shè)的國家政策文件《關(guān)于全面深化新時(shí)代教師隊(duì)伍建設(shè)改革的意見》明確提出，要“全面提高中小學(xué)教師質(zhì)量，建設(shè)一支高素質(zhì)專業(yè)化的教師隊(duì)伍”[1]。教研是一種促進(jìn)中小學(xué)教師發(fā)展的重要活動(dòng)。然而，傳統(tǒng)教研方式存在著服務(wù)“千人一面”、資源分配失衡以及無法精準(zhǔn)評價(jià)和反饋調(diào)適等不足，致使教研長期存在效能低下的現(xiàn)象。更加個(gè)性化和精準(zhǔn)化，是新時(shí)代教師教研的新要求。教師作為教研服務(wù)的主要對象，其特征、需求、偏好和行為等信息的準(zhǔn)確判斷，是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教研的重要前提。
2018年8月，教育部印發(fā)了《關(guān)于開展人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)行動(dòng)試點(diǎn)工作的通知》[2]，提出在試點(diǎn)學(xué)校開展教師大數(shù)據(jù)行動(dòng)，“通過采集教師各方信息，匯聚成教師大數(shù)據(jù)，建立教師數(shù)字畫像，以支持學(xué)校決策，改進(jìn)教師管理，優(yōu)化教師服務(wù)”。當(dāng)前，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等新一代信息技術(shù)快速發(fā)展，無處不在的數(shù)據(jù)構(gòu)成了“互聯(lián)網(wǎng)+”世界的分子，數(shù)據(jù)的指數(shù)式增長和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的快速升級也讓教研邁入了“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的時(shí)代。教師專業(yè)發(fā)展生涯中產(chǎn)生的多模態(tài)數(shù)據(jù)能夠描摹出其個(gè)體畫像，為精準(zhǔn)教研的多維應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。因此，本研究將聚焦如何通過教研數(shù)據(jù)構(gòu)建教師畫像，研究其邏輯框架和實(shí)現(xiàn)流程，以及教師畫像最終如何驅(qū)動(dòng)和服務(wù)精準(zhǔn)教研。
(一)教研需要精準(zhǔn)“表征、發(fā)現(xiàn)和預(yù)測”教師的行為特征
在教育領(lǐng)域，對“精準(zhǔn)”的關(guān)注最先聚焦于教學(xué)領(lǐng)域。Lindsley最早提出“精準(zhǔn)教學(xué)”的概念，他認(rèn)為精準(zhǔn)教學(xué)是指學(xué)習(xí)者利用標(biāo)準(zhǔn)化工具持續(xù)記錄和監(jiān)控自身的學(xué)業(yè)成就變化，為教師決策提供數(shù)據(jù)支持的過程。Lindsley 通過實(shí)踐證明這種方式能夠有效表征學(xué)情，便于教師提供個(gè)性化輔導(dǎo)，大大提高了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效益[3]。近年來，對教師發(fā)展的精準(zhǔn)性研究開始受到關(guān)注。在精準(zhǔn)扶貧的政策背景下，教育幫扶成為重要突破口[4]，如何通過對教師精準(zhǔn)培訓(xùn)來促進(jìn)落后地區(qū)的教育均衡發(fā)展成了關(guān)注焦點(diǎn)[5-6]。然而，精準(zhǔn)培訓(xùn)不應(yīng)只關(guān)注落后地區(qū)，培訓(xùn)也不是教師發(fā)展的單一途徑，包含教師培訓(xùn)在內(nèi)的各類教師教研活動(dòng)更要精準(zhǔn)關(guān)注每一位教師的專業(yè)發(fā)展路徑[7]。由于教師的年齡、任教經(jīng)歷、學(xué)習(xí)風(fēng)格等主體特征具有較大的個(gè)體差異性，精準(zhǔn)“表征、發(fā)現(xiàn)和預(yù)測”不同教師個(gè)體的特征、需求、偏好和行為是精準(zhǔn)教研的三大現(xiàn)實(shí)需求。
首先，需要實(shí)時(shí)客觀表征教師的教研特征。在教研活動(dòng)中，教師希望能夠客觀認(rèn)知自己的教研軌跡，教育決策者希望能夠準(zhǔn)確了解教研的總體情況，例如參與教研的教師具備什么群體特征，有哪些教研行為習(xí)慣等?？陀^表征能夠?yàn)榻萄性u價(jià)和決策提供依據(jù)，是精準(zhǔn)教研的首要需求。
其次，需要準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)教師的教研需求和偏好。教師參與教研的主要目的是為了提升專業(yè)技能和自身競爭力，因此，教師希望教研平臺主動(dòng)推薦符合自身需求和興趣的資源和服務(wù)，涵蓋教師感興趣的、近期關(guān)注的以及不擅長但重要的教研主題，降低教師的主動(dòng)檢索成本。
最后，需要?jiǎng)討B(tài)預(yù)測教師的教研行為變化。在海量教研數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，能夠預(yù)測和預(yù)警教師的教研行為，是精準(zhǔn)教研在大數(shù)據(jù)時(shí)代的新需求，多模態(tài)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展為此提供了可能。決策者基于預(yù)測或預(yù)警結(jié)果可以有效管理和監(jiān)控教研活動(dòng)，為教師提供更加優(yōu)化的教研服務(wù)。
(二)通過教師畫像能夠有效服務(wù)精準(zhǔn)教研
用戶畫像的概念源于企業(yè)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)不斷積累、更新，呈爆炸式增長。電子商務(wù)企業(yè)為實(shí)現(xiàn)最大盈利，采集大量用戶數(shù)據(jù)以分析其行為習(xí)慣，助力產(chǎn)品的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和精準(zhǔn)營銷。交互設(shè)計(jì)之父Alan Cooper最早提出用戶畫像(Persona)的概念，他認(rèn)為用戶畫像是基于大量真實(shí)數(shù)據(jù)構(gòu)建出來的虛擬用戶模型[8]。實(shí)際上，用戶畫像就是為特定對象打上“數(shù)字化標(biāo)簽”的過程，畫像構(gòu)建需要采集大量真實(shí)有效的用戶數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類和抽象，利用數(shù)據(jù)集訓(xùn)練和優(yōu)化畫像模型，生成一個(gè)個(gè)具有明確含義、可表征和預(yù)測用戶行為的語義化標(biāo)簽。
文獻(xiàn)顯示，近年來用戶畫像的應(yīng)用研究主要集中于醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、情報(bào)科學(xué)和行為科學(xué)等領(lǐng)域，其共同點(diǎn)是通過人的外顯行為挖掘內(nèi)隱因素，如人的病因、行為動(dòng)機(jī)或需求。大數(shù)據(jù)支持將人“數(shù)據(jù)化”，進(jìn)而更客觀地挖掘和解讀內(nèi)隱信息。同時(shí)，計(jì)算機(jī)科學(xué)為用戶畫像提供了技術(shù)支持，關(guān)注如何借助用戶畫像技術(shù)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化表征和精準(zhǔn)推薦[9]，涵蓋用戶標(biāo)簽體系的創(chuàng)建[10]、畫像建模[11]、用戶畫像應(yīng)用效果評估[12]等方面。
教育是研究人的學(xué)習(xí)行為的學(xué)科?；诖?，用戶畫像技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用同樣具有需求指向性和實(shí)施可行性。當(dāng)前，教育領(lǐng)域的用戶畫像研究已經(jīng)興起，有研究者對學(xué)習(xí)者畫像在精準(zhǔn)教學(xué)中的意義和實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行了闡述。例如，陳海建等人構(gòu)建了遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者畫像并證明這對個(gè)性化教學(xué)有積極作用[13];而肖君等人[14]和張雪等人[15]分別聚焦不同類型的線上學(xué)習(xí)者，通過構(gòu)建畫像來聚類不同特征的學(xué)習(xí)者群體，旨在研究影響不同群體學(xué)習(xí)效果的因素或指標(biāo)。在教師畫像研究領(lǐng)域，陳堯在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，通過學(xué)生評教數(shù)據(jù)構(gòu)建了教師畫像模塊[16];方丹丹等人則對教師畫像的理論構(gòu)建和應(yīng)用作了闡述[17]。目前國內(nèi)僅有可查的兩項(xiàng)教師畫像研究，但并未聚焦于教師教研，在教研視域下開展的教師畫像系統(tǒng)研究尚屬空白。本研究提出的教師畫像是指通過抓取和分析與教師教研緊密相關(guān)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)挖掘和用戶畫像技術(shù)來構(gòu)建的虛擬教師模型。該模型是教師個(gè)體標(biāo)簽體系的集合，能夠描述教師的特征、需求、偏好和行為。
三、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教師畫像的實(shí)現(xiàn)
數(shù)據(jù)是指對客觀事件進(jìn)行記錄并可以鑒別的符號，具有描述現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)關(guān)系、評價(jià)效果及預(yù)測趨勢的功能。根據(jù)DIKW金字塔層次體系[18]，從下往上依次是數(shù)據(jù)、信息、知識和智慧，處于上方的信息、知識和智慧全都離不開數(shù)據(jù)的表征。教師畫像的構(gòu)建需要有效運(yùn)用全過程多模態(tài)的教研數(shù)據(jù)，才能有效地表征教研情況、發(fā)現(xiàn)隱性信息和預(yù)測教師教研行為變化，以支持教研決策智慧的生成。
(一)智能技術(shù)與教研數(shù)據(jù)采集
智能技術(shù)的興起和教育應(yīng)用，使各類教研數(shù)據(jù)以更大容量和更快速度產(chǎn)生和匯聚于各類便捷的智能設(shè)備中，形成“教研大數(shù)據(jù)”。教育是一個(gè)復(fù)雜的育人系統(tǒng)，對包括教研在內(nèi)的一切教育決策的容錯(cuò)性較小，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的教師畫像要求科學(xué)精準(zhǔn);此外，參與教研只是教師眾多社會屬性之一，指向精準(zhǔn)教研的教師畫像需要聚焦于與教研活動(dòng)緊密相關(guān)的數(shù)據(jù)，相比數(shù)據(jù)體量的絕對大小，本研究更強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的“教研相關(guān)性”和“價(jià)值密度”。與教研數(shù)據(jù)采集相關(guān)的智能技術(shù)可以分為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、富媒體技術(shù)和感知技術(shù)。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持抓取描摹教師教研行為軌跡的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，如教研社交網(wǎng)站公開數(shù)據(jù)和教研管理平臺用戶日志。教研管理平臺面向所有參研教師，提供教師需要的教研資源以及同伴交流、聽評課和個(gè)人電子檔案袋等線上功能模塊，這些數(shù)據(jù)具有較高教研相關(guān)性和價(jià)值;教研社交網(wǎng)站為教師提供了跨時(shí)空的同伴交流平臺，教師可以組建志同道合的教研共同體。
富媒體技術(shù)支持抓取圖文聲像和超鏈接等多種媒體形式的交互式教研數(shù)據(jù)。教研管理平臺中海量的教研資源和數(shù)字化教研實(shí)踐成果多以富媒體形式呈現(xiàn)，如教學(xué)設(shè)計(jì)、課例視頻等，這類非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提升了教研數(shù)據(jù)的可挖掘性，但也對數(shù)據(jù)采集和處理提出了更大挑戰(zhàn)。
感知技術(shù)支持抓取教師在教研過程中產(chǎn)生的聽覺、視覺和觸覺等感知交互數(shù)據(jù)，這類技術(shù)借助智能終端或可穿戴設(shè)備實(shí)時(shí)獲取教師的感官數(shù)據(jù)，如教師的語言、行為、面部情緒、眼神等，能夠輔助發(fā)現(xiàn)教師教研的內(nèi)隱信息。
相較于一般網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)，教研數(shù)據(jù)具有更高更特殊的用戶價(jià)值，因其關(guān)乎教師群體的隱私，并且伴有學(xué)生數(shù)據(jù)以及其他教育數(shù)據(jù)，因此，在數(shù)據(jù)采集前應(yīng)使利益相關(guān)者知情并取得其許可，同時(shí)，在數(shù)據(jù)處理中規(guī)范脫敏，保護(hù)隱私。
(二)五類數(shù)據(jù)描摹教師教研全過程
為了從多維度對教師進(jìn)行精準(zhǔn)畫像，需要對教師的教研數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。綜合考慮教師畫像需求和數(shù)據(jù)的可及性，涵蓋教師的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)、內(nèi)隱心理和外顯行為等特征，本研究提出了教師畫像所需的五大類教研數(shù)據(jù)，具體見表1。
表 1 教師教研數(shù)據(jù)的類別與來源
(1)教師特征數(shù)據(jù)包括教師的個(gè)人信息，能夠唯一地表征某位教師，初步描摹教師畫像的輪廓，此類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為簡單，包含明確的屬性和元組，可以通過教師人事系統(tǒng)或教研管理平臺直接導(dǎo)入完成采集。(2)教研心理數(shù)據(jù)是指反映教師參與教研過程的心理狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如滿意度、效能感等，由于這類數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的主觀性，需要通過問卷調(diào)查或訪談等方法獲取，為了減少主觀因素的干擾，目前也可以利用可穿戴設(shè)備實(shí)時(shí)捕獲和分析教師的心跳、眼動(dòng)、表情等生物特征數(shù)據(jù)。(3)社會交互數(shù)據(jù)映射出教師參與教研的內(nèi)隱交互情況，側(cè)重教師的網(wǎng)絡(luò)交互，如交互同伴、交互主題、交互時(shí)間和交互頻率等，此類數(shù)據(jù)可以判斷和預(yù)測教師的興趣和偏好。(4)教研行為數(shù)據(jù)涵蓋教師線上瀏覽、評論和下載教研資源、在線磨課、在線聽評課等教研行為。對于發(fā)生在線下的教研行為，可以通過視頻采集系統(tǒng)記錄、標(biāo)注和分析，實(shí)現(xiàn)線下數(shù)據(jù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換。(5)教研成果數(shù)據(jù)是教師在教研過程中伴隨式產(chǎn)出的數(shù)字化成果，如教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)案例、科研論文等，該類數(shù)據(jù)能夠反映教師關(guān)注的學(xué)科主題和教研的階段性成效。五類數(shù)據(jù)相輔相成，共同構(gòu)建出教師畫像。
(三)數(shù)據(jù)間的有效關(guān)聯(lián)，使教師畫像更豐富精準(zhǔn)
數(shù)據(jù)并非僅有單一的使用維度和價(jià)值指向，不同數(shù)據(jù)之間的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)可產(chǎn)生不可估量的價(jià)值。要構(gòu)建豐富精準(zhǔn)的教師畫像，需要在保證核心教研數(shù)據(jù)完整采集的基礎(chǔ)上，盡可能多地有效關(guān)聯(lián)其他對教師畫像有價(jià)值的數(shù)據(jù)。如圖1所示，從不同主體的視角看，與教師教研相關(guān)的還有教師的課程教學(xué)數(shù)據(jù)、學(xué)生學(xué)情大數(shù)據(jù)、學(xué)校的公開教育數(shù)據(jù)以及區(qū)域教育部門的教育大數(shù)據(jù)，組成了構(gòu)建教師畫像的外延數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過多維度和多層次關(guān)聯(lián)，能夠搭載不同的教研應(yīng)用場景并發(fā)揮作用。
圖 1 不同主體之間的教育數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)
(1)教師的課程教學(xué)數(shù)據(jù)是指教師日常教學(xué)實(shí)踐產(chǎn)生的行為數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)不在教研范疇內(nèi)，但教研與教學(xué)息息相關(guān)，分析課程教學(xué)行為能夠更好地指向教師在教研中存在的問題;(2)學(xué)生的學(xué)情大數(shù)據(jù)可以構(gòu)建學(xué)生畫像，為師生畫像的匹配應(yīng)用提供基礎(chǔ);(3)學(xué)校公開教育數(shù)據(jù)可以反映教師個(gè)體的專業(yè)發(fā)展情境;(4)教育部門擁有的區(qū)域教育大數(shù)據(jù)能夠豐富教師群體畫像的數(shù)據(jù)維度。聚焦核心教研數(shù)據(jù)可以使教師畫像更精準(zhǔn)，而有效關(guān)聯(lián)核心數(shù)據(jù)和外延數(shù)據(jù)可以使教師畫像更豐富。
四、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)支持的教師畫像邏輯框架與實(shí)現(xiàn)流程
畫像建構(gòu)要以真實(shí)性、科學(xué)性和精準(zhǔn)性為原則。表征和預(yù)測教師在教研過程中的行為方式，能夠塑造一個(gè)虛擬化的真實(shí)教師模型，為教研服務(wù)的提質(zhì)增效提供事實(shí)性參考和預(yù)測性依據(jù)。本研究提出了精準(zhǔn)教研視域下的教師畫像的邏輯框架和實(shí)現(xiàn)流程，如圖2所示。
圖 2 教師畫像的邏輯實(shí)現(xiàn)框架
(一)教研數(shù)據(jù)預(yù)處理
在智能技術(shù)的支持下，教研數(shù)據(jù)采集得以完成。由于數(shù)據(jù)來源于多個(gè)異構(gòu)的原始數(shù)據(jù)庫，會存在格式不統(tǒng)一、噪聲干擾、數(shù)值缺失或不規(guī)范等情況，因此，有必要在數(shù)據(jù)分析之前進(jìn)行預(yù)處理，這更方便計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理。關(guān)鍵的技術(shù)思路和步驟包括數(shù)據(jù)清理(Data Cleaning)、數(shù)據(jù)集成(Data Integration)、數(shù)據(jù)歸約(Data Reduction)和數(shù)據(jù)變換(Data Transforming)[19]。
數(shù)據(jù)清理主要是對屬性缺失和不符合畫像目標(biāo)的值進(jìn)行偏差檢測，再利用清理工具進(jìn)行變換或處理。例如采集社會交互數(shù)據(jù)過程中可能爬取了教師在公開網(wǎng)站上的日常交互數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)沒有指向教研活動(dòng)，價(jià)值甚微。數(shù)據(jù)集成是指把采集到的異源教研數(shù)據(jù)集成至同一邏輯視圖中。為保證教師畫像后續(xù)構(gòu)建的準(zhǔn)確性和易操作性，需要先建立一個(gè)教師畫像數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中合并、處理和管理多源異構(gòu)的教研數(shù)據(jù)，該步驟需要解決的關(guān)鍵問題有實(shí)體識別和數(shù)據(jù)值沖突的檢測和解決。接下來需要對這些可能非常龐大的數(shù)據(jù)集進(jìn)行歸約，通常有維歸約、數(shù)量歸約和數(shù)據(jù)壓縮三種思路和策略。數(shù)據(jù)變換是指將數(shù)據(jù)變換統(tǒng)一成適合畫像挖掘的格式[20]。
(二)教師畫像模型構(gòu)建
教師畫像模型的構(gòu)建是至關(guān)重要的一步，本研究的教師畫像模型基于前面的五大類教研數(shù)據(jù)分別進(jìn)行建模，形成教師特征模型、教研心理模型、社會交互模型、教研行為模型和教研成果模型，每類模型的數(shù)據(jù)處理和訓(xùn)練方法因數(shù)據(jù)屬性差異有所不同，最終生成事實(shí)標(biāo)簽、模型標(biāo)簽或預(yù)測標(biāo)簽。
統(tǒng)計(jì)分析生成事實(shí)標(biāo)簽。對于描述既定事實(shí)的數(shù)據(jù)，可以利用文本挖掘算法、自然語言處理方法將原始數(shù)據(jù)按照特定的統(tǒng)計(jì)算法生成事實(shí)標(biāo)簽，事實(shí)標(biāo)簽是預(yù)測標(biāo)簽的基礎(chǔ)。比如通過教研管理系統(tǒng)中的用戶設(shè)置獲取教師的個(gè)人信息，如性別、年齡和教齡等，直接統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)化生成教師特征標(biāo)簽。
建模分析生成模型標(biāo)簽。建模分析是教師畫像構(gòu)建最重要的技術(shù)步驟，模型標(biāo)簽是指原始數(shù)據(jù)中不存在直接對應(yīng)的數(shù)據(jù)，而是需要通過定義規(guī)則和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)才能生成的標(biāo)簽實(shí)例，它是教師標(biāo)簽體系的核心。教師畫像模型可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行特征提取和選擇，輸入大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練集，選擇適宜算法進(jìn)行訓(xùn)練，不斷優(yōu)化并達(dá)到訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)。比如要為M教師參與某教研活動(dòng)的滿意度打上數(shù)字化標(biāo)簽，需要綜合關(guān)聯(lián)教師在參研中瀏覽活動(dòng)內(nèi)容的時(shí)長、頻率，與教研同伴交互討論的頻率、主題，以及在此次教研活動(dòng)中產(chǎn)出的成果等數(shù)據(jù)，并計(jì)算定義不同行為標(biāo)簽的權(quán)重，標(biāo)簽權(quán)重由衰減因子、行為權(quán)重、接觸點(diǎn)權(quán)重、數(shù)據(jù)量和隨機(jī)誤差之間的數(shù)學(xué)關(guān)系決定[21]，最終得到一個(gè)M教師滿意程度的標(biāo)簽。
模型預(yù)測生成預(yù)測標(biāo)簽。在事實(shí)標(biāo)簽和模型標(biāo)簽的基礎(chǔ)上，可以通過預(yù)測算法和聚類算法對模型進(jìn)行訓(xùn)練優(yōu)化，輸出更多具有概率預(yù)測和價(jià)值預(yù)測功能的標(biāo)簽。例如基于教研數(shù)據(jù)挖掘來判斷教師的專業(yè)發(fā)展短板，或是通過識別教師高頻瀏覽的教研資源來預(yù)測教師下一步需要的服務(wù)和資源以實(shí)現(xiàn)智能推送。此外，預(yù)測標(biāo)簽還能彌補(bǔ)事實(shí)標(biāo)簽的缺失。假設(shè)教師任教學(xué)科的信息丟失了，而在社會交互模型中，預(yù)測算法通過語義判斷教師與同伴交流過程中主題關(guān)鍵詞多為英語教學(xué)方面的內(nèi)容，初步判別該教師的交互圈中多為英語學(xué)科教師，則該教師在一定概率上也可能是英語教師，基于這個(gè)預(yù)測結(jié)果，可以為教師推薦更多相關(guān)的資源。
在實(shí)際建模中，需要根據(jù)不同畫像標(biāo)簽的特點(diǎn)和需求選擇建模算法，以此優(yōu)化教師畫像，更加精準(zhǔn)地描摹出教研教師的虛擬特征。
(三)教師個(gè)體標(biāo)簽體系建立
面向場景應(yīng)用的教師個(gè)體標(biāo)簽體系(Personal Tags System)是在教研數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過合理有效的模型和算法為不同教師打上的數(shù)字化語義標(biāo)簽集。標(biāo)簽體系的分類需要遵循相互獨(dú)立、完全窮盡的原則，每一個(gè)子標(biāo)簽集應(yīng)能覆蓋父標(biāo)簽集的所有數(shù)據(jù)。本研究構(gòu)建的完整教師畫像標(biāo)簽體系如圖3所示，X、Y、Z三個(gè)維度分別描述了標(biāo)簽體系的不同屬性，立體化指向精準(zhǔn)教研應(yīng)用場景。
圖 3 教師畫像的個(gè)體標(biāo)簽體系
教師畫像標(biāo)簽體系的X維是五類標(biāo)簽，由左往右分別是教師特征標(biāo)簽、教研心理標(biāo)簽、社會交互標(biāo)簽、教研行為標(biāo)簽和教研成果標(biāo)簽，每類標(biāo)簽的原始數(shù)據(jù)對應(yīng)表1的數(shù)據(jù)分類。從數(shù)據(jù)的時(shí)效性看，從左往右也可以將標(biāo)簽分為靜態(tài)屬性標(biāo)簽和動(dòng)態(tài)屬性標(biāo)簽。前者是指相對穩(wěn)定不變的教研數(shù)據(jù)，例如人口統(tǒng)計(jì)學(xué)屬性的數(shù)據(jù)：教師的基本信息、教育背景和工作經(jīng)歷。動(dòng)態(tài)屬性標(biāo)簽是指根據(jù)用戶行為產(chǎn)生而不斷動(dòng)態(tài)更新的教研數(shù)據(jù)，例如教研行為標(biāo)簽。
教師畫像標(biāo)簽體系的Y維是每一類標(biāo)簽的下級標(biāo)簽集合。標(biāo)簽體系共劃分為三級，教師基本特征是一級標(biāo)簽，基本信息是二級標(biāo)簽，姓名是三級標(biāo)簽，第四級是具體描述姓名的語義化標(biāo)簽實(shí)例，其他標(biāo)簽同理類推。
教師畫像標(biāo)簽體系的Z維是標(biāo)簽屬性。由教師畫像構(gòu)建可知，事實(shí)標(biāo)簽、模型標(biāo)簽和預(yù)測標(biāo)簽三種不同屬性標(biāo)簽基于不同數(shù)據(jù)處理方法而產(chǎn)生，三種標(biāo)簽的平衡搭配能夠提高教師畫像表征、發(fā)現(xiàn)與預(yù)測教研行為的精準(zhǔn)性和可靠性。
(四)教師畫像質(zhì)量評估
面對每位教師的個(gè)性化畫像，如何對畫像的質(zhì)量進(jìn)行評估是畫像輸出應(yīng)用之前的重要環(huán)節(jié)。質(zhì)量評估需要評價(jià)已生成的畫像在多大程度滿足精準(zhǔn)教研的需求，即表征、發(fā)現(xiàn)和預(yù)測教師的教研特征、需求、偏好和行為有效程度多高，常用的評估指標(biāo)包括準(zhǔn)確率、覆蓋率和時(shí)效性。
首先，準(zhǔn)確率是畫像質(zhì)量評估的首要指標(biāo)。準(zhǔn)確率的驗(yàn)證可以通過抽取部分測試數(shù)據(jù)集來計(jì)算正確的教師標(biāo)簽數(shù)量占教師標(biāo)簽總樣本的比值。其次，覆蓋率的驗(yàn)證則通過計(jì)算標(biāo)簽覆蓋的教師比值來評價(jià)標(biāo)簽覆蓋廣度，計(jì)算覆蓋教師的人均標(biāo)簽數(shù)來評價(jià)標(biāo)簽覆蓋密度。值得注意的是，準(zhǔn)確率和覆蓋率是一組互斥指標(biāo)，在畫像的評估和迭代改進(jìn)中需要權(quán)衡取舍，在保證準(zhǔn)確率的前提下，盡可能提高畫像模型的覆蓋率。最后，時(shí)效性對某些標(biāo)簽的質(zhì)量評估至關(guān)重要，例如，教研興趣標(biāo)簽、教研偏好標(biāo)簽以及教研行為變化軌跡標(biāo)簽等，需要有良好的更新機(jī)制來保障此類標(biāo)簽的時(shí)效性。
在評估、反饋和迭代優(yōu)化之后，可以通過教師畫像管理系統(tǒng)的可視化工具輸出教師畫像。通常使用標(biāo)簽云來呈現(xiàn)出教師個(gè)體的完整畫像，繼而統(tǒng)計(jì)生成專業(yè)詳盡的教師教研分析報(bào)告，為頂層的教研應(yīng)用場景提供服務(wù)，如圖3所示。
(一)對照個(gè)體畫像，促進(jìn)教師自身認(rèn)知與發(fā)展
教師既是畫像的核心對象，也是畫像的首要服務(wù)用戶。語義明確的數(shù)字化標(biāo)簽構(gòu)成了教師個(gè)人的專業(yè)發(fā)展報(bào)告，可視化呈現(xiàn)了教師參與教研過程的績效表現(xiàn)，是教師數(shù)據(jù)化的自我，能夠促進(jìn)其對自身更加客觀和深層次的認(rèn)知與評價(jià)。
首先，教師借助畫像進(jìn)行教研績效的自我診斷和評價(jià)。教師往往缺乏對所參與的教研活動(dòng)反思的自主性，教師畫像作為工具輔助教師回憶和審視教研活動(dòng)全過程，幫助其多維度認(rèn)知行為表現(xiàn)、優(yōu)缺點(diǎn)和現(xiàn)存疑問等，摒棄以往片面的經(jīng)驗(yàn)性感知。其次，教師借助畫像規(guī)劃專業(yè)發(fā)展路線。在時(shí)代和政策的導(dǎo)向下，教師參照優(yōu)秀教師的畫像，對比自身不足，了解自身的角色定位，制定專業(yè)發(fā)展規(guī)劃，這能夠督促和引導(dǎo)教師不斷提升自我。最后，教師借助自身畫像優(yōu)化課堂教學(xué)。教師畫像中包含同伴聽課的評價(jià)標(biāo)簽，同時(shí)，關(guān)聯(lián)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和評教數(shù)據(jù)。積極的評價(jià)能極大增強(qiáng)教師的效能感，激勵(lì)他們朝更高目標(biāo)繼續(xù)努力，較低的評價(jià)也能幫助教師診斷自身教學(xué)能力，有針對性地訓(xùn)練特定的教學(xué)技能。
(二)整合群體畫像，驅(qū)動(dòng)教育決策者循證管理
對于決策者而言，當(dāng)教師畫像管理系統(tǒng)存儲的畫像樣本量足夠大的時(shí)候，教師的群體畫像整合而成的發(fā)展報(bào)告可以呈現(xiàn)本?；虮緟^(qū)域全體教師的教研總體情況，支持循證化管理和監(jiān)控教研活動(dòng)的組織和開展，制定教研決策方案。
其一是教研活動(dòng)的評價(jià)和管理。在國家日益重視教師隊(duì)伍建設(shè)的背景下，通過數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)更加適配教師專業(yè)發(fā)展的精準(zhǔn)評價(jià)，是反促教研效能提升的重要抓手，教師畫像可以更加客觀地對教師進(jìn)行基于過程的伴隨式教研評價(jià)?；诮處煯嬒駡?bào)告，決策者可以在區(qū)域范圍內(nèi)將優(yōu)秀學(xué)?；騼?yōu)秀教師隊(duì)伍的專業(yè)發(fā)展軌跡進(jìn)行特征抽取，形成優(yōu)秀教師畫像數(shù)據(jù)庫進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)和方法的分享，帶動(dòng)新手教師快速成長，促進(jìn)協(xié)同發(fā)展。對于教研效能低下的學(xué)?；蚪處熽?duì)伍，需要仔細(xì)分析成因，吸收優(yōu)秀教師隊(duì)伍的經(jīng)驗(yàn)，從教研資源分配、教研環(huán)境規(guī)劃、教研專家輔助各方面對癥下藥，針對教研的痛點(diǎn)、難點(diǎn)調(diào)整和規(guī)劃新一輪教研計(jì)劃，并持續(xù)監(jiān)控和預(yù)警該群體的發(fā)展?fàn)顩r。
其二是區(qū)域教研資源精準(zhǔn)配置。我國地域間信息化水平差異巨大，不同地區(qū)的教師隊(duì)伍發(fā)展需求不同。教研員作為教師專業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)者和引領(lǐng)者、教研活動(dòng)的設(shè)計(jì)組織者，需要為不同實(shí)際的區(qū)域提供個(gè)性化解決方案。一方面，教研員可以利用教師群體畫像為不同需求的教師設(shè)計(jì)個(gè)性化教研活動(dòng)。以往教師培訓(xùn)為所有教師提供“千人一面”的研修服務(wù)，有了教師畫像，教研員可以在設(shè)計(jì)研修活動(dòng)之前對教師群體進(jìn)行特征分析，抽取存在相似需求的，來自不同學(xué)科、不同學(xué)校甚至不同區(qū)域的教師組成小型工作坊，提供更加沉浸適切的研修活動(dòng)，提高教師興趣和教研效率，讓每一次研修都能產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性效能。另一方面，教研員可以為貧困落后地區(qū)提供精準(zhǔn)化教研幫扶方案，如適配當(dāng)?shù)貙?shí)際的教研活動(dòng)、教研資源和教師發(fā)展策略，提升專業(yè)發(fā)展機(jī)會公平性，改善貧困地區(qū)教育落后帶來的惡性循環(huán)發(fā)展困境。
其三是關(guān)于教師隊(duì)伍建設(shè)的政策制定。政策制定具有宏觀導(dǎo)向性，以往由于數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)的落后，限制了決策者對大范圍教師專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的考察，只能通過抽樣調(diào)查和實(shí)地走訪等形式了解小樣本的情況，難免存在數(shù)據(jù)不全面、不準(zhǔn)確，甚至“一刀切”的現(xiàn)象，而基于教師畫像庫，教師隊(duì)伍建設(shè)政策和方針的制定可從經(jīng)驗(yàn)決策轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)決策。
(三)關(guān)聯(lián)教研資源服務(wù)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)式精準(zhǔn)推薦
智能推薦引擎是教育領(lǐng)域的關(guān)注焦點(diǎn)，基于學(xué)習(xí)者認(rèn)知模型構(gòu)建智能推薦引擎，自適應(yīng)地為用戶提供個(gè)性化的資源服務(wù)推薦是具有重要意義的。教師在教研活動(dòng)中作為參與者，也是自主發(fā)展的特殊學(xué)習(xí)者，更加需要優(yōu)質(zhì)的資源和服務(wù)來支持其專業(yè)發(fā)展。精準(zhǔn)的教師畫像可以客觀描述教師的個(gè)體特征，還可以跟蹤發(fā)現(xiàn)和動(dòng)態(tài)預(yù)測教師的興趣和需求變化，這為教研資源供應(yīng)方的服務(wù)優(yōu)化提供了參考方向。
一方面，教師畫像能夠支持已有教研資源的精準(zhǔn)推薦。教師畫像中社會交互類標(biāo)簽和教研行為標(biāo)簽?zāi)軌虮碚骱皖A(yù)測教師的需求及偏好，這些數(shù)據(jù)在個(gè)性化推薦引擎中表征不同教師的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)風(fēng)格。教研管理系統(tǒng)據(jù)此以良好的資源組織形式和推送途徑，為不同教師提供個(gè)性化的優(yōu)質(zhì)教研資源、教研活動(dòng)、教研同伴、教研共同體組織和信息化教學(xué)工具等，還可以為教師制定專業(yè)發(fā)展路線。具體的實(shí)現(xiàn)思路為：將教師群體畫像導(dǎo)入教研資源智能推薦引擎，通過改進(jìn)符合教師特征的學(xué)習(xí)者模型，訓(xùn)練教研資源的語義表征，完成教師個(gè)體和資源的雙向匹配。
另一方面，教師畫像還能輔助面向需求的教研資源精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。在開發(fā)教研資源之前，傳統(tǒng)用戶研究的方式是進(jìn)行走訪調(diào)查，只了解部分教師代表的訴求，沒法量化對某一資源設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性評價(jià)，盲目開發(fā)而導(dǎo)致資源浪費(fèi)。如果能夠精確了解目標(biāo)用戶的需求，例如通過標(biāo)簽聚類對教師群體進(jìn)行同質(zhì)或異質(zhì)的聚合，了解到年輕教師偏好資源的功能豐富性，年長教師更注重資源的易用性，教研資源服務(wù)提供方將能精準(zhǔn)地為不同類型的教師設(shè)計(jì)資源并精準(zhǔn)投放，實(shí)現(xiàn)雙贏。
(四)搭載學(xué)生畫像，支持師生個(gè)性化配對
教師通過教研促進(jìn)專業(yè)發(fā)展，最終是為了服務(wù)教學(xué)而促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。教育界對“因材施教”的個(gè)性化教學(xué)的要求和呼聲越來越高，傳統(tǒng)學(xué)校教育中每一位學(xué)科教師固定負(fù)責(zé)一群學(xué)生的教學(xué)，學(xué)生之間的學(xué)習(xí)風(fēng)格迥異，對知識點(diǎn)的接受方式和接受頻率不一，即使目前已經(jīng)開始在課堂教學(xué)中引入大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，教師能夠了解不同學(xué)生的學(xué)情，但一位教師在課堂上仍無力滿足幾十位學(xué)生的個(gè)性化需求?！半p師服務(wù)”提出為每位學(xué)生匹配在線教師，提供一對一的個(gè)性化輔導(dǎo)[22]。將教師畫像和學(xué)生畫像進(jìn)行匹配，將能夠支持這一應(yīng)用場景的有效實(shí)現(xiàn)。學(xué)生在學(xué)業(yè)上遇到難題，平臺能夠?yàn)槠渫扑]和匹配最擅長該知識點(diǎn)的在線教師;平臺能夠?qū)⒔處煹慕虒W(xué)風(fēng)格和學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格進(jìn)行模型構(gòu)建，輸出相互適配的師生組合;教師可以基于學(xué)生畫像，精確了解學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)短板等，反過來激勵(lì)教師更有針對性地參與教研活動(dòng)，提升教學(xué)技能和水平。
教師隊(duì)伍建設(shè)邁入了新時(shí)代，教師教研也面臨著精準(zhǔn)化的需求和契機(jī)。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的教師畫像，為此提供了一種技術(shù)解決方案。當(dāng)前，在國內(nèi)對教研視域下的教師畫像研究尚屬空白的背景下，本文系統(tǒng)探討了教師畫像構(gòu)建的必要性、可行性和具體實(shí)施方法，并闡釋了相關(guān)應(yīng)用場景。對教師畫像的關(guān)注必將引發(fā)更多相關(guān)研究，未來，教師畫像在精準(zhǔn)教研中的應(yīng)用落地和實(shí)踐檢驗(yàn)是重點(diǎn)，同時(shí)，還需要重點(diǎn)加強(qiáng)教師畫像實(shí)現(xiàn)技術(shù)中的多源數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、數(shù)據(jù)開放共享和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)等工作和研究。
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Research on Portrait of Teachers from the Perspective of Precise Teaching and Research
HU Xiaoyong, LIN Zirou
(Educational Informational Technology College, South China Normal University, Guangzhou Guangdong 510631)
[Abstract] Because of the demands for the construction of teaching staff in the new era, teaching and research need to be personalized and precise. Portraying teachers with various intelligent technologies is becoming an innovative way to solve the problem of precise teaching and research. However, at present, the study on the teachers' portraits from the perspective of precise teaching and research is still a blank in China. This paper illustrates the feasibility of data-driven teachers' portraits in the view of data collection, classification and effective correlation about teaching and research. Meanwhile, this paper analyzes the implementation process of teachers' portraits, including the data preprocessing, the modeling of teachers' portraits, the establishment of teachers' individual label system, and the quality evaluation of teachers' portraits, which provides a clear framework. Finally, this paper proposes four application scenarios for portraits of teachers, covering the perspectives of teachers, decision makers, service providers of teaching and research and students. This study makes a systematic discussion on the necessity, feasibility, methods and application scenarios of teachers' portraits form the perspective of precise teaching and research, aiming to provide reference for the related research.
[Keywords] Precise Teaching and Research; Portraits of Teachers; Data; Process; Application Scenario
基金項(xiàng)目：國家社會科學(xué)基金教育學(xué)一般課題“面向‘互聯(lián)網(wǎng)+’的教師教研形態(tài)轉(zhuǎn)型與變革研究”(課題編號：BCA180094)
作者簡介：胡小勇(1978—)，男，江西奉新人。教授，博士，主要從事信息化教學(xué)教研、智慧教學(xué)的理論與應(yīng)用等方面的研究。
