王超 顧小清 鄭隆威

[摘? ?要] 多模態(tài)教學(xué)數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準(zhǔn)教研具備精準(zhǔn)化、個性化特征，符合新時代教育研究的發(fā)展要求，因缺乏有效的技術(shù)支持、規(guī)范的頂層設(shè)計和數(shù)據(jù)解釋框架而難以真正落地。文章依托智能課堂中豐富的智能技術(shù)和多模態(tài)行為數(shù)據(jù)作為破解精準(zhǔn)教研難題的創(chuàng)新途徑，首先綜合證據(jù)資源、關(guān)系挖掘、數(shù)據(jù)報告等維度構(gòu)建適應(yīng)智能課堂教學(xué)環(huán)境的精準(zhǔn)教研模式，同時從數(shù)據(jù)獲取手段、數(shù)據(jù)樣態(tài)、關(guān)鍵技術(shù)等方面搭建精準(zhǔn)教研邏輯實(shí)現(xiàn)框架，為細(xì)致準(zhǔn)確地定位教學(xué)問題與規(guī)律提供了頂層指導(dǎo)。然后，整合和解釋數(shù)據(jù)以透視行為背后蘊(yùn)含的教學(xué)意義，形成數(shù)據(jù)解釋框架。文章最后指出，精準(zhǔn)教研若要實(shí)現(xiàn)智慧干預(yù)與決策，除在數(shù)據(jù)階段確?！熬迸c“準(zhǔn)”之外，還需在教學(xué)干預(yù)設(shè)計、教學(xué)改進(jìn)策略上做到準(zhǔn)確無誤。

[關(guān)鍵詞] 教育研究; 精準(zhǔn)教研; 智能課堂; 多模態(tài)數(shù)據(jù); 關(guān)系挖掘; 數(shù)據(jù)解釋

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡介] 王超（1992—），女，山東濰坊人。博士研究生，主要從事學(xué)習(xí)分析、計算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)研究。E-mail：wchao199@126.com。

一、鎖定：新時代教學(xué)研究的發(fā)展趨向

“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)化的教師隊伍”[1]是新時代教師隊伍建設(shè)改革的目標(biāo)。教育研究為提高教師教學(xué)能力而生，是推動中小學(xué)教師專業(yè)發(fā)展的有效手段。然而教育研究模式固化導(dǎo)致服務(wù)形式千篇一律，教師既不能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的學(xué)情分析，又難以對自身教學(xué)能力形成準(zhǔn)確的認(rèn)知，更無法對學(xué)生課堂學(xué)習(xí)實(shí)施精準(zhǔn)診斷、測評和個性化干預(yù)。精準(zhǔn)化和個性化是新時代對教育研究的要求[2]，是評價學(xué)生綜合素質(zhì)和教師課堂教學(xué)能力的必要條件。多模態(tài)教學(xué)數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準(zhǔn)教研完全具備精準(zhǔn)化、個性化特征[3]，是新時代教育研究的發(fā)展趨向。

教育研究或者教學(xué)研究簡稱教研，是教師或研究者在一定的理論支持下探究教學(xué)過程、解釋教學(xué)現(xiàn)象以及解決教學(xué)問題的活動[4]。目前以“互聯(lián)網(wǎng)+教研”為思路的教研模式受到了追捧，基于網(wǎng)絡(luò)的同課異構(gòu)教研、線上線下混合教研、遠(yuǎn)程協(xié)同教研等組織形式逐漸趨向成熟[5]。相比之下，數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準(zhǔn)教研因?qū)ο嚓P(guān)利益者的認(rèn)知能力、經(jīng)費(fèi)投入、技術(shù)支撐和評價機(jī)制等都有比較強(qiáng)烈的依賴程度，又缺乏規(guī)范的頂層設(shè)計、有效的技術(shù)支持和數(shù)據(jù)解釋框架而難以真正落地[6]。為此，本研究將借助智能課堂得天獨(dú)厚的技術(shù)與數(shù)據(jù)條件，從頂層設(shè)計的視域構(gòu)建智能課堂支持的精準(zhǔn)教研模式。

在普通課堂教學(xué)環(huán)境中，教學(xué)行為數(shù)據(jù)的獲取多數(shù)通過錄播系統(tǒng)和人工觀察來完成，因此驅(qū)動精準(zhǔn)教研的數(shù)據(jù)絕大部分來自師生在某一行為上的投入時間和發(fā)生頻次，或者是某些外顯行為序列[7]，這些粗放式、粗粒度、單模態(tài)的行為采集與統(tǒng)計分析并不能準(zhǔn)確量化教師的教學(xué)特征，無法精確地獲取課堂教學(xué)全貌[3]，教育研究仍存在難以察覺的死角。而綜合師生行為數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)服務(wù)從學(xué)校角度出發(fā)[8]，未能支持課堂教學(xué)研究。目前針對智能課堂的教學(xué)研究采用傳統(tǒng)的視頻分析法或單模態(tài)行為序列分析法，只能得到課堂互動強(qiáng)度、活躍度等淺層信息[9-10]，缺少對行為數(shù)據(jù)的深層精準(zhǔn)探究。因此，本研究將結(jié)合師生的行為、心理和生理等特征，構(gòu)建適應(yīng)智能課堂教學(xué)環(huán)境的精準(zhǔn)化教育研究模式與實(shí)現(xiàn)路徑，以深度聚焦智能課堂教學(xué)規(guī)律和教學(xué)問題。

二、求證：智能課堂教學(xué)環(huán)境對精準(zhǔn)教研的支撐

教學(xué)行為是洞悉教學(xué)過程和學(xué)習(xí)本質(zhì)的重要依據(jù)，更是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教研的關(guān)鍵證據(jù)[3]。在構(gòu)建針對智能課堂的精準(zhǔn)教研模式之前，有必要厘清智能課堂教學(xué)行為的概念，明確多模態(tài)行為數(shù)據(jù)的內(nèi)部關(guān)聯(lián)。智能課堂教學(xué)環(huán)境因具備豐富的智能技術(shù)，可實(shí)時連續(xù)追蹤教學(xué)過程中的多模態(tài)教學(xué)行為[11]，可為精準(zhǔn)教研提供多種應(yīng)用方向。

（一）多模態(tài)課堂教學(xué)行為是精準(zhǔn)教研的基石

傳統(tǒng)課堂教學(xué)行為研究通常認(rèn)為行為是個體受到思想控制而表征出來的外顯活動，并將課堂教學(xué)行為分為教師行為、學(xué)生行為和互動行為。在智能課堂環(huán)境下，教學(xué)行為不再只代表能夠被肉眼直接觀察到的外顯行為。多模態(tài)數(shù)據(jù)的采集與分析設(shè)備使生理和心理行為數(shù)據(jù)的獲取成為可能。行為的概念變得更加寬泛。本研究采用心理學(xué)對行為的界定[12]，認(rèn)為行為是有機(jī)體在各種內(nèi)外部刺激的影響下所產(chǎn)生的可以被觀測和測量到的活動或者反應(yīng)。人類社會中個體的行為具備生理機(jī)制和心理機(jī)制，心理活動的狀態(tài)和過程可以解釋外顯行為的發(fā)生與發(fā)展規(guī)律[12]。

在智能課堂教學(xué)環(huán)境中，利用教學(xué)主體的外顯行為數(shù)據(jù)和生理信號數(shù)據(jù)診斷其心理狀態(tài)。學(xué)習(xí)者心理認(rèn)知、外部教學(xué)事件與教學(xué)階段存在對應(yīng)關(guān)系[13]。有些心理過程可直接通過外顯行為表征出來，比如教師的聲音表達(dá)、微笑、放松的身體姿勢、手勢、在教室里的位置和眼神接觸等多種外顯行為的組合能夠反映出教師的教學(xué)態(tài)度[14];有些心理過程可直接通過生理信號表征出來，比如通過學(xué)生的腦電信號解釋或者監(jiān)測信息的加工過程[15];還有一些心理狀態(tài)既可以通過外顯行為表征也可以通過生理信號診斷，比如聲調(diào)、面部表情和手勢等外顯行為，以及生物電等生理信息均可表征情緒狀態(tài)。當(dāng)然，并不是所有外顯行為和生理信號都能對應(yīng)特定的心理狀態(tài)，同樣，也并不是所有心理狀態(tài)都能通過外顯行為和生理信號診斷出來。而教育研究所關(guān)注的學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)與教師教學(xué)特質(zhì)等基本心理狀態(tài)或者心理過程一般可通過外顯行為或生理信號表征出來。

（二）智能課堂為精準(zhǔn)教研提供多模態(tài)行為數(shù)據(jù)支持

智能課堂教學(xué)環(huán)境具備智能錄播系統(tǒng)、可穿戴設(shè)備、電子平板等多模態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可高效地獲取多模態(tài)教學(xué)數(shù)據(jù)。同時，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷進(jìn)化，使面對面教學(xué)過程中的教學(xué)語言、教學(xué)行為動作等外顯行為數(shù)據(jù)以及心率、皮膚電等內(nèi)在生理信號的提取、關(guān)聯(lián)和分析實(shí)現(xiàn)了自動化和智能化[16]，這將有效支持教學(xué)研究者正確總結(jié)課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)課堂教學(xué)問題以及科學(xué)研究課堂教學(xué)方法。

課堂多模態(tài)教學(xué)行為數(shù)據(jù)包含外顯數(shù)據(jù)（可被觀察，如書寫、舉手、皺眉等）和內(nèi)隱信號（需要儀器測量，如眼動、心電、腦電等）[17]。不論是單一數(shù)據(jù)類型還是多類型數(shù)據(jù)的聯(lián)合，均有可能反映教學(xué)主體的個體特征和所處的教學(xué)情境。比如眼動線索可以反映學(xué)生在課堂上的注意力分布[18]，定位學(xué)生感興趣的教學(xué)內(nèi)容或者多媒體形式;注視密度和眼跳路徑等指標(biāo)能夠反映學(xué)生的信息整合模式[19];眼動線索指標(biāo)結(jié)合學(xué)習(xí)者的自我報告數(shù)據(jù)和學(xué)業(yè)成就可以呈現(xiàn)出學(xué)習(xí)者使用不同課堂教學(xué)載體表現(xiàn)出的不同學(xué)習(xí)模式和學(xué)習(xí)滿意度[20]，還能表征不同能力學(xué)習(xí)者的視覺信息認(rèn)知模式。除以上“一對多”的情況，還存在多個數(shù)據(jù)度量同一指標(biāo)的情況[21]。比如話語、面部表情以及生理信號均可反映出學(xué)生的情感學(xué)習(xí)狀態(tài)[22-23]，這些多模態(tài)的課堂教學(xué)數(shù)據(jù)能夠全面繪制學(xué)生課堂情感學(xué)習(xí)畫像。智能課堂環(huán)境為精準(zhǔn)教研提供多模態(tài)行為數(shù)據(jù)支持，使教師擺脫繁重及重復(fù)性的教學(xué)工作[24]，促生更科學(xué)、直觀的教學(xué)診斷、評估與干預(yù)手段。

（三）智能課堂為精準(zhǔn)教研打開多個應(yīng)用窗口

智能化學(xué)習(xí)時代關(guān)注教和學(xué)的全過程，從學(xué)生的學(xué)、教師的教和教學(xué)互動三方面展開，聚焦到師生的行為、心理和生理特征[25]。課堂教學(xué)過程中學(xué)習(xí)者的注意力、記憶力和情緒波動等非認(rèn)知學(xué)習(xí)狀態(tài)，以及信息加工處理與調(diào)用等認(rèn)知學(xué)習(xí)狀態(tài)等可通過腦電信號、心電信號、面部表情、手寫筆記等數(shù)據(jù)量化得到[26-29]。教學(xué)研究者利用多模態(tài)的課堂教學(xué)行為數(shù)據(jù)實(shí)施規(guī)?；恼n堂學(xué)習(xí)評估[15]，以追蹤學(xué)生課堂學(xué)習(xí)狀態(tài)，分析學(xué)生個體差異，支持個性化的課堂學(xué)習(xí)干預(yù)與指導(dǎo)。

評估與改善教師教學(xué)表現(xiàn)是教學(xué)研究關(guān)注的另一關(guān)鍵問題[16，30]。通過采集和分析教師課堂教學(xué)行為數(shù)據(jù)，可以評估教師的課堂教學(xué)能力、診斷教師課堂教學(xué)特點(diǎn)或者風(fēng)格、檢測教師課堂教學(xué)習(xí)慣和缺陷[31]，為提升教師專業(yè)教學(xué)技能提供生理和心理方面的證據(jù)支撐。智能教學(xué)環(huán)境下的多模態(tài)數(shù)據(jù)為診斷教師課堂教學(xué)特點(diǎn)提供了更加全面客觀的證據(jù)。另一方面，多數(shù)情況下，學(xué)生群體的課堂參與度、注意力、情緒波動和認(rèn)知負(fù)荷等學(xué)習(xí)狀態(tài)會受教師言行、教學(xué)內(nèi)容的組織與呈現(xiàn)、課堂氛圍等要素的控制[16，32]，因此學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)也能客觀刻畫教師的課堂教學(xué)表現(xiàn)。

課堂互動是非常重要的多模態(tài)教學(xué)行為數(shù)據(jù)來源[33]。有效的課堂互動能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)、培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力[34-35]。教學(xué)研究者關(guān)注課堂互動的現(xiàn)狀[36]、課堂互動工具和框架的設(shè)計[37]等問題。智能課堂教學(xué)應(yīng)用為課堂互動教學(xué)研究提供了新的研究視角和范式。利用多模態(tài)的課堂互動數(shù)據(jù)，教學(xué)研究者可以洞悉師生互動和生生互動的詳細(xì)過程和發(fā)生機(jī)制，探究協(xié)作學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者之間在情感、認(rèn)知、參與等方面的動態(tài)協(xié)同調(diào)節(jié)關(guān)系，設(shè)計有效促進(jìn)學(xué)習(xí)的課堂互動工具等。

三、尋徑：智能課堂中教育研究的“精準(zhǔn)”之路

具備教師培訓(xùn)功能的教研活動應(yīng)該精準(zhǔn)關(guān)注教師的專業(yè)發(fā)展過程[38]。已有研究基于大數(shù)據(jù)構(gòu)建了多源多層教師專業(yè)發(fā)展分析模型[39]，但尚不能聚焦教師課堂教學(xué)問題。本研究將從活動理論出發(fā)，構(gòu)建一種精準(zhǔn)化教研模式，以充分利用智能環(huán)境資源準(zhǔn)確深度挖掘課堂教學(xué)問題。

（一）精準(zhǔn)教研模型的理論基礎(chǔ)

活動理論中，活動系統(tǒng)由三個核心成分（主體、客體和共同體）和三個次要成分（工具、規(guī)則和勞動分工）組成，次要成分連接核心成分，它們之間的聯(lián)系如圖1所示。在課堂教學(xué)活動中，生生互動與師生互動等構(gòu)成了課堂教學(xué)共同體/群體。共同體產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為精準(zhǔn)教研提供了教學(xué)互動數(shù)據(jù)資源。教師和學(xué)生作為課堂教學(xué)活動的主體，通過使用各種教學(xué)媒體、設(shè)備、應(yīng)用軟件等工具輔助教與學(xué)，實(shí)現(xiàn)與教學(xué)活動客體（教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)等）間的連接。教師與學(xué)生通過使用各種教學(xué)輔助工具完成教學(xué)內(nèi)容的傳授與學(xué)習(xí)以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。主體（教師與學(xué)生）與群體（教學(xué)互動群體）之間通過課堂組織和紀(jì)律等規(guī)則聯(lián)系起來。規(guī)則協(xié)調(diào)教學(xué)主體和教學(xué)群體，是教學(xué)活動中的制約和秩序。比如多數(shù)情況下學(xué)生要聽從教師安排，師生互動和生生互動時要保持某種關(guān)系，參加角色扮演等活動時要遵守角色設(shè)定等。當(dāng)然，精準(zhǔn)教研的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)。規(guī)則和分工等活動理論原始要素在課堂中較難以數(shù)據(jù)形式表征，因此，活動理論支持下的精準(zhǔn)教研數(shù)據(jù)來源主要來自教學(xué)主體、客體、群體和工具。

（二）適應(yīng)智能課堂教學(xué)環(huán)境的精準(zhǔn)教研模式

綜合智能課堂教學(xué)環(huán)境的特點(diǎn)，以活動理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建如圖2所示的精準(zhǔn)教研模式。多模態(tài)的精準(zhǔn)教研證據(jù)資源是教學(xué)研究內(nèi)容的重要支撐，決定著精準(zhǔn)教研的范疇。教師的教、學(xué)生的學(xué)以及教學(xué)互動數(shù)據(jù)以外顯行為、生理信號和心理狀態(tài)等多種模態(tài)存在。數(shù)據(jù)挖掘與關(guān)系挖掘是確保精準(zhǔn)教研的“精”之所在，強(qiáng)調(diào)關(guān)注多模態(tài)的教學(xué)行為序列，獲取某一行為與其前后行為之間的關(guān)聯(lián)以及某一模態(tài)的行為與其同時發(fā)生或者前后發(fā)生的其他模態(tài)的行為之間的關(guān)聯(lián)，建立或歸因行為與行為之間以及各教學(xué)效果與行為之間的關(guān)系，從而細(xì)致準(zhǔn)確地聚焦教學(xué)過程中不易被察覺的教學(xué)規(guī)律與問題。比如通過歸因分析，構(gòu)建多模態(tài)行為序列與教學(xué)效果的因果關(guān)系以全面細(xì)致地探究影響教學(xué)效果的行為因素;通過關(guān)系挖掘，可構(gòu)建行為與行為之間的關(guān)聯(lián)以得到人力無法察覺到的課堂教學(xué)行為規(guī)律等。

將數(shù)據(jù)挖掘與關(guān)系挖掘得到的結(jié)果形成教學(xué)數(shù)據(jù)分析報告，以簡要直觀的方式聚焦分析結(jié)果，供教研評課使用[10]。教研主體可以根據(jù)分析結(jié)果描述教師與學(xué)生的課堂教學(xué)行為特征，發(fā)掘教師在課堂教學(xué)中存在的問題與教學(xué)現(xiàn)象，診斷并評估教師的課堂教學(xué)表現(xiàn)，總結(jié)教學(xué)規(guī)律，最終為教師制定個性化的課堂教學(xué)改進(jìn)策略，設(shè)計教學(xué)干預(yù)手段。

以上教研內(nèi)容和目標(biāo)適配于多樣化的教研角色。不論是一線教師、教研員還是教學(xué)研究專家、教育企業(yè)等，均可從多模態(tài)教學(xué)行為數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準(zhǔn)教研中獲取具有針對性的教研結(jié)果。比如，一線教師可以反思自己的教學(xué)過程，正視自身的課堂教學(xué)問題，并制定修正方案，以改善課堂教學(xué)效果;教研員利用精準(zhǔn)教研視域下的教師畫像，對教師進(jìn)行教學(xué)考核;教育企業(yè)可以依據(jù)課堂教學(xué)中的固有問題，聚焦課堂教學(xué)需求，開發(fā)教育產(chǎn)品輔助課堂教學(xué)。

（三）智能課堂教學(xué)環(huán)境中精準(zhǔn)教研的邏輯實(shí)現(xiàn)框架

智能課堂教學(xué)環(huán)境中多模態(tài)數(shù)據(jù)支持的精準(zhǔn)教研實(shí)施需要遵循如圖3所示的邏輯步驟。首先，教研人員需明確數(shù)據(jù)類別以及數(shù)據(jù)采集手段與設(shè)備，同時要考慮到實(shí)際的智能環(huán)境條件是否能夠準(zhǔn)確捕獲所需數(shù)據(jù)。采集到學(xué)生、教師和課堂互動多模態(tài)數(shù)據(jù)之后，要對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。以上前期工作完成之后，進(jìn)入機(jī)器學(xué)習(xí)階段：抓取行為，實(shí)現(xiàn)行為特征選擇和標(biāo)簽識別，構(gòu)建學(xué)習(xí)模型。課堂教學(xué)行為數(shù)據(jù)以及人機(jī)交互數(shù)據(jù)的挖掘方法常見的有分類、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則、序列模式、頻繁項、文本挖掘，等等。關(guān)系挖掘是數(shù)據(jù)挖掘的一個重要方向，是發(fā)現(xiàn)多模態(tài)行為序列之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則和教學(xué)規(guī)律的關(guān)鍵手段，可以透視數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間隱藏的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

制定多模態(tài)數(shù)據(jù)解釋框架意味著研究者要通過各種方式挖掘數(shù)據(jù)背后的教學(xué)意義，不同數(shù)據(jù)特征表征著不同的標(biāo)簽即教學(xué)意義[21]，所以制定一套滿足教研目標(biāo)的標(biāo)簽體系或數(shù)據(jù)編碼體系是非常有必要的。最后將輸出多模態(tài)行為序列以及行為之間、行為與教學(xué)效果之間的關(guān)系，并以可視化儀表盤的形式呈現(xiàn)給教育研究者。邏輯框架為提高精準(zhǔn)教研質(zhì)量增強(qiáng)精準(zhǔn)教研效果提供了實(shí)現(xiàn)路徑和優(yōu)化依據(jù)。

四、賦彩：精準(zhǔn)教研數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的教學(xué)意義

精準(zhǔn)教研是數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育研究方法，因此有必要從教學(xué)角度解釋和整合數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)背后蘊(yùn)含的教學(xué)意義。綜合我國學(xué)者對課堂教學(xué)行為的研究成果，對智能課堂教學(xué)環(huán)境中驅(qū)動精準(zhǔn)教研的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和解釋，以透視多模態(tài)行為具備的教學(xué)色彩。

智能課堂教學(xué)環(huán)境中多模態(tài)數(shù)據(jù)支持的精準(zhǔn)教研數(shù)據(jù)來自于學(xué)生、教師和課堂互動。本研究以源自教師的行為數(shù)據(jù)為例（見表1），對多模態(tài)教研數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和解釋，探索多模態(tài)行為數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的教學(xué)意義。教師教研數(shù)據(jù)和學(xué)生教研數(shù)據(jù)是教學(xué)活動主體產(chǎn)生的，包括主體自身的屬性數(shù)據(jù)，比如性別、年齡等人口統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)以及學(xué)生已經(jīng)具備的學(xué)業(yè)成就。在教學(xué)活動中，教師和學(xué)生均會產(chǎn)生非言語外顯行為、言語行為、面部表情、眼動蹤跡和生理信號等數(shù)據(jù)，教師在教學(xué)過程中展示的多媒體內(nèi)容以及學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的學(xué)習(xí)筆記也是重要的教研數(shù)據(jù)。師生互動與生生互動產(chǎn)生的數(shù)據(jù)類別相似，除教學(xué)互動活動中常見的人體行為之外，還包括互動的內(nèi)容、頻次與時長等。教師和學(xué)生分別與多媒體工具的互動數(shù)據(jù)可由工具記錄生成，抓取操作行為數(shù)據(jù)。

不同類別的行為數(shù)據(jù)蘊(yùn)含著不同的教學(xué)意義。（1）教師在課堂教學(xué)中產(chǎn)生的非言語外顯行為數(shù)據(jù)蘊(yùn)含著教師的教學(xué)能力和行為習(xí)慣，表征教師對象征性動作、說明性動作、表露性動作、適應(yīng)性動作、調(diào)節(jié)性動作、距離性動作[40]等非言語教學(xué)行為的綜合運(yùn)用能力。教師在課堂教學(xué)中產(chǎn)生的言語行為能夠反映教師在系統(tǒng)講授和組織教學(xué)方面的語言應(yīng)用能力。教師的面部表情、眼動蹤跡、生理信號等數(shù)據(jù)在一定程度上反映了教師的心理狀態(tài)，比如通過眼動蹤跡可以探析教師的視覺行為模式等映射教師教學(xué)能力的關(guān)鍵要素。（2）學(xué)生的非言語外顯行為能夠表征注意力、學(xué)習(xí)態(tài)度等非認(rèn)知狀態(tài)，比如綜合利用抬頭率、低頭率、坐姿等多種行為可以判斷課堂學(xué)習(xí)參與狀態(tài)。學(xué)生的面部表情、眼動蹤跡和生理信號等數(shù)據(jù)可評估學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中的多種心理狀態(tài)，如學(xué)習(xí)情感等非認(rèn)知狀態(tài)以及記憶、決策等認(rèn)知狀態(tài)。學(xué)生的學(xué)習(xí)筆記和思維導(dǎo)圖等圖片文本數(shù)據(jù)也是測量學(xué)生認(rèn)知學(xué)習(xí)結(jié)果的有效數(shù)據(jù)。（3）教學(xué)互動產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包括人與人的互動數(shù)據(jù)和人與多媒體工具的互動數(shù)據(jù)。通過這些互動數(shù)據(jù)可以測量出課堂互動類型和效果，也能反映出教師的溝通能力和技巧以及學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)能力等教學(xué)研究關(guān)注的要素。以上多來源多模態(tài)的大數(shù)據(jù)為精準(zhǔn)教研提供證據(jù)支撐。

五、展望：未來精準(zhǔn)教研的發(fā)展

為充分利用智能環(huán)境資源、全面深度地挖掘教學(xué)問題，本研究構(gòu)建適應(yīng)智能課堂教學(xué)環(huán)境的精準(zhǔn)教研模式并提供了邏輯實(shí)現(xiàn)框架，以教師的教、學(xué)生的學(xué)以及教學(xué)互動所產(chǎn)生的外顯數(shù)據(jù)和內(nèi)隱數(shù)據(jù)作為驅(qū)動精準(zhǔn)教研的證據(jù)，為提高精準(zhǔn)教研質(zhì)量提供實(shí)現(xiàn)路徑。

數(shù)據(jù)挖掘與關(guān)系挖掘技術(shù)能夠精確定位教學(xué)問題，是精準(zhǔn)教研的“精”之所在;依據(jù)教學(xué)問題準(zhǔn)確制定教學(xué)干預(yù)措施、切實(shí)改進(jìn)課堂教學(xué)效果是體現(xiàn)精準(zhǔn)教研“準(zhǔn)”的關(guān)鍵所在。因此，未來精準(zhǔn)教研的發(fā)展，除在數(shù)據(jù)階段確?！熬迸c“準(zhǔn)”之外，還需要在教學(xué)干預(yù)設(shè)計、教學(xué)改進(jìn)策略上做到有據(jù)可依且準(zhǔn)確無誤。此外，未來精準(zhǔn)教研的發(fā)展還要統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、處理、解釋和可視化等標(biāo)準(zhǔn)，在保護(hù)學(xué)生隱私、明確倫理準(zhǔn)則方面形成被廣泛認(rèn)可的規(guī)范。另一方面，精準(zhǔn)教研的有效實(shí)施需要教師具備高水平的教育研究能力、數(shù)據(jù)素養(yǎng)、教學(xué)調(diào)節(jié)能力和教育評價能力等?；诖?，未來有必要開展精準(zhǔn)教研服務(wù)與培訓(xùn)，形成智能課堂精準(zhǔn)教研范式與服務(wù)體系，支持有條件的師范類高校設(shè)立教育研究、教育測量等相關(guān)學(xué)科課程，培養(yǎng)未來教師的教育研究能力。

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