教育數(shù)據(jù)挖掘可以促進(jìn)科學(xué)教育

這對(duì)美國(guó)來(lái)說(shuō)并不是個(gè)好兆頭在美國(guó)，科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的工作有望成為未來(lái)經(jīng)濟(jì)的支柱。

然而，糟糕的國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目的結(jié)果可能會(huì)強(qiáng)調(diào)新一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的重要性，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被17個(gè)州和哥倫比亞特區(qū)采納。這些標(biāo)準(zhǔn)鼓勵(lì)了探究性科學(xué)實(shí)踐的培養(yǎng)，比如提出問(wèn)題，設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)來(lái)解決問(wèn)題，創(chuàng)建和使用模型，用數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)現(xiàn)做出解釋來(lái)證實(shí)自己的觀點(diǎn)。

培養(yǎng)學(xué)生這些技能的一種方法是使用數(shù)字模擬或微型世界，這允許學(xué)生像科學(xué)家那樣對(duì)科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行真實(shí)的探究。學(xué)生們生成一個(gè)假設(shè)，通過(guò)在模擬中改變值來(lái)測(cè)試它，解釋他們的數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)來(lái)證明他們的主張，并且交流關(guān)于他們發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)。雖然這樣的數(shù)字環(huán)境并不新鮮，但新的是教育數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)學(xué)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)行核心學(xué)科知識(shí)和探究實(shí)踐的實(shí)時(shí)輔導(dǎo)。

教育數(shù)據(jù)挖掘提供了比傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)更多的用于典型的選擇題測(cè)試。這些高保真度的數(shù)據(jù)是數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境中鼠標(biāo)點(diǎn)擊的日志文件。當(dāng)學(xué)生從視覺(jué)和文本信息源、追蹤面部表情和姿勢(shì)的傳感器獲取數(shù)據(jù)等方面學(xué)習(xí)時(shí)，他們還會(huì)測(cè)量和監(jiān)控學(xué)生的眼球活動(dòng)模式。這些數(shù)據(jù)都是精細(xì)的，反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程、知識(shí)、情感狀態(tài);發(fā)生在不同的時(shí)間尺度;通常有多層次的層次結(jié)構(gòu)和上下文。因?yàn)樗鼈兪羌?xì)粒度的，可以在不同的位置實(shí)時(shí)收集到數(shù)百個(gè)用戶，教育數(shù)據(jù)挖掘可以提供對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的洞察，而不僅僅是他們的學(xué)習(xí)產(chǎn)品。

當(dāng)涉及到下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在“底層”進(jìn)行教育數(shù)據(jù)挖掘可以在系統(tǒng)檢測(cè)到學(xué)生需要的情況下進(jìn)行動(dòng)態(tài)的教育適應(yīng)。通過(guò)這種方式，學(xué)生在學(xué)習(xí)最有效的時(shí)候可以得到個(gè)性化的實(shí)時(shí)反饋。這種自動(dòng)的支持是很重要的，因?yàn)閷W(xué)生們經(jīng)常不知道他們什么時(shí)候需要幫助，并且不愿意或者不能請(qǐng)求幫助。

教育數(shù)據(jù)挖掘還可以提供實(shí)時(shí)的基于性能的評(píng)估、報(bào)告和警報(bào)，供教師在課堂教學(xué)中使用或幫助個(gè)別學(xué)生。數(shù)據(jù)提供了更有效的比典型的多項(xiàng)選擇題測(cè)試,不能充分捕捉學(xué)生的科學(xué)技能,熟練程度和更可靠的比開(kāi)放回應(yīng)格式項(xiàng)目,它運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)假陰性(學(xué)生可以做這項(xiàng)工作充分但不能用語(yǔ)言來(lái)描述他們的深刻理解科學(xué))或假陽(yáng)性(學(xué)生擅長(zhǎng)只是鸚鵡學(xué)舌,他們讀過(guò)或聽(tīng)過(guò)但自己不能做這個(gè)工作)。這些數(shù)據(jù)也比教師通過(guò)觀察進(jìn)行簡(jiǎn)單的監(jiān)控有效得多——當(dāng)許多學(xué)生按照自己的節(jié)奏學(xué)習(xí)時(shí)，這是很難做到實(shí)時(shí)的。教育數(shù)據(jù)挖掘是可擴(kuò)展的(所有學(xué)校都需要計(jì)算機(jī)和軟件)，統(tǒng)一的(所有學(xué)生都有相同的經(jīng)驗(yàn))，精確、高效、適應(yīng)性和可操作的。

在像美國(guó)這樣重視標(biāo)準(zhǔn)化和問(wèn)責(zé)制的教育體系中，只有在我們?cè)u(píng)估科學(xué)實(shí)踐的方式上取得相當(dāng)大的進(jìn)步，才能實(shí)現(xiàn)科學(xué)進(jìn)步的目標(biāo)。使用技術(shù)和教育數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行評(píng)估、報(bào)告和提醒，以及學(xué)生的實(shí)時(shí)輔導(dǎo)，可以幫助我們更快地實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。