教育數(shù)據(jù)挖掘可以促進(jìn)科學(xué)教育

這對美國來說并不是個好兆頭在美國，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經(jīng)濟(jì)的支柱。

然而，糟糕的國際學(xué)生評估項目的結(jié)果可能會強(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個州和哥倫比亞特區(qū)采納。這些標(biāo)準(zhǔn)鼓勵了探究性科學(xué)實踐的培養(yǎng)，比如提出問題，設(shè)計并實施實驗來解決問題，創(chuàng)建和使用模型，用數(shù)據(jù)對發(fā)現(xiàn)做出解釋來證實自己的觀點。

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)家那樣對科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行真實的探究。學(xué)生們生成一個假設(shè)，通過在模擬中改變值來測試它，解釋他們的數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)來證明他們的主張，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，對學(xué)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)行核心學(xué)科知識和探究實踐的實時輔導(dǎo)。

教育數(shù)據(jù)挖掘提供了比傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)更多的用于典型的選擇題測試。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)點擊的日志文件。當(dāng)學(xué)生從視覺和文本信息源、追蹤面部表情和姿勢的傳感器獲取數(shù)據(jù)等方面學(xué)習(xí)時，他們還會測量和監(jiān)控學(xué)生的眼球活動模式。這些數(shù)據(jù)都是精細(xì)的，反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、知識、情感狀態(tài);發(fā)生在不同的時間尺度;通常有多層次的層次結(jié)構(gòu)和上下文。因為它們是細(xì)粒度的，可以在不同的位置實時收集到數(shù)百個用戶，教育數(shù)據(jù)挖掘可以提供對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的洞察，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，在“底層”進(jìn)行教育數(shù)據(jù)挖掘可以在系統(tǒng)檢測到學(xué)生需要的情況下進(jìn)行動態(tài)的教育適應(yīng)。通過這種方式，學(xué)生在學(xué)習(xí)最有效的時候可以得到個性化的實時反饋。這種自動的支持是很重要的，因為學(xué)生們經(jīng)常不知道他們什么時候需要幫助，并且不愿意或者不能請求幫助。

教育數(shù)據(jù)挖掘還可以提供實時的基于性能的評估、報告和警報，供教師在課堂教學(xué)中使用或幫助個別學(xué)生。數(shù)據(jù)提供了更有效的比典型的多項選擇題測試,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放回應(yīng)格式項目,它運(yùn)行的風(fēng)險假陰性(學(xué)生可以做這項工作充分但不能用語言來描述他們的深刻理解科學(xué))或假陽性(學(xué)生擅長只是鸚鵡學(xué)舌,他們讀過或聽過但自己不能做這個工作)。這些數(shù)據(jù)也比教師通過觀察進(jìn)行簡單的監(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，這是很難做到實時的。教育數(shù)據(jù)挖掘是可擴(kuò)展的(所有學(xué)校都需要計算機(jī)和軟件)，統(tǒng)一的(所有學(xué)生都有相同的經(jīng)驗)，精確、高效、適應(yīng)性和可操作的。

在像美國這樣重視標(biāo)準(zhǔn)化和問責(zé)制的教育體系中，只有在我們評估科學(xué)實踐的方式上取得相當(dāng)大的進(jìn)步，才能實現(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)行評估、報告和提醒，以及學(xué)生的實時輔導(dǎo)，可以幫助我們更快地實現(xiàn)這些目標(biāo)。

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