數(shù)智畫像賦能幼兒發(fā)展的實(shí)踐路徑

摘要：在以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)給教育生態(tài)帶來全要素、全流程和全方位變革的背景下，如何利用大數(shù)據(jù)和智能化教育場景賦能幼兒園教育模式的治理，更好地為學(xué)齡前兒童提供成長所需的科學(xué)的教學(xué)與引導(dǎo)成為值得關(guān)注的問題。本研究基于數(shù)智畫像，對某幼兒園540名3～6歲幼兒進(jìn)行了為期三年的追蹤研究。研究結(jié)果顯示，利用數(shù)智畫像可以科學(xué)評估幼兒能力發(fā)展水平，助力幼兒個(gè)性化發(fā)展和各種習(xí)慣培養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)可以助力教師改變教育教學(xué)方式，為幼兒高質(zhì)量發(fā)展提供更科學(xué)、有效的教育支持。關(guān)鍵詞：教育數(shù)字化；數(shù)智畫像；幼兒發(fā)展引言《中國教育現(xiàn)代化2035》提出，我國要培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人。學(xué)前教育作為培養(yǎng)現(xiàn)代化人才的開端，是培養(yǎng)幼兒全面發(fā)展的主陣地。《3～6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》和《幼兒園保育教育質(zhì)量評估指南》為幼兒發(fā)展指明了方向，強(qiáng)調(diào)要關(guān)注幼兒學(xué)習(xí)與發(fā)展的整體性，尊重幼兒發(fā)展的個(gè)體差異，遵循幼兒身心發(fā)展規(guī)律和學(xué)前教育規(guī)律，以科學(xué)的教學(xué)方式和具體有效的教學(xué)手段對幼兒的發(fā)展情況和需要做出客觀全面的觀察、理解和分析。近年來學(xué)前教育數(shù)智化發(fā)展逐漸興起，研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化、智能化的技術(shù)能夠?qū)τ變荷硇陌l(fā)展的規(guī)律與認(rèn)知特點(diǎn)提供即時(shí)反饋，創(chuàng)設(shè)出多元智能發(fā)展的育人模式，實(shí)現(xiàn)對幼兒成長過程的精準(zhǔn)化評價(jià)。因此，筆者以幼兒身心和諧發(fā)展為目標(biāo)，以數(shù)智化手段為實(shí)施路徑，根據(jù)幼兒的身心發(fā)展和思維表達(dá)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了運(yùn)動、觀察、閱讀等系列精準(zhǔn)畫像，以期能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的客觀評價(jià)，促進(jìn)幼兒身心和諧發(fā)展。幼兒高素質(zhì)發(fā)展的數(shù)智畫像模型建構(gòu)1.數(shù)智畫像構(gòu)建目標(biāo)在幼兒高素質(zhì)發(fā)展的背景下，數(shù)智畫像的構(gòu)建旨在通過多維度、全方位的數(shù)據(jù)收集與分析，形成針對每個(gè)幼兒個(gè)性化、精準(zhǔn)化的發(fā)展畫像，用以反映幼兒當(dāng)前的發(fā)展水平，以及預(yù)測其未來的成長發(fā)展趨勢，為教育者提供有力的決策支持。2.基于多模態(tài)數(shù)據(jù)的畫像生成在學(xué)前教育中，數(shù)智畫像逐漸成為幼兒身心和諧發(fā)展的重要工具，通過梳理、分析和展示幼兒的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)成果，以更精準(zhǔn)、立體、多維的方式呈現(xiàn)幼兒各階段在運(yùn)動、語言和興趣活動等方面的成長路徑。首先，運(yùn)動發(fā)展是幼兒生理發(fā)展的重要組成部分，對于其身體素質(zhì)和認(rèn)知能力的提升具有重要意義。為了生成運(yùn)動發(fā)展畫像，筆者收集并分析了多名幼兒的運(yùn)動數(shù)據(jù)，包括身體成分、心肺耐力、肌肉功能和運(yùn)動功能等方面的數(shù)據(jù)。通過運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)和模式識別等智能化識別系統(tǒng)，提取出關(guān)鍵的運(yùn)動特征，進(jìn)而基于動態(tài)時(shí)間規(guī)整（DTW）和機(jī)器學(xué)習(xí)算法對獲取的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并生成運(yùn)動發(fā)展畫像。公式：M=ML（DTW（F（V））。其中，M代表運(yùn)動發(fā)展畫像，ML代表機(jī)器學(xué)習(xí)算法，DTW代表動態(tài)時(shí)間規(guī)整算法，F(xiàn)代表特征提取函數(shù)，V代表提取的運(yùn)動特征。其次，語言發(fā)展是幼兒認(rèn)知和情感發(fā)展的主要表征。為了生成語言發(fā)展畫像，筆者采用試點(diǎn)研究收集并分析幼兒的語言數(shù)據(jù)，包括詞匯量、語法結(jié)構(gòu)、情感表達(dá)等方面的數(shù)據(jù)。通過運(yùn)用自然語言處理和情感分析等技術(shù)，如詞袋模型、TF-IDF（詞頻-逆文檔頻率）和word2vec等，從文本數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵詞、短語或句子，作為語言表達(dá)的特征。應(yīng)用文本挖掘技術(shù)，如主題模型（如潛在狄利克雷分配LDA）、情感分析或語義網(wǎng)絡(luò)分析等，從數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵語言特征，識別幼兒語言表達(dá)中的主題、情感或語義結(jié)構(gòu)，從而生成反映幼兒語言表達(dá)能力的數(shù)智畫像。公式：E=TM（NLP（C））。其中，E代表語言表達(dá)畫像，TM代表文本挖掘算法，NLP代表自然語言處理函數(shù)，C代表從收集的文本數(shù)據(jù)中提取的語言表達(dá)特征。最后，興趣發(fā)展是幼兒個(gè)性和創(chuàng)造力發(fā)展的重要體現(xiàn)。智慧活動室是興趣活動的主要場所，筆者利用智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集并分析試點(diǎn)幼兒的興趣活動數(shù)據(jù)，包括活動類型、參與度、持續(xù)時(shí)間等方面的數(shù)據(jù)。通過運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、關(guān)聯(lián)分析以及聚類算法等方法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、編碼和歸一化處理，再從數(shù)據(jù)中提取出關(guān)鍵的興趣活動特征，并開展層次聚類，進(jìn)而生成反映幼兒興趣愛好的數(shù)智畫像。公式：I=C（A，P，D）。其中，I代表興趣活動畫像的量化值或類別，C表示采用聚類分析函數(shù)，A代表活動類型數(shù)據(jù)，P代表參與度數(shù)據(jù)，D代表持續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)。基于數(shù)智畫像賦能幼兒發(fā)展的園本實(shí)踐筆者以某二級幼兒園（以下簡稱K園）作為區(qū)域數(shù)智幼兒園建設(shè)項(xiàng)目的試點(diǎn)幼兒園，對2021—2023年入學(xué)的540名3～6歲的小班至大班學(xué)生進(jìn)行了為期三年的追蹤研究。其中，男生占比為54.93%，女生占比為45.07%。1.運(yùn)動發(fā)展畫像利用運(yùn)動手環(huán)和數(shù)智化體測機(jī)器人，對全園幼兒從身體平衡能力、肌肉力量、身體協(xié)調(diào)、動作靈敏、心肺耐力這五大維度進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，為每個(gè)幼兒繪制運(yùn)動發(fā)展畫像，形成過程性、情境性、智能化評價(jià)體系。2.語言發(fā)展畫像為了發(fā)展幼兒“傾聽與表達(dá)、閱讀與書寫”的能力，教師利用“數(shù)智閱讀銀行”程序，記錄幼兒傾聽故事的數(shù)量、閱讀時(shí)長、讀書數(shù)量，以及表達(dá)方式、表達(dá)頻率等數(shù)據(jù)，從而繪制語言發(fā)展畫像，為幼兒的增值性發(fā)展提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。3.興趣發(fā)展畫像興趣發(fā)展畫像的構(gòu)建是平臺首先統(tǒng)計(jì)幼兒在游戲中參與各區(qū)域的頻率、時(shí)長及與玩具材料的交流頻次，然后將數(shù)據(jù)上傳至學(xué)校智慧大腦，數(shù)據(jù)智能采集系統(tǒng)再自動分析幼兒對游戲、區(qū)域和材料的興趣指數(shù)。數(shù)智畫像促進(jìn)幼兒高素質(zhì)發(fā)展的實(shí)踐建議1.利用數(shù)智畫像科學(xué)評估幼兒能力發(fā)展水平（1）運(yùn)動畫像以量估“量”全方位評估幼兒運(yùn)動能力通過對幼兒期初和期末的體育測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)幼兒在動作協(xié)調(diào)、反應(yīng)靈敏、心肺耐力、肌肉力量、平衡能力等各方面均得到了顯著提升，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。從動作協(xié)調(diào)方面來看，過平衡木等測試項(xiàng)目對幼兒的動作協(xié)調(diào)能力具有顯著的促進(jìn)作用，為其身體素質(zhì)的全面發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。從反應(yīng)靈敏方面來看，視聽反應(yīng)、手眼協(xié)調(diào)等項(xiàng)目有效地增強(qiáng)了幼兒的反應(yīng)度和靈敏度。從心肺耐力方面來看，雙腳連續(xù)跳等測試項(xiàng)目促進(jìn)了幼兒的耐力表現(xiàn)。從肌肉力量方面來看，4*10穿梭、20米穿梭、立定跳遠(yuǎn)等測試項(xiàng)目明顯改善了幼兒的肌肉力量。從平衡能力方面來看，平衡木行走、單腳站立等測試項(xiàng)目強(qiáng)化了幼兒的平衡能力表現(xiàn)。（2）語言畫像以量衡“質(zhì)”全過程記錄幼兒語言發(fā)展語言畫像以“數(shù)智閱讀銀行”程序記錄了幼兒在閱讀與表達(dá)等方面的數(shù)據(jù)。各維度上的成長數(shù)據(jù)結(jié)果表明，幼兒聽故事的數(shù)量、閱讀時(shí)長、閱讀數(shù)量、表達(dá)能力、表達(dá)頻率等方面每一學(xué)年都在提高，且第一學(xué)年與第三學(xué)年存在顯著差異。一是聽故事的數(shù)量。三年內(nèi)，K園幼兒聽故事的數(shù)量呈現(xiàn)出顯著的增長趨勢（p＜0.05），表明幼兒對故事的興趣增加。此外，通過聽故事，幼兒能接觸到不同類型的故事和文學(xué)作品，有助于拓展他們的視野和認(rèn)知。另外，通過智能推薦和個(gè)性化記錄，平臺可以根據(jù)幼兒的閱讀時(shí)間、閱讀主題偏好等，為幼兒推薦更符合其興趣和水平的繪本資源，從而激發(fā)幼兒的閱讀興趣，促進(jìn)幼兒對閱讀的積極參與。二是閱讀數(shù)量和閱讀時(shí)長。幼兒的閱讀數(shù)量和閱讀時(shí)長也呈現(xiàn)出顯著的增長趨勢（p＜0.01），意味著幼兒對書籍的興趣增加，以及他們在閱讀方面的習(xí)慣和技能得到了有效的培養(yǎng)和提升。閱讀數(shù)量和閱讀時(shí)長的增加可能對幼兒的閱讀理解能力、詞匯量和認(rèn)知發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響。這也可能反映了K園在閱讀教育方面的成功經(jīng)驗(yàn)和教育質(zhì)量的提升。K幼兒園通過數(shù)字化閱讀平臺，記錄并及時(shí)反饋給幼兒閱讀的數(shù)據(jù)，對閱讀不足的幼兒給予適當(dāng)?shù)墓膭?lì)，智能化推薦圖畫書的閱讀，從而增強(qiáng)幼兒的閱讀興趣。三是表達(dá)能力和表達(dá)頻率。幼兒的表達(dá)能力和表達(dá)頻率也在三年內(nèi)得到了顯著的提升（p＜0.01），表明幼兒在語言表達(dá)和溝通能力方面取得了明顯的進(jìn)步。K園利用智慧教室的智能問答系統(tǒng)，鼓勵(lì)幼兒通過繪畫、講述等方式對自己經(jīng)歷過的游戲、閱讀、觀察等活動進(jìn)行表達(dá)。此外，幼兒表達(dá)能力的提升也可能歸因于幼兒在聽故事、閱讀和課堂互動中所獲得的語言輸入和表達(dá)機(jī)會。（3）興趣畫像以量激“趣”全要素映射幼兒興趣傾向基于“興趣傾向畫像”對幼兒學(xué)習(xí)興趣的記錄，表明幼兒的多元活動興趣得到了有效激發(fā)。興趣活動畫像反映出幼兒的興趣主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面。第一，經(jīng)過前后測的比較，沙盤游戲的參與度綜合得分從26.45提升到了30.23（p＜0.001），表明幼兒在沙盤游戲中的興趣得到了顯著提高。通過選擇和擺放沙具，兒童能夠以象征性的方式展現(xiàn)內(nèi)在的心理世界，將無意識的自我具體化、直觀化，從而逐步實(shí)現(xiàn)人格的整合與完善。[1]沙盤游戲?qū)τ變旱目臻g認(rèn)知和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力有著重要的促進(jìn)作用。[2]第二，在手影游戲方面，參與度綜合得分從前測的26.33顯著增加到35.62（p＜0.001），表明幼兒在手影游戲中的興趣有了顯著的增加。手影游戲調(diào)動了幼兒的聽、說等各種具身感官，手部肌肉群得到發(fā)展，而且手指活動能開發(fā)幼兒的右腦，促進(jìn)左右腦和諧發(fā)展。另外，游戲通過手勢和光的交互作用，創(chuàng)造出各種形象，使幼兒以直觀和動態(tài)的方式表達(dá)自己的想象和創(chuàng)意以及內(nèi)心世界。第三，通過圖形化編程，幼兒學(xué)習(xí)興趣度的綜合得分從初始的30.45提升到46.37（p＜0.05），表明幼兒對圖形化編程的興趣有顯著提高。幼兒編程注重提高問題解決能力，如編寫源代碼、填補(bǔ)空白、執(zhí)行程序、調(diào)試實(shí)踐。此外，K園基于機(jī)器人開展的編程，融入了同伴反饋活動，以及人機(jī)互動。幼兒利用團(tuán)隊(duì)中彼此的資源和技能，相互詢問信息、評估彼此的想法、監(jiān)督彼此的工作等，反復(fù)練習(xí)編程技能，進(jìn)一步增強(qiáng)了編程的興趣。第四，在繪本動畫方面，幼兒的興趣度綜合得分從21.43上升至38.93（p＜0.01），前后測數(shù)據(jù)差異顯著，表明幼兒對繪本動畫的興趣有顯著提高。從認(rèn)知發(fā)展的角度來看，幼兒正處于感知運(yùn)動階段和前操作階段，他們通過感覺和運(yùn)動來認(rèn)識世界，因此繪本動畫中的豐富色彩、形狀和聲音能夠刺激幼兒的感知覺發(fā)展。同時(shí)，繪本動畫中的故事情節(jié)和角色形象也能夠激發(fā)幼兒的想象力和創(chuàng)造力，促進(jìn)他們的認(rèn)知發(fā)展。此外，以繪本動畫為媒介呈現(xiàn)符號的形式可能更符合幼兒的認(rèn)知習(xí)慣，從而引發(fā)幼兒更大的閱讀興趣。第五，3D打印活動的興趣度綜合得分從24.88上升至35.67（p＜0.001），前后測數(shù)據(jù)差異顯著，表明幼兒對3D打印的興趣有顯著提高。幼兒正處于認(rèn)知發(fā)展的關(guān)鍵期，3D打印技術(shù)可以將一些抽象的概念具體化，使幼兒更好地理解這些概念。幼兒通過3D打印親自設(shè)計(jì)和創(chuàng)造學(xué)前活動所需的物件，增強(qiáng)了動手能力、創(chuàng)造力和空間想象力，促進(jìn)了對物體設(shè)計(jì)的理解和創(chuàng)新思維的發(fā)展。2.數(shù)智畫像助力師幼互動高質(zhì)量發(fā)展的有效對策（1）數(shù)智引領(lǐng)，共筑幼兒多元發(fā)展①實(shí)施量化評估，實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)測。全面了解幼兒的發(fā)展?fàn)顩r，應(yīng)采取量化評估的方式，通過智能化監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)手段，對幼兒的運(yùn)動能力、語言表達(dá)和興趣活動等進(jìn)行全方位、持續(xù)性的監(jiān)測。②以數(shù)據(jù)為驅(qū)動，推動個(gè)性化體育教學(xué)。在收集到大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)深入分析每個(gè)幼兒的運(yùn)動能力、體能狀況和運(yùn)動偏好，以數(shù)據(jù)為驅(qū)動，制訂個(gè)性化的體育教學(xué)計(jì)劃。③注重實(shí)證效果，追求顯著提升。驗(yàn)證數(shù)智畫像評估與個(gè)性化教育策略的有效性，應(yīng)采取基于有效證據(jù)的方法，對幼兒的發(fā)展水平進(jìn)行定期評估。通過對比不同時(shí)間點(diǎn)的評估數(shù)據(jù)，直觀地了解幼兒在運(yùn)動能力、語言表達(dá)和興趣活動等方面的提升情況。若數(shù)據(jù)顯示幼兒在某些方面存在不足或進(jìn)步緩慢，則應(yīng)及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，以確保每個(gè)幼兒都能得到適宜的教育支持。同時(shí)，注重幼兒發(fā)展的全面性，確保他們在各個(gè)領(lǐng)域都能得到均衡發(fā)展。（2）智慧助力，革新教師教學(xué)方法①數(shù)智畫像助力教師科學(xué)尋找教學(xué)發(fā)生點(diǎn)。教師要以實(shí)證數(shù)據(jù)為出發(fā)點(diǎn)，靈活調(diào)整游戲材料、模式和場域，提高教學(xué)的針對性，確保幼兒全面發(fā)展。②數(shù)智畫像助力教師客觀改進(jìn)教學(xué)的方式方法。數(shù)智畫像的應(yīng)用使教師能夠深入了解幼兒的游戲活動偏好，從而實(shí)現(xiàn)從“主題”教學(xué)向“人本”教學(xué)的轉(zhuǎn)變。教師利用運(yùn)動、語言與興