学习环境对中学生全球素养的影响机制与循证决策研究:基于机器学习的关联规则挖掘
批准号:
72074031
项目类别:
面上项目
资助金额:
49.0 万元
负责人:
王晶莹
依托单位:
学科分类:
教育管理与政策
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王晶莹
中文摘要
全球素养是近年来核心素养运动的重要维度。学习环境对学习结果的作用路径复杂,由于教育统计局限,未知与隐含学习环境因素之关联互动的作用尚需揭示,学习环境对全球素养的影响机制亟待解决。前期研究发现,学习环境影响效应研究经历了提取影响因素、层级分析到交互结构三个阶段,基于单一或多维的中介关系进行假设验证。我们认为学习环境与其他因素交互作用于全球素养,机器学习的数据挖掘将成为方法瓶颈的突破口。本课题首先基于学习环境及其影响效应的元分析,从理论上构建全球素养支持模型;其次,基于PISA2018大数据进行学习环境特征选择与全球素养关联关系的全面获取,优化机器学习模型并确定核心影响因素;再次,基于树模型与Apriori关联分析的规则挖掘,分析核心影响因素的逻辑关系,并发现学习环境交互网络的影响机制。最后,通过三角互证构建预测模型,结合政策案例,提出循证决策建议。这将有助于全球素养教育实施和学习环境治理。
英文摘要
Global competence has become an important dimension of core competence movement in recent years. Due to the complicated influencing mechanism of learning environment on learning outcomes as well as the limitation of educational statistics, the complex interaction between the unknown and the implicit learning environment factors has not been revealed. Therefore, the influencing mechanism of learning environment on global competence needs to be identified urgently. Our previous research found that the study of the effects of learning environment has undergone three stages: identifying influencing factors, analyzing hierarchically and interactive structure, based on a single or multi-dimensional intermediary relationship in a research from hypothesis to verification. We believe that learning environment and other factors interactively influence global competence, and data based on machine learning is the breakthrough in methods. Firstly, based on the meta-analysis of learning environment and its influence, this research constructs a support model of global competence in theory. Secondly, based on the data of PISA 2018, the research attempts to comprehensively acquire the features of learning environment and its relationship with global competence, optimize the model of machine learning and determine the core influencing factors. Thirdly, based on the Tree model and Apriori association analysis, the logical relationship of the core influencing factors is analyzed, and the influencing mechanism of learning environment is also identified. Finally, this research proposes some evidence-based policymaking suggestions by constructing a prediction model based on the triangle method and analyzing policy cases. This will contribute to the implementation of global competence education and the improvement of learning environment.
本项目围绕学习环境对全球素养的影响机制展开系统性研究,旨在为全球化时代的教育改革提供科学依据。研究背景基于学习环境理论百年发展史,涵盖心理学、社会学及技术驱动的多阶段演进,以及全球素养作为21世纪核心竞争力的国际共识(如OECD四维框架、亚洲协会行动导向模型等)。研究内容主要包括:1)构建学习环境理论框架与测评体系,整合终身学习与数字环境新内涵;2)建立全球素养学习环境支持模型,强调家庭、学校、社会三层次动态协同;3)运用机器学习优化PISA 2018数据特征,识别核心影响因素(如家庭藏书量、教师教学方法、ICT使用等);4)通过关联规则挖掘揭示多因素交互网络(如电子邮件的合理使用与全球素养正相关);5)结合国际案例提出循证政策建议。研究取得三方面进展:其一,系统梳理全球素养的“知识-技能-态度-价值观”四维结构,发现PISA测评中跨文化行动能力存在评估缺口;其二,基于79国61万学生数据的多层线性模型表明,家庭文化资本(藏书量、多语言环境)、教师教学热情及数字资源正向影响全球素养,而校园欺凌显著削弱其发展;其三,机器学习筛选出11个关键特征(如学业期待、拒绝霸凌),关联规则挖掘进一步揭示“家校互动频率”“数字化资源适配度”等组合规则(置信度最高达0.97)。关键数据包括关联规则训练集5.3万样本、测试集2.1万样本的预处理结果,以及23国数据分析中四类影响机制分类。科学意义在于首次融合教育统计与机器学习技术,突破传统研究对复杂交互机制的局限,为学习环境优化提供数据驱动路径。应用前景包括指导混合学习空间设计、全球素养课程改革(如跨学科议题嵌入)、教师专业发展(国际研修计划)及家校协同政策(如“全球素养工具箱”)。研究提出的“四位一体”生态系统模型,为构建包容性文化环境、参与全球教育治理提供了理论框架与实践策略,助力培养应对全球化挑战的未来公民。
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