大數(shù)據(jù)在高校網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用

黨勛　秦楊碩

一、 大數(shù)據(jù)改善了高校學(xué)習(xí)者網(wǎng)絡(luò)教育的個(gè)人體驗(yàn)

1.大數(shù)據(jù)為個(gè)人提供更具有針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)教育。大數(shù)據(jù)對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，目的是評(píng)估學(xué)生的學(xué)業(yè)是否進(jìn)步、預(yù)測(cè)未來表現(xiàn)如何、發(fā)現(xiàn)潛在問題。數(shù)據(jù)來自學(xué)生的顯性行為，如完成作業(yè)和參加考試的情況；數(shù)據(jù)還可以來自學(xué)生的隱性行為，如在線社交，課外活動(dòng)，論壇發(fā)帖以及其他一些不直接作為學(xué)生教育進(jìn)步評(píng)價(jià)的活動(dòng)。學(xué)習(xí)分析模型處理和顯示的數(shù)據(jù)幫助教師和學(xué)校更好地理解教與學(xué)，教師和學(xué)校掌握了這些數(shù)據(jù)后將會(huì)更有針對(duì)性地對(duì)大學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)和教育。

對(duì)于學(xué)生本身而言，大數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程的數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析，并用來優(yōu)化學(xué)習(xí)，以基于學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的分析為學(xué)習(xí)者推薦學(xué)習(xí)軌跡，開展適應(yīng)性學(xué)習(xí)、自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)。用一個(gè)簡(jiǎn)單的場(chǎng)景來進(jìn)行說明，一名學(xué)生通過電腦來學(xué)習(xí)英語(yǔ)閱讀，他每讀一篇文章，電腦就會(huì)搜集一系列關(guān)于掌握內(nèi)容用時(shí)長(zhǎng)短的數(shù)據(jù)。每次作業(yè)后，一個(gè)小測(cè)驗(yàn)就會(huì)出現(xiàn)在屏幕上，提出一些關(guān)于詞匯和閱讀理解的問題。學(xué)生在回答每個(gè)問題時(shí)，他的回答是否正確，以及他的成績(jī)?cè)诎嗬锾幱谑裁此剑腿珖?guó)學(xué)生相比處在什么位置，都能立即得到反饋。對(duì)于那些難題，電腦會(huì)告訴他一些網(wǎng)絡(luò)鏈接，這些鏈接的網(wǎng)頁(yè)對(duì)那些詞匯和概念有詳細(xì)的解釋。最后，這位同學(xué)在一定程度上就可以決定自己怎么樣學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)多少，完全針對(duì)自己的學(xué)習(xí)意愿。

2.大數(shù)據(jù)使網(wǎng)絡(luò)教育的過程更為科學(xué)。簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析并不能全面地反映出網(wǎng)絡(luò)教育中的問題，因?yàn)橛绊懡逃煽?jī)監(jiān)測(cè)的因素有很多。比如，一個(gè)學(xué)生在考試的第一部分耗時(shí)太多，是否意味著其接下來就會(huì)飛速、凌亂地答題從而降低正確率。一道問題的答題順序、結(jié)果、具體情況，都給研究者提供了大量前所未有的數(shù)據(jù)，而這些是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)無(wú)法反映出來的。運(yùn)用這些大數(shù)據(jù)，研究者就能獲悉到底是什么因素為學(xué)生構(gòu)建了最好的學(xué)習(xí)環(huán)境。理解這些重要的問題有助于教育工作者給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)科學(xué)的學(xué)習(xí)模式。

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用讓監(jiān)控學(xué)生的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為成為可能。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，老師甚至需要知道他們回答一個(gè)問題用了多少時(shí)間，回答這個(gè)問題使用了哪些資源，哪些問題被忽略了，為了回答這個(gè)問題做了哪些研究工作，這個(gè)問題與其他已經(jīng)回答了的問題之間存在什么關(guān)系。這些數(shù)據(jù)的組成，才能讓老師知道對(duì)每個(gè)學(xué)生提供什么樣的建議才是最佳的。學(xué)生寫作業(yè)和答題的信息能立即自動(dòng)被網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)到，老師能夠在第一時(shí)間將這些信息反饋給學(xué)生，甚至在線批改和點(diǎn)撥。網(wǎng)絡(luò)教育變得不僅科學(xué)，而且高效。

3.大數(shù)據(jù)使網(wǎng)絡(luò)教育過程更有趣。被譽(yù)為“大數(shù)據(jù)時(shí)代的預(yù)言家”舍恩伯格表示大數(shù)據(jù)使得教育不只是“你講我聽”，或是選修科目更多而已。大數(shù)據(jù)幫助大學(xué)生以前所未有的視角判斷什么可行、什么不可行，展示那些以前不可能觀察到的學(xué)習(xí)層面，進(jìn)而可以基于學(xué)生的需求實(shí)現(xiàn)教育的“私人訂制”。

大數(shù)據(jù)會(huì)幫助老師更好地開展工作。以前老師不知道哪些部分的內(nèi)容是學(xué)生有困難的，哪些學(xué)習(xí)材料是學(xué)生感興趣的，接下來的教授重點(diǎn)應(yīng)該是什么。大數(shù)據(jù)可以通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來提供這些信息。大數(shù)據(jù)還可以幫助老師們更深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)風(fēng)格。以前照本宣科式傳授技能，要讓位于組織學(xué)生討論的技能，讓位于從數(shù)據(jù)中獲取學(xué)生學(xué)習(xí)信息的技能，讓位于根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)別引導(dǎo)的技能。學(xué)生可以學(xué)習(xí)到自己想學(xué)習(xí)的東西，積極性就會(huì)提高，與老師形成良好的課堂互動(dòng)，讓教學(xué)變得更加生動(dòng)有趣。

蘇迦特的一個(gè)觀點(diǎn)很具有代表性：“你能夠想象和確認(rèn)，你所教的和考核的東西，在今后20年學(xué)生們走向工作崗位時(shí)還管用嗎？”為此，蘇迦特分析，只有三種最基本的東西在今后的大數(shù)據(jù)時(shí)代是學(xué)生用得到和必須學(xué)的東西：“第一是閱讀，第二是搜索，第三是辨別真?zhèn)巍保劦綌?shù)學(xué)，蘇迦特說：“也許數(shù)學(xué)，將成為一種體育運(yùn)動(dòng)”。基本能力加每個(gè)孩子特長(zhǎng)的“體育運(yùn)動(dòng)”，構(gòu)成了蘇迦特心目中的未來教育，無(wú)論大數(shù)據(jù)對(duì)信息系統(tǒng)是一種顛覆性或是粗略的技術(shù)都將成為一種時(shí)尚。

二、 大數(shù)據(jù)優(yōu)化大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)教育的流程設(shè)計(jì)

1.優(yōu)化學(xué)習(xí)分析系統(tǒng) 。教育環(huán)境的設(shè)計(jì)、教育實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的布置、教育時(shí)空的變化、學(xué)習(xí)場(chǎng)景的變革、教育管理數(shù)據(jù)的采集和決策，這些過去靠拍腦袋或者理念靈感加經(jīng)驗(yàn)的東西，在云、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的背景下，變成一種數(shù)據(jù)支撐的行為科學(xué)。比如，新一代的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)就多出了行為和學(xué)習(xí)誘導(dǎo)的部分，這些平臺(tái)通過記錄線上學(xué)習(xí)者鼠標(biāo)的點(diǎn)擊特征，可以研究學(xué)習(xí)者的活動(dòng)軌跡。如鼠標(biāo)點(diǎn)擊次數(shù)、位置、頻率等，可以發(fā)現(xiàn)不同學(xué)習(xí)者對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的反應(yīng)，平均時(shí)間是多少，哪些學(xué)習(xí)內(nèi)容更能吸引學(xué)習(xí)者，哪些學(xué)習(xí)內(nèi)容耗費(fèi)時(shí)間較多，從而知道哪些學(xué)習(xí)內(nèi)容需要重復(fù)和強(qiáng)調(diào)，哪種講述方式或?qū)W習(xí)工具最有效。這些數(shù)據(jù)被研究者反復(fù)分析，將大大促進(jìn)教學(xué)方案的改進(jìn)，使教育者對(duì)高校學(xué)生的學(xué)習(xí)情況有更為科學(xué)準(zhǔn)確地評(píng)估。

2.優(yōu)化課程設(shè)計(jì)。在大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用中，通過大數(shù)據(jù)可以了解到學(xué)習(xí)者平時(shí)的一些習(xí)慣和做法，進(jìn)行分析，從而對(duì)擁有相似特點(diǎn)的學(xué)習(xí)者進(jìn)行分類。比如區(qū)分性格相對(duì)活潑和性格稍微內(nèi)向的學(xué)習(xí)者，根據(jù)不同的性格，進(jìn)行不同的規(guī)劃和管理，將性格和興趣相近的學(xué)習(xí)者安排在相同的網(wǎng)絡(luò)課堂，既能夠因材施教，又能夠節(jié)約教育資源。

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用通過監(jiān)控學(xué)生閱讀電子化的課程材料、提交電子版的作業(yè)、智能在線與同學(xué)交流、完成考試與測(cè)驗(yàn)，就能讓其計(jì)算程序持續(xù)、系統(tǒng)地分析每個(gè)學(xué)生的教育數(shù)據(jù)。老師得到的不再是過去那種只展示學(xué)生分?jǐn)?shù)與作業(yè)的結(jié)果，而是像閱讀材料的時(shí)間長(zhǎng)短等更為詳細(xì)的重要信息，這樣老師就能及時(shí)診斷問題的所在，提出改進(jìn)的建議，進(jìn)而優(yōu)化課程并預(yù)測(cè)學(xué)生的期末考試成績(jī)。利用大數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出適應(yīng)性的課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)向?qū)W生提供個(gè)性化的課程設(shè)計(jì)服務(wù)，并向他們提供真實(shí)可信的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，讓學(xué)校通過這些數(shù)據(jù)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并降低教學(xué)成本，包括數(shù)學(xué)、英語(yǔ)，以及寫作等技能開發(fā)課。

3.優(yōu)化考試設(shè)計(jì)。假設(shè)一名學(xué)生開始“人口遺傳學(xué)”這個(gè)單元的學(xué)習(xí)。在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)在學(xué)習(xí)面板上顯示了20種不同的“人口遺傳學(xué)”的學(xué)習(xí)資源，包括主講教師的講座、可視化方式展示遺傳學(xué)概念的視頻、交互式“人口遺傳學(xué)”仿真游戲、一個(gè)在線協(xié)作小組項(xiàng)目、紙面作業(yè)和實(shí)操作等等。每個(gè)學(xué)習(xí)資源旁邊都顯示了一個(gè)評(píng)級(jí)欄，涉及其涵蓋了多少“人口遺傳學(xué)”的內(nèi)容，以前有多少學(xué)生收獲到良好的學(xué)習(xí)效果，還有學(xué)生對(duì)這部分資源的難易和喜歡程度的評(píng)定。這些評(píng)級(jí)來自所有學(xué)生過去的學(xué)習(xí)活動(dòng)，如花費(fèi)的時(shí)間、作業(yè)表現(xiàn)、學(xué)習(xí)活動(dòng)和考試成績(jī)的統(tǒng)計(jì)。學(xué)生根據(jù)評(píng)級(jí)選擇一個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源來進(jìn)行學(xué)習(xí)。在和資源交互的過程中，相關(guān)數(shù)據(jù)被用來持續(xù)更新系統(tǒng)的模型，以顯示他到底掌握了多少“人口遺傳學(xué)”內(nèi)容。在學(xué)生完成這個(gè)資源的學(xué)習(xí)后，系統(tǒng)會(huì)更新每個(gè)“人口遺傳學(xué)”資源顯示在面板上的評(píng)級(jí)。這些評(píng)級(jí)表明了在每個(gè)資源的學(xué)習(xí)中，學(xué)生還有多少?zèng)]有掌握的內(nèi)容。在任何時(shí)候?qū)W生都可以選擇參加一個(gè)“人口遺傳學(xué)”單元的在線測(cè)驗(yàn)。學(xué)生在測(cè)驗(yàn)中的回答讓系統(tǒng)和學(xué)生本人能更好地了解他們已經(jīng)掌握了哪些內(nèi)容，不同的資源對(duì)掌握內(nèi)容的幫助有多大，以及還有哪些需要加強(qiáng)學(xué)習(xí)。教師和學(xué)校也能訪問這些在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，以此來了解學(xué)生們的學(xué)習(xí)成就。這樣，學(xué)生就不是為了考試而學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)通過考試更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)。大數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)教育的結(jié)合使考試變得更有意義。

三、大數(shù)據(jù)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)教育相關(guān)技術(shù)進(jìn)步

1.大數(shù)據(jù)使數(shù)據(jù)挖掘與“建模”技術(shù)統(tǒng)一。“建模”技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)建構(gòu)主義的建構(gòu)目標(biāo)，建構(gòu)主義可以給學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一個(gè)學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)點(diǎn)從不同角度、不同側(cè)面、不同時(shí)間入手進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣可以更好地形成對(duì)問題的深層次理解和解決。數(shù)據(jù)查詢只能完成淺層次地學(xué)習(xí)，而想進(jìn)行深層次地學(xué)習(xí)則需要數(shù)據(jù)挖掘。大數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)挖掘提取各種數(shù)據(jù)特征形成學(xué)習(xí)模型。通過大數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)者可以系統(tǒng)地找到各種規(guī)律，并能應(yīng)用到新的學(xué)習(xí)情境中去使學(xué)習(xí)者形成一種深刻的數(shù)據(jù)理解。大數(shù)據(jù)可以利用立體分析處理能力，對(duì)所有的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行分析，這樣可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的主觀能動(dòng)性。

2.大數(shù)據(jù)使學(xué)習(xí)資源庫(kù)更為豐富。在信息資源庫(kù)建設(shè)中，大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提取和分析來自各種數(shù)據(jù)源的信息和數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)有用的信息，可以揭示知識(shí)點(diǎn)之間聯(lián)系或者隱藏的學(xué)習(xí)規(guī)律，為學(xué)習(xí)者提供高效的幫助。在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)挖掘則是最為重要的，挖掘的數(shù)據(jù)質(zhì)量越高，那么學(xué)習(xí)者個(gè)體的學(xué)習(xí)特征和學(xué)習(xí)結(jié)果的分析越真實(shí)可靠。

大數(shù)據(jù)憑借大量的數(shù)據(jù)，可以對(duì)學(xué)習(xí)者信息數(shù)據(jù)從個(gè)性、能力、發(fā)展水平、知識(shí)水平、興趣等多個(gè)角度進(jìn)行抽取和清洗，對(duì)學(xué)習(xí)資源數(shù)據(jù)的篩選和劃分按主題和知識(shí)點(diǎn)來進(jìn)行。所以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)資源庫(kù)將更為豐富，提高學(xué)習(xí)者解決實(shí)際問題的能力。

3.大數(shù)據(jù)使醫(yī)學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為可能。醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用大致上有兩類：一是虛擬人體，也就是數(shù)字化人體；二是虛擬手機(jī)系統(tǒng)，用于指導(dǎo)手術(shù)的進(jìn)行。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)就是建立模型，大數(shù)據(jù)收集大量的人體身體機(jī)能的數(shù)據(jù)和實(shí)際操作手術(shù)的數(shù)據(jù)從而使人體數(shù)字化、手術(shù)虛擬化。借助于HMD和感覺手感，高校的學(xué)醫(yī)者可以通過對(duì)虛擬的人體模型進(jìn)行手術(shù)。這種技術(shù)的應(yīng)用將極大提高醫(yī)學(xué)院學(xué)生的實(shí)際操作能力并節(jié)約活體實(shí)驗(yàn)成本，提高手術(shù)質(zhì)量。

4.大數(shù)據(jù)使商業(yè)網(wǎng)絡(luò)教育產(chǎn)品革新。“希維塔斯學(xué)習(xí)”是一家專門聚焦于運(yùn)用預(yù)測(cè)性分析、機(jī)器學(xué)習(xí)從而提高學(xué)生成績(jī)的年輕公司。該公司在高等教育領(lǐng)域建立起最大的跨校學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)。通過這些海量數(shù)據(jù)，能夠看到學(xué)生的分?jǐn)?shù)、出勤率、輟學(xué)率和保留率的主要趨勢(shì)。

在加拿大，總部位于安大略省沃特盧的教育科技公司“渴望學(xué)習(xí)”面向高校教育領(lǐng)域的學(xué)生，推出了“學(xué)生成功系統(tǒng)”的新產(chǎn)品名用于預(yù)測(cè)并改善其未來學(xué)習(xí)成績(jī)的大數(shù)據(jù)服務(wù)項(xiàng)目。

培生高等教育分公司的總裁格雷格·托賓說：“個(gè)性化學(xué)習(xí)是未來教育的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。我們把紐頓的技術(shù)整合到‘我的實(shí)驗(yàn)室/高手掌握這個(gè)產(chǎn)品中，是整個(gè)行業(yè)進(jìn)入個(gè)性化教育新時(shí)代的引領(lǐng)風(fēng)氣之舉”。紐頓的創(chuàng)辦人、首席執(zhí)行官何塞·費(fèi)雷拉說：“從今年秋季起，培生的課程材料將在紐頓技術(shù)的支持下，開始適應(yīng)性地滿足每個(gè)學(xué)生獨(dú)特的學(xué)習(xí)需求。學(xué)生能夠生成大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)，紐頓可以分析這些數(shù)據(jù)，以此確保學(xué)生以最有效、最高效的方式學(xué)習(xí)。這是教育的一個(gè)新的前沿領(lǐng)域”。按照已經(jīng)達(dá)成的協(xié)議，這兩家公司2013年將進(jìn)一步擴(kuò)大合作，把大學(xué)數(shù)學(xué)、大學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)、大學(xué)一年級(jí)作文、經(jīng)濟(jì)學(xué)以及科學(xué)等領(lǐng)域納入其產(chǎn)品中去。

（作者單位：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)文學(xué)與法政學(xué)院）