大連海事大學基于大數據的“i+學習空間”

文／樊鐵成 高路

大連海事大學基于大數據的“i+學習空間”

文／樊鐵成 高路

從微觀視角提出大數據之“大”，不在于其表象的“大容量”，而在于分析數據的全面性和潛在的“大價值”。

隨著各行各業信息化的快速發展，教育形式也呈現出在線化、智能化的發展方向，本文就在線教育的發展、所面臨的機遇和存在的問題，對大數據環境下的“i+學習空間”O2O教學新模式進行研究。海大在線是“i+學習空間”的實化，旨在創建一個鏡像網絡校區、一個能夠提供學校師生在線學習生活工作的平臺、一個高度信息化的智慧校園。基于現有的在線教育模式結合師生實際需求進行整合和創新，并以物流課程為范例，創建“物流”通識課。在實際應用中，逐步對“i+學習空間”教學新模式進行研究與改進。

2011年，大連海事大學自主研發了基于國際主流開源在線學習系統 Sakai 開發的海大在線之云課堂，成為學校最早的在線教學平臺，與學校信息化應用環境融合度非常高， 平臺與學校的統一身份認證、 人事教師信息系統和教務管理系統等多個信息化應用實現集成，同時支持電腦、平板和手機等多種設備。通過大數據學習分析模型，能夠深入探究學習者的學習過程與情境，發現學習規律，根據每一個學生的需求和能力為其提供個性化自適應式學習，還開發了在線教學大數據行為分析系統， 可以對在線教與學行為進行監督與評估。智慧校園是一個持續優化的服務運營系統，主要體現在管理數據、用戶行為數據、學科知識、流程規則等的積累，建立有效的數據收集、整理和分析系統，并以此為基礎，實現基于數據的科學決策、系統優化、流程優化、系統建設評價、用戶服務的評價。數據是智慧校園建設最重要的資產，數據思維將會提升智慧校園的價值。

O2O教學新模式

“舊”網絡教育向“新”網絡教育的跨越，很大程度上借助了“大數據”，從微觀視角提出大數據之“大”，不在于其表象的“大容量”，而在于分析數據的全面性和潛在的“大價值”。將“大數據”的這一特征運用于教育，也就能夠根據學生的學習情況，做出相應的督促，增加網絡教育的實效性。這樣的網絡教育不再只是把教學資源放在網絡進行共享，而是更好的強調了教育本身，是更適合當下的“在線教育”。

“i+學習空間”是一種O2O的教學新模式，是大數據時代的在線學習。線上，學習者可以根據自己的需求選擇課程自主學習；線下，教師可以根據教學需求選擇部分知識為學生講解，同時教師也可以為學生設置課下自主學習的任務，完成指定的習題來輔助教學，從而實現翻轉課堂，這樣既增加了教學形式，也可以讓學生利用課下時間學習更多知識。這種線上線下雙重輔助學習的模式，實現全面地記錄、跟蹤、掌握和可視化學習者的不同學習特點、學習需求、學習基礎和學習行為，通過分析系統為不同的學生建立學習模型并為不同類型的學習者打造個性化的學習路徑，每個人的學習內容不再千篇一律，會根據用戶個性化的學習軌跡動態呈現。可見，大數據學習分析讓教育變得千人千面，暗合了“因材施教”的理念，形成了解自我、喚醒自我并實現自我的過程，恰好適應了個性化和人性化的學習變化，從學習中真正找到幸福感。針對很多學習自制力較差，在自主學習時常常因為缺少學習資源和監督而學習效率低的學生，系統也起到很大的幫助。

“i+學習空間”同時也是大數據輔助建設智慧校園的新模式。智慧校園是在眾多新興信息技術引入高等學校后，建立校園信息物理系統，實現校園物理空間和數字空間的有機銜接，亦即學校的物理校園和虛擬校園融為一體。通過校園信息物理系統，全面感知校園物理環境，智能識別師生群體的學習、工作情景和個體的特征，及時反饋用戶需求、控制環境狀態、支持人群協同。

圖1 海大在線總體架構

圖2 知識社區

模式的實化——海大在線

海大在線是“i+學習空間”模式下建設的深入實踐“互聯網+教育”，是基于現實生活大連海事大學的一個鏡像網絡校區——獨具特色的移動智慧校園在線學習生活工作平臺。在智慧校園中，依托知識管理、校園社交網絡、在線教育等 IT平臺的支撐，基于線上線下融合的智慧型人才培養模式將逐步成為主流。在智慧校園中，教師備課擺脫了時間、空間和個人知識孤島的局限性，能夠基于歷年教學資料、同行教學狀態和學生學習反饋的大數據有針對性地準備教案；學生擺脫了傳統的課本學習和統一課堂灌輸的被動學習模式，可以在知識的海洋中自由翱翔，并能夠得到基于大數據分析的適時、貼切的個性化指導；師生交流可以隨時隨地隨意，聲音、視頻、文字、圖像等各種交流工具隨需而動，交流過程還可自動記錄并根據需要回放復習；教學評價不再是純粹的主觀打分，而是基于師生教學互動和學生學習過程的大數據開展的多維、動態、全面、智能的教學評價，并指導學校按照客觀教育規律不斷改善教學內容、方法、手段和模式；因材施教和個性化人才培養模式成為主流，學生的職業發展、就業引導與人生指導也將綜合其個性特點與社會發展而更加科學、合理；推進一站式滿足學生學習的基本需要，如：課表、成績 、空教室的查詢，與老師的線上交流及答疑，自主學習課程，同時能夠協助線下課堂上的教師點名和學生快捷簽到，避免在學生數量較多情況下點名浪費過多時間的問題。

海大在線技術架構

海大在線總體包括一個核心、三項業務、四大系統。其中一個核心是指海大在線核心技術框架，該框架包括四大核心層次，分別是軟件應用層、服務接口層、數據服務層、基礎設施層。該框架為移動端程序、后臺程序提供代碼標準、接口標準及數據標準，形成一個總的核心驅動層。三項業務：以核心驅動層為基礎，提供業務驅動層，分別是消息交換機中間件（即時通訊平臺）、開放平臺和混合開發中間件。四大系統：以業務驅動層為基礎，派生出系統層，包括：社交系統、消息系統、服務系統和應用系統。此后所有的校園移動信息化需要的應用插件、服務插件等都由四大系統引擎繼續派生，它讓移動信息化過程有標準可依，可以大大減少移動化帶來的資金成本和時間成本，而且由它構建的移動化軟件平臺在用戶體驗上、在開放性上都是一流的，可以極大程度上滿足學校服務師生的目標，如圖1所示。

應用效果：“物流”通識課的設計與實踐

當代大學生是在網絡影響下成長起來的一代，對新事物的接受能力非常強，求新，求變，傳統的“填鴨式”的教學方式很難完全吸引學生，同時，傳統的教學中，會在一定程度上存在知識更新速度慢，知識講解形式單一等問題。基于海大在線構建的完善的智慧校園的環境，在自主學習方面的建設不再延續以往單一視頻教育的方式，而是要創建一個集完整教學流程包括日常學習、課后復習、隨堂測試、相關擴展、知識點隨時搜索于一體的學生自主學習的“i+學習空間”系統。現以物流課程為范例設計并實踐“物流”通識課。

圖3 學生學習狀況

圖4 學生學習資源分析

跟隨著大規模、靈活性高、個性化的信息社會發展的步伐，大連海事大學知識社區（如圖2所示）也在逐漸構建、發展、完善中。基于大數據的海大教學科研創新服務以知識資源為核心，提供標準化的數字知識資源、網絡教學服務、學術科研服務并支持各個終端頻道訪問，沉淀知識資產不是目的，而是要讓個性化的內容傳播給需要的人，讓有價值的知識、經驗為更多人所復用，讓每個人都成為知識的生產者、傳播者和學習者。

系統提供的學習方式包括書籍知識點部分和視頻部分，知識點部分是指將一個大的知識點逐步分層細化形成一個以知識點為根基的完整的知識網絡，這樣的劃分方式既方便學生根據需要系統地學習知識，也可就某一個知識點進行鞏固學習，通過分析系統隨時了解掌握學生學習狀況，如圖3所示。

現在的“物流”通識課已經逐步融合MOOC的高度開放性和SPOC的針對性的很多功能，從課堂點名、課后作業、平時考核、課程中的資料展示、課后師生交流等等，在豐富知識的展現形式，提高學生的參與熱情的同時，也逐漸讓學生熟悉海大在線這樣的在線教學系統，會隨著實際老師教學需求的改變和學生學習需求的改變進行調整，雙方面共同的努力，也是實現了師生間的“通識”。學生學習資源分析如圖4所示。

小數據實現，大數據沉淀。每個人創造的數據都是“大數據”的一部分，每個人都是大數據的生產者和消費者。大數據時代對于學習者的學習過程分析具有較強的實用價值，在大數據分析的支持下，學習資源的個性化推送、學習質量分析等將有了可行的解決方案，個性化學習訴求在大數據時代有了新的實現途徑。通過“i+學習空間”優化學習過程，有利于學習能力的提高、學習興趣的培養、思考能力的提升，提供個性化的服務，逐步做到因材施教。總之，有效的個性化學習需要基于大數據記錄學習者學習過程，分析學習者的思維習慣，結合即時的學習場景，推送適當的學習資源，由此可見，大數據是教育未來的根基。

（作者單位為大連海事大學智慧校園研究中心）