大數據在高校的應用與探索

李洪民

(濱州醫學院網絡信息中心，山東煙臺 264000)

1 大數據簡介

大數據即獲取知識和推測趨勢、掌握個性化特征、通過分析辨識真相。大數據技術的戰略意義不僅僅在于掌握海量的數據信息，而在于通過這些海量數據通過整理分析后得到的有價值的數據信息以及它們之間的關系，從而幫助人們進行提前預測、優化決策、理順行為思路，大數據技術是解決高校在教學活動中產生的大量數據而知識、經驗、思路又貧乏的有效途徑，是從紛繁復雜、雜亂無章的數據中挖掘出隱含的、潛在的數據之間的關系，是現代數據庫領域極具挑戰性和應用前景的研究領域，掌握了這一技術，為高校招生就業、教學評價、教研評估、學校資源分配等提供前瞻性的科學決策。大數據研究的主要是傳統數據之間的關系并分析整理，注重的是傳統數據的關系和關聯，而傳統數據主要是解決數據的存儲查詢，以對數據的保存為核心，而大數據則是以預測事物發展為核心，通過對龐大數據的科學分析，從而預測將來發展的趨勢和將來事件發生的可能性。通過對海量數據進行分析，預測未來或推斷未來的可能性。

在1982年我國就提出開展教育信息化，高校學生信息即學生人數、專業狀況、聯系方式、班級信息、宿舍利用情況、食堂消費記錄、選課、課后作業完成情況、圖書館藏書、學生借還書、學生考試情況、參加的社團、比賽、講座等；高校教師有教學任務、課件、論文報告、科學研究數據等；管理方面有學校的師資、資產、校園環境、社團活動、講座舉辦、招生就業等。高校信息化的不斷深化和加強，許多數據被保留、記錄和存儲下來，形成了龐大的數據集合，這是不容忽視的珍貴的數據資產，其隱含的價值對高校信息化建設將產生相當積極的效果。大數據信息量大、更新快，可以結合計算機多媒體技術的運用，使得網絡課程教學內容豐富多彩、生動形象，不僅包含了文字、聲音、圖像、動畫、圖表、影像等，更是增加了網絡課程的交互性、虛擬性、智能性。教學內容不再枯燥無味，不再被動聽和看，而是配合精彩的動畫、影響和聲音，可以參與實際的操作和虛擬的實驗，并與教學內容交互。大數據技術的重要意義不僅在于實現教學內容的遠程傳輸和共享，更在于可以在任何時間、任何地點，讓師生實時的或非實時的全方位的雙向交互。大數據技術應用了數據庫管理技術和雙向交互功能，可以實現個性化的服務，系統可以對學生的個性化資料、學習過程、學習階段完成情況進行跟蹤和存儲，同時利用這些數據對教學和學習情況進行個性化分析，針對不同的學生提供不同的學習建議和學習方法。

2 教育大數據分析挖掘的價值

通過教育大數據挖掘與分析技術，智能分析采集到的學生學習行為數據，有目的的推送學習資源，提供個性化學習建議；根據教學數據分析與預測結果，修正教學模式和教學方法，及時調整教學方案，改變教學手段，優化教學步驟，達到提高教學質量，實現教學模式改革；更加準確地分析評價課堂教學的質量，采集教與學的過程數據，其方法是:樣本的持久化、方式的多元化、手段的多樣化、技術的多維度，深度挖掘教育數據潛在的信息關系，形成知識點，提高課堂教學的質量，做到定量分析和科學分析，實現教育評價體系重構，指導學校教育質量管理方式科學健康發展；解決科研管理存在的難題，利用科研申報內容和科研成果狀況等采集到的數據提供技術支撐和個性化服務，為科學研究方向提供指導性的數據和科研成果鑒定的可信度，實現科研管理規范化；大數據分析與挖掘技術模式應用于高校，提高高校教學科研管理等的創新，提升高校的綜合實力，加速成果推廣與轉化，形成具有影響力的智慧校園；使得教和學更加智慧，更加有效，通過學習路徑分析及課程推薦，可以不受地域和學校的限制分享別人的優秀成果，對學生進行個性化的精準分類指導；注重識別大數據因果關系，分析挖掘數據之間隱藏的、有用的信息，實現教育管理的科學化精準化，為教育管理和科學決策提供量化的數據支撐。教育資源服務的個性化精準化推薦，學習效果評價與教學管理個性化內容推送服務等，有力地促進教學質量，提高教學效率，朝著實現教學精準高效、目標治理、智慧分析、績效預測、過程量化、閾值預警的方向發展，通過基于有規律的數據分析挖掘和精準治理，實現高校的科學化管理。

3 大數據在高校中的具體應用

高校人員數量眾多并且規模較大，許多高校師生人數在萬人以上，是數據生產大戶，很多高校正在使用大數據技術解決學校遇到的實際問題，學生從招生、學籍、選課、課堂、成績、食堂、就業、業余活動等方面產生大量的數據。此外，還有教師和管理人員的數據。只有搜集整理分析挖掘這些數據，才能更好地服務于學校的教學、科研、管理等工作，大大提高信息化水平。在學科規劃、科學研究、招生就業、學習行為、體制機制、校友聯絡等充分借助大數據分析技術，深度挖掘數據中潛在的價值，促進學科交叉融合發展，構筑有生命力的學科生態，提高本校有競爭力的核心學科。搜集校內外教學過程、教學狀態、教學成果、科研項目、科研成果、學科前沿發展動態等數據信息，縱向橫向分析學校在學科設置和學科建設中存在的缺陷和不足，科學定位學校未來發展方向和努力目標，挖掘潛在的具有國際視野和創新能力的學科帶頭人。

高校運行的教務系統 、科研管理系統、學工系統、研究生系統、人事系統、資產管理系統等，極大地提高管理的工作效率，積累了大量的數據，尤其是管理的信息化簡化了日常管理的工作量。在國家支持高校科技創新大背景下，科技活動科學研究迅猛發展，國家不斷加大對高校科技的投入，對高校信息化的要求也越來越高，而現行的管理也存在一些不足，表現在管理信息化目前僅停留于對數據的收集、錄入、排序、修改、查詢、存儲、統計、報表等功能，系統只能通過簡單的統計或排序等功能獲得一些表面的信息，而隱藏在這些數據中的關系一直沒有得到深度挖掘、對比、個性化分析；統計分析功能比較簡單，各系統之間的關聯度低。統計分析僅限于對數據的累加、匯總，數據本身不能反映在這一領域的問題。譬如現在高校運行的教務管理系統、網絡教學平臺、科研管理系統、后勤管理系統、資產管理系統、人事管理系統、財務管理系統、學生管理系統等，系統與系統之間沒有通過主鍵或接口建立數據共享或數據關聯；雖然積累了大量的數據，但這些數據僅是表面的東西，不能反映事物本身內在的必然聯系，其實質是缺乏輔助決策分析功能，隨著高校的數據信息的原始積累，這些數據背后隱藏著許多珍貴的信息，不能客觀的對數據前后上下縱橫多維度分析，來提供豐富和科學的決策支持。因此，引入大數據的概念及分析技術到高校的傳統管理系統當中，對傳統的管理系統積累的數據進行大數據分析挖掘，實現傳統數據的報表、查詢功能到大數據的分析、挖掘、利用、決策，形成可供學校利用的知識點，以此提高學校的綜合管理能力和分析決策能力，為學校決策提供量化、直觀、科學、全面的參考。

4 高校管理引入大數據的優越性

大數據技術具有無可比擬的先進性，它是網絡技術、人工智能、物聯網、云計算、數據庫技術等現代信息技術的綜合運用。大數據技術可以對教務管理系統、網絡教學平臺、科研管理系統、財務管理系統、人事管理系統以及互聯網上與高校相關的科技文獻數據庫進行對比，找出與高校數據之間的關聯性，找到有價值的信息，形成有針對性的專門知識，為學校提供廣泛深入的決策支持。大數據是從大量的數據中發現那些沒被發現和被利用的知識，是從學校教學活動的原始數據中獲得的知識和重要信息的過程。基于大數據平臺，對教育教學的關聯性分析和數據對比，可以開展課堂教學質量和教學過程的綜合評價，實現教學高質量監管、精準督導、成果激勵。實現教學評價的量化精準、持續常態、全面覆蓋、實時動態的根本轉變。激勵教師敬畏課堂、教書育人，通過精品課程、示范課堂、電子教案等作為教學質量評價的重要依據，在教師職稱晉升，評優評先中提供幫助。此外，還為管理部門提供針對性的數據服務與決策支持，通過多維度、全覆蓋、持續化、精細化的數據量化分析和過程評價與監控，改變以前的思維方式，實現有模糊評價到量化評價的過程。

5 在研究教育大數據問題中需要著力攻克的理論與技術難題

知識高度的碎片化降低了可用性，碎片化知識的聚合是一個非常基礎的難題，以分布性、動態化、低質化、無序化等典型問題為特征，資源的碎片化整合以及個性化推薦是大數據技術需要解決的關鍵問題，必須從資源的角度把無序、分散、低質的資源進一步重組以形成知識點，找到各知識點之間的關系。通過對學生個體的數據分析，跟蹤其特長、興趣、情感、智商對比其個體差異，建立個性化的信息資源庫，實現精準管理，解決知識碎片化問題。開展這一研究要建立龐大的基礎數據，僅靠智能軟件肯定不能解決全部問題，建立龐大的知識圖譜，并將其放到開放的數據平臺之上，將多源、片面、無序的碎片化知識聚合成符合人類認知的知識海洋，從縱橫兩方面找出數據之間隱藏的關系，形成知識鏈，構建起知識圖譜與應用等許多基礎性關鍵技術。把師生的教與學過程記錄下來，利用這些數據，開展個性化學習的行為分析、特征識別及規律發現，跟蹤挖掘個體的學習規律，找到其特征和規律，來實現學習行為的分析和深度挖掘，將學習好的學生學習過程跟蹤記錄下來對比學習較差的學生學習記錄，找到學生學習效果的差異。利用同樣的方法，可以實現對個體學生特長、興趣、情感、專業愛好等方面的分析與挖掘，同樣能幫助人們分析人的認知差異問題。通過對某一課程的跟蹤，例如關注課程點擊率、學習人群、知識關注點、學習時間等的統計分析與跟蹤，從時間、空間和課程知識導航的角度，研究學生的學習時間、特征、行為、交互之間的關系，為深化課堂改革，改變教學模式，探索以學生為中心的教學設計具有重要的指導意義。了解學生學習的進展情況，發現學生學習興趣點，通過學習路徑分析及課程推薦等，使教和學更加智慧，更加高效，這些功能將有效提升學校教與學的效率和質量。

6 結語

大數據及其數據分析與挖掘技術是多學科融合交叉，互相提供數據的關系，成為當今研究的熱點話題。隨著信息化的不斷推進，高校利用大數據分析問題解決問題的能力和實踐也不斷增強，大數據的應用、完善和發展能解決實際管理中克服憑經驗的做法，對進一步促進教育教學體制和機制改革，提高教育教學質量和管理水平具有重要的指導意義。同時，大數據又能反映高校各領域存在的問題，為管理者設計解決問題的方案提供重要的數據和決策支撐。