基于大數(shù)據(jù)的高校教學管理信息化環(huán)境研究

蘇志軍，郭雪莽

（浙江同濟科技職業(yè)學院，浙江 杭州 311231）

2013年8月，國務院發(fā)布《關于促進消費擴大內(nèi)需的若干意見》，提出鼓勵智能終端產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展，面向移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等熱點，加快實施智能終端產(chǎn)業(yè)化工程。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》明確指出“信息技術對教育發(fā)展具有革命性影響”，并將“教育信息化建設”列入十大工程之一。兩份文件向教育行業(yè)提出了創(chuàng)新發(fā)展的要求，教學管理必須跟上信息時代的步伐。以云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等為代表的新一代信息技術為解決教學管理信息化發(fā)展瓶頸問題帶來了機遇，師生通過移動端廣泛使用網(wǎng)絡信息，使得在高校教學中融入了大數(shù)據(jù)思維，大數(shù)據(jù)正成為教育行業(yè)新的生產(chǎn)力，為教學管理的方式、思維等帶來了根本性變化，擴大了管理的范疇，豐富了管理的內(nèi)涵。基于大數(shù)據(jù)的教學管理信息化環(huán)境對教學過程進行全面管理和服務，既是完成人才培養(yǎng)目標的過程，也是教學資源組織與配置、開發(fā)與管理的過程，能夠極大地提高高校的教學管理效率和教學質量，更好地為學校師生、家長、社會提供優(yōu)質、高效、規(guī)范、透明的服務。

一、大數(shù)據(jù)背景下教學管理信息化環(huán)境構建

1.教學管理大數(shù)據(jù)平臺構架

大數(shù)據(jù)有三大特征：Volume（海量數(shù)據(jù)）、Velocity（輸入和處理速度）、Variety（數(shù)據(jù)多樣性）。當前高校數(shù)字化校園推廣普及，各種信息化管理平臺在學校管理的各個方面得以應用，廣大師生日常使用的教學業(yè)務系統(tǒng)，包括教師專業(yè)建設平臺、人才培養(yǎng)方案建設平臺，以及師生共同使用的網(wǎng)絡MOOC平臺、課堂教學輔助平臺等等，通過廣大師生手機端、PC端采集了不同類型、不同含義的結構化的、半結構化的以及非結構化的數(shù)據(jù)，這就是大數(shù)據(jù)的Volume和Variety特性。大規(guī)模的師生用戶群體的業(yè)務系統(tǒng)的使用構成了大數(shù)據(jù)的基礎，我們把它叫做大數(shù)據(jù)中心。有了數(shù)據(jù)后，如此海量的數(shù)據(jù)需要進行大規(guī)模的處理，大數(shù)據(jù)的Velocity特性在此得以體現(xiàn)，通過云計算平臺完成數(shù)據(jù)的分析、檢索和挖掘。收集的數(shù)據(jù)肯定有很多的垃圾數(shù)據(jù)，或者是對我們沒有用的數(shù)據(jù)，首先要進行清洗，挖掘出數(shù)據(jù)之間的相互關系，或者對數(shù)據(jù)做一定的統(tǒng)計，從而得到一定的知識。分析后的數(shù)據(jù)需要通過搜索引擎查詢用戶想要的分析結果，根據(jù)數(shù)據(jù)的分析階段打的標簽進行分類和聚類，從而將數(shù)據(jù)之間的關系展現(xiàn)給用戶。基于大數(shù)據(jù)的教學管理信息化平臺構架如圖1所示。

圖1 基于大數(shù)據(jù)的教學管理信息化平臺構架

2.大數(shù)據(jù)在教學管理中決策支持服務

大數(shù)據(jù)在高校教學管理中的應用有兩個領域，一是學習分析學，二是教育數(shù)據(jù)挖掘，學習分析學是關于學習者以及學習環(huán)境的數(shù)據(jù)監(jiān)測、收集、分析和匯總，目的是優(yōu)化學習和學習情境，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，并提前進行干涉。教育數(shù)據(jù)挖掘的作用是研究和利用統(tǒng)計學、機器學習和數(shù)據(jù)挖掘分析教學過程中的數(shù)據(jù)，以此優(yōu)化教學內(nèi)容組織形式，推動學習的科學研究。

大數(shù)據(jù)在教學質量評估、教學能力分析、個性化課程分析、學習行為分析、勤工助學需求預測、學生輿論分析等諸多領域提供了強大的決策支持，是一個大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)，如圖2所示。基于大數(shù)據(jù)的個性化學習、知識水平評估與教育教學決策，讓師生實實在在感受到智慧的存在；基于大數(shù)據(jù)的信息化教學管理服務通過虛擬平臺，將所有與教學相關的活動進行整合，實現(xiàn)移動信息化管理，通過智能手機、平板電腦等移動設備隨時隨地提供教學管理服務；以云服務促進優(yōu)質教育資源班班通，推進教學資源應用的普及化與常態(tài)化，在人手一臺學習終端的環(huán)境下，融合云服務、數(shù)字教材、學科教學工具等構建新型教學環(huán)境。大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)有效探索了提高教學質量的教學模式與方法，為推進教學改革適應信息化時代要求起到了不可替代的作用。

圖2 教學管理中的大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)

基于大數(shù)據(jù)的教學管理信息化環(huán)境提供決策支持，其服務對象包括高校學生、教師、教學管理者以及學生家長，他們是大數(shù)據(jù)的受益者。通過大數(shù)據(jù)教學質量評估，教師有機會反省自己的教學效果，從而建立現(xiàn)實課堂教學中的平等關系；在教學課堂的整個學習過程中，自動記錄全部學習對象的全部學習行為，這些記錄的分析將形成評估，有助于學生及時反省自己的課堂表現(xiàn)，而階段性的學習成效評估能夠對學生進行學業(yè)預警，以此警示學生。教學管理者通過大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)實時動態(tài)向學生、教師、家長推送個性化的信息。

二、大數(shù)據(jù)在教學管理信息化環(huán)境中的具體應用

1.指導學生實現(xiàn)自我管理

大學一項重要工作是讓學生自我管理，從進校之后的學業(yè)規(guī)劃、學業(yè)實施到最后的完成學業(yè)都離不開學生的自我管理，選課是學業(yè)規(guī)劃中一項重要環(huán)節(jié)。大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)根據(jù)課程教學內(nèi)容、開設時間、主講教師、學生評價、歷屆學生的學習過程數(shù)據(jù)、成績數(shù)據(jù)、對課程的評價反饋數(shù)據(jù)等等，能夠為學生合理選擇課程提供決策依據(jù)。甚至可以根據(jù)學生的歷史數(shù)據(jù)，分析出學生學習特點和興趣所長，從而給出優(yōu)先推薦課程，減少亂選錯選等現(xiàn)象發(fā)生。

在學業(yè)實施過程中，通過課堂教學系統(tǒng)，實現(xiàn)課堂問題手機端作答，實時跟蹤學生的學習狀態(tài)，分析每堂課的學習成效，并向同學圈推送排名，真正做到了過程化考核。通過學生的行動軌跡大數(shù)據(jù)，分析學生在運動場、教室、圖書館等場所耗費的時間，以此來警示學生合理調(diào)整自己的學習娛樂時間。

在每個學習階段，大數(shù)據(jù)對每個學生在學習推進過程中進行學情分析，發(fā)現(xiàn)并預測學業(yè)達標的差距，根據(jù)程度不同給出不同等級的學業(yè)預警。

2.幫助教師提高教學質量

在大數(shù)據(jù)背景下的教學環(huán)境將完全實現(xiàn)網(wǎng)絡互動式課堂教學，徹底打破教學的封閉局面，能夠為當前日漸僵化的教學活動重新注入新的活力。教師可以借助大數(shù)據(jù)合理安排教學內(nèi)容、選擇教學方式，從而提高教學效果；通過每堂課的教學評價，形成教學趨勢分析圖，教師從中可以及時發(fā)現(xiàn)自己的教學行為不足，學生的興趣熱點轉移等；利用數(shù)據(jù)挖掘技術，對在紛繁復雜的日常教學中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)歸納出預測性的內(nèi)容。

3.幫助教學管理者科學管理

在傳統(tǒng)的信息化系統(tǒng)里如何科學地發(fā)揮教師個性優(yōu)勢，最大限度地利用校內(nèi)教學資源，充分發(fā)掘學生的學習潛能，以及及時發(fā)現(xiàn)、糾正教學過程中存在的問題等等一直是個難題。基于大數(shù)據(jù)的教學管理信息化環(huán)境在專業(yè)建設分析、課程分析、學業(yè)規(guī)劃分析、教學監(jiān)控和預警、教學能力分析、教學趨勢分析、學生學情分析、學生輿情分析等領域能夠發(fā)揮巨大作用，為學校管理提供大量的決策支持，提升教學管理部門整體的服務水平。

大數(shù)據(jù)已經(jīng)融入了我們的生活工作方方面面，高校教學信息化管理中嘗試引入大數(shù)據(jù)是高校的創(chuàng)新發(fā)展方向，構建基于大數(shù)據(jù)的高校教學信息化環(huán)境勢在必行。對整合現(xiàn)有資源，優(yōu)化教學管理、服務和協(xié)作，為廣大師生提供優(yōu)質服務等領域具有重要意義。