大數據背景下智慧教育的發展研究

黃悅悅

信息技術的高速發展，為教育帶來了新的發展契機，“智慧教育”這一概念逐漸為人所接受。移動互聯網、物聯網、云計算等技術不斷發展， 而以其為基礎的大數據技術也應運而生，越來越廣泛地融入到于智慧教育領域之中。在大數據背景下，數據挖掘、基于機器學習等技術為智慧教育提供支持，大大提升了教學效益和教育的精準性。本文首先介紹了大數據時代的教育以及智慧教育的概念特征， 接著對大數據與智慧教育的聯系以及智慧教育的發展趨勢及其所面臨的挑戰進行了闡述， 以期為相關的研究提供參考， 從而推動我國新時代教育事業的進一步發展。

一、大數據時代的教育

（一）大數據的概念與特征

大數據指的是對大量數據進行的動態分析與預測，它與“海量數據”的意義不同，“海量數據”只強調數據的量，而大數據不僅強調數量眾多，更強調的是處理快速、數據復雜、類型多樣、價值性強。

（二）大數據背景下的教育

目前，我國教育大數據的研究和應用已獲得較快發展，大數據與教育的深度融合已經成為一個必然的走向。將大數據環境與教育生態系統結合起來，可以得到下圖：

從上述圖式可以看出，原有的固于學校的教育向更大范圍擴展。大數據時代的教育，所有的教育要素是圍繞著學習者這一教育本體而組織安排的，教育過程、教育質量也是從學習者身上體現出來的。學習者是大數據時代教育實踐的出發點和歸宿。學習者的自身發展是由直接經驗與教育生境的綜合作用的結果，同時學習者由于自身知識、經驗積累水平的變化，學習態度學習風格的變化等又動態地、持續地反作用于教育云。所以大數據時代教育生態系統之間的各部分要素不是完全割裂開來，而是相輔相成，隨時隨地相互影響與制約的。

（三）大數據背景下的學習

1.學習者主體地位更加凸顯

在大數據背景下，學習者的學習過程能夠充分體現建構主義學習理論，與傳統學習相比具有無可比擬的優勢。學習者在學習過程中的主體地位更加凸顯，更容易培養學習者的懷疑批判能力和獨立思考能力。學習者也可以根據自身特點的不同制定出個性化、特色化的學習計劃與學習安排。

2.學習過程更加自由

在大數據背景下，學習過程對學習者來說得到了時空的解放。學習過程不受學習者年齡、學習者文化程度以及時間和空間的限制，學習者可以對信息的選擇有著充分自由的選擇空間，并且可以進行實時學習。所以，大數據環境對學習者來說是時空的解放，學習者還可以在獲取不同的信息資源時進行比較，開展對新知識的意義建構，進行最優化的學習。

二、智慧教育的特征

（一）智慧教育的環境資源特征

相比于傳統教育，智慧教育更加著重強調的是教育信息化。智慧教育的主要特點就是數字化、智能化、多媒體化等，智慧教育的目標是實現教育模式的共享、協作以及交互等，也就是通過合理的教育信息化來進一步促進教學現代化，改變以往傳統的教育模式，為學習者的全面發展和教學行業的進步奠定堅實的基礎。智慧教育在微觀層面主要表現為對學習環境進行感知和智能調節，對校園環境進行智能化管理，對教與學的過程進行跟蹤與記錄，對家校互通提供立體化的網絡支持。智慧教育在學習資源方面已經將單純的存儲功能拓展為多種功能的集合，包括設計、開發、利用、管理、評價等多種功能。在大數據背景下，應用數據挖掘、學習分析等新興智能技術還可以為學習者精準智能地推送相應的學習資源。使得學習資源具有人性化、智能化的特點。

（二）智慧教育的教學特征

1.教學目標方面

相比于傳統教育，智慧教育更加注重對學生高階思維能力的培養，如21世紀技能中的學習和創新的技能，它包括批判思維能力、交流能力、合作能力、創造能力，即發展學習者的智慧。發展智慧是智慧教育的出發點和歸宿。

2.教學流程方面

智慧教育深入地應用了新一代信息技術，打破了時空的限制，無論學習者身處何處，學習者都可以利用網絡，根據自己的學習進度進行安排，隨時隨地與同學、老師展開互動交流，開展自主學習。

3.教學評價方面

智慧教育能夠智能地記錄學習者的學習全程，將學習者的學習行為數據記錄下來，精準地進行數據分析，將過程性評價與總結性評價相結合，全面反映學習者的學習情況，從而實現多元智能評價。

三、大數據在智慧教育中的應用

（一）分類智能

借助在線作業平臺依據學習者不同的知識掌握程度給學習者布置分層作業，通過電子設備和數據記錄在智慧教室里將學習者異質分組，因材施教，達到分層教學的效果。

（二）復習智能

學習是一個需要不斷鞏固、反復加強記憶的過程，大數據分析學習者知識點的掌握程度，利用可視化的圖表加以呈現，監測學習者的記憶狀態，捕捉學習者的記憶規律，及時提醒學習者進行鞏固和復習，達到智能記憶效果。

（三）推送智能

智慧教育的關鍵技術是通過大數據分析掌握學習者的學習興趣和學習規律，篩選出具有科學性、價值性和趣味性的教學資源，以題包或鏈接的形式借助在線平臺為學習者精準推送學習資源。大數據分析學習記錄，篩選高頻錯題，使學習者可以有針對性地進行訓練，告別盲目題海戰術，幫助學習者在有限的時間內掌握更多的知識。

四、智慧教育的發展趨勢及挑戰

（一）智慧教育的發展趨勢

1.教育云平臺

云計算把信息資源（服務器、存儲器、寬帶）、數據、應用作為服務通過網絡提供給用戶，把大量的計算資源組成資源池，為用戶動態創建高度虛擬化的資源。一些學校的信息化建設過程中，正籌劃建設獨立的信息中心、建設教育信息資源和開發各類應用等，以中等規模城市為例，一個城市中小學近100所，按照每個學校投資20萬元（按照最低限度）建設信息中心計算，累計投資將超過2000萬元。然而，中小學信息化基礎設施、數據資源以及應用軟件具有高度的相似性，雖有個別差異，但利用共享平臺可以方便進行應用的個性化定義，以滿足各校需要。可見，建立教育云平臺具有積極的經濟效益和社會需求。

2.智能課堂平臺

智能課堂平臺包括兩方面的內容：傳統教學課堂的智能化和網上虛擬課堂（或稱網上學習社區）。對傳統教學課堂和以電子白板為工具的教學課堂進行全面改造，實現現有課堂與信息化技術的緊密融合，充分利用網絡信息資源，在教學內容、展示方式、互動方式進行全面改革，實現以學生為主體、個性化教學的新的教學模式。

3.電子書包

電子書包，以電子課本為核心，集成自助式學習管理、自助考試管理、師生互動管理、學生定位管理、緊急求助管理、學生家長互動管理等多項功能，是改變學生目前帶課本上學、盲目購買參考書、抄寫課堂作業、完成家庭作業等方式的重要設備。該平臺以教育云為基礎，以智能終端（計算機、移動終端等）為學習手段，讓學生充分利用網絡、計算機和教育資源進行課后學習、作業等工作。

4.教師智能工作平臺

整合白板系統、學校管理系統、電子書包、虛擬課堂等，為教師提供一個集成教學、管理、自我提高的平臺。該平臺是一個智能備課、學習、工作平臺，構成中小學教師的智能環境，能同學校數字校園系統、白板系統、教學資源庫進行無縫連接，制作課件，調用全市、區、學校的課件、案例等相關資料，也可以調用學校對教學情況的評價，調用所在班級學生學習情況，為教師有針對性的備課提供支撐。也可進行試卷評閱、與學生、領導、家長互動。

（二）智慧教育面臨的挑戰

1.數據量過載的情況

大數據所面臨的重要挑戰就是數據量過載產生的危機。對于很多信息過載的城市來說，巨大的信息量使得信息搜索、閱讀、辨別成為巨大難題。教育大數據處于高速發展階段，很多技術還會層出不窮地從各個方面支持教育大數據發展，使得教育大數據呈現出各種特色應用和成果，然而，數據量過載使得教育大數據面臨著難以辨別選擇進而擇優的挑戰。

2.數據規范的統一

由于目前沒有統一的數據規范，教育大數據在整體發展和實際應用過程中存在著很多技術挑戰。如：如何平衡教育大數據決策的指向性和學生發展的不確定性;如何平衡對學生個人數據的保護和對學生學習效果的研究;如何平衡把握好數據源的真正內涵和數據采集、數據挖掘及學習分析等多個重要環節;如何平衡好不同系統之間的兼容問題和對海量教育數據進行存儲、分析和處理的過程;因此，從全局考慮，建議我國的教育大數據系統應遵循頂層設計原則，由國家對數據格式、數據存儲等問題制定統一規范，下級企業、學校按照統一規范去設計自己的系統，這樣可以從全局高度最大化地節省國家資源，這也帶來了更多的新的技術挑戰。

3.數據權屬的保障

教育大數據是一種無形資產，國家和教育部門不僅應當保障教育大數據不外泄、不被惡意使用，而且還要兼顧部分數據向公眾開放，發揮數據應用的社會價值，因此數據權屬問題是個較大的挑戰。教育大數據關系著學習者和教育工作者的隱私權，其潛在的安全隱患無法用常用辦法評估，甚至無法通過獨立的方法進行評估。如果教育大數據處理不當，將導致嚴重的安全漏洞，甚至會影響區域教育政策的制定。

五、結語

智慧教育的誕生是教育信息化發展到又一全新階段的標志。作為一項將科技、人文與教育進行了高度融合的綜合產物，智慧教育將會是教育事業在大數據時代中的發展方向與目標形態。基于大數據背景下的智慧教育面臨著眾多的挑戰與機遇，智慧教育一定會走向大數據驅動。但大數據驅動的絕不僅是課堂或學習過程， 因為它是靈魂驅動的。讓大數據服務于智慧教育系統的設計與改進， 讓教師更加高效地服務于學生的優質成長， 這才是大數據背景下智慧教育的根本方向。智慧教育是一朵墻外之花，它突破了傳統教育的圍墻，它的莖葉受到教育大數據的滋養，它的根部，卻深深扎根于提高教學效率、促進學習者學習的根本目標。（作者單位：遼寧師范大學）