大數據的教育決策支持系統構建研究分析

李 靜

湖南鐵路科技職業技術學院 湖南 株洲 412000

一、大數據和教育大數據基本概述

大數據是指科學性數據,把大量數據作為研究的基礎,鉆研相關領域的數據問題,分析所有數據存在的關系,挖掘數據間的關聯,為解決各個領域的問題提供有價值的數據資料。大數據這一詞匯從2009年開始流行,2012年成為時代發展的一個重要趨勢,2013年被媒體稱為中國大數據元年。大數據的出現為各行業的發展提供了良好的技術平臺。利用大數據平臺,能夠采集與處理數據,并系統性管理各項數據。大數據平臺下,先進的科學技術是大數據價值的集中體現和有力支撐。此外,大數據在一定程度上幫助使用者找到問題根源,避免人們受到表面現象的影響。

大數據教育指整個教育領域使用的所有數據,可能來自其他教育行業,又或者是實際教育工作中自然形成的數據信息。這些數據具有相同的特點,能廣泛運用在教育行業,在教育活動中的價值非常高。在大數據的環境下,教育大數據至關重要,創新了教育行業,在一定程度上推動我國教育行業的提高和發展。教育大數據主要分成兩類：宏觀數據,如國家、各省市的教育年鑒;過程數據,如各學生、各科目、各過程環節的成績,據教育部2017年統計數據(http：//www.chyxx.com/industry/201808/664173.ht ml)顯示,當年全國中小學在校生總數為18560.7萬人,其中中職在校學生1592.5萬、高中在校學生2374.5萬、初中在校學生4442.1萬、小學在校學生10093.7萬、特殊教育在校學生57.9萬,如果按每個學生一年10門學科記錄期中、期末、小考分數,按5門過程成績記錄,就有92.80億條數據,按平均每條數據5 K計算,可能需4640175×5K＝4.425216萬TB＝43PB數據,如果再加上本科學生數據,將達到100PB的驚人數據量,多年累積下來,這些數據的存儲與利用就是大數據研究的范圍。

二、大數據的教育決策

大數據可引導教育決策走向精確化和高效化。傳統教育中決策多是憑借經驗,且決策者主要是年齡、時代差異較大的領導者,教育決策易與教育本身脫節。大數據的引入依靠系統數據搜集分析建模等方式使決策者可以更加全面和高效地了解學生真實情況,提升決策的數量和質量,節約時間和人力成本,下面以湖南工程職業技術學院為例的創新創業教育的數據統計。

2019年2月23日,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《加快推進教育現代化實施方案(2018-2022年)》,文中提出實施創新創業教育改革燎原計劃。可見,黨中央、國務院高度重視創新創業工作,尤其關注大學生創新創業教育。為了解高職院校創新創業教育狀況,以湖南工程職業技術學院為例,對“雙創”教育的現狀進行問卷調查,并深入分析調查數據。本調研共發放問卷1000份,每個系部按學生數10%的比例進行發放,回收問卷900份,其中符合問卷調查研究數據要求的有效問卷875份,回收率為90%,問卷有效率為87.5%。本次問卷涵蓋五個系三個年級的學生,在所有回收的有效問卷中,2016級的423份占43.8%,2017級的277份占31.6%,2018級的175份占20.1%。在此次創新創業教育開展形式的問卷調查中,22.5%的學生認為應該作為必修課程,在全院學生中推廣。20.7%的學生選擇了參加社會實踐,通過業余兼職工作的方式去積累創業經驗。這次調查的教育數據說明2.5%的學生認為應該作為必修課程,20.7%的學生選擇了參加社會實踐。也由此說明大數據的教育決策的重要性。

針對新時代下的大數據教育,國家迫切需要進行教育大數據本土應用的研究,雖然大數據教育不是起源于本國,但是不能一味仿造國外教育信息化進程。通過這些年有關教育改革的大數據研究,大數據教育研究的學科選擇多在于思想政治教育,但是現代教育觀念倡導的是素質教育,要求面向學生的全面發展,培養德智體美勞等全面發展的新一代社會主義事業的接班人。

大數據教育通過建立學習系統來評估影響學習效果是其重大因素,可以使教師有效整合零散的教學資源,真正理解每名學習的學生,并根據他們個人的學習習慣、學習興趣和學習偏好來提供準確而有針對性的教學;同時提供給學生適應性反饋,使每一名學生方面發現個人的學習偏好,為學生推薦與其學習計劃最適宜的課程和教材,達到最佳學習效果,實現“智慧”學習。通過數據跨界整合,可以很好改善落后的傳統教學關系,實現更具個性化的交互。

在認識到大數據對于改革教育決策的巨大潛力后,加緊了大數據促進教學模式轉變的研究。目前我國正在加速教育改革的步伐。在大數據時代下,眾多研究者認為教育改革面臨著時機與挑戰并存的情況,加強對于學生的思想政治教育改革顯得尤其重要。借助于大數據,我國教育改革也獲得了新的發展方向,通過大數據的強大、精細的數據資源,我們可以分析教育改革中的漏洞以及側重點,降低由于數據量少,資料不全等帶來的數據缺失風險,從而加快對于教育改革中漏洞的反應速度。對于大數據教育的研究是討論大數據教育的內容、特點以及國外應用大數據推進教學成功的發展,進而加快大數據推動教學的理論研究。

三、系統構建研究分析

系統性原則是構建學校教育管理系統的核心,管理系統是在構建研究分析基礎上產生的,它更注重各系統間相互關聯與滲透的關系。因此,在構建學校教育管理系統時,需以系統性原則為出發點,合理把握各中的轉化關系,這樣才能讓系統構建研究更好發展。

系統管理的完善是系統的優點之一,多處地方便了系統管理人員的管理和用戶的使用。用戶管理模塊是把每個使用此系統的人員作為一個用戶,根據每個使用人員的需求而確定的使用范圍授予每個用戶不同的權限。通過對用戶和用戶權限的管理保障系統數據的安全性,數據管理的記錄能夠使管理員保證系統的正常運行。

系統構建教育大數據統計與分析,需要進行需求分析,需求分為學校用戶功能需求和非功能性需求。學校用戶功能需求包括：系統用戶登錄、個人工作桌面、上報與審核、進度監控、數據校驗、數據匯總、數據質量核查、數據導入導出、基礎數據服務,統計工作管理的系統角色權限;非功能性需求包括：基礎代碼入庫、軟件適用條件、保障性、穩定性、可擴展性和系統性能。

本文在研究系統構建的基礎上,結合在線教育大數據的主要數據來源、服務對象、主要功能等,提出在線學習分析系統的系統架構(如圖所示),整個系統架構由在線教育系統、數據預處理、學習分析引擎、顯示面板、利益相關者5個模塊構成。

由上圖得知,和傳統學習分析系統不同,在線學習分析系統的利益相關者還包括研究者。研究者主要研究學習分析系統本身,如哪些學習分析服務能夠幫助學習者管理自身的學習,管理者又怎樣通過新的視圖改變教育決策過程等相關問題。

需要注意的是,在線學習分析系統架構中的各個模塊并不是獨立存在的,各個模塊之間存在一定的關聯性。根據上圖箭頭指示的數據流向得知,前一模塊的輸出數據作為后一模塊的輸入數據,整個系統架構形成了一個封閉式的數據流循環,學生、教師、管理者既是教育數據的生產者,也是教育數據的消費者。教育利益相關者與學習分析系統的交互有效地促進了教育大數據的動態再生。

四、基于大數據的教育決策支持系統構建研究

從目前的實際情況來看,各領域中,大數據都有非常廣闊的應用空間。現代化教育管理中,大數據的影響不容忽視。

(1)大數據對教育管理決策影響。通常情況下,教育決策的制定與數據支持密不可分。隨著大數據的出現和不斷發展,教育管理決策逐漸受到一些影響。根據具體數據源頭進行劃分,教育大數據包括了來自教育系統內部與教育教學相關的數據,是教育數據的主要組成部分。另外,包括來自互聯網、社交平臺的數據。與傳統教育信息相比,大數據環境下教育管理決策具備廣泛性特征。

大數據對教育管理決策的影響,在一定程度上增加了教育管理決策參與人員,使教育管理決策更加全面。昔日教育管理決策中,相關基礎性數據非常少,教育管理決策者往往依靠工作經驗或者學校原有的數據制定教育決策。這種情況下,最終制定的決策缺少實踐性,在無形中導致教育管理決策與學校實際發展適得其反。大數據背景下,大量公開的數據信息發揮獨特的優勢,從上級教育行政單到一線教育工作人員,都能夠積極參與教育管理決策制定過程。大數據多樣化的發展趨勢,幫助教育工作者、社會群體等參與教育管理決策過程,最終使教育管理決策與實際情況相吻合,促使我國教育事業進步與發展。

(2)大數據的教育決策支持系統構建原則。首先是方向性原則。通過培養“應用型”的創新性人才作為重要的發展原則,展現教育后期改革和發展的重要要求,系統更加全面的反映整個培養目標。

其次是科學性發展原則。通過國外的先進教育教學理念與國內已有的相關研究成果進行結合,與本校相關的教育教學發展情況、教學設施、學生等進行深入交談,對其中一些資料和文獻進行學習、總結并且反洗,對其中的內涵都要進行重復性研究,而確定后期的表述能夠明確相互之間進行聯系,構成有效的整體。

最后是動態性發展原則。針對教育教學質量而言,是一個動態的發展過程。伴隨著科學技術的不斷發展,教育教學者所針對的對象也在產生著很多變化,在整個課程教學內容、方法以及模式等方面都進行了不斷的創新。在這樣一種發展過程當中,教育教學管理者針對結果進行分析,依據不同的變化以及現實情況進行協調,進而保證最終的有效性。

(3)大數據的教育決策支持系統構建需求。隨著教育事業的發展趨勢,教育管理單位對教育統計的管理日漸細化,需用現代化的信息技術手段完成現有工作,并建立教育大數據為教育教學以及教育管理提供決策支持服務。通過大數據分析,教育管理單位可以及時了解教育綜合改革中相關決策實施的效果,全面掌握教育建設的進展和水平,準確把握各級學校在教學活動中的相關情況等。

在大數據分析方面,學校需要通過對教師和學生在教學、活動等各方面數據的收集、分析,發現出有利于提高學校管理效率、教學質量、數據準確性等多方面的決策服務。教育大數據統計與分析系統能夠為基層學校統計工作減負,提高教育服務能力,真正意義上實現系統構建對大數據教育決策的需求。尤其統計數據的準確性是分析教育事業的基礎,教育事業統計工作完成后,需要將采集的數據上報到教育主管單位,因此,確保每一個數據準確、可靠是系統構建的核心。

總結

信息時代,大數據是歷史發展的必然。系統構建基于教育大數據的在線學習分析,將大數據思維應用在線學習、教學、管理過程。現代化教育行業發展過程中,大數據的使用存在很多客觀問題,所以要分析學習者的學習行為,監控和管理在線教育教學質量,評估在線教育的資源適用度等;促進在線教育教學效果的提升,推動在線教育教學模式改革為教學管理和教育科學決策提供支持,促進在線教育資源的完善優化。大數據應用在教育管理決策方面表現出了很大作用。教育一定會走向數據驅動,并最終實現大數據驅動。但數據驅動的絕不會是課堂或學習過程,因為它是靈魂驅動的。讓大數據服務于教育系統的設計與改進,讓人類教師服務于學生的成長。