教育大數據可視化分析與研究

楊景花

摘要：教育大數據是一個龐大的業務系統，它牽涉政府、企業、學校、管理者、教師等，研究教育大數據可視化，將形式多樣的數據整合在大數據平臺，實現數據的可視化對教育的發展起推動作用。本文從教育大數據現狀開始分析，研究在數據可視化方面需要解決的問題，并列舉出數據可視化的優勢案例。

關鍵詞：教育;大數據;數據可視化

一、教育大數據研究意義

信息技術與經濟社會的交匯融合引發了大數據的迅猛增長，大數據已成為國家基礎性戰略資源，大數據正日益對全球生產、流通、分配、消費活動以及經濟運行機制、社會生活方式和國家治理能力產生重要影響。2017年中國信息通信研究院《中國大數據發展調查報告》顯示，隨著大數據環境和技術手段的不斷完善，大數據行業應用持續升溫，大數據已成為各行各業決策的依據，大數據產業鏈正在加速形成，繼互聯網、云計算、物聯網后，教育被認定為與大數據最相關的行業。目前，大數據在諸多領域得到成功應用，但在教育領域的應用實踐尚處于初步探索階段。在當今形勢下，教育大數據是推進教育改革和促進教育信息化深度發展的強有力的科學力量。對教育大數據可視化分析可以得到對科研和教學有幫助的信息。例如，利用大數據挖掘學生在線學習相關信息，結合每個學生的興趣愛好提供有針對性的個性化學習;利用大數據的預測功能對高校的招生、就業和將來的發展狀況等進行預測;通過分析學生觀看教師制作的在線教學課程過程中的停頓或重復觀看記錄，幫助教師了解學生學習過程中的難點、重點，從而幫助教師尋找教學側重點，改進教學方式。

二、教育大數據研究現狀

大數據對教育變革的推動基于各種新技術的誕生和發展，該研究熱點包括信息技術、數據挖掘、數據分析、物聯網等關鍵詞，數據與機器學習的整合形成了新型數據分析技術，在完成海量學習數據統計分析的基礎上，實現智能化的發現和預測，展示了智能化大數據技術背景下的未來教育模式。教育數據挖掘和學習分析技術進步顯著，被實施于諸多教育實踐之中，并且正在形成一定的規模效應。美國等發達國家的教育大數據研究方面，主要側重于大數據教育領域應用的驅動作用和面臨的挑戰。研究內容聚焦于：根據教育大數據得到的學生需求定制個性化教育;教育大數據對提高學習效率和為學習和教育帶來的大轉變;教育大數據的具體作用落在教育反饋、迎合學生個體需求的個性化教育教學、基于大規模數據集進行的概率預測3個方面。國內的教育大數據教育研究主要以美國等發達國家的研究經驗為基礎，探討將大數據應用于教育領域的相關基礎理論和應用實踐，進而提出有助于我國大數據教育發展的建議，并著重結合大量案例闡釋大數據應驅動下的教育發展和變革，分析大數據教育在實際推進過程中面臨的挑戰和社會風險。推動大數據在教育領域的應用，是我國教育發展的現實需求和未來趨勢。首先，由于受到諸多限制因素的阻礙，我國當前正處于教育發展的瓶頸期;在教育體制機制方面，教育管理模式與機制尚待完善，教育不公平問題長期存在，教育資源配置不均衡，教育質量亟待提升;在教育投入產出方面，教育經費使用效率不高，投入產出比較低;在教學組織形式方面，沿襲工業化時代的標準化教學內容、教學方法、考試制度、學科設置及人才培養模式，忽視學生的個性特征和認知發展。因此，人們需要新的思維方式、新的方法手段和新的教育模式突破瓶頸、破解難題，加強新一代信息技術和理念與教育的深度融合，就成了解決當前教育發展面臨的重大現實問題的必然選擇。

三、教育大數據可視化的影響

可視化大數據具有直觀性、藝術性、關聯性和交互性等特征，其呈現流程為獲取、分析、過濾、挖掘、表述、修飾與交互。從教學過程方面，將教育大數據可視化落實到授課、學習、考評、管理等各個方面，大數據+人工智能可以使教育在形式和內容方面都趨于多樣化。在教學方式方面，智慧課堂可以為教師提供更為豐富的教學手段，全時互動、以學定教，教師上課時也不再是只有一本教科書，而是可以任意調取后臺海量的優質學習資源，以多種形式展現給學生。比如，語音識別和圖像識別在教育上的應用，大大提高了師生的教學體驗。對于某個英語句子，可以通過手機拍照上傳到云端，系統會根據海量的語音素材，用合適的語氣和語調閱讀這句話，還可以與語音測評技術結合，讓學生跟讀這句話，并由系統做出測評并反復朗讀打分。同時，通過虛擬現實、增強現實與大數據的結合，盡可能還原教育場景，讓學生愛學、樂學，學習效果也能有質的飛躍。對于學生而言，在學習過程中，一方面可應用大數據技術，根據知識點的相互關系，制作知識圖譜，制定學習計劃，另一方面，數據挖掘技術有助于學生進一步分析個人學習水平，并建立與之相匹配的學習計劃，并由AI系統確定如何為學生提供個性化補充指導，以幫助學生高效學習，避免題海戰術，并有針對性地推薦適合每個學生的練習，節約時間，同時達到更好的學習效果。同時，利用圖像識別技術，進一步提高學習效率。如今，學生們可以通過手機拍攝教材內容或作業題目，對其進行分析，并顯示相應的要點與難點。隨后，也可提供在線課堂、百科鏈接，以及教師上傳的PPT以及PDF文件等，為自主學習提供了更多可能性，而整個過程則是運用機器學習和自然語言處理技術來處理。在傳統教育中，考試與評價耗費了教師們的大量時間，通過應用大數據與人工智能，教師只需對需要批閱的試卷進行掃描，就能實時統計并顯示掃描過的試卷份數、平均分、最高分，以及最集中的錯題和對應知識點，一目了然，方便進行全面、實時分析。學校教育則需要在教學之外，進一步分析教育行為數據，做好管理工作。通過智能技術，充分考慮包括教務處、學生處、校辦、校務處等部門在內的校園管理需求，學校可進一步采集、記錄、分析教與學及其相關教育行為，更好地勾勒出教育教學的真實形態，有效推進教學信息化。

四、教育大數據可視化應用

本文運用文獻研究法和案例調查分析法，對教育大數據可視化進行多維度對比分析，總結大數據在教育實踐中面臨的問題與挑戰，筆者主要在教師資料收集、家庭作業及后勤管理3個方面進行了積極的探索。

（一）教師資料收集

傳統的資料收集程序是教師定期把相關的證件復印件或掃描件送到負責人處，利用Excel匯總。該操作方式有很多不足，如負責人匯總統計耗時較長，其他部門查詢信息比較麻煩等。而隨著信息技術的不斷發展，負責人可以通過大數據平臺審批功能打造的“教師資料功能”模塊來收集資料。具體操作為：首先通過平臺審批功能進行數據表單設置，建立符合學校實際情況的數據采集表單，教師利用網絡按照要求提交相關資料，審核通過后，負責人就會收到教師提交過來的資料。

通過上述操作，可以達到如下效果：①隨時登記和審核，提高信息采集的效率;②通過分類查詢，快速統計出資料數量，方便學校進行大數據匯總和分析。

（二）大數據下的家庭作業

家庭作業是學校日常教學中的一個基礎環節，傳統的布置方法存在以下弊端：①往往會有部分孩子沒有及時記錄作業。②教學主管部門、備課組長、班主任如果想了解學生的作業情況，只能通過詢問學生或教師本人才能知曉。③班主任不能很好地了解每個學生、每門學科的作業整體情況。針對這些痛點，通過大數據平臺的日志功能打造“家庭作業”模塊。教師布置完作業后，可登錄平臺查看“家庭作業”模塊，了解作業完成情況，進而對學生的學習進行有效合理監督。同時，教師通過查看功能，可以系統查看自己在一段時間內布置的家庭作業，為自己的教學提供有效的大數據支持。

（三）大數據下的后勤管理

在學校的后勤管理中，最常遇到的問題就是設備的維修，如果設備出現了問題，教師常通過電話、短信、QQ、微信等方式進行上報，負責人登記處理。這樣的方式往往會出現報修信息漏掉、沒有現場照片、表單不能自定義、不能自動分類到人、校長和管理部門不能及時動態了解維修情況等問題。大數據平臺的“設備報修”模塊，能夠方便地進行信息上報、處理、分析、匯總。教師借助網絡可以隨時隨地提交報修申請，不僅可以提交文字還可以提交現場照片，并通過設置不同的設備分類，實現分配到人。例如，學校可以根據設備統計需要和人員安排的實際情況，設置電腦網絡、廣播音響、投影儀展臺、課桌椅、門窗鎖、水電和其他7個類別，通過設置不同的審批人，根據教師選擇報修設備的類別，進而將報修信息自動發送到指定人員，專人處理。通過抄送設置，后勤負責人也會實時收到報修情況，了解處理情況。

在教育領域，這只是開始，大數據、人工智能對教育的變革還將持續發酵。未來，以大數據實現教育個性化，用人工智能賦能教育，在成倍放大教育產能的同時，將使優質教學資源得到充分利用，從而做到因材施教、因人施教。

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