大數(shù)據(jù)視域下智慧教學(xué)模式探索

楊鳳霞 劉國香

（滄州師范學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 河北·滄州 061000）

0 前言

隨著信息技術(shù)的日益發(fā)展，數(shù)據(jù)的內(nèi)在信息和核心價值被不斷地深度挖掘，我們已經(jīng)邁入了一個大數(shù)據(jù)時代。托馬斯教授指出：“大數(shù)據(jù)及其分析，將會在未來10年改變幾乎每一個行業(yè)的業(yè)務(wù)功能。任何一個組織，如果早一點著手大數(shù)據(jù)的工作，都可以獲得明顯的競爭優(yōu)勢[1]。”數(shù)據(jù)科學(xué)家舍恩伯格指出：大數(shù)據(jù)和教育的結(jié)合，將超越過去那些“力量甚微的創(chuàng)新”[2]。教育數(shù)據(jù)對教學(xué)的改善作用越來越受到學(xué)術(shù)界和社會的重視，大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用將幫助我們以前所未有的視角展示教學(xué)層面，增加有效努力、提升個性化教育教學(xué)和有效的概率預(yù)測。大數(shù)據(jù)時代的教育數(shù)據(jù)為教育轉(zhuǎn)變提供了基礎(chǔ)和前提。

1 大數(shù)據(jù)簡介

大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和發(fā)展是信息技術(shù)領(lǐng)域不同時期多個進(jìn)步交互作用的結(jié)果。1998年，“大數(shù)據(jù)”[3]一詞在《科學(xué)》中的《大數(shù)據(jù)處理》一文首次提出。之后，教育數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)迅速發(fā)展。20世紀(jì)70年代人工智能技術(shù)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，80年代末90年代初知識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，大數(shù)據(jù)是真正的可持續(xù)利用的資源。

2001年，高德納公司的分析師道格·萊尼用“3V”屬性定義了大數(shù)據(jù)的特征，即Volume（數(shù)量）——數(shù)據(jù)規(guī)模以TB甚至PB為單位；Variety（種類）——包含結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和Web數(shù)據(jù)源的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；Velocity（速度）——數(shù)據(jù)的生成速度和傳輸速率。此后的數(shù)十年間，各大主流機(jī)構(gòu)均沿用該定義。

教育數(shù)據(jù)對改善教學(xué)起著至關(guān)重要的作用，現(xiàn)在，學(xué)術(shù)界和社會更關(guān)注如何改進(jìn)人們從海量和復(fù)雜的數(shù)據(jù)中獲取知識的能力，轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式。

2 大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

大數(shù)據(jù)與教育結(jié)合將導(dǎo)致新的教育形態(tài)——智慧教育[4]。在面向未來的競爭中，各國都在加強(qiáng)大數(shù)據(jù)推廣應(yīng)用，競相實施教育信息化計劃。2012-2016年我國迎來大數(shù)據(jù)市場飛速發(fā)展。北京、上海、廣東、重慶等地作為大數(shù)據(jù)的先行者相繼實施大數(shù)據(jù)計劃，2012年廣東率先成立大數(shù)據(jù)管理局。2013年是中國“大數(shù)據(jù)元年”，大數(shù)據(jù)計算的基礎(chǔ)研究被列為“973”計劃的重要課題。2014年李克強(qiáng)總理在國務(wù)院常務(wù)會議中將在線教育作為未來重點打造的新興產(chǎn)業(yè)之一。十八大提出實施大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，以互聯(lián)網(wǎng)為載體，促進(jìn)分享經(jīng)濟(jì)發(fā)展。自2015年，我國密集出臺的各類規(guī)劃文件表明未來信息化發(fā)展、大數(shù)據(jù)運(yùn)用將是重點和熱點，如《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《“十三五”國家信息化規(guī)劃》及《教育信息化“十三五”規(guī)劃》等等。2016年12月發(fā)改委確定了19個國家工程實驗室，為了充分挖掘大數(shù)據(jù)資源中潛藏的巨大價值，將大數(shù)據(jù)融入管理、政務(wù)、商業(yè)、教育等各個領(lǐng)域，起草了《大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化白皮書》，制定了大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

綜上所述，盡管我國教育大數(shù)據(jù)領(lǐng)域存在“喬布斯之問”的困惑，但在研究教育大數(shù)據(jù)方面具有得天獨(dú)厚的條件，應(yīng)用前景廣闊。通過大數(shù)據(jù)預(yù)測規(guī)律，通過大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)價值，大數(shù)據(jù)使教育領(lǐng)域采用更加智慧的方式來激發(fā)和生產(chǎn)新的智慧。利用大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，優(yōu)化辦學(xué)要素的結(jié)構(gòu)、促進(jìn)教育管理由增量發(fā)展向質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變。

3 大數(shù)據(jù)視域下智慧教學(xué)模式探索

新技術(shù)的應(yīng)用使得教育設(shè)施和教學(xué)手段發(fā)生了改變，相應(yīng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式也要隨之革新。唯有這樣，作為“數(shù)字移民”的教師才能適應(yīng)當(dāng)今“數(shù)字土著”這一代學(xué)生[5]。

3.1 課堂模式探索

1996年聯(lián)合國教科文組織提出了教育的四大支柱，即教育的四大目標(biāo)：學(xué)會求知、學(xué)會做事、學(xué)會合作和學(xué)會生存與發(fā)展[6]。這應(yīng)該是教育的最終歸宿。

課堂是教育情境中人與環(huán)境互動的基本系統(tǒng)，一個好的課堂應(yīng)該是鼓舞人心的，應(yīng)該是智慧的。1862年北京京師同文館最早采用班級授課制，1901年清政府廢科舉、興學(xué)堂，逐步建立了現(xiàn)代意義的課堂。現(xiàn)在國內(nèi)外都在積極探索與研究新型課堂模式，包括政府層面的政策引領(lǐng)、企業(yè)層面的積極投入、學(xué)校層面的項目實踐。杭州建蘭中學(xué)的“套房式”教室表現(xiàn)了一個“無所不在的課堂”；華東師范大學(xué)建成了第一個未來課堂實驗室；華東師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、首都師范大學(xué)等高校已經(jīng)著手培養(yǎng)未來課堂的相關(guān)專業(yè)人才。

未來課堂應(yīng)該充分體現(xiàn)混合學(xué)習(xí)[7]的理念，將真實課堂與虛擬課堂融為一體，既有面對面的教與學(xué)，也有利用交互學(xué)習(xí)終端的自主探究學(xué)習(xí)和合作探究學(xué)習(xí)。未來課堂是個人學(xué)習(xí)與情境學(xué)習(xí)的綜合體，注重知識的實踐應(yīng)用和解決真實情境的問題。未來課堂中的活動（學(xué)生的學(xué)習(xí)活動、教師的教學(xué)活動、師生之間的互動活動）以評為特征。陳衛(wèi)東認(rèn)為未來課堂的特征包括人性化、混合性、開放性、智能性、生態(tài)性和交互性[8]。所以未來課堂不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的場所，更是學(xué)生發(fā)展的場所；不僅是傳授知識的場所，更是探究知識的場所；不僅是教學(xué)行為運(yùn)作的場所，更是教育智慧展現(xiàn)的場所。

未來課堂是與網(wǎng)絡(luò)的無縫鏈接，讓教育大數(shù)據(jù)推動學(xué)習(xí)變革，實現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)。通過將學(xué)習(xí)者產(chǎn)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)存入學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫；然后從數(shù)據(jù)庫中采集數(shù)據(jù)，使用特定的分析工具和模型進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分析；最后為學(xué)習(xí)者提供自適應(yīng)學(xué)習(xí)指導(dǎo)和策略，教師和教學(xué)管理者可以根據(jù)分析結(jié)果施以干預(yù)。代表產(chǎn)品如Knewton自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，系統(tǒng)分析基于概念、結(jié)構(gòu)、不同層次以及媒體格式等成千上萬個數(shù)據(jù)點的資料，重要理論和方法包括大量教育數(shù)據(jù)的項目反應(yīng)理論、概率圖形模型、記憶和學(xué)習(xí)曲線。

未來課堂利用可視化數(shù)據(jù)改善學(xué)習(xí)支持。將大規(guī)模教育數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的信息與價值以圖形圖像處理、計算機(jī)視覺、用戶界面等形式進(jìn)行精準(zhǔn)高效的可視化解釋。例如2013年可汗學(xué)院推出的新版學(xué)習(xí)儀表盤，以精妙的數(shù)據(jù)分析設(shè)計框架和生動的用戶體驗為學(xué)習(xí)者提供高效的學(xué)習(xí)支持。其后臺資源數(shù)據(jù)庫動態(tài)生成，內(nèi)聚于學(xué)習(xí)主題的有序演化，具有主題向心性，實現(xiàn)了學(xué)習(xí)者對自身學(xué)習(xí)過程的管理。實現(xiàn)了教學(xué)模式從“教”為中心向“學(xué)”為中心的轉(zhuǎn)變。

3.2 評價模式探索

教學(xué)評價不是各個指標(biāo)值的機(jī)械匯總，應(yīng)該定位于教學(xué)的未來發(fā)展和潛在發(fā)展空間，應(yīng)該以一種動態(tài)的、模糊的評價方式來指明教學(xué)活動實施過程的真實水平。大數(shù)據(jù)時代的到來推動了教育評價變革，“靠數(shù)據(jù)說話”成為教育評價的重要理念。傳統(tǒng)的評價方式是總結(jié)性評價，過于重視測試成績，簡單的評判學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)有效性，檢查教學(xué)目標(biāo)是否最終達(dá)成，對教學(xué)活動實施過程的指導(dǎo)作用不大，不能確保教學(xué)過程的有效性。

大數(shù)據(jù)時代的教學(xué)評價以改進(jìn)為目的，及時反饋為特點，在教學(xué)過程中即時、動態(tài)、持續(xù)多次地對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評價，可以對教學(xué)活動的實施及時調(diào)整，對教學(xué)過程具有導(dǎo)向性功能，實施時間、地點、評價方式和內(nèi)容覆蓋范圍等可以彈性設(shè)定，即形成性評價或過程性評價。大數(shù)據(jù)技術(shù)為形成性評價提供了技術(shù)基礎(chǔ)和設(shè)計思路，在教育數(shù)據(jù)的采集、跟蹤存儲和處理上促進(jìn)了形成性評價過程，評價過程考慮到學(xué)生知識、能力、素質(zhì)等多元因素，使教學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)具備多樣性和增值性。

4 結(jié)束語

大數(shù)據(jù)時代教育不再被視為由教師向?qū)W生傳遞知識的單向過程，而是為包括學(xué)生在內(nèi)的每一個人提供學(xué)習(xí)、提高和發(fā)展的場所。大數(shù)據(jù)將使教育領(lǐng)域采用更加智慧的方式來激發(fā)和生產(chǎn)新的智慧，促進(jìn)教育管理由增量發(fā)展向質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變。大數(shù)據(jù)賦予我們重新審視事物的嶄新視角，將會重塑教育系統(tǒng)，影響整個系統(tǒng)的決策與規(guī)劃。