教育大數(shù)據(jù)的理論和實(shí)踐進(jìn)展

黃楠虹

【摘要】教育大數(shù)據(jù)的最終價(jià)值體現(xiàn)在與教育主流業(yè)務(wù)融合以及推動(dòng)教育系統(tǒng)的智慧化即智慧教育的變革上，集體表現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)教育管理科學(xué)化、教學(xué)模式改革、驅(qū)動(dòng)教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)構(gòu)建和更多的個(gè)性化學(xué)習(xí)方面。但是涉及教育系統(tǒng)的復(fù)雜性，教育大數(shù)據(jù)的實(shí)踐落實(shí)進(jìn)展會(huì)面臨各方面的挑戰(zhàn)，只有深入研究和解決這些問題，才能讓我國(guó)教育上升到更高的層次。

【關(guān)鍵詞】教育大數(shù)據(jù);智慧教育;信息化;實(shí)踐進(jìn)展

一、大數(shù)據(jù)的概念

大數(shù)據(jù)是一個(gè)比較抽象的正在發(fā)展中的概念，到目前為止，學(xué)術(shù)界對(duì)“大數(shù)據(jù)”還沒有一個(gè)準(zhǔn)確、統(tǒng)一的定義。著名學(xué)者涂子沛在《大數(shù)據(jù)》一書中指出，“大數(shù)據(jù)（Big Data）” 是指那些大小已經(jīng)超出了傳統(tǒng)意義上的尺度，一般的軟件工具難以捕捉、管理和分析的大容量數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)的核心被歸納為“四個(gè)V”（數(shù)據(jù)體量（Volumes）大、數(shù)據(jù)類別（Variety）大、數(shù)據(jù)處理速度（Velocity）快、數(shù)據(jù)真實(shí)性（Veracity）高），同時(shí)涵蓋了人們?cè)诖笠?guī)模數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上可以做的事情，而這些事情在小規(guī)模數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上是無法實(shí)現(xiàn)的。

二、教育大數(shù)據(jù)理論和理解

教育大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的一個(gè)子集，特指教育領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)，可以理解為我們嘗試使用大數(shù)據(jù)來輔助教育教學(xué)使用到的數(shù)據(jù)。筆者搜索發(fā)現(xiàn)，雖然教育大數(shù)據(jù)現(xiàn)如今被廣泛運(yùn)用在教育教學(xué)領(lǐng)域，但還未有學(xué)者對(duì)教育大數(shù)據(jù)做一個(gè)明確的概念界定?？偨Y(jié)來說，教育大數(shù)據(jù)就是在整個(gè)教育活動(dòng)過程中產(chǎn)生的以及根據(jù)教育需求所采集到的數(shù)據(jù)的集合，這些數(shù)據(jù)可以被用于教育發(fā)展并且具有巨大的潛在價(jià)值。教育大數(shù)據(jù)的含義不僅要從數(shù)據(jù)的層面分析，而且應(yīng)該注重技術(shù)層面的分析。為了解析教育大數(shù)據(jù)的真正含義，需要對(duì)大數(shù)據(jù)的構(gòu)成和特性進(jìn)行分析。

在教育大數(shù)據(jù)的構(gòu)成方面，在線學(xué)習(xí)占主導(dǎo)地位。教育大數(shù)據(jù)的廣受關(guān)注和現(xiàn)如今受大眾接受和使用的在線學(xué)習(xí)模式密不可分。在在線教學(xué)的過程中，教育大數(shù)據(jù)主要有四個(gè)來源：一是在教學(xué)活動(dòng)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，例如課堂教學(xué)、考試測(cè)評(píng)等;二是在教育管理活動(dòng)中采集到的數(shù)據(jù)，例如學(xué)生家庭信息、學(xué)生的健康體檢信息、教職工基礎(chǔ)信息和學(xué)?；拘畔⒌?三是在科學(xué)研究活動(dòng)中采集到的數(shù)據(jù)，例如論文發(fā)表等;四是在校園生活中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)拓展開來，其中主要包括學(xué)生的個(gè)人信息數(shù)據(jù)、教學(xué)管理數(shù)據(jù)、稍加分析得到的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)質(zhì)量偏向數(shù)據(jù)等。由此看來，教育大數(shù)據(jù)主要來自學(xué)習(xí)主體和教學(xué)過程。

與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相比較，教育大數(shù)據(jù)的采集具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性、連貫性和全面性，分析處理更加多元化，各方面分析更加透徹深入。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集往往是階段性、可感知的，躲在非自然狀態(tài)下進(jìn)行，分析手段采用簡(jiǎn)單的匯總方式和分析比較，關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)一般是國(guó)家或者某群體的整體狀況。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，教育大數(shù)據(jù)的獨(dú)特性在于它采用云計(jì)算、傳感器等新技術(shù)逐步融入教學(xué)過程，在不影響師生教學(xué)活動(dòng)的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，具有很強(qiáng)的過程性，可以持續(xù)采集許多微觀的教與學(xué)的過程數(shù)據(jù)，例如學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡、計(jì)算每道題花費(fèi)的時(shí)間等?？偟膩碚f，教育大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)龐大，不可避免地產(chǎn)生許多無用數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更為混亂，但是更微觀與真實(shí)。這樣的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)將會(huì)越來越占主導(dǎo)地位。

綜上所述，我們可以總結(jié)教育大數(shù)據(jù)的定義為，服務(wù)教學(xué)主體和教育過程的，具有周期性、過程性和巨大教育價(jià)值的復(fù)雜性教育集合。

三、教育大數(shù)據(jù)對(duì)教育教學(xué)的影響

大數(shù)據(jù)應(yīng)用給教育信息化、智慧化發(fā)展帶來了深刻的影響。即將成為教育工作者的我們應(yīng)該明確當(dāng)下被廣泛采用的教育大數(shù)據(jù)對(duì)教育的影響，接近教育教學(xué)的客觀事實(shí)，探索教育教學(xué)的真實(shí)面貌。對(duì)于我國(guó)的教育數(shù)據(jù)使用情況，我們可以從理論和實(shí)踐兩個(gè)方向進(jìn)行分析。

（一）大數(shù)據(jù)支持下制定的教育政策具有更強(qiáng)的實(shí)用性

陳霜葉等指出，傳統(tǒng)教育政策的制定通常沒有全面考慮現(xiàn)實(shí)情況，只是決策者通過自己或群體的有限理解、推測(cè)教育現(xiàn)實(shí)而采用調(diào)研的方法（也就是常說的抽樣），使得其中有許多的個(gè)人因素影響，所以制定的教育政策容易出現(xiàn)失靈的現(xiàn)象?，F(xiàn)如今有了大數(shù)據(jù)的支持，多樣豐富的數(shù)據(jù)可以作為政策制定者的決策和思考依據(jù)。有了大數(shù)據(jù)提供的詳細(xì)數(shù)據(jù)材料，教育政策的制定就是在從大量數(shù)據(jù)中挖掘出的事實(shí)真相的基礎(chǔ)上有針對(duì)性地采取措施，制定的政策比較符合大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，從而更好地發(fā)揮教育政策的引導(dǎo)作用。

（二）教育大數(shù)據(jù)可以使教育個(gè)性化

就像生活中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用能使你得到個(gè)性化服務(wù)一樣，教育大數(shù)據(jù)也會(huì)趨向于數(shù)字化個(gè)性教學(xué)。張燕南等指出，大數(shù)據(jù)時(shí)代學(xué)習(xí)者在數(shù)字化學(xué)習(xí)過程中留下許多數(shù)字碎片，通過分析這些碎片，我們將會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的各種學(xué)習(xí)行為模式。數(shù)據(jù)分析者可以把學(xué)生所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)信息關(guān)聯(lián)起來，從這些關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)中去分析討論，從而給予學(xué)生在學(xué)習(xí)、生活上的建議，給予教師教學(xué)研究的建議與指導(dǎo)。例如現(xiàn)在很多學(xué)生會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行一些在線課程的學(xué)習(xí)（比如慕課和微課等）。教師可以通過數(shù)據(jù)了解學(xué)生在觀看時(shí)對(duì)哪些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了反復(fù)的觀看或揣摩，課后練習(xí)的正確率等，確定學(xué)生學(xué)習(xí)的困難點(diǎn)，以便調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，改進(jìn)教學(xué)方法或加強(qiáng)相應(yīng)的訓(xùn)練。慕課、微課等諸如此類的大規(guī)模在線開放課程被寄予厚望的主要原因就是學(xué)習(xí)分析技術(shù)和大數(shù)據(jù)的支持。在教育大數(shù)據(jù)的支持下，優(yōu)質(zhì)的教學(xué)、課程資源等通過數(shù)據(jù)真實(shí)客觀地呈現(xiàn)在大眾面前。邢丘丹指出，大數(shù)據(jù)對(duì)海量數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)處理技術(shù)可以幫助在線教育平臺(tái)實(shí)時(shí)洞察學(xué)習(xí)者的變化，把握學(xué)習(xí)者的需求，提供必要的學(xué)習(xí)需求支持，除此之外，還可以對(duì)學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的不相關(guān)的信息進(jìn)行深度分析，用以預(yù)測(cè)或把握學(xué)習(xí)者的需求變化趨勢(shì)。

教育大數(shù)據(jù)通過搜集學(xué)習(xí)者的基本信息和學(xué)習(xí)過程中的信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。通過對(duì)每一個(gè)學(xué)習(xí)者不同學(xué)習(xí)內(nèi)容、不同風(fēng)格、不同強(qiáng)度乃至不同學(xué)習(xí)模式的分析，提供多樣化、特殊性的個(gè)性化學(xué)習(xí)與指導(dǎo)，促進(jìn)其個(gè)性發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化個(gè)性教學(xué)。

（三）為智慧校園的規(guī)劃建設(shè)提供新時(shí)代的解決方案

近年來，越來越多的學(xué)校開始提出“智慧教室”“智慧校園”的建設(shè)目標(biāo)，而教育大數(shù)據(jù)為智慧校園的建設(shè)提供了技術(shù)支持。其中，國(guó)家教育資源公共服務(wù)平臺(tái)和教育管理公共服務(wù)平臺(tái)是目前國(guó)家在建的兩大教育平臺(tái)，其目標(biāo)是匯聚教育管理、教學(xué)支持領(lǐng)域的海量信息，形成有效支持教育教學(xué)過程、教育管理的教育大數(shù)據(jù)。智慧校園需要的云計(jì)算也為新時(shí)期教育信息化建設(shè)帶來了新思想。“集中力量辦大事”“集中建設(shè)，分散使用”的建設(shè)方式也更有利于教育信息資源的收集、存儲(chǔ)、共享和利用，有利于形成區(qū)域性的教育大數(shù)據(jù)。在智慧校園之中，基于云計(jì)算的大數(shù)據(jù)應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)教師教學(xué)行為、學(xué)生學(xué)習(xí)行為、學(xué)生個(gè)性特征等進(jìn)行分析和偵測(cè)，從而為促進(jìn)學(xué)生身心發(fā)展提供適時(shí)的引導(dǎo)和幫助，同時(shí)促使校園數(shù)據(jù)管理走向科學(xué)化、智能化。

四、教育大數(shù)據(jù)在教育教學(xué)中的實(shí)踐與應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）教育數(shù)據(jù)挖掘

教育數(shù)據(jù)挖掘是綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)和方法，對(duì)教育大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，通過數(shù)據(jù)建模，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)結(jié)果與學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)資源和教學(xué)行為等變量的相關(guān)關(guān)系，來預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者未來的學(xué)習(xí)趨勢(shì)。通過對(duì)教育數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行訪談，列出教育數(shù)據(jù)挖掘的四個(gè)目標(biāo)：

1.通過整合學(xué)習(xí)者知識(shí)、動(dòng)機(jī)、元認(rèn)知和態(tài)度等詳細(xì)信息進(jìn)行學(xué)習(xí)者模型構(gòu)建，預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者未來學(xué)習(xí)發(fā)展的趨勢(shì);

2.探索和改進(jìn)包含最佳教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)順序的領(lǐng)域模型;

3.研究各種學(xué)習(xí)軟件所提供的教學(xué)支持有效性;

4.通過構(gòu)建包括學(xué)習(xí)者的模型、領(lǐng)域模型和教育軟件教學(xué)策略的數(shù)據(jù)計(jì)算模型，促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的發(fā)生;

5.教育數(shù)據(jù)挖掘被應(yīng)用于智慧校園的系統(tǒng)化數(shù)據(jù)管理，以可視化數(shù)據(jù)分析技術(shù)為主，用以改善機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

（二）學(xué)習(xí)分析

學(xué)習(xí)分析是近年來大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域較為典型的應(yīng)用。學(xué)習(xí)分析是綜合運(yùn)用信息科學(xué)、社會(huì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)和學(xué)習(xí)科學(xué)的理論和方法，通過對(duì)于廣義教育大數(shù)據(jù)的處理和分析，利用已知模型區(qū)解釋學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的重大問題，評(píng)估學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為，并為學(xué)習(xí)者提供適當(dāng)?shù)娜藶樾苑答?。例如，教師和學(xué)校根據(jù)學(xué)習(xí)分析的結(jié)果，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，對(duì)有學(xué)習(xí)失敗風(fēng)險(xiǎn)的學(xué)生進(jìn)行干預(yù)等。

五、結(jié)語

根據(jù)分析，我們?cè)诮逃髷?shù)據(jù)的許多方面還是存在優(yōu)勢(shì)的，但是具體理論不成熟，實(shí)踐方面涉及的實(shí)際應(yīng)用案例也很少?？傮w來說，大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域還是一個(gè)新生物，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的深入還需要借鑒國(guó)外先進(jìn)理念和研究經(jīng)驗(yàn)，在今后的研究實(shí)踐中不斷探索發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的教育事業(yè)也會(huì)在教育大數(shù)據(jù)的支持下向著現(xiàn)代化方向繼續(xù)邁進(jìn)。

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