數字化轉型背景下大數據分析在教學中的應用

摘要：隨著大數據技術的不斷發展和日益完善，教育與大數據技術的深度融合進一步加速了教育改革的步伐。教師應該如何順應潮流，認真解讀大數據、學會應用大數據，成為培養與發展教師信息素養的關鍵。基于此，本文以數字校園為依托，聚焦差異化教、個性化學、精準化管、智能化評、虛擬化研等需求，打造收集、分析、處理、預測為一體的大數據平臺，以精準教學為著力點，旨在提升數據治理能力和水平，促進學校高質量發展。

關鍵詞：大數據；數字校園；教育教學；創新應用

在教育數字化戰略轉型期，學校要想建設高質量數字校園，不僅需要先進的技術支持，還需要將先進技術與教育教學進行深度融合創新。隨著學校信息化程度的不斷提升，在教育教學過程中產生的大量的信息數據將成為學校重要的資源。在教學過程中，大數據技術將不斷促進教師改變教學方式，使教學不斷從經驗化走向科學化。教師需要依據教學過程中產生的各類數據，不斷總結教學規律，使教學呈現更加數據化和科學化。

一、大數據關鍵技術

大數據是指在一定時間范圍內無法利用傳統數據軟件處理（存儲和計算）的大規模比較復雜數據集合。大數據的處理過程分為數據的采集及預處理、數據的存儲及管理、數據的處理與分析、數據的可視化與應用、數據安全與隱私保護等多個層面和環節。

數據采集及預處理是利用ETL工具，將分布的、結構化數據、非結構化數據、平面文件等，抽取到臨時中間層后進行清洗、轉換、集成，最后加載到數據倉庫或數據集市中，成為聯機分析處理、數據挖掘的基礎[1]。數據存儲及管理是利用分布式文件系統、數據庫等，實現對各種類型數據的規模性存儲與管理。數據處理與分析是利用分布式并行編程模型和分布式計算框架來處理大規模計算任務，并結合數據挖掘和機器學習算法，實現對海量數據的處理與分析[2]。

數據可視化與應用是通過可視化技術，以多種形式直觀地呈現分析結果，有利于人們更好地理解和利用數據。數據隱私和安全是在從大數據中挖掘一些具有實用價值的信息，并按照網絡安全和數據安全要求，構建起隱私數據保護的安全體系，從而有效保護信息安全和個人隱私。

二、校園大數據主要來源及主要形式

隨著數字校園的不斷建設，大數據可視化技術成為學校提升管理、改革教學等工作的重要手段，為提升學校的教學質量起到了重要促進作用。數據作為大數據的基礎單元，是各項工作的基礎元素，數據的數量和質量會直接影響數據分析與評價的結果。隨著學校教學模式和教學手段的不斷變化，教學過程中產生的信息量越來越大，數據和信息的存在形式也變得更加多樣化，一種是可以用二維數據表進行邏輯表達的結構化數據；另一種是不能或不能完全用二維表直接進行邏輯表達的半結構化或非結構化數據。產生和收集的非結構化數據信息需要通過技術手段進行數據處理，將其轉變為可量化分析的數據，從而精準提取有用信息，有效應用于教育教學評價。

三、校園大數據帶來的變化

近年來，隨著高質量數字化校園的不斷建設與發展，大數據技術在學校各種場景下的應用已逐漸成熟。面對新的發展形勢和需求，學校可以有效依托先進的大數據技術，進行精準和科學地決策，為師生提供高質量的教學及信息服務。以校園大數據平臺為基礎，學校可以通過實時采集和處理學生的學習數據、考試成績、活動信息等多種關鍵信息，形成學生個人畫像圖譜，再以可視化的方式進行直觀展示，從而更加精準地掌握學生的整體狀態，為教學管理和教學改革提供更加科學、精準的決策依據。

（一）對學校管理模式的改變

大數據技術的應用有助于改變學校傳統的管理決策模式，使學校管理者可以從實實在在的數據中找出問題并做出科學的決策。在學校的日常管理過程中，挖掘學校的各類數據能夠將逐步形成科學決策的閉環管理，充分體現出大數據的價值。

在日常管理方面，學校可以通過對各部門、各環節工作過程中的數據進行收集、統計、分析等，進一步規范學校的辦事流程，有效匯聚校內各終端信息數據，并形成可視化報表，通過觀察校園運行情況，使得學校的管理更有方法、執行更有效率、決策更有依據。通過大數據的收集、整合、分析、建模、可視化等過程，學校可以綜合處理零散的數據，最終實現管理的精準化、動態化、高效化。

（二）對學生思想教育模式的改變

在學生管理方面，通過利用大數據平臺統計和分析學生在校期間各類表現，學校可以及時了解學生思想狀態、價值取向、行為特征、學習習慣、生活方式、心理狀況等信息，掌握學生的發展和成長狀態，及時發現學生之間的差異，再由多個維度對學生進行綜合評價，為每個學生提供不同的職業生涯和成長規劃，真正體現學校“以生為本”的教育理念，實現學校的精細化、精準化管理。此外，輔導員可以通過線上、線下開展各類活動，全面收集學生在活動中的各類信息，有效實現活動信息的資源共享，使各種各樣的相關的數據越積累越多。而管理者則可以利用這些數據來支持管理決策，進一步提升學校管理與服務的水平。

（三）對學校教學模式的改變

在教學方面，通過統計和分析學生在學習過程中產生的各類信息和數據，教師可以根據學情及時調整教學方法和內容，從而進一步提高教學質量。在教學中，教師可以利用大數據技術對學生的學習情況進行多維度分析，使用差異化的教學方法和教學內容，精準干預學生的學習情況，有效開展個性化教學，促進學生的全面發展。此外，基于大數據的學業評價有助于教師了解學生的真實學習狀態與成長過程中存在的困難，并為其提供優質的學習資源，促進每一個學生全面健康成長。

（四）對學生生活方式的改變

在學校數字化校園建設過程中，通過一站式服務平臺的應用，通過線上開展大量基礎性管理工作，學校能夠實時統計各項服務信息；學生則可以通過各項業務大數據信息的可視化展示，更加合理地規劃校園學習和生活。此外，隨著一些智能化餐飲設備、人臉識別技術、節約型監管平臺、智能安防平臺等服務的應用，現代信息技術與校園后勤正在不斷融合，并在運行過程中產生大量的信息，為學校的后勤管理和學生的生活情況提供了大量數據支撐，不僅給校園生活帶來巨大變化，同時也為學生提供了更好的技術創新與應用體驗感。

四、校園大數據在課堂教學中的應用

在數字化時代，教師可以充分利用大數據技術開展更加科學精準地教學。在日常的教學過程中，教師可以將大數據分析技術有效融入課程教學設計、學情特點分析、日常教學反思等多個環節，并根據不同學生的實際情況，為學生提供更加精準、有效地個性化輔導，快速實現差異化教學。在大數據技術的推動下，教與學的過程不斷向著科學化、個性化邁進，滿足了新時代教學的新需要。

（一）大數據在學情分析和教學設計中的應用

大數據分析技術是進行學情分析的重要手段，而學情分析直接影響到教學的效果。在傳統的教學過程中，教師只能把學生的課堂表現和作業情況作為學情診斷依據，學情分析也只能關注到各類不同的群體，很難做到精準化地高質量教學。隨著大數據技術的不斷應用，教師可以收集和分析學生各階段的學習數據，進一步了解學生的學習進度、學習中出現的問題，為有針對性地開展精準化教學提供依據。同時，教師還可以根據精準的學情特點和分析情況，不斷優化教學設計，完善教學過程和內容，進而激發學生的學習興趣，增加學生的自信心，培養學生的自我管理能力。

教學設計是教師開展高質量教學的重要環節，也是開展精準教學的重要依據。

首先，教師可以以學情分析與診斷為前提，合理地規劃和設計教學各環節的教學方案，并撰寫詳細的教學方案。其次，教師可以充分利用大數據平臺進行學情分析與診斷，有效挖掘學生的個性特征，實現課前、課程、課后的全過程覆蓋。第三，教師可以在課前安排相應任務，設定合適的教學目標；在課中，通過各種方式和方法，開展個性化的教學；在課后，依據總結性評價結果給予學生針對性地指導，助力學生的全面發展。最后，學校可以實現通過大數據分析平臺評估教師的教學效果。通過收集學生對教師的評價、學生成績等數據，并進行深入分析，學校可以得出每位教師的教學效果以及優化的空間，并根據教師的實際情況，制定相應的培訓和提升計劃。

（二）大數據在教學改革與教學反思中的應用

在傳統教學模式下，教師的教學干預主要依賴自己的教學經驗和能力，個人主觀方面的因素較多，對教學改革起到的效果并不很明顯。隨著大數據技術在教學中的不斷應用，教師可以借助教學平臺開展教學，通過挖掘和分析數據，使教學活動的開展更加科學化。

在課前，教師可以向學生推送課程的預習任務，根據學生完成學習任務的情況，借助大數據技術分析學生的學習行為數據，從而有效調整授課內容，實行個性化和精準化地教學。

在課上，教師可以充分利用信息化教學手段，開展形式多樣的教學活動，不斷豐富課程教學內容，提高學生的學習興趣。

在課后，教師可以通過平臺分析學生在課前與課中的綜合情況，并根據學生的不同層次與能力，下發差異化的學習任務，幫助學生清楚地認識自我、樹立學習信心。

教學反思是教學設計環節中非常重要的一環。在傳統課堂中，教師通常將上課過程中遇到教學問題作為反思的主要內容，主要依賴自己的教學經驗和觀察。而通過大數據分析技術，教師可以依據教學過程產生的數據，分析總結教學規律，反思教學過程，使其不斷呈現出數據化、科學化的特征。

在課前反思中，教師可以根據學生預習內容反饋情況，查找出學生自學存在的問題，精準掌握學生的學習情況，設計合適的課程教學內容。在課中，學生通過教學平臺有效參與課堂活動產生的數據將被直觀有效地顯示出來，能夠真實有效地反映學生的學習情況，教師可以及時調整教學內容和教學活動等。在課后反思中，教師可以通過教學平臺評價功能，及時分析學生的評價數據，不斷改進教學內容，使得教師的課后反思更加科學化。

（三）大數據在行為特征分析與成績預警中的應用

學習行為是學生在校期間按時通過學業考試、完成學業目標、主動調整自身狀態的一種綜合能力行為。在傳統的教學管理中，教師無法準確地預判學生的學習行為，只是在一些情況發生后，再針對問題進行處理，因此存在針對性不強、效率不高的問題。隨著校園大數據平臺的建設，學校可以通過學習記錄、消費記錄、考勤記錄等數據信息，隨時了解和掌握學生的狀態，并基于學生的行為數據，開展相關行為的預測。這種方式既有利于提高學校的管理效率，又有利于學生的全面發展。通過大數據監測，教師可以對學生的異常行為進行提前預警和干預，有助于提高學生管理工作的預見性。

在幫助學生順利完成學業的過程中，成績預警發揮了非常重要的作用。在傳統教學中，通常由輔導員對成績進行匯總分析，對不合格者進行預警，存在工作效率低、效果不理想等問題。而通過校園大數據平臺，在學生入學前，教師就可以通過大數據平臺綜合分析學生的家庭情況、學業水平等方面，梳理出可能影響學生學業的干擾因素，并針對干擾因素提前做好預防工作。在校期間，系統可以實時監測學生的課堂考勤數據，課程成績、綜合評價成績等數據，一旦出現問題，教師就可以及時與學生和家長進行溝通交流。

在學期結束后，教師可以讓學生對本學期的學業成績進行多維度對比，引導學生及時調整學習重心，合理做好下學期的學習計劃。

五、結束語

綜上所述，數字校園建設中大數據技術的深度應用對于促進學校教育教學有著非常重要的作用。學校需要不斷聚焦核心技術，堅持教學創新，整體推進學校數字化轉型戰略，構建教育教學數字化新形態，促進教育的高質量發展。

作者單位：趙海亮 甘肅鋼鐵職業技術學院

參考文獻

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