大数据，离基础教育还有多远？

罗清红 /四川省成都市教育科学研究院院长

大数据，离基础教育还有多远？

罗清红 /四川省成都市教育科学研究院院长

教育发展与经济发展总是互相伴随的。在小农经济时代，中国的孔子、孟子大力推行仁政私学；在工业化时代，人们创生出标准的课堂、统一的教材、标准的考试、统一的答案。这种流水线式的教育，满足了社会对工具性人才的需求，忽略的是创造性和个性化。在信息化时代，以“互联网+”为特征的教育，使教育的“个性化”再次成为可能。借助“互联网+教育”，人类将第一次彻底解决教育不公、创新不足以及终身教育难以实现的难题。在这个过程中，对于数据的重视将起到重要作用。或许正像美国管理学家、统计学家爱德华·戴明宣称的那样：“除了上帝，任何人都必须用数据说话。”

教育大数据

随着移动学习的兴起，学校可以记录学生的基础信息、刷卡信息、活动轨迹、考试成绩和选课记录，尤其可以全程记录学生在课堂的学习行为数据、教师在课堂的教学数据以及教学课程视频和教案等。基于WEB2.0的社交网络平台，学校可以大量收集学生、教师和家长三方互动的交流数据。把这些数据聚合起来就形成了教育大数据。教育大数据不仅仅意味着数据的“量”巨大，更强调数据的全样本、全过程。要做到这些，主要是要做好过程性与及时性的行为与现象记录，以此来分析微观、个体的学生，发现个性背后的共性。

当前教育界仍然还在使用外部标准化测试——通过捕捉学生某一瞬间的学习状态，来形成学生的一种不连续、冻结的图像，并以此为据对学生进行排序。这就好比要判断一个人心脏功能的好坏，只用老听诊器间或地测几次，就作出诊断结果一样，是非常不准确的。正如现代医疗必须对长时间记录的大数据进行分析后才能得出结论一样，教育的侦测也应该走进学习的过程，而不能是简单的瞬间图像的捕捉。

传统教育中的数据采集旨在体现学生的群体水平，如学生整体的身体素质、学业状况、社会性情绪及适应性发展等。实际上，这样的数据可以直接通过阶段性测评获得，无需实时采集。教育大数据则重在全程记录个体学生的微观表现，譬如：他在什么时候开始学习、习惯于先学哪门课程、每门课程解题的顺序是什么、在答对和答错的题目中哪一种会花更久的时间、习惯于被动接受提问还是会主动向老师和同学提问、哪一个时间段的学习效率最高……这些数据对学生整体而言也许是没有意义的，但对被观察的个体而言却有很高的价值。

教育大数据是一种无形的资产。传统方式的教育数据收集，数据量都比较小，数据形态局限于个人成绩和基本情况记录。研究表明，一个学生完成九年义务教育后，其产生可供分析的数据不会超过100KB。而在基于移动终端的课堂上，一切与学习相关的行为都会被记录。一节40分钟的交互式课堂，产生的数据量约为5～6GB，其中可供标识、归类分析的数据约为50～60MB。这个数据量是传统数据收集方式五万年的数据量总和。教育大数据时代的到来，也正是基于移动终端进入课堂成为教学常态的情况而做出的判断。

2013年9月1日至2016年4月8日，成都七中东方闻道网校仅课堂上产生的数据就达10130363条，合计约60T左右。其中既包括授课教师创建的资料，也包括对学生的数据记录。

电子科技大学教育大数据研究所还建立起对1635万名学生从幼儿园时期到大学毕业的整个过程的超大规模的数据整合平台——“校园一生”。该平台的数据包括学生的学习记录、行为记录、学业成绩记录及消费记录，以此实现完整的学生“画像”。

教育数据的激增，意味着人们对教育行为的测量、记录与分析的范围在不断扩大。显微镜把人类对自然的测量和观察水平推进到“细胞”的级别，而大数据就是我们观察人类社会行为的“显微镜”、预测未来的“水晶球”。

教育走向实证

虽然科学无法解释一切，但通过大量资料的收集，更多的未知将被证实，这就是科学的力量。

基础教育系统是多维度的、复杂的，但只要我们坚持对教与学的过程进行大量数据的累计，对数据进行科学的分析，就一定能破解教育难题。比如，我们通过对学生主观作业的巨量数据分析后发现，一段时间以来平均得分在2分以下（满分5分）的孩子中，70%是由于学习环境的不适应、厌恶某学科教师、家庭出现变故、同学关系紧张、有恋爱倾向等原因导致的。有了这样的原因分析，教师今后对2分以下的孩子更需慎重选择辅导策略；某中学一位高二学生，在收假前的最后一天晚上的11:37分开始做作业，其正确率为全班最低。进一步查询作业时间，发现他仅用时三分钟，而全班平均用时15分钟。根据检测记录所呈现的事实，教师的指导重点由此转变为改变其做作业的习惯，而不是进一步讲解知识。

教育应主动揭开神秘面纱，敢于对各个环节加以侦测。只有使用科学方法将海量的教育数据加以分析，教育才可能走上了实证的科学之路。

心有灵犀，同频共振

为什么一个学生在课堂上“打哈欠”会引起连锁效应？舞池中的舞伴为何可以配合默契？工作中的搭档怎样才能做到“心有灵犀”？ 20世纪90年代初期，意大利帕尔马大学的神经科学家贾科莫·里佐拉蒂利用磁共振成像技术发现“镜像神经元”。人们在观察他人做某些动作，或从表情、动作表现出某种情感和意向时，大脑中不同区域的镜像神经元会被激活。人们了解他人，不是通过概念的推理过程，而是靠模仿；不是靠思维，而是靠感觉。这种现象可以用“心有灵犀一点通”来形容。镜像神经元使我们的沟通从动作手势扩展到言谈或书信。在人际交往中，由于镜映作用，人们彼此心照不宣地默契配合，如舞厅里的双人舞、乐池的二重奏、课堂上师生的顺畅互动……人脑顶叶中前部的扣带回和脑岛属于处理疼痛信息的系统。此系统中的镜像神经元对他人的疼痛（表情或语言表达）产生反应，导致移情与同情，也就是所谓的“感同身受”。镜像神经元的发现，不仅有助于人们了解如何预测他人的行为、了解他人情绪、领悟他人的内心世界，还使得教育工作者认识到：对人的一生来说，早期教育是极其重要的。大数据时代，数据收集和处理已不是障碍。随着各种教育实证结论的得出，也许我们会对教育产生更深入、更全面的认识。

男女有别，应区别对待

教育的本质是一个灵魂唤醒另一个灵魂，教育也即生长。教育需要形而上的思想。然而，扎根一线的教师，每天面对不可预测的实际状况，往往不得其解。譬如，在课堂上，男孩为什么总是难以安静下来？其实，大脑是人的一切行为和情绪的指挥中心。学生与教师之间的矛盾，是因为这两个大脑的神经回路没有交点，哪怕是信息的交汇和融通。这样自然会误会不断。如果我们能打开“脑洞”，对大脑有一些哪怕是基础性的认识，也许教师会少些纠结，对孩子们也会多些宽容和理解。

研究表明，男女的小脑在青少年时期差别最为显著。男性的小脑体积比女性的小脑体积大14%。在人类的原始时期，男性要外出追捕猎物，女性在家照看火堆。因此男性的小脑得到了更多的锻炼，发育得比女性的小脑更大。所以，男生们的手舞足蹈和疯狂追逐，只不过是男性的本色表现。老师们又何须对此大加斥责呢？

人是情感与理智的混合物，伏羲、女娲下身缠绕代表人类原初的感性，上身手握尺规表示理性的思考。大脑的边缘（情绪）系统与额叶（理智）系统，为了得到主人的偏爱而永无休止的争斗着——这可是一场彻头彻尾的不公平角斗。情绪系统的发展早在孩子出生后的两个月就已经开启，到孩子12岁左右就已经达到成熟水平。而理智系统则总是在情绪系统的压制下缓慢地发展，直到24岁左右发育才渐趋完善。在青少年时期，两个系统的缠斗，十之八九是情绪系统大获全胜。所以面对与伙伴的矛盾，青少年喜欢大打出手，理智在情绪面前简直不堪一击。此外，要求青少年在面对诱惑时，用理智压制情绪，同样是件困难的事，往往徒劳无功。这就要求社会要对青少年的成长环境加以净化。我国《未成年人保护法》第三十六条规定，中小学校园周边不得设置营业性歌舞娱乐场所、互联网上网服务营业场所等不适宜未成年人活动的场所，正是基于青少年时期情绪系统过于强势的特点的考量下做出的对策。我国影视的分级工作确实也早该被提上议事日程。治理文化和精神的雾霾远比治理空气雾霾更加迫切。教育是一项缓慢的艺术，需要静待花开，或许我们等待的正是额叶理智系统的成熟之花怒放。

男女有别，须善待差异。一项最新研究证明女性确实比男性更健谈。一名女性平均每天要说2万个词语，比男性多出1.3万。此外，女性说话的速度比男性快，她们用于说话的脑力也比男性多，而且女性还会陶醉在自己的声音里。上述研究结果发表在卢安·布里斯赞丁博士最新出版的著作《女性思维》中。书中指出，无论男孩还是成年男性，尽管他们一直希望能够像女性那样流利自如地表达自己的情感，但是事实上他们仍然不如女性那么“能说会道”。美国旧金山心理医生布里斯赞丁表示，女性运用于说话的脑细胞比男性多。此外，女性在说话的时候会刺激大脑分泌出一种化学物质，这种化学物质能够给人带来愉悦感。布里斯赞丁认为，男女大脑结构的这种差异可以追溯到胎儿在母体子宫内完成大脑发育的时期，差异由性激素造成。男性大脑的发育过程受到睾丸激素的影响，负责谈话的区域面积被缩小。此外，男女的负责沟通、感情和记忆的大脑区域也存在差异。总的来说，与女性相比，男性说话较少，表达情感的能力也较弱。

进一步研究表明，女性大脑的结构是多轨式的，这决定了她可以一心多用。她能够同时玩四五颗球；在打电话时能做电脑程式、听别人在她背后聊天、喝咖啡；聊天时她能同时聊许多不同的话题，还能用五种不同的语调来转变话题或强调重点。而五种语调中，男性只能分辨出三种。所以男性在听女性说话时，常常会听不懂。男性大脑的结构则是单轨式的。他们一次只能专注于一件事。当男性翻开地图时，他会关掉收音机；当男性行驶在环形交叉路上时，要是女性和他说话，他就会走错路；电话铃响时他会要求所有人安静，让他接电话。

在教育管理领域，我们应该主动学习、了解性别差异，让男女各安其位、协同共进。下面以成都基础教育系统为例，观察男女教师的多纬度差异以及教师结构的调整。

全区域教师人数共计114188名，其中男教师占比31.56%，女教师占比68.43%。女性教师的数量占绝对优势。从圈层来看，一圈层男女比例差距最大，三圈层最小。同一圈层的低学段，男女教师比例差距更大。从年龄结构看来，男性峰值在30～50岁，女性峰值在20～40岁。三圈层平均年龄最大，一圈层平均年龄最小。针对以上成都区域男女教师比例现状,在教育管理工作中可做如下调整:整体调整教师性别比例,逐渐缩小教师群体男女性别的比例差异；增加展示活动，发挥女性教师的语言特长。这样通过协调男女的数量差异与能力上的分别，将会是一个改善教育质量的行之有效的办法。

作者与大数据之父舍恩伯格合影

让大数据走进基础教育

世界的复杂程度远超出了我们的想象。正是基于对万事万物的复杂性的敬畏，我们才将大数据作为工作中必不可少的参考。没有实证的教育好似盲人摸象。只有进行大数据的收集与分析，才能寻找到各种教育因素的相关性，呈现客观事实。基于脑科学的教育研究即神经教育学的兴起，将彻底打开教育“黑箱”，帮助教育工作者越过教育的最后一道屏障。神经教育学无疑将成为教育的“基因工程”，对基础教育产生巨大而深远的影响。

当前，作为一线教育工作者，我们可能很难对各方面的科学知识有一个全面而准确的了解。但我们不能因为困难就停滞不前，只要对其规律进行不断研究、不轻言放弃、逐渐试错、逐步逼近，总有一天可以有所收获，让教育少些折腾、多些温情。