大数据时代下的智慧教育应用探析

陈 松，马 丹，高琳琳，葛忠强

（1.沈阳工程学院 体育教学部，辽宁 沈阳 110136；2.沈阳工程学院 公共外语教学部，辽宁 沈阳 110136；3.沈阳工程学院 国际教育学院，辽宁 沈阳 110136）

大数据时代下的智慧教育应用探析

陈 松1，马 丹2，高琳琳2，葛忠强3

（1.沈阳工程学院 体育教学部，辽宁 沈阳 110136；2.沈阳工程学院 公共外语教学部，辽宁 沈阳 110136；3.沈阳工程学院 国际教育学院，辽宁 沈阳 110136）

随着“互联网+”、云计算、云存储等新一代信息技术的飞速发展，人们对数据的应用正在逐步走向普及，社会正在迎来“大数据时代”。大数据的一些应用已经改变了人们传统的思维模式，与人们生产、生活息息相关的诸多行业、领域也因此而被大数据时代所改变。教育作为一项延续了几千年的行为，如何顺应时代的发展，如何利用大数据发掘其内在价值，还有更广阔的思索和发展空间。分析当今主流教育模式，结合具体教育行为，探析大数据与教育的相互融合，推进教育与大数据的融合发展，这些正是智慧教育的精髓所在。

大数据 ；云计算；云存储；智慧教育

一、大数据是什么

有关大数据的概念众说纷纭，一般概念的大数据通常指的是高度集成的数据资源共享，也就是互联网+发展到一定阶段所形成的规模性的应用业态。事实上，人类对大数据的应用也并非从如今开始，所谓“借古鉴今”实际上就是在利用大数据。“回顾历史的长河，以史为鉴，可知兴衰”，“历史”实际上就是数据，“以史为鉴”就是分析数据，“可知兴衰”就是利用数据。只是如今，互联网和信息技术高速发展，人们可以把“借古鉴今”的行为通过计算机和网络进行无限量的放大，形成一定的规模，以至于应用到教育以及其他社会领域，形成了各类所谓大数据的应用。

二、智慧教育是什么

近年来，随着大数据时代的到来，国内兴起了智慧城市建设的热潮，同时兴起的还有一系列智慧化工程，智慧教育也是其中很重要的一个组成部分。一个城市如果建设智慧城市，必然会提出智慧交通、智慧医疗、智慧城管等一系列智慧工程。但在对智慧教育的规划和建设过程中，绝大多数城市的教育管理部门提出的所谓智慧教育，实际上还没有达到真正意义的智慧。一些数字化的课件、多媒体的教学以及基于互联网的一些教学应用被理解为是智慧教育的应用，但其实这些仅仅是智慧教育的初级阶段，是开展智慧教育的基础，也可以理解为是数字教育，是为了提高工作效率而采取的一些信息化手段和措施。事实上，智慧教育和数字教育是两个不同的概念，数字教育是智慧教育的基础，智慧教育不仅局限于数字教育，而是不但要让教育这个行为变得更加高效，还要让教育变得更加聪明，也就是尽可能地去实现让教育行为多做有用功，少做或不做无用功。实现智慧教育仅仅把信息化和教育相结合还不够，只有把大数据与教育相结合，再融入创新型的应用，才能形成真正的智慧教育[1]。

三、大数据如何在教育领域体现

大数据的应用通常是一个有机的链条，从最初数据的生成、采集、存储，到数据的计算、比对、分析，再到数据的应用，形成新的数据。体现在教育领域也是同样的道理，智慧教育需要在大数据应用链条的各个环节都形成合力，这个链条才会正常的运转。在大数据应用的链条中，主要可以分为数据的采集、数据的分析和数据的应用三个环节[2]。

（一）数据的采集

对于教育而言，数据的概念是非常广泛的，一道数学题本身就是一条数据，一个学生对一道数学题的计算结果也是数据，有多少个学生做过这道数学题仍然是数据。对数据挖掘得越深，其未来所产生价值的可能性也就越大。同样以一个学生算一道数学题为例，数学题本身是最表层的数据，在这个基础上开始挖掘，会有大量的数据随之产生，哪些学生做了这道题、做题的结果、做题的过程、做题的时间等都是可以被采集、利用的数据对象。

在教育领域，对数据的采集通常是具有目的性的。相对于数据分析和数据应用而言，教学过程所生成的数据量是非常庞大的，数据属性、类别，以及不同人、不同行为所产生的数据彼此交叉会形成数据量并呈几何级数增加，对全部生成数据进行采集势必会影响分析、处理能力的有效发挥，实际上不是很现实[3]。为此，通常在数据采集的过程中要根据数据分析和处理的能力、根据预先设定好的数据类别，有目的地进行采集数据，再进行集中的存储。

（二）数据的分析

数据的分析是一个介于数据采集和数据应用之间的过程。把采集来的某一项数据进行简单的存储，不论如何去分析、计算，通常也无法产生更多的价值，但如果将多项采集来的数据进行分析，再通过比对彼此间的联系，就会得到不同的结果，从而产生价值。还是以学生算数学题为例，如果1个学生算一道数学题作为数据被采集，分析的结果就是这个学生算对了，或者算错了，与传统方式考试对该学生算题的过程进行判断没有任何区别。但如果将10个学生、100个学生计算同一个数学题的数据进行累加，再通过分析比对，结果就完全不一样了。如果100%的学生都做对，那足可以说明这道题的难度偏低；如果80%的学生做对，可以说明这道题难度适中；如果低于60%的学生做对，说明这道题的难度偏高。根据对多道试题难度进行计算，还可以对不同试题的难度做出判定。同理，通过对不同学生做相应难度题的结果数据进行分析，再经过累加计算，也可以得出某个学生是优等生、中等生还是差等生等学习程度的认定。

在教学领域提高数据分析的水平是有效提高教学目的性的关键，也是大数据应用的精髓。实际上，传统的教育也不乏对数据的分析，如我们已经熟知的“易错练习题集锦”和“模拟考试”等形式，都是通过分析以往学生考试容易出现的问题，再把问题提出来，便于学生有目的性地解决问题。大数据分析不外乎就是基于更加庞大的数据量，加之超强的计算能力，使分析的范围扩得更大、分析的深度变得更深、分析的结果更加有利于学习。

（三）数据的应用

数据的应用是采集和分析数据的最终目的，也是体现大数据重要价值的关键环节。还是以学生算数学题为例，如果让一个优等生做一道难度极低的试题，答对的可能性极大，但事实上并没有达到练习的目的，几乎等同于做了无用功；相反，如果一个差等生做一道高难度题，答错或者做不出来的可能性也很大，也同样达不到练习的目的。只有根据老师的教学意图，让相应档次学生做到适合的试题才可以达到提高学生学习效率的目的[4]。

在实际的教学过程中，通常老师的精力是有限的，老师不可能对所有学生做的所有试题全面掌握。老师的教学意图应该以大数据应用的形式体现在教学的行为之中，基于采集的大量数据，利用大数据进行分析，实现对不同类别学生教学的分类管理，把传统意义的因材施教体现在实际的教学行为过程之中，从而达到全面提高教学效率的目的[5]。同理，基于庞大的教学数据，还可以基于不同的教学目标，开展多种大数据的应用。

四、智慧教育的各类表现形式

基于人们对教育行为的理解，依托强大的大数据应用手段，智慧教育在诸多领域已经得到了广泛应用，在应用层面的表现形式是多种多样的，较为典型的应用可体现为以下形式。

（一）分类教学

在一个集体中的多个学生，其学习能力和接受能力往往是参差不齐的，由于教师资源是有限的，不可能为每个学生配备专属的教师去指导学习。因而通过海量数据的分析，预先对学生学习能力、接受能力进行预判，再由预先配置的信息系统去选择适合的教学方案，让大数据来决定学生学习的方案，循序渐进，从而取得事半功倍的效果。

（二）智能记忆

学生在学习过程中会遇到一些需要记忆的知识点，人的记忆通常会有一个反复遗忘的周期，记住的知识点会在几天后、几周后最容易遗忘。依靠智能的助学系统，可以将需要记忆的知识点在最容易遗忘的时间点进行提醒并强化记忆，做到记忆知识点的智能提醒，提高记忆效率。

（三）智能选题

通过对海量试题数据的分析比对，选择错误率较高的试题，有针对性地进行练习，把其他同学做题的过程作为经验去借鉴，同学之间可以相互彼此借鉴，使学生可以在有限的时间内掌握更多的知识点。

（四）智能自我评价

以往对学生学习成绩的评价只有通过考试、排榜才可以实现，老师需要出题、监考、阅卷、排榜得出学生的最终排名，周期长、成本大。依靠大数据分析可以随时获得学生的单项排名、综合排名以及各种评价，学生做的每一道试题都可以被系统作为数据录入，通过多个试题结果的分析比对，即可得出学生的各学科水平、综合能力，以及综合排名等各项指标。通过取得可观的自我评价，学生有针对性地进行学习，可以提高学生学习的积极性[6]。

以上为较为常见的智慧教育表现形式，根据学校环境不同、学生条件不同，智慧教育的表现形式也会有所不同。

五、智慧教育的解决方案

（一）加强信息基础设施建设

信息基础设施建设是开展各类信息化建设的基础。加强无限宽带与光纤网络的融合发展，构建完善的信息基础设施体系，是各类智慧教育应用系统建设的前提。

首先，加强光纤网络建设。随着智慧教育应用水平的不断多样化，视频、音频等在线传输已经逐步普及，对带宽的要求不断提高，传统以铜介质传输的宽带网络已经难以满足与日俱增的带宽需求，光纤宽带是解决各类智慧教育应用的基础。

其次，加强无线宽带建设。无线宽带的接入方式有很多种，现阶段对于智慧教育而言最根本的在于校园的无线WiFi建设。作为智慧教育的受众群体，学生的经济承受能力较弱，在校园内为学生提供免费的无线WiFi是较为切实可行的解决方案。

最后，从长远发展来看，加强全社会3G、4G网络的覆盖，以及社会热点地区的WiFi覆盖也是智慧教育乃至智慧城市发展的必由之路[7]。

（二）打造智慧教育云平台

智慧教育要求大数据的资源相对集中，因而，对数据资源的管理需要集中的平台。智慧教育云平台是以政府为主导、学校为主体、学生为中心，整合校内、校外各类资源的新模式。平台融合政府、学校、学生、第三方等多参与方，通过不同的方式在云平台上相互影响，形成良性的教育生态圈。云平台是介于信息基础设施和综合智慧应用之间的平台，是开展各类智慧应用的基础。依托智慧教育云平台，各类智慧教育应用可以获取相对共性的软硬件资源以及数据资源[8]。

（三）落实国家宏观政策

智慧教育的全面发展需要正确的方针指引。“不以规矩，不成方圆”，国家在智慧教育方面为各省市、各地区提出了明确的方针指引：2012年9月5日，刘延东副总理（时任国务委员）在全国教育信息化工作电视电话会议上提出，“十二五”期间，要以建设好“三通两平台”为抓手，也就是“宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通”，建设教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台。根据国家的大政方针，智慧教育将会在很大程度上避免重复建设和不必要的投资。

（四）做好顶层设计规划

虽然国家在宏观方针指引方面为教育信息化发展指明了方向，但是我国幅员辽阔、人口众多，区域经济发展和教育水平参差不齐，不可能用统一的方式去指导每个省市和地区智慧教育的建设。因此，各省市、各地区需要根据本区域经济发展情况，围绕本区域教育工作的重点，制定适合本区域的智慧教育发展规划，以此来指导本区域内各类教育信息资源的整合，并在此基础上制定切实可行的实施方案，推进各类教育智慧化的应用。

（五）创新思维模式

智慧教育是教育信息化高度发展的新型教育业态，是“互联网+教育”发展到一定程度的表现，做好智慧教育的根本在于思维模式的创新。一切智慧教育的表现形式都是通过改变原有的教育方式来实现，大数据改变了常规的思维模式，使得教育领域的一些行为也随之改变，为人们更高效地实施教育行为提供了无限的可能[9]。

六、结语

总而言之，在大数据时代环境下，发展智慧教育，通过实现教育过程的智慧化，实现教学效率的提高、教学深度和广度的拓展以及教学覆盖面的提升，是当今我国发展教育的必由之路。近些年，教育行业在信息化建设方面已经取得了长足的发展，在数字校园和教育主干网建设等信息基础设施方面有了较大投入，已经从传统教育向数字教育迈出了重要的一步。但在大数据时代的背景下，仅仅依靠数字教育显然是存在一定的局限性的，只有通过提高创新意识，敢于挖掘、尝试创新型应用，推进教育与大数据的深度融合，才有可能实现智慧教育的深入发展，才有可能实现综合教育水平的全面提升[10]。依托大数据发展智慧教育，任重而道远，但确是教育现代化的大势所趋，前景无限。

［1］刘淇峰.基于云的智慧教育平台设计与实现［D］.北京：北京工业大学，2015.

［2］胡弼成，王祖霖.“大数据”对教育的作用、挑战及教育变革趋势——大数据时代教育变革的最新研究进展综述［J］.现代大学教育，2015（4）：98-103.

［3］龙虎，张小梅，唐林海.大数据背景下智慧教育云平台的构建研究［J］.电脑知识与技术，2015（20）：109-111.

［4］王萍.大数据时代提升教师数据智慧研究［J］.开放教育研究，2015（3）：30-37.

［5］钟晓流，宋述强，胡敏，等.第四次教育革命视域中的智慧教育生态构建［J］.远程教育杂志，2015（4）：34-40.

［6］鲁玉婷.大数据时代的智慧化校园——宁波市职业技术教育中心学校信息化教育改革访谈［J］.职业，2015（20）：16-17.

［7］龙虎，梁丽香.大数据背景下智慧教育云平台的设计与实现［J］.福建电脑，2015（9）：30-41.

［8］陈克明.大数据时代高校智慧校园服务平台建设研究［J］.数字技术与应用，2015（12）：95.

［9］杨现民，唐斯斯，李冀红.发展教育大数据：内涵、价值和挑战［J］.现代远程教育研究，2016（1）：50-59.

［10］许芳杰.数据智慧：大数据时代教师专业发展新路向［J］.中国电化教育，2016（10）：18-23.

Application of Smart Education in the Era of Big Data

Chen Song1，Ma Dan2，Gao Linlin2，Ge Zhongqiang3
（1.Department ofPE，ShenyangInstitute ofEngineering,ShenyangLiaoning110136；2.Department ofForeign Languages，ShenyangInstitute ofEngineering，ShenyangLiaoning110136；3.College ofInternational Education，ShenyangInstitute ofEngineering，ShenyangLiaoning110136）

With the swift development and growth of information technology，such as Internet，cloud computing，and cloud storage，the application of data by human beings has been popularized gradually.Since data’s acquisition，storage，management and analysis are occurringconstantly，newvalue could have been produced correspondingly，and the value possesses great potentials and broad prospects for development.A newera comes，and it is the so called big data era.In the big data era，people’s thinking styles and routine of life are being changed as well.As an action taken for thousands of years，education has broad thinking and development space，when it is facing adjusting to new times and exploringits intrinsic value byexploitingbigdata.The veryessence of smart education lies in based on the analysis of current mainstream education model，considering with the objective circumstances of specific educational behavior，probingintoand pushingon the mutual integration ofbigdata and education.

bigdata；cloud computing；cloud storage；smart education；application analysis

G 43

A

1674-5450（2017）04-0118-04

【责任编辑：赵 颖 责任校对：李 菁】

2017－05－05

2015年辽宁省教育科研管理智库项目（39）

陈松，男，辽宁沈阳人，沈阳工程学院教授，高等教育管理硕士，主要从事高等教育研究。