大数据时代下教育的变革

黄启萍， 童 威

(1.浙江工业大学 教育科学与技术学院， 浙江 杭州 310023；2.安徽电气工程职业技术学院， 安徽 合肥 230051；3.安徽文达信息工程学院， 安徽 合肥 231201)

1 引言

当前，信息化和网络化的快速发展带来爆炸式的数据。据统计，平均每秒有200万用户在使用google搜索，Facebook用户每天分享的次数超过40亿次，Twitter每天处理的推特数量超过3.4亿条。于此同时，电子商务、金融业、零售业等各行各业也在每天产生着大量的数据。2015年全球信息总量已经达到8ZB，而到2020年这一数值将会超过40ZB。其中，中国的信息总量所占比例将超过21%。

大数据时代的出现势必对全社会各个行业产生深远的影响。大数据正在实现人类工作、生活与思维的变革，同样也影响着整个教育系统。我国教育领域的发展与变革正面临前所未有的挑战，大数据与教育的结合已是时代发展的必然要求。然而，目前教育界对教育大数据还没有形成清晰的认识，本文针对大数据时代背景下教育模式的转变、教育研究的新范式、学习方式的变革，以及教育行业的学习分析、教育数据挖掘等问题进行讨论，期望能更好地应用大数据深化我国教育领域的综合改革。

2 教育大数据的三层理解

所谓的教育大数据是特指教育领域的大数据，即整个教育活动过程中所产生的以及根据教育需要采集的，用于教育发展并可创造巨大潜在价值的数据集合。教育大数据直接产生于各种教育活动，包括教学、管理、科研、校园活动等。每个教育利益相关者即是教育数据的生产者也是教育数据的消费者。

教育大数据能在提升教育的质量、促进教育的公平、实现个性化学习、辅助教育科学决策等方面发挥有效作用。

2.1 教育大数据的第一层理解——全学习过程

能够从未来的学习竞争中获得胜利的，一定是那些能够驾驭大数据并且通过这种驾驭能力改善每一个个体学习的人。以前照本宣科的传授、宣讲知识的技能，要让位于组织学生讨论的技能，让位于从数据中获得学生学习信息的技能，让位于根据大数据对学生进行个别引导的技能。大数据运用于教育的价值，正在于教育工作者能够借此帮助能力参差不齐的学生挖掘自己的潜能，而不是淘汰那些所谓的“不聪明”的学生。

未来的学校教育或许是自组织的，学校形态或许是一个自组织的智慧学习环境，支持完全的个性化学习，不仅能弥补学习者薄弱的知识结构，还能支持学习者的优势和特长发展。这种在线教育或许可以成为人们日常学习的一种重要方式，通过对在线教育所产生的大数据进行分析，可以向学习者提供全学习过程的服务和个性化精准的教育资源。同时，教学设计者通过在线学习的渠道，可以更加合理地编排多媒体资源、技术和教学方法。基于这种学习模式，可以采集学生学习的行为包括：(1)学习页面访问情况。(2)视频观看情况。(3)关于学习的讨论情况。(4)在课程学习中布置的任务完成情况。

通过定量分析角度来看，第一，可以看到个体学生在学习期间的测试结果从而得出针对他们学习结果的个性化报告。第二，可以看到所有的学生他们的总体水平在哪里、他们的困难在哪里、回答问题的准确率以及从解答过程中总结的结论，从而帮助教师达到知情教学。

通过定性分析角度来看，老师们可以通过采集各种学生行为所提供的报告工具了解学生的具体数据。比如他们在不同题目上所用的时长、最大时长、最短时长、平均时长，以及回答正确所需要的次数。

总之通过数据分析，能够为学生打造个性化的学习情境和课程，还能够创建一个预警系统，能够发现各种学习情况中潜在的风险，为学生提供一个富有挑战而非令人厌倦的学习计划。

2.2 教育大数据的第二层理解——教育大数据系统

教育大数据系统能够保证数据的及时性、准确性、完整性，关系到数据应用的效果，大数据平台设计包括：统一数据计算的口径，设置数据校验规则，保证数据质量[1]。

基于用户友好型，云计算的智能手机，能够根据高校的需要进行个性化定制，这就意味着高校能够聚焦各种不同的对象，彼此不同地使用数据分析公司的分析工具开展大数据工作。这就类似设计出了一个通知学生和教职工的即时仪器，与此同时这个即时仪器还能够随着课程的进展，评估学生在学习参与度方面的变化情况。包括从他们在课堂上的贡献频率到他们在作业上的表现，学生在每门课程上都能够获得一个学习投入度的分数。同时，即时仪器也可以帮助教师，让他们的日常教学更好地为学生的学习投入和发展服务。

2.3 教育大数据的第三层理解——教育大数据共建共享思想

MOOCs和类似的SPOCs(small private online courses，小规模限制性在线课程)，已经以低廉的成本、来自知名教授们的视频课程，向全世界数以百万计的学习者提供了高质量的教学，教育资源的分配和获取得以向大众推广。

甚至可以看到在线课程正在明确地转变为数据平台，一个为优秀教师提供授课空间的平台；还会随之产生一批新的指导者，他们基于所收集到的反馈信息来帮助学生选择正确的学习路线——选修哪些课程、使用哪些教材、如何去运用它们；学生可以在多种不同的课程和教师之间做出选择，也可以决定分析数据的第三方服务商。在这个开放数据流的可渗透的生态系统中，机构“内部”和“外部”的差异可能会缩小。

3 教育大数据带来哪些变革

3.1 大数据时代，教师怎么教学

大数据时代对教师提出了新的要求，教师们需要充分利用网络资源，运用基于任务的教学方法和多元化的教学策略，以创新的技术和教学模式激发学生的学习兴趣，充分利用团队合作的方法让学生学会合作。

教育工作者使用数据改善教育的方式，但并不是因为许多教育活动被放置在了数字环境之中，而是因为当学习发生在数字环境之中时，可以收集过去无法获取的数据。在这一过程中，大数据有能力将数据的生成与处理、利用分隔开来——在信息上与教育松绑，同时将学校和课本转化为数据平台，促进学习的改善[2]。

大数据不会破坏教学工作，至多只是改变它们，迫使教师成为学生成长过程中的合作伙伴。由于教学的某些基础而单调的部分可以为计算机所取代，教师需要将更多有价值的内容带给学生，并成为大数据学习系统与学生之间的桥梁。[3]

3.2 大数据时代，学生怎么学习

学生是大数据时代最大的收益群体。对于学生而言，他们也同样需要通过大数据知道何时需要加倍依赖于概念，知道何时需要继续往下学习，还知道如何在每一天中平衡“温故”和“知新”。这些学生是在伴随着大数据而学习，因为在他们所身处的系统之中，有关他们如何从事与他人和课程目标相关之事的证据，可以在分秒之中产生，而不是需要一个学期或学年才能出现。这种个性化学习包含数据环境、方法、目标和相关利益者，模式如图1所示。

图1 个性化自适应在线学习分析模型

其中，数据环境主要是开放的学习环境，经过学生与学生、学生与教师、学生与资源等直接或间接的交互，产生海量数据。根据作用的不同，相关利益者包括学生、教师、教育机构等。大数据学习方法主要采用数据统计、可视化、个性化推荐、数据挖掘等，以及这些技术的综合运用。系统目标意在实现学习者控制学习和适应学习，实施相应的教学策略。

3.3 大数据时代，学校怎么管理

大数据从方方面面优化了教育管理，首先大数据为教育管理者提供了一个较为平和开放的平台，教育者可以有针对性地获取大量的数据，并且对数据进行实时的添加、修改、分享，大数据平台也可包含大量多变的底层数据以及社会数据资源，这些数据可以对教育决策产生重大影响。

其次大数据使教育管理具体化。大数据包含了教育过程中教育主题、活动、结果等数据，需要及时处理，所以教育管理变得更加的具体。

最后大数据促使教育管理更加的专业化、简约化。教育管理系统不仅作为教育数据的远程存储仓库，更作为一个专业的平台进行数据处理，其过程处理更为简洁、专业。

教育大数据管理是一项长期的项目。从目前的教育信息化水平来看，还有很长的路要走，要需要制定合适的路线图和长期的行动计划，如图2所示。

图2 教育大数据管理行动路线图

图2所示的三角模型图底层是教育云建设，区域数据必须遵循教育的国家标准，为云端教育资源提供硬件支持[4]。和教育云建设在一个层面的是教育数据挖掘，通过统计分析教育过程中产生的数据，提供教育决策所需的教育应用程序数据[5]。最高层的就是教育大数据管理，从公共服务到学生个体发展，利用大数据进行教育资源的公平配置和个性化供给，促进可持续发展的素质教育。

4 结束语

有了大数据，可以基于预测改善教与学，大数据有能力将数据的生成与处理、利用分割开来——在信息上与教育松绑，同时将学校和课本转化为数据平台，促进学习的改善[2]。通过对教育大数据的三层理解，全学习过程、教育大数据系统、教育大数据共建共享思想，给予更全面、更精细的视角，来看待教育的改革，和这个社会将最终学会如何去学习。

参考文献：

[1] 秦红伟，陈国礼.数据仓库建设持续改进数据质量[J].每周电脑报，2006(25):25.

[2] (英)维克托·迈尔-舍恩伯格，肯尼思·库克耶.与大数据同行——学习和教育的未来[M].上海：华东师范大学出版社，2015.

[3] 赵中建，张燕南.与大数据同行的学习与教育——《大数据时代》作者舍恩伯格教授和库克耶先生访谈[J].全球教育展望，2014(12):5-11.

[4] 欧跃发.基于云计算的区域教育信息化建设模型和应用研究[J].计算机教育，2015(9):38- 42.

[5] 韩志君.简析大数据在教育领域的运用[J].科技视界，2014(6):336.