趙麗　徐芳　陳莉

摘要：在當前信息技術(shù)快速變革和發(fā)展的時代，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)如何在傳統(tǒng)的教育領(lǐng)域發(fā)揮作用是值得深入思考和研究問題。從國內(nèi)外各研究機構(gòu)對云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育領(lǐng)域的研究和發(fā)展入手，并結(jié)合國內(nèi)教育體制、教育方式，對如何用現(xiàn)代信息技術(shù)改變傳統(tǒng)教育提出了自己的一點思考。

關(guān)鍵詞：云計算；大數(shù)據(jù)；教學(xué)；教育應(yīng)用；研究

中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）15-0115-03

Abstract： In the current rapid development of information technology and the change of the era， cloud computing， big data， networking， mobile Internet technology to the traditional field of education play a role is worthy of deep thinking and research. From the perspective of the research and development of domestic and foreign research institutions on cloud computing， big data technology in the field of education， combined with the domestic education system， to change the traditional education mode， put forward to think a little of his own how to use modern information technology.

Key words： cloud computing； big data； education； education Application； research

1 引言

近幾年來，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)正推動各類傳統(tǒng)行業(yè)進行改革與創(chuàng)新，以滿足多樣化、個性化、人性化的用戶需求，并逐步影響著各階層人們的學(xué)習(xí)、工作和生活。美國新媒體聯(lián)盟發(fā)布的美國中小學(xué)科技發(fā)展報告指出，在2010年后的5年內(nèi)，云計算、大數(shù)據(jù)及協(xié)同學(xué)習(xí)環(huán)境等應(yīng)用，都將融入到傳統(tǒng)的學(xué)校課堂教學(xué)活動中。

云計算技術(shù)和基于云計算的大數(shù)據(jù)分析和決策支持在當今的應(yīng)用日益廣泛，數(shù)據(jù)已經(jīng)取代各種應(yīng)用程序成為互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)新的利潤增長點。而各類傳統(tǒng)行業(yè)也逐步把自身的業(yè)務(wù)向互聯(lián)網(wǎng)化轉(zhuǎn)型，目的就是為了為現(xiàn)有客戶提供更加個性化的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展更多的潛在用戶。對于教育行業(yè)來講也不例外，在現(xiàn)行的教育模式下除了要滿足考試和升學(xué)的要求，同時也要根據(jù)個體學(xué)生的不同推行個性化教育；除了傳統(tǒng)的課堂、課本教育，也要利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)諸如在線教育平臺、視頻、音頻、互動教學(xué)來推進教育領(lǐng)域的變革。

2 問題的提出

在國內(nèi)現(xiàn)行的傳統(tǒng)教育特別是學(xué)校教育中，考試成績成為各學(xué)校頭上最美麗的光環(huán)；其次升學(xué)率是教學(xué)改進最顯眼的指標；同時日常考試成績、入學(xué)率、獲得榮譽數(shù)量等數(shù)據(jù)也成為衡量學(xué)校好壞的重要指標。

但是這些數(shù)據(jù)就能真實地反映出學(xué)校教育水平、教師課堂教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生知識接受程度的高低嗎？從當前的教育評價體系來看，雖然這些數(shù)據(jù)被越來越多的教育家、家長、學(xué)生所詬病，“應(yīng)試教育”的持續(xù)討論始終圍繞著這些可以被量化的數(shù)據(jù)上；另一方面，學(xué)校、教師的等級評定、職稱評定甚至薪資待遇還是要從這些數(shù)據(jù)上獲得參考，沒有指標的提升將會導(dǎo)致學(xué)校口碑下降、教師薪資待遇下滑、學(xué)生負擔(dān)日益加重、人員流失等連鎖反應(yīng)。這種矛盾的評價體系導(dǎo)致質(zhì)疑與贊成在一定范圍內(nèi)將長期存在，一方面反對但另一方面又不得不執(zhí)行的怪圈依然循環(huán)不停，在沒有新的評價體系產(chǎn)生的前提下仍然會使現(xiàn)行的教育之舟繼續(xù)向前航行。我們真的沒有辦法改變嗎？是要等到觸礁沉沒之后再來修補還是現(xiàn)在開始利用科學(xué)的手段尋找全新的評價航標？

大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)可以幫助所有教育工作者們逐漸擺脫這種片面的評價方式，采用科學(xué)、公正、客觀的方法建立新的評價體系，使教育行業(yè)掙脫現(xiàn)有的桎梏以適應(yīng)當今快速發(fā)展的需要。

3 國外將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于教育的研究現(xiàn)狀

2012年10月，美國教育部發(fā)布了《通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析促進教與學(xué)》的教育大數(shù)據(jù)報告，對美國國內(nèi)大數(shù)據(jù)教育應(yīng)用的領(lǐng)域和案例以及所面臨的挑戰(zhàn)進行了詳細地介紹，報告為了說明教育大數(shù)據(jù)的教育應(yīng)用，以自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用為例進行了說明。[1]

由總部設(shè)在美國紐約的麥格勞.希爾公司（McGraw-Hill）、總部設(shè)在英國倫敦的培生集團和其他出版公司共同開發(fā)的“課程精靈”系統(tǒng)（CourseSmart），也允許教授們通過讓學(xué)生使用電子教科書來跟蹤他們的學(xué)業(yè)進展，并向助教們顯示學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度、學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)內(nèi)容等大量的數(shù)據(jù)信息，只是目前學(xué)生行為、成績預(yù)測的功能還有待完善。[2]

從以上例子來看，北美和歐洲各國使用大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得了大量的成果，豐富的教育資源、多應(yīng)用的教育平臺中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過匯聚、分析等技術(shù)手段獲取的價值在學(xué)校、教師、學(xué)生身上得到體現(xiàn)。但是由于系統(tǒng)上線運行時間不長導(dǎo)致了接受度和滿意度不高、歷史數(shù)據(jù)積累不足、互動過程較短、實時數(shù)據(jù)較少、數(shù)據(jù)質(zhì)量不高等問題，同時也缺乏大量可行的運營經(jīng)驗。這些客觀存在的事實也使這種大數(shù)據(jù)應(yīng)用要繼續(xù)深入摸索和實驗，搜集教師和學(xué)生日常使用的行為數(shù)據(jù)、反饋數(shù)據(jù)迭代分析并持續(xù)改進。

4 數(shù)據(jù)可以改變傳統(tǒng)教育模式

通過國外教育工作者和研究人員持續(xù)對教育歷史數(shù)據(jù)的挖掘、分析，我們現(xiàn)在知道從教育大數(shù)據(jù)中獲取價值的五種主要技術(shù)：

1）預(yù)測（Prediction）：感知預(yù)料中的事實的可能性。例如從之前幾個年紀學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋來看，這個知識點是比較難掌握和容易出錯的，在下一個年級學(xué)生學(xué)習(xí)的時候是否依然存在？如何杜絕此類情況的發(fā)生？

2）匯聚（Clustering）：發(fā)現(xiàn)那些自然組合在一起的數(shù)據(jù)關(guān)鍵點，并以此基準將所有數(shù)據(jù)拆分成一組一組具有獨立特征的數(shù)據(jù)。這種技術(shù)對將有共同興趣的學(xué)生分成一組教學(xué)很有用處。

3）關(guān)系挖掘（Relationship Mining）：在不同的數(shù)據(jù)分組中，使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)找到各類數(shù)據(jù)間客觀存在的關(guān)系。

4）人類判斷數(shù)據(jù)提煉（Distillation Data for Human Judgment）：這是可視化模型建立的過程。這種技術(shù)的使用有兩個關(guān)鍵點：身份與識別，例如使用哪幾類學(xué)生建立模型，哪些符合這些模型的學(xué)生在數(shù)據(jù)挖掘過程中能被識別。

5）模型發(fā)現(xiàn)（Discovery with Models）：通過上述四種技術(shù)的使用建立數(shù)據(jù)模型，將這個模型作為一個組建應(yīng)用到其他的數(shù)據(jù)分析工作中從而得到新的數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果[3]。

這五種技術(shù)實際上是大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育行業(yè)的具象化，為教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供了理論和技術(shù)支撐，國內(nèi)的教育工作者們需要將這些技術(shù)逐步應(yīng)用到平時的教學(xué)工作中去。就像改革開放一樣，成功的經(jīng)驗會使我們事半功倍。

4.1 大數(shù)據(jù)分析助力科學(xué)決策

我國傳統(tǒng)教育政策的制定并沒有考慮到顯示情況的多樣性和全面性，各類政策與規(guī)定的出臺在終端用戶（包括教師、學(xué)生、家長）看來僅是一種應(yīng)急方案，并沒有解決終端用戶實際的教學(xué)需求和教育訴求。

在大數(shù)據(jù)理論和技術(shù)的支持下，“數(shù)據(jù)”將成為政策決策的首要支持來源。首先，教育大綱、課本與各類參考資料可以移植到在線或離線的教育平臺中成為“教學(xué)池”和“知識庫”，為教師和學(xué)生提供數(shù)據(jù)來源的平臺；其次教師們多年的教育積累和心得可以轉(zhuǎn)化為具體的教育模型和流程，各科中的關(guān)鍵知識點可以成為模型和流程中的關(guān)鍵節(jié)點，學(xué)生們在教育平臺中學(xué)習(xí)的時候可以清晰地了解重點知識，教師們可以在關(guān)鍵節(jié)點中搜集到學(xué)生的反饋，形成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存入到大數(shù)據(jù)平臺中；第三視頻和音頻等多媒體技術(shù)的應(yīng)用使得教學(xué)可以擺脫課堂教學(xué)這種單一的手段，任何地點、任何時間都可以參與學(xué)習(xí)；第四通過視頻和音頻的點擊率、播放時長、評論反饋等信息可以讓教師們清晰了解到學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的難點；第五教育平臺中的在線考試能夠讓學(xué)校和老師第一時間搜集到學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的反饋，考試成績的分析來源也不再是單一的分數(shù)，而是可以擴展到錯誤題目、答題時間、答案修改次數(shù)等等各種數(shù)據(jù)，使得分析的結(jié)果更加全面和多樣性。

因此教育決策的過程不能僅僅依靠少數(shù)人、少數(shù)部門、小范圍、單一調(diào)研方式和認為干預(yù)而取得，而是應(yīng)該利用大量現(xiàn)代化技術(shù)手段在教育過程中取得第一手的教育數(shù)據(jù)，再通過數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、圖表展現(xiàn)等手段使得教育決策更加科學(xué)化、公平化，這樣所制定的教育政策也會更加符合大部分教育受益者的需求，更加適應(yīng)現(xiàn)代教育教學(xué)發(fā)展的需要，從而更好的發(fā)揮教育政策的指導(dǎo)作用，推動教育改革的深入開展。

4.2 數(shù)據(jù)分析結(jié)果帶來個性化學(xué)習(xí)模式

國內(nèi)現(xiàn)行的學(xué)習(xí)模式還是應(yīng)試教育的直接反映，考試成績和升學(xué)率依然是衡量教學(xué)過程和學(xué)習(xí)過程最重要的指標，這是多年只追逐教育結(jié)果的體現(xiàn)。從考試成績和升學(xué)率固然可以看出學(xué)校、教師對考綱、考點的理解，也能反映出學(xué)生對教授內(nèi)容的接受程度，但是教授方法、教授過程是否適合每一個學(xué)生卻無從反映。

這種大一統(tǒng)的教學(xué)方式越來越展現(xiàn)出它的弊端，教師們按照統(tǒng)一的模式進行照本宣科，學(xué)生們被動的接受同一種知識灌輸方法；雖然素質(zhì)教育推行多年，但也僅僅體現(xiàn)在少量課余時間的興趣小組和課外輔導(dǎo)。這些問題的共同點在于我們的教育方式、學(xué)習(xí)模式還是口口相傳式的主觀教育方式，而沒有獨立地、客觀地數(shù)據(jù)支撐學(xué)?；蚪處熥龀龈淖?。

在大數(shù)據(jù)模式下，單純關(guān)注教育結(jié)果的教學(xué)模式要逐步轉(zhuǎn)向關(guān)注教育過程。在教育結(jié)果上獲得的數(shù)據(jù)是一種單調(diào)的、非實時的結(jié)果數(shù)據(jù)，從結(jié)果只能倒推出教育過程有缺陷，但是缺陷在哪里、怎么有效解決卻很難得知。而關(guān)注教育過程就可以在整個過程中設(shè)置合適的監(jiān)測節(jié)點，在每個節(jié)點中都可以搜集到學(xué)生們實時的、融合的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)注入到建立好的教育模型中就可以預(yù)測到可能發(fā)生的教育結(jié)果，這種結(jié)果是客觀的、準確度較高的結(jié)果，便于學(xué)校和教師及時地掌控整個學(xué)期的教育方向。

在檢測節(jié)點中除了常規(guī)的課堂教育數(shù)據(jù)，同時也能搜集到學(xué)生的興趣、特長等個性化數(shù)據(jù)，例如經(jīng)?；卮鹞目普n堂問題還是理科問題、喜歡從事哪些體育活動、對歷史還是音樂興趣較大等，這兩種數(shù)據(jù)融合后通過模型分析可以得到固定時段中個體學(xué)生的整體素質(zhì)結(jié)果。

通過這些結(jié)果可以引導(dǎo)教師及時地調(diào)整學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，引導(dǎo)家長有效地定位學(xué)生的興趣點，兩者結(jié)合起來就能保證學(xué)生向著自己喜歡的方向正確前進，即使某一階段出現(xiàn)偏離也能通過后續(xù)的數(shù)據(jù)支持而及時修正，這種方法雖然現(xiàn)在還無法撼動應(yīng)試教育的根基，但可以讓學(xué)生獲得適合其自身特點的學(xué)習(xí)模式而不必一味模仿部分“好學(xué)生”的學(xué)習(xí)方法，“淮南為橘，淮北為枳”的道理已經(jīng)很清楚的說明了這一點。

4.3 大數(shù)據(jù)讓教育資源更加公平

我國目前教育資源不公平的現(xiàn)象仍然十分嚴重，省會城市比鄉(xiāng)鎮(zhèn)資源豐富，沿海地區(qū)比內(nèi)陸地區(qū)教育水平領(lǐng)先，同區(qū)內(nèi)重點學(xué)校比普通學(xué)校資源優(yōu)秀，這些客觀存在的現(xiàn)實使得學(xué)生并沒有享受到同等水平線上的教育。

《大數(shù)據(jù)時代高校云資源應(yīng)用》一文中指出：云計算和大數(shù)據(jù)使教師與學(xué)生不僅能夠共享存儲在云服務(wù)端的教育資源，還能通過對各種非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行分析，以挖掘隱藏的信息價值，并為師生提供最合理的教與學(xué)的資源[4]。這就說明技術(shù)已經(jīng)不是造成教育資源不公平的根本原因，而是理念。在現(xiàn)有成熟的技術(shù)條件下：

1）基于云計算技術(shù)的在線教育平臺是教育資源的物理載體，平臺上可以公開發(fā)布通過審核的各個學(xué)科、各種類型的教育資源，教師和學(xué)生可以自由瀏覽、點擊、下載和評價，選擇權(quán)完全掌握在教師和學(xué)生的手中，從源頭保證數(shù)據(jù)的公正性；

2）各種教學(xué)流程、重難點分析、考試測驗等教學(xué)手段會形成公開、統(tǒng)一的標準和模型存在于平臺中，保證所有使用平臺學(xué)習(xí)的學(xué)生都在這些標準和模型下被評價，所獲得的評價結(jié)果也更加客觀；

3）學(xué)生在平臺中的各種使用“痕跡”都可以被保存，通過數(shù)據(jù)分析可以使平臺中的教育資源更加合理，更加貼近學(xué)生的需求，避免重復(fù)建設(shè)造成的浪費；

4）通過在線教育的方式可以使大量教育落后地區(qū)的學(xué)生享受到同等水平的教育，數(shù)據(jù)分析的結(jié)果也可以促使教育決策者們對落后地區(qū)的教育扶持政策更加實際，讓公平教育不再成為一句空話，使優(yōu)質(zhì)的教育資源最大范圍的被利用。

4.4 大數(shù)據(jù)可以支持教育評價結(jié)果更加客觀、公正

隨著國家和教育部對教育信息化工作的持續(xù)推進，互聯(lián)網(wǎng)化的教育平臺可以成為課堂教學(xué)的有益補充。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以在教育平臺上持續(xù)跟蹤和關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，分析學(xué)生在各種學(xué)習(xí)平臺上留下的數(shù)字化“學(xué)習(xí)痕跡”，為教育管理機構(gòu)、學(xué)校、教師、家長提供最直接、最客觀、最準確的教育結(jié)果評價、學(xué)習(xí)行為分析、學(xué)生個體素質(zhì)綜合分析的依據(jù)。喻長志[5]指出：大數(shù)據(jù)將重構(gòu)教育評價，由原來的經(jīng)驗式評價轉(zhuǎn)變?yōu)榛跀?shù)據(jù)的過程性評價，通過大數(shù)據(jù)的支持來分析教學(xué)規(guī)律。

行業(yè)決策支持是大數(shù)據(jù)技術(shù)的重要應(yīng)用，在教育行業(yè)的應(yīng)用程度還比較低，當然也受制于教育行業(yè)信息化技術(shù)還較為落后?，F(xiàn)階段已經(jīng)可以將傳統(tǒng)的教學(xué)行為、教學(xué)流程、關(guān)鍵知識點模型化和流程化，將課堂提問、隨堂測試、期中期末考試結(jié)果數(shù)據(jù)化，通過簡單的數(shù)據(jù)分析方法就可以得到客觀的評價結(jié)果并存放在數(shù)據(jù)庫中。隨著時間的推移和教育信息化水平的提升，這些結(jié)果最終可以成為教育決策的支持和來源，有效地改進行業(yè)自身的行為，實現(xiàn)教學(xué)相長。

5 結(jié)束語

《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》明確指出：建設(shè)教育云資源平臺，匯聚百家企事業(yè)單位、萬名師生開發(fā)的優(yōu)秀資源[6]；以建設(shè)國家數(shù)字教育資源公共服務(wù)平臺來幫助所有師生和社會公眾選擇并獲取優(yōu)質(zhì)服務(wù)資源，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享和持續(xù)發(fā)展[7]。

目前全國各地都在推進教育信息化工作：建立教育信息化服務(wù)公共平臺、開展數(shù)字化校園建設(shè)、設(shè)立各種“數(shù)字化學(xué)習(xí)”試點院校、開發(fā)“微課程”、開展“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)研究等等。李克強總理在剛剛結(jié)束的十二屆全國人大三次會議上所作的政府工作報告中指出要“加快實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，改造傳統(tǒng)引擎，打造新引擎”。這些政策的提出和出臺都清晰地表明在當前大數(shù)據(jù)時代，信息化教育成為無法阻擋的潮流，現(xiàn)行的各種教育政策和教育方法都要適應(yīng)這種潮流而改變，一味地固步自封只能被淘汰。當數(shù)據(jù)的共享和使用成為一種廣泛的行為，我們會發(fā)現(xiàn)以前被視為“獨家”的經(jīng)驗和心得已經(jīng)成為“昨日黃花”。

本文是作者在從事大數(shù)據(jù)分析與研究工作的基礎(chǔ)上，查閱了大量國內(nèi)外的相關(guān)資料，并結(jié)合教育現(xiàn)狀所做的一點思考。不管是研究方法本身還是筆者自身的理論和分析水平都存在著不足，利用現(xiàn)代科技推動教育領(lǐng)域的改革需要廣大教育工作者共同努力。

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