吳忭 顧小清

摘要：由華東師范大學(xué)-北德克薩斯大學(xué)教育技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主辦的“教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)”國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)于2017年3月20-21日在華東師范大學(xué)舉行。與會(huì)嘉賓圍繞教育大數(shù)據(jù)的深度認(rèn)知、實(shí)踐案例和應(yīng)用趨勢(shì)展開深入探討。在深度認(rèn)知方面：大數(shù)據(jù)的本質(zhì)是數(shù)據(jù)的匯聚和關(guān)聯(lián)，互聯(lián)網(wǎng)為大數(shù)據(jù)的匯聚、變現(xiàn)和研究提供了良好的平臺(tái)，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的真正意義在于促進(jìn)教育的轉(zhuǎn)型升級(jí)。教育大數(shù)據(jù)將重構(gòu)教育生態(tài)系統(tǒng)，宏觀層面為教育決策提供科學(xué)依據(jù)，中觀層面推進(jìn)教學(xué)管理和評(píng)價(jià)的創(chuàng)新實(shí)踐，微觀層面為個(gè)性化教學(xué)提供精準(zhǔn)支持。在實(shí)踐案例方面：教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用離不開新技術(shù)的廣泛支持，多模態(tài)學(xué)習(xí)分析技術(shù)、大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的教育研究范式轉(zhuǎn)移和跨學(xué)科研究成為教育大數(shù)據(jù)深入應(yīng)用的重要支撐手段和研究領(lǐng)域。在趨勢(shì)展望方面：大數(shù)據(jù)模型驅(qū)動(dòng)的科學(xué)研究將成為一種新的研究范式，教育神經(jīng)科學(xué)將為現(xiàn)代教育學(xué)尤其是學(xué)習(xí)科學(xué)研究提供新的方法論指導(dǎo)，跨學(xué)科研究將為拓展數(shù)據(jù)來(lái)源、豐富研究方法、提煉新的研究問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)理論創(chuàng)新提供重要途徑。研究者需謹(jǐn)記，教育本身充滿了復(fù)雜性，對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用應(yīng)持一種更加謹(jǐn)慎的態(tài)度，不宜過(guò)分夸大新技術(shù)對(duì)教育的影響。

關(guān)鍵詞：教育大數(shù)據(jù)；深度認(rèn)知；實(shí)踐案例；趨勢(shì)展望；學(xué)習(xí)分析；范式轉(zhuǎn)移

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-5195（2017）03-0011-07 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2017.03.002

2017年3月20-21日，由華東師范大學(xué)-北德克薩斯大學(xué)教育技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主辦的“教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)”國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)在華東師范大學(xué)召開。AECT前主席、《教育技術(shù)研究與發(fā)展》（Education Technology Research & Development）期刊主編Michael Spector教授，北德克薩斯大學(xué)講座教授Cathleen Norris、Gerald Knezek，密歇根大學(xué)教授Elliot Soloway，密蘇里大學(xué)教授Joi Moore，華東師范大學(xué)副校長(zhǎng)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件工程學(xué)院周傲英教授，教育信息技術(shù)學(xué)系顧小清教授、陳向東教授、吳永和研究員，復(fù)旦大學(xué)管理學(xué)院戴偉輝教授，北京師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院武法提教授，國(guó)防科技大學(xué)朱華勇教授，國(guó)家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心常務(wù)副主任、華中師范大學(xué)劉三女牙教授，上海市電化教育館張治館長(zhǎng)，上海大數(shù)據(jù)聯(lián)盟常務(wù)副秘書長(zhǎng)馬慧民等20多位專家出席研討會(huì)并做學(xué)術(shù)報(bào)告，300多位教育領(lǐng)域及企業(yè)代表參加了此次研討會(huì)。與會(huì)專家學(xué)者就教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用案例、未來(lái)趨勢(shì)等內(nèi)容作了精彩匯報(bào)，為大會(huì)帶來(lái)許多理念、技術(shù)和應(yīng)用之間的啟示、互動(dòng)和交流。

一、教育大數(shù)據(jù)的深度認(rèn)知和解讀

1.互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的本質(zhì)及其對(duì)教育的啟示

在談到教育大數(shù)據(jù)的源起時(shí)，周傲英教授認(rèn)為大數(shù)據(jù)的本質(zhì)是指數(shù)據(jù)的匯聚和關(guān)聯(lián)，而互聯(lián)網(wǎng)為數(shù)據(jù)的匯聚、變現(xiàn)和研究提供了平臺(tái)和可能?；ヂ?lián)網(wǎng)的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)人與人之間的連接（虛擬社交方式）和提高用戶體驗(yàn)（線上的學(xué)習(xí)、工作和生活）。伴隨互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展而出現(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)，歸納起來(lái)有三大特征，即粉絲經(jīng)濟(jì)、智慧經(jīng)濟(jì)和分享經(jīng)濟(jì)，這在教育領(lǐng)域也可以找到對(duì)應(yīng)的案例，例如專業(yè)領(lǐng)域的大咖通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聚焦話題和人氣、基于在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)和智慧教育方興未艾、慕課和創(chuàng)客的發(fā)展如火如荼。目前互聯(lián)網(wǎng)+教育的概念也引發(fā)熱議，其真正的意義在于促進(jìn)教育的轉(zhuǎn)型升級(jí)，包括教學(xué)模式、教學(xué)過(guò)程和評(píng)價(jià)方式的轉(zhuǎn)變，以及由此催生新的教育技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)教育產(chǎn)業(yè)，并為跨界的、顛覆性的教育創(chuàng)新提供可能。

周傲英教授還指出當(dāng)今時(shí)代個(gè)人發(fā)展的重要差距，不是“數(shù)字鴻溝”，而是“熱情鴻溝”（Motivational Divide）。如何實(shí)現(xiàn)“因材施教”、“寓教于樂(lè)”、“教學(xué)相長(zhǎng)”，這些傳統(tǒng)教育由來(lái)已久的命題，在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代和大數(shù)據(jù)時(shí)代，仍是教育研究者應(yīng)當(dāng)思考和回應(yīng)的關(guān)鍵議題。一方面教育應(yīng)順應(yīng)生產(chǎn)和生活方式的變化，如教材、課堂教學(xué)、作業(yè)等都應(yīng)該考慮互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的有利條件，使得寓教于樂(lè)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)；另一方面教育應(yīng)充分利用信息技術(shù)提升教學(xué)效率和質(zhì)量，擺脫應(yīng)試教育的噩夢(mèng)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高創(chuàng)新能力，彌合學(xué)生的“熱情鴻溝”。

2.大數(shù)據(jù)帶給教育的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

針對(duì)大數(shù)據(jù)給教育行業(yè)帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，許多中外學(xué)者都發(fā)表了各自的見解。劉三女牙教授認(rèn)為大數(shù)據(jù)為教育帶來(lái)三方面的機(jī)遇：首先是創(chuàng)新的思維方式，教育大數(shù)據(jù)不僅在微觀層面為個(gè)體提供了精準(zhǔn)的個(gè)性化教學(xué)支持，也在宏觀層面為教育決策提供了科學(xué)依據(jù)；其次，教育大數(shù)據(jù)有利于推動(dòng)教學(xué)管理、教學(xué)方式和教學(xué)評(píng)價(jià)的創(chuàng)新實(shí)踐；最后，教育大數(shù)據(jù)能夠幫助重構(gòu)教育生態(tài)，包括創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，重塑教育理論體系。張治館長(zhǎng)認(rèn)為大數(shù)據(jù)能夠?yàn)楝F(xiàn)代化的教育治理包括資源配置、宏觀調(diào)控、科學(xué)決策、效率評(píng)估、遴選評(píng)價(jià)等提供支撐；改善學(xué)校服務(wù)，使學(xué)校的課程服務(wù)和評(píng)價(jià)走向科學(xué)化，可根據(jù)學(xué)生的發(fā)展規(guī)律設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和流程；助力學(xué)生的個(gè)性成長(zhǎng)，根據(jù)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)路徑提供定制的學(xué)習(xí)內(nèi)容和差異化指導(dǎo)；此外還能夠幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)規(guī)律和改進(jìn)教育產(chǎn)品。

劉三女牙教授同時(shí)也指出，教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用面臨6個(gè)方面的挑戰(zhàn)：一是教育數(shù)據(jù)的復(fù)雜性使得教育大數(shù)據(jù)的定義、內(nèi)涵和邊界尚不明確。二是教育情境的多樣化使得建構(gòu)數(shù)據(jù)化認(rèn)知、提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)和構(gòu)筑新的學(xué)習(xí)方式，實(shí)現(xiàn)從量化自我走向量化學(xué)習(xí)任重道遠(yuǎn)（劉三女牙等，2016）。三是教育大數(shù)據(jù)帶來(lái)的倫理道德問(wèn)題日益凸顯，如數(shù)據(jù)主體的權(quán)利、數(shù)據(jù)的價(jià)值和教育效用等問(wèn)題，需要通過(guò)培養(yǎng)教育利益相關(guān)者的數(shù)據(jù)素養(yǎng)、解決技術(shù)異化的實(shí)際問(wèn)題和制定教育數(shù)據(jù)應(yīng)用的相關(guān)法律法規(guī)來(lái)不斷加以完善。四是教育大數(shù)據(jù)的科學(xué)研究方法遠(yuǎn)未成熟，對(duì)于教育領(lǐng)域復(fù)雜異構(gòu)的數(shù)據(jù)，采用何種數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行處理，需要依靠理論創(chuàng)新和實(shí)證研究的螺旋式發(fā)展。五是教育大數(shù)據(jù)服務(wù)運(yùn)營(yíng)模式的缺失，包括教育數(shù)據(jù)的采集表征、存儲(chǔ)管理、傳輸交換、分析應(yīng)用整個(gè)服務(wù)鏈的構(gòu)建。六是教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、產(chǎn)品和人才四個(gè)層面都存在需要突破的瓶頸。北德克薩斯大學(xué)Michael Spector教授也提到大數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)在對(duì)教育產(chǎn)生顯著影響之前面臨四個(gè)方面的挑戰(zhàn)：一是可信度，即分析哪些數(shù)據(jù)、采用哪些方法分析合適；二是隱私性，即如何在保證不侵犯?jìng)€(gè)人數(shù)據(jù)隱私的同時(shí)合理利用數(shù)據(jù)分析的結(jié)果；三是定制化，即如何確定數(shù)據(jù)分析結(jié)論適用的具體情境和問(wèn)題；四是解釋力，即能否對(duì)不同來(lái)源數(shù)據(jù)分析的結(jié)論差異做出合理的解釋。

3.教育大數(shù)據(jù)的理解視域

與劉三女牙教授、張治館長(zhǎng)、Spector教授從宏觀層面探討教育大數(shù)據(jù)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)不同，朱華勇教授從校本大數(shù)據(jù)的角度分析了個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求和挑戰(zhàn)以及校本數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)和困境。他注意到2016新媒體聯(lián)盟地平線報(bào)告基礎(chǔ)教育版明確提出，教育改革的遠(yuǎn)景目標(biāo)是反思學(xué)校的運(yùn)行機(jī)制以及如何重新設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)空間，推動(dòng)個(gè)性化學(xué)習(xí)，而當(dāng)前中國(guó)教育面臨的主要挑戰(zhàn)包括新高考評(píng)價(jià)體系、人文素質(zhì)培養(yǎng)和職業(yè)終身教育。雖然國(guó)內(nèi)外教育發(fā)展趨勢(shì)的關(guān)注點(diǎn)有所不同，但背后都指向個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求和挑戰(zhàn)，例如如何從評(píng)價(jià)知識(shí)到評(píng)價(jià)能力，如何從指出知識(shí)的差距到指明學(xué)習(xí)的途徑，如何兼顧社會(huì)人格培養(yǎng)和個(gè)體關(guān)注等。作為應(yīng)對(duì)個(gè)性化學(xué)習(xí)需求和挑戰(zhàn)的有效途徑，朱教授認(rèn)為中國(guó)的學(xué)校和學(xué)生具有規(guī)模優(yōu)勢(shì)，學(xué)校信息化水平的不斷提高，使得校本大數(shù)據(jù)的形成具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。為解決當(dāng)前學(xué)校大數(shù)據(jù)發(fā)展中面臨的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和分析處理水平低，缺乏有效策略和技術(shù)應(yīng)對(duì)，容易形成“信息迷霧”的困境，朱教授明確指出教育大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)是一個(gè)學(xué)校教育教學(xué)積累從量變到質(zhì)變的過(guò)程，不是工具而是數(shù)據(jù)積累的問(wèn)題，需要兼顧教育領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)和小數(shù)據(jù)的作用，即大數(shù)據(jù)尋找共性規(guī)律，小數(shù)據(jù)服務(wù)學(xué)生個(gè)性成長(zhǎng)。

顧小清教授從學(xué)習(xí)科學(xué)的角度指出教育大數(shù)據(jù)可視為一種理解學(xué)習(xí)的新一代研究工具。她提出三個(gè)值得深思的問(wèn)題：第一，我們究竟想要了解學(xué)習(xí)的哪些方面以及通過(guò)哪些途徑了解？第二，我們擁有哪些研究工具幫助我們理解學(xué)習(xí)？第三，大數(shù)據(jù)是否是一種讓我們更好地理解學(xué)習(xí)的新一代研究工具？針對(duì)前兩個(gè)問(wèn)題，顧小清教授認(rèn)為學(xué)習(xí)科學(xué)研究至少關(guān)注了三個(gè)層面：首先是通過(guò)測(cè)試了解學(xué)習(xí)的成果，例如屬于高風(fēng)險(xiǎn)測(cè)試的高考和美國(guó)教育發(fā)展國(guó)家測(cè)試（NEAP）等，以及屬于低風(fēng)險(xiǎn)測(cè)試的PISA、TIMMS、PIRLS和NAP等。通過(guò)測(cè)試可以衡量學(xué)業(yè)成就，找到學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，為優(yōu)化教學(xué)提供證據(jù)，進(jìn)而創(chuàng)設(shè)更有效的學(xué)習(xí)環(huán)境和教學(xué)模式等。其次是通過(guò)課堂觀察、錄像、錄音等方式，收集學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)情緒、學(xué)習(xí)交流、社交參與、認(rèn)知參與等質(zhì)性數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼分析，了解學(xué)習(xí)發(fā)生的機(jī)制。同樣，學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的抽取和分析可以識(shí)別學(xué)習(xí)的問(wèn)題，改進(jìn)教學(xué)，豐富學(xué)習(xí)科學(xué)的理論知識(shí)。最后是通過(guò)問(wèn)卷、訪談等方式了解影響學(xué)習(xí)的相關(guān)因素，這些主觀的自我匯報(bào)的數(shù)據(jù)不僅能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)問(wèn)題和改進(jìn)教學(xué)，還能夠幫助我們理解動(dòng)機(jī)、參與、身份認(rèn)同等因素在學(xué)習(xí)中扮演的角色。針對(duì)第三個(gè)問(wèn)題，顧小清教授借用自然科學(xué)研究中常用的工具——顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡來(lái)隱喻大數(shù)據(jù)在學(xué)習(xí)科學(xué)研究中的作用。大數(shù)據(jù)在宏觀層面可以提供教育決策支持，在中觀層面可以監(jiān)控、管理和優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，在微觀層面可以提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)診斷和干預(yù)。

二、教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用案例

1.新技術(shù)支持的教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用

Cathleen Norris教授和Elliot Soloway教授分享了他們?cè)谛录悠乱凰袑W(xué)開展的移動(dòng)學(xué)習(xí)案例，展示了學(xué)生利用各種不同的手機(jī)App完成主題為植物生命周期的小組探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，通過(guò)采集學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，不同組員的貢獻(xiàn)率和所參與的活動(dòng)類型之間存在一致性或差異性，這需要教師結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)匯報(bào)反饋給予合理的解釋。通過(guò)這一鮮活的課堂個(gè)案，兩位教授指出有三股力量正在對(duì)當(dāng)今教育產(chǎn)生推動(dòng)作用：一是信息通信技術(shù)的發(fā)展使得從人手一臺(tái)電腦到一人多個(gè)設(shè)備的時(shí)代來(lái)臨，技術(shù)工具越發(fā)成為泛在學(xué)習(xí)中促進(jìn)個(gè)體心智向不同方向延伸的手段；二是教學(xué)范式的轉(zhuǎn)變，即從以教師為中心的教學(xué)向以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變；三是技術(shù)豐富環(huán)境下以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)行為分析成為可能。但是兩位教授同時(shí)強(qiáng)調(diào)，學(xué)習(xí)分析技術(shù)只有結(jié)合圍繞制作學(xué)習(xí)制品的學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)生的學(xué)習(xí)反思以及教師的教學(xué)反思，才能幫助我們真正理解教與學(xué)的本質(zhì)。

武法提教授展示的高中物理“摩擦力”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)案例則是明顯的帶有本土化特征的技術(shù)變革教育的縮影。武教授指出翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的關(guān)鍵在于教師對(duì)翻轉(zhuǎn)情況的精準(zhǔn)把握，而技術(shù)支撐的翻轉(zhuǎn)課堂的關(guān)鍵在于獲取學(xué)生數(shù)據(jù)，便于教師及時(shí)掌握學(xué)情。通過(guò)“云平臺(tái)+多終端”構(gòu)建的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境為翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)過(guò)程的數(shù)據(jù)化提供了可能。無(wú)論是課前導(dǎo)學(xué)單驅(qū)動(dòng)的自主學(xué)習(xí)、互動(dòng)交流，還是課中學(xué)習(xí)分析驅(qū)動(dòng)的按需教學(xué)、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的合作探究、及時(shí)評(píng)測(cè)驅(qū)動(dòng)的知識(shí)內(nèi)化，無(wú)不體現(xiàn)出數(shù)據(jù)支撐下的學(xué)習(xí)分析所具有的精準(zhǔn)、個(gè)性、思維、創(chuàng)造等智慧教育特征。

針對(duì)教育大數(shù)據(jù)的校本應(yīng)用，朱華勇教授例舉了云教學(xué)系統(tǒng)在促進(jìn)個(gè)體學(xué)習(xí)遷移中的作用。在云教學(xué)系統(tǒng)中，通過(guò)跨接紙質(zhì)和數(shù)字學(xué)習(xí)場(chǎng)景的工具，能夠打破跨介質(zhì)學(xué)習(xí)場(chǎng)景的壁壘，實(shí)現(xiàn)智能數(shù)據(jù)的采集和處理；通過(guò)基于云應(yīng)用的選課排課，能夠?qū)崿F(xiàn)分層走班、個(gè)性選課的教學(xué)管理；通過(guò)學(xué)生參與設(shè)計(jì)、教師跨域合作，能夠建立個(gè)人、校本、區(qū)域三級(jí)云資源庫(kù)，為互動(dòng)翻轉(zhuǎn)課堂的高效生成提供支撐。而基于云教學(xué)系統(tǒng)的校本數(shù)據(jù)則可以從個(gè)體學(xué)習(xí)遷移的分類角度開展不同主題的分析研究，建立大量典型的個(gè)體學(xué)習(xí)模型，從而實(shí)現(xiàn)以大數(shù)據(jù)構(gòu)建主要學(xué)習(xí)特征、以小數(shù)據(jù)開展分析應(yīng)用服務(wù)的目的。

2.多模態(tài)數(shù)據(jù)的分析技術(shù)及應(yīng)用

吳永和研究員介紹了他們團(tuán)隊(duì)在多模態(tài)學(xué)習(xí)分析領(lǐng)域開展的一系列研究。第一個(gè)案例是傳統(tǒng)教輔資源利用微信公眾號(hào)、二維碼、教學(xué)微視頻和學(xué)習(xí)分析技術(shù)構(gòu)建新型教育出版與學(xué)習(xí)服務(wù)高度融合、相互促進(jìn)的生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶學(xué)習(xí)行為分析、內(nèi)容個(gè)性化推送，進(jìn)而形成“精品”出版內(nèi)容和“精準(zhǔn)”教育服務(wù)深度結(jié)合的移動(dòng)學(xué)習(xí)新模式。通過(guò)數(shù)據(jù)分析不僅可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)學(xué)生群體對(duì)教輔材料的使用模式，例如通過(guò)了解學(xué)生觀看視頻講解的時(shí)間段，掌握向?qū)W生推送信息的最佳時(shí)機(jī)；以及發(fā)現(xiàn)不同學(xué)科教學(xué)視頻播放次數(shù)和圖書銷售量之間的關(guān)聯(lián)，因地制宜地制定銷售策略和優(yōu)化教學(xué)資源配置。第二個(gè)例子來(lái)自“國(guó)培計(jì)劃”中針對(duì)中小學(xué)教師在線討論數(shù)據(jù)的分析評(píng)價(jià)。對(duì)于這類教育領(lǐng)域非常普遍的、質(zhì)性的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如何基于理論支持的多維度評(píng)價(jià)模型構(gòu)建用于特征提取的語(yǔ)料庫(kù)，采用監(jiān)督學(xué)習(xí)的方法訓(xùn)練在線討論的語(yǔ)義分類器，實(shí)現(xiàn)文本數(shù)據(jù)的自動(dòng)化/半自動(dòng)化分析評(píng)價(jià)，是當(dāng)前教育數(shù)據(jù)挖掘研究的難點(diǎn)。毋庸置疑，跨學(xué)科的技術(shù)工具和研究方法能夠更大程度地發(fā)揮教育數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)。正如顧小清教授指出的，我們不僅需要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)工具以采集并獲取傳統(tǒng)方式無(wú)法獲得的多維學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，同時(shí)需要?jiǎng)?chuàng)新分析方法以加深對(duì)學(xué)習(xí)本質(zhì)的理解，進(jìn)而推動(dòng)學(xué)習(xí)理論的創(chuàng)新。

在教育領(lǐng)域，非認(rèn)知因素諸如學(xué)習(xí)情緒、動(dòng)機(jī)、態(tài)度等在學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)展和學(xué)業(yè)表現(xiàn)中的作用，已經(jīng)受到學(xué)術(shù)界越來(lái)越多的重視。許多學(xué)者（O'Regan，2003；Phelps，2006；Artino et al.，2010；D'Mello et al.，2012）指出學(xué)習(xí)過(guò)程是在認(rèn)知活動(dòng)和情感狀態(tài)的相互作用下發(fā)生的，有效管理和干預(yù)學(xué)習(xí)情緒、動(dòng)機(jī)等非認(rèn)知因素有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。但是當(dāng)前教育數(shù)據(jù)的獲取和分析仍以認(rèn)知和社交維度為主，而對(duì)于情緒等非認(rèn)知因素的探知手段有限，通常采用主觀問(wèn)卷調(diào)查的方式，有效性較差，且難以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地感知情緒和動(dòng)機(jī)等的變化，更遑論基于情緒感知的情感教學(xué)干預(yù)。戴偉輝教授展示了一系列關(guān)于腦神經(jīng)科學(xué)與傳統(tǒng)行為學(xué)研究方法相融合的情感計(jì)算研究在教育和其他社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，例如知識(shí)建構(gòu)等認(rèn)知活動(dòng)以及情感教學(xué)的腦神經(jīng)機(jī)制研究，課堂場(chǎng)景的觀測(cè)數(shù)據(jù)（肢體行為、聲音的情感特征），網(wǎng)絡(luò)行為的心理計(jì)算，物理和虛擬環(huán)境的融合分析，人-機(jī)共融環(huán)境下的情感識(shí)別和計(jì)算等。

3.大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的教育研究范式轉(zhuǎn)移

Gerald Knezek教授通過(guò)兩個(gè)案例展示了大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育研究中的不同作用。第一個(gè)案例是一個(gè)稱為“simSchool”的在線仿真學(xué)校，與用模擬飛行器訓(xùn)練飛行員的設(shè)計(jì)能力相類似，該仿真學(xué)校用于對(duì)缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的新教師進(jìn)行教學(xué)技能培訓(xùn)。新教師可以在理解學(xué)生不同學(xué)習(xí)風(fēng)格和動(dòng)態(tài)觀察學(xué)生變化的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)業(yè)表現(xiàn)的基礎(chǔ)上，嘗試采用不同的課堂管理、教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)指導(dǎo)策略，以獲得學(xué)生表現(xiàn)的反饋信息，從而不斷改進(jìn)教學(xué)，提高自身的教學(xué)技能。實(shí)現(xiàn)這樣的在線培訓(xùn)系統(tǒng)需要建模動(dòng)態(tài)復(fù)雜的教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生計(jì)算模型，例如學(xué)生畫像考慮了性格的5個(gè)維度，包括開放的學(xué)習(xí)態(tài)度、責(zé)任心、內(nèi)向/外向、易相處、情緒特質(zhì)；現(xiàn)時(shí)考慮了認(rèn)知風(fēng)格的三個(gè)維度，包括視覺(jué)型、聽覺(jué)型和動(dòng)作技能型；以及學(xué)業(yè)水平。Knezek教授團(tuán)隊(duì)采用面對(duì)面指導(dǎo)和仿真實(shí)踐相結(jié)合的方式開展教學(xué)技能培訓(xùn)，受訓(xùn)的在職和職前教師人數(shù)超過(guò)一萬(wàn)人，分析比較培訓(xùn)前后的教師變化發(fā)現(xiàn)，除了在教學(xué)技能上有明顯提高，更有意義的發(fā)現(xiàn)是教師在受訓(xùn)之前的教學(xué)技能自我效能普遍高于實(shí)際教學(xué)技能水平，這表明教師對(duì)于自身水平的認(rèn)識(shí)不足，過(guò)分樂(lè)觀；而經(jīng)過(guò)充分的仿真教學(xué)實(shí)踐體驗(yàn)，教師的教學(xué)自我效能更趨近于他們實(shí)際的教學(xué)技能水平，說(shuō)明教師能將教育理論和教學(xué)實(shí)踐更加融會(huì)貫通，從而對(duì)自身的教學(xué)水平有更加客觀的評(píng)價(jià)（Knezek et al.，2015）。

Knezek教授介紹的第二個(gè)案例來(lái)自STEM教育（即科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)），旨在通過(guò)引導(dǎo)中小學(xué)生調(diào)查家庭的能源浪費(fèi)情況（例如電器在未使用的情況下仍然接通電源造成電表持續(xù)走電），以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)STEM 學(xué)科的未來(lái)?yè)駱I(yè)興趣。在這樣一個(gè)兼具社會(huì)價(jià)值和教育意義的課外科學(xué)教育項(xiàng)目中，Knezek教授團(tuán)隊(duì)并未滿足于運(yùn)用常用的橫斷研究方法（Cross-Sectional Study）了解短期內(nèi)學(xué)生的科學(xué)探究實(shí)踐對(duì)其STEM興趣培養(yǎng)的影響，而是關(guān)注影響的長(zhǎng)期持續(xù)性，因此在探究活動(dòng)結(jié)束后兩年再次對(duì)被試進(jìn)行跟蹤調(diào)查，以期了解學(xué)生對(duì)于STEM的擇業(yè)興趣是否發(fā)生變化。鑒于教育問(wèn)題的解決通常并非在短時(shí)間內(nèi)可以產(chǎn)生效果，或者我們更關(guān)注教學(xué)干預(yù)的長(zhǎng)期效果，因此Knezek教授指出教育評(píng)價(jià)研究需要實(shí)現(xiàn)“范式轉(zhuǎn)移”，即從傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究采用的前后測(cè)比較，轉(zhuǎn)向跟蹤研究（Longitudinal Study）所感興趣的潛在變量的變化抑或持續(xù)性。為了探究STEM擇業(yè)興趣的關(guān)鍵影響因素，Knezek團(tuán)隊(duì)采用數(shù)據(jù)挖掘的方法比較了不同時(shí)間階段（即科學(xué)探究活動(dòng)前、完成活動(dòng)一年后、完成活動(dòng)兩年后）這些關(guān)鍵因素對(duì)于擇業(yè)興趣影響的回歸模型，以探究模型的穩(wěn)定性，從而揭示這樣的科學(xué)探究活動(dòng)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)STEM學(xué)科的未來(lái)?yè)駱I(yè)興趣究竟能否產(chǎn)生長(zhǎng)期影響（Christensen et al.，2013）。

4.教育大數(shù)據(jù)的跨學(xué)科研究

跨學(xué)科研究有利于從不同學(xué)科視角為教育問(wèn)題解決提供多元的解決方案，是教育研究走向深化的必經(jīng)途徑和必然趨勢(shì)。此次論壇中還有幾位專家學(xué)者分別從圖書館情報(bào)學(xué)、教育信息化建設(shè)和教學(xué)設(shè)計(jì)等不同角度分享了他們對(duì)教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用的具體思路。例如北德克薩斯大學(xué)杜云飛博士介紹了高校數(shù)據(jù)典藏對(duì)于教育大數(shù)據(jù)分析的意義和在把握科研動(dòng)向、提煉學(xué)科問(wèn)題中的作用。他分別例舉了利用學(xué)校的學(xué)位論文數(shù)據(jù)和學(xué)生的入學(xué)信息所做的關(guān)聯(lián)分析，為提高生源質(zhì)量和招生策略提供依據(jù)，以及利用院系的期刊會(huì)議論文發(fā)表、基金申請(qǐng)、學(xué)術(shù)獲獎(jiǎng)和論文引用情況等科研管理數(shù)據(jù)所作的學(xué)術(shù)質(zhì)量評(píng)價(jià)研究。科大訊飛的王亞飛工程師從區(qū)域教育大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的角度分析比較了多種不同的建設(shè)思路。他將教育信息化系統(tǒng)比作“小溪”，指出“挖大河”建設(shè)面向大數(shù)據(jù)和眾多應(yīng)用場(chǎng)景的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)或者“織河網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)不同信息化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互通并不可行，而應(yīng)該采用“聚水為泊”的方式從不同的信息系統(tǒng)中匯聚教育大數(shù)據(jù)。他還提出建設(shè)區(qū)域教育大數(shù)據(jù)的工作模式可分為三步走：第一步是技術(shù)專家發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律，找到相關(guān)關(guān)系；第二步是教育專家尋求理論支撐，探索因果關(guān)系；第三步是行業(yè)專家決定是否采用專題模型研究成果。Joi Moore教授則圍繞以人為中心的設(shè)計(jì)（Human-Centered Design）和教學(xué)適用性（Pedagogical Usability）兩方面展開探討。她認(rèn)為教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該借鑒設(shè)計(jì)學(xué)的前沿理論和方法，以學(xué)生在真實(shí)課堂的學(xué)習(xí)需求為核心，通過(guò)分析學(xué)習(xí)的實(shí)際過(guò)程和學(xué)生的行為表現(xiàn)來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)的有效性，發(fā)現(xiàn)前期教學(xué)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題和影響學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素，從而優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。

三、教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用趨勢(shì)展望

華東師范大學(xué)陳向東教授援引圖靈獎(jiǎng)得主Jim Gray的觀點(diǎn)，認(rèn)為科學(xué)研究可分為四個(gè)范式，即實(shí)驗(yàn)范式、（理論）模型范式、（計(jì)算）仿真范式以及數(shù)據(jù)密集型范式。具有海量（Volume）、多樣（Variety）、價(jià)值（Value）、高速（Velocity）特征的大數(shù)據(jù)，將成為科學(xué)研究的第四范式（Hey et al.，2009）。這一研究范式將與傳統(tǒng)的科學(xué)研究（包括傳統(tǒng)的教育科學(xué)研究）有很大不同。以往的數(shù)據(jù)只是經(jīng)驗(yàn)研究和理論研究的配角和檢驗(yàn)者，強(qiáng)調(diào)先有設(shè)計(jì)再通過(guò)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的合理性，而在基于大數(shù)據(jù)的科學(xué)研究中，大數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)的是建模過(guò)程以及模型的可更新性，模型承擔(dān)了一部分理論的角色。未來(lái)這種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?lái)一種新的研究范式。當(dāng)然，對(duì)于這一觀點(diǎn)，無(wú)論是哲學(xué)界還是具體學(xué)科領(lǐng)域，都存在較大的爭(zhēng)議。

伴隨物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊與云計(jì)算的發(fā)展，以及物理空間、網(wǎng)絡(luò)空間和心理空間復(fù)雜關(guān)聯(lián)的多維耦合演化，現(xiàn)代教育的信息感知環(huán)境與教學(xué)方式正在發(fā)生深刻變化。要理解日益復(fù)雜的教育環(huán)境和學(xué)習(xí)過(guò)程，戴偉輝教授認(rèn)同需要突破傳統(tǒng)的學(xué)科研究范式的觀點(diǎn)，并進(jìn)一步指出教育神經(jīng)學(xué)的出現(xiàn)將為知識(shí)的個(gè)性化建構(gòu)及其運(yùn)用、學(xué)習(xí)與創(chuàng)新提供教育理論與技術(shù)方法的支撐；將有利于機(jī)理模型、數(shù)據(jù)模型、實(shí)證方法相融合，為現(xiàn)代教育學(xué)研究特別是學(xué)習(xí)科學(xué)研究提供新的研究范式；將為教育大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析提供行為機(jī)理和先驗(yàn)知識(shí)、類腦與仿腦的智能分析方法，從而大大降低計(jì)算冗余度，提高計(jì)算效率。因此加強(qiáng)同其他學(xué)科之間的聯(lián)系與合作是拓展教育數(shù)據(jù)來(lái)源、豐富研究方法、提煉新的研究問(wèn)題以及實(shí)現(xiàn)理論創(chuàng)新的重要途徑。

吳永和研究員從數(shù)據(jù)來(lái)源的視角對(duì)戴偉輝教授所展示的教育神經(jīng)學(xué)的潛力作了另一番解讀。他指出多模態(tài)學(xué)習(xí)分析（Multimodal Learning Analytics）目前已成為學(xué)習(xí)分析領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。多模態(tài)學(xué)習(xí)分析意味著按照人的多重感知模式分析測(cè)量生物數(shù)據(jù)，以同步處理被試者不同模態(tài)的數(shù)據(jù)，如同步記錄和分析眼球運(yùn)動(dòng)軌跡和關(guān)注焦點(diǎn)、腦電和事件相關(guān)電位、心電、肌電、皮膚電等生理信號(hào)。多模態(tài)整合分析可以使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加客觀和全面，能夠更深入地揭示學(xué)習(xí)者的信息感知和認(rèn)知加工規(guī)律（Merceron et al.，2016）。吳永和研究員進(jìn)一步提出學(xué)習(xí)分析的“源息性”問(wèn)題，即收集哪些數(shù)據(jù)以及如何分析才能保證學(xué)習(xí)分析源數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確全面地體現(xiàn)學(xué)習(xí)者的全部特性。他認(rèn)為多模態(tài)學(xué)習(xí)分析為解決這一問(wèn)題提供了有效的途徑。所謂多模態(tài)數(shù)據(jù)是指對(duì)于同一現(xiàn)象、過(guò)程或環(huán)境，采用多種方式獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)?；パa(bǔ)性是多模態(tài)數(shù)據(jù)的重要特性，任何一種模態(tài)的數(shù)據(jù)都能提供關(guān)于某一現(xiàn)象或過(guò)程的部分解釋，而這些信息從其他模態(tài)數(shù)據(jù)中無(wú)法獲得（Lahat et al.，2015）。

在談到大數(shù)據(jù)在教育研究中的應(yīng)用趨勢(shì)時(shí)，一方面，我們可以借鑒大數(shù)據(jù)在商業(yè)營(yíng)銷、電子商務(wù)、社交傳媒等其他行業(yè)的經(jīng)典案例和成熟的數(shù)據(jù)挖掘方法，例如采用類似“啤酒尿布”案例的關(guān)聯(lián)分析，針對(duì)不同學(xué)習(xí)過(guò)程，識(shí)別學(xué)習(xí)者的行為模式，建立學(xué)習(xí)行為和學(xué)業(yè)表現(xiàn)的關(guān)聯(lián)；采用類似購(gòu)物網(wǎng)站自動(dòng)推薦的分類預(yù)測(cè)算法，對(duì)學(xué)生群體進(jìn)行分類，對(duì)學(xué)業(yè)水平進(jìn)行歸因分析，以更好地理解和預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)表現(xiàn)；采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的知識(shí)發(fā)現(xiàn)方法，面向不同學(xué)習(xí)階段，對(duì)個(gè)體的學(xué)習(xí)成長(zhǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)者畫像，以深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)特質(zhì)（顧小清等，2012）。另一方面，我們也需要注意到教育問(wèn)題本身的復(fù)雜性以及與其他領(lǐng)域的差異性，分析總結(jié)具有教育行業(yè)特色的學(xué)習(xí)分析和教育數(shù)據(jù)挖掘方法。如武法提教授所列舉的一系列學(xué)習(xí)分析的典型應(yīng)用，包括學(xué)業(yè)成績(jī)趨勢(shì)分析、學(xué)習(xí)投入度模型驗(yàn)證、認(rèn)知分析、思維過(guò)程分析、知識(shí)地圖、學(xué)習(xí)路徑、興趣圖譜、社會(huì)關(guān)系圖譜、學(xué)習(xí)分析儀表盤等，都可視為面向教育領(lǐng)域需求和問(wèn)題的分析產(chǎn)物與解決方案（武法提等，2014）。

教育信息化從上世紀(jì)80年代萌芽到90年代發(fā)展，經(jīng)歷了電視、衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò)。從電化教育、遠(yuǎn)程教育到現(xiàn)在的慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、云教室以及三通兩平臺(tái)，教育信息化發(fā)展的思路沿襲了管理信息化的發(fā)展思路。當(dāng)前提出的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”理念可以視為教育信息化2.0時(shí)代的到來(lái)，其特點(diǎn)在于“用戶至上”和“設(shè)計(jì)思維”，即關(guān)注學(xué)習(xí)的過(guò)程和學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)，關(guān)注構(gòu)建開放的、迭代設(shè)計(jì)的、需求導(dǎo)向的教育生態(tài)系統(tǒng)。但是教育信息化2.0的這兩個(gè)特點(diǎn)需要我們重構(gòu)教育理論框架，通過(guò)教育心理學(xué)、教育學(xué)、教育哲學(xué)、教學(xué)論、課程論、考試測(cè)評(píng)理論、教育管理、教育統(tǒng)計(jì)、教育經(jīng)濟(jì)和教育信息化等學(xué)科間的合作研究，提出新的理論和新的研究范式，以滿足互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代因數(shù)據(jù)而重塑教育的需要。雖然與會(huì)專家基本都認(rèn)同教育大數(shù)據(jù)將重塑教育的未來(lái)，驅(qū)動(dòng)教育領(lǐng)域研究和實(shí)踐的持續(xù)創(chuàng)新，但是Michael Spector教授站在教育技術(shù)發(fā)展的歷史視角，提醒大家在研究和應(yīng)用教育大數(shù)據(jù)的過(guò)程中仍然應(yīng)該保持更謹(jǐn)慎的態(tài)度，不宜過(guò)分夸大新技術(shù)對(duì)教育的影響（Spector，2014；程薇等，2015）。

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收稿日期 2017-04-11 責(zé)任編輯 劉選