張超，盛紹頂，汪曉華（.安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽淮南300；.安徽理工大學(xué)發(fā)展規(guī)劃處，安徽淮南300）

淺談大數(shù)據(jù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用

張超1，盛紹頂1，汪曉華2
（1.安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽淮南232001；2.安徽理工大學(xué)發(fā)展規(guī)劃處，安徽淮南232001）

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的高速發(fā)展，大數(shù)據(jù)已經(jīng)對社會的各個領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。從大數(shù)據(jù)的基本概念和主要特征出發(fā)，介紹了大數(shù)據(jù)對高校教學(xué)的影響，并由此提出高校教師和學(xué)生如何高效合理利用大數(shù)據(jù)為教學(xué)服務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量，同時闡述了大數(shù)據(jù)在高校應(yīng)用中的困難并提出了相應(yīng)對策。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；高校；教學(xué)；應(yīng)用

當(dāng)前，大數(shù)據(jù)已經(jīng)對社會的各個領(lǐng)域產(chǎn)生重要的影響，諸如教育、醫(yī)療和經(jīng)濟等。與上世紀90年代的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)類似，大數(shù)據(jù)正在改變?nèi)祟惿畹姆椒矫婷?，同時它將為社會中的各個行業(yè)帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。

國外部分高?，F(xiàn)正依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)來處理實際生活中遇到的難題，例如位于美國南部的德克薩斯大學(xué)就依靠大數(shù)據(jù)數(shù)理技術(shù)來提取和分析學(xué)校教師和學(xué)生網(wǎng)絡(luò)利用過程中產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)，判斷學(xué)校師生的異常行為，進而采取相應(yīng)的安全保護方案。當(dāng)今高校管理者的辦學(xué)理念與教師和學(xué)生的思想、行為習(xí)慣已經(jīng)在不知不覺中受到大數(shù)據(jù)的影響[1]。如何將大數(shù)據(jù)信息資源和技術(shù)服務(wù)于高校的教學(xué)工作，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是高校教師亟需深入思考的重要課題。

1　大數(shù)據(jù)的基本概念

1.1大數(shù)據(jù)的基本概念和主要特征

大數(shù)據(jù)主要指在高速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)下，所呈現(xiàn)出的巨量數(shù)據(jù)信息以及伴隨而產(chǎn)生的相關(guān)處理技術(shù)。大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵主要包含以下三個方面：第一，數(shù)據(jù)信息的處理和解讀，難以利用人工勞動來衡量；其次，要從紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息中迅速選取出有重要價值的數(shù)據(jù)；第三，大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域，同時推動新技術(shù)的發(fā)展[2]。

大數(shù)據(jù)的基本特征主要體現(xiàn)在：①龐大的數(shù)據(jù)量；②種類繁多的數(shù)據(jù)類型，涉及到個人的基本信息、社會交往記錄以及地理等信息，這就要求對數(shù)據(jù)處理的能力較高；③數(shù)據(jù)價值密度比較低，因此，大數(shù)據(jù)技術(shù)亟需解決從巨量數(shù)據(jù)信息中抽取出有價值的信息；④要求較高的時效性，對分析數(shù)據(jù)的實時性與有效性要求較高。

1.2高校中的大數(shù)據(jù)信息

高校中每時每刻將會有大量的信息呈現(xiàn)在我們的周圍，既包括學(xué)生的飲食消費、圖書借閱、學(xué)習(xí)成績、社團組織的參與情況以及學(xué)生的住宿等數(shù)據(jù)信息，也包括教師的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)計劃、課件制作、視頻公開課和論文論著等各個方面的信息。同時，隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，依靠某些設(shè)備自動收集高校教師和學(xué)生產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息也日益增多，如電子郵件、個人博客、微信等各種交流信息，以及在許多網(wǎng)站的點擊記錄等數(shù)據(jù)。這些信息表現(xiàn)為龐大的數(shù)據(jù)量和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，最終使得常規(guī)的軟件處理這些數(shù)據(jù)需要大量的時間，遠遠超過了人們的預(yù)期，因此必須尋找合適的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

對于處理步驟，大數(shù)據(jù)與一般數(shù)據(jù)的處理過程一樣：首先是利用相關(guān)工具對產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)信息進行一定的提取和集成，根據(jù)規(guī)范化的方式存儲數(shù)據(jù)；然后，需要依靠相關(guān)的分析技術(shù)來分析已經(jīng)存儲的信息數(shù)據(jù)，并抽取出有價值的數(shù)據(jù)；最后以可視化的方式將提取出來的結(jié)果呈現(xiàn)給用戶[3]。

2　大數(shù)據(jù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用

2.1大數(shù)據(jù)在教師教學(xué)中的應(yīng)用

（1）教師能夠更好地掌握學(xué)科前沿動態(tài)信息。當(dāng)前，學(xué)科發(fā)展日趨復(fù)雜，特別是交叉學(xué)科的發(fā)展，這對專業(yè)教師而言，難度越來越大，教師不僅要掌握本專業(yè)的課程知識，而且要不斷學(xué)習(xí)其它學(xué)科的發(fā)展動態(tài)以及學(xué)科之間的相互關(guān)系。在大數(shù)據(jù)時代中，各種技術(shù)手段的飛速發(fā)展使各種信息數(shù)據(jù)增長呈現(xiàn)爆發(fā)性增長。高校教師將要時刻面對紛繁復(fù)雜的巨量數(shù)據(jù)信息。與此同時，在大數(shù)據(jù)時代中，信息數(shù)據(jù)將具有共享性、自由性和開放性等特點。作為高校教師，尤其是青年教師要充分利用大數(shù)據(jù)時代的巨量資源，不斷挖掘和有效發(fā)揮大數(shù)據(jù)的功能，快速了解學(xué)科前沿信息，并預(yù)測學(xué)科發(fā)展動態(tài)，為教學(xué)服務(wù)，提升教師的教學(xué)水平。

（2）教師要充分利用大數(shù)據(jù)時代的巨量資源為教學(xué)服務(wù)。對于大數(shù)據(jù)背景下的巨量資源，教師可通過瀏覽和甄別等手段選取適合本學(xué)科課堂教學(xué)的資料，尤其與課程設(shè)置相符合的動畫視頻資源，如果能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于電化教學(xué)中，將會使教學(xué)更加形象、生動。第一，許多視頻動畫都有操作的詳細步驟和注意事項，并且具有三維顯示效果逼真、能夠回放等多種功能，比現(xiàn)場操作更直觀，更真切，能夠讓學(xué)生更好地掌握現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)，促進其學(xué)習(xí)積極性。第二，對許多高溫高壓等危險實驗，合理利用這些動畫視頻資料讓學(xué)生在掌握知識的同時也避免了危險。第三，有助于節(jié)約資源，節(jié)省財政負擔(dān)，這一點尤其適用于實驗條件較弱且經(jīng)費不足的高校。充分利用大數(shù)據(jù)時代的巨量資料，將會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

學(xué)生們在日常學(xué)習(xí)過程中都會被攝像系統(tǒng)記錄，如此大的數(shù)據(jù)信息，通過整合和分離，提取出學(xué)生學(xué)習(xí)情況的宏觀特征和微觀表現(xiàn)，不僅能讓教師了解整個班級的學(xué)習(xí)情況，而且能夠讓教師做到因材施教，對某些學(xué)生進行具體問題具體分析，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

目前許多尖端技術(shù)無法通過實驗來讓學(xué)生了解，比如國際上一些高精度高難度實驗，即便是實驗條件較好的高校，也很難具有這些高端的實驗設(shè)備，對此，充分利用大數(shù)據(jù)時代的資源和技術(shù)，就能夠開闊學(xué)生的視野。

（3）教師們可以更好地了解學(xué)生的心理特征。在大數(shù)據(jù)時代，高校教師要通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，分析和預(yù)測學(xué)生的心理特征，并對解決學(xué)生心理健康過程中遇到的實際問題進行歸納與總結(jié)，從而讓教師更好地了解學(xué)生，改善師生關(guān)系，促進學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果。

在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，教師主要通過以下兩種方式獲取學(xué)生心理狀況的信息：一種是通過與學(xué)生面談、電話交流、問卷調(diào)查、家訪以及其他同學(xué)的側(cè)面反映等渠道了解學(xué)生的心理健康；另一種，根據(jù)教師尤其是教學(xué)多年的老教師的教學(xué)經(jīng)驗在平時教學(xué)過程中對學(xué)生的觀察來了解學(xué)生的心理健康問題（經(jīng)驗感知性）。如果依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以將每位學(xué)生在課堂每時每刻的各種表現(xiàn)都記錄下來，進行處理，歸納出學(xué)生學(xué)習(xí)的狀態(tài)。教師根據(jù)獲得的結(jié)果制定相應(yīng)的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量，提升教學(xué)效果。

2.2大數(shù)據(jù)在學(xué)生學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

利用短視頻與交互式練習(xí)的大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程（MOOCs）學(xué)習(xí)不僅能讓學(xué)生有效地學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)上的課程，而且能夠讓學(xué)生根據(jù)自己的生活方式和學(xué)習(xí)習(xí)慣來安排學(xué)習(xí)的時間和地點，這將提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有助于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。來自北京航空航天大學(xué)的吳文峻教授認為MOOCs能夠讓學(xué)生由傳統(tǒng)的“逃課”成為現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)“淘課”，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性。

對于現(xiàn)在許多畢業(yè)生就業(yè)難的問題也可以依靠大數(shù)據(jù)來化解。高校教師一方面可以搜集近年來市場需求的就業(yè)信息，存儲、管理并采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，預(yù)測未來幾年專業(yè)人才的需求，進而在教學(xué)過程中靈活添加相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，服務(wù)于市場需求。同時，學(xué)生可以搜集、挖掘和管理整個市場的專業(yè)需求和人才的需求數(shù)量，并利用數(shù)據(jù)處理技術(shù)和建模技術(shù)來獲取就業(yè)信息，提升就業(yè)率。

3　高校大數(shù)據(jù)的處理步驟及其應(yīng)用難點與對策

在高校的教學(xué)過程中，大數(shù)據(jù)的處理主要包括三大步驟，分別是提取和集成數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)以及展示數(shù)據(jù)。對于提取和集成數(shù)據(jù)，主要是把學(xué)生在校的各種情況提取并統(tǒng)一匯成規(guī)范化的信息數(shù)據(jù)。分析數(shù)據(jù)是對處理數(shù)據(jù)的效率和準確率進行平衡，并建立分析數(shù)據(jù)的模型，傳統(tǒng)分析數(shù)據(jù)主要有統(tǒng)計分析、機器學(xué)習(xí)以及數(shù)據(jù)挖掘三種方法。對展示數(shù)據(jù)而言，主要是利用變化曲線、多維疊加或者三維空間坐標(biāo)等方式把分析和處理數(shù)據(jù)的可視化結(jié)果向用戶呈現(xiàn)。

隨著大數(shù)據(jù)的不斷更新和發(fā)展，當(dāng)前，大數(shù)據(jù)技術(shù)也存在三個方面的困難：一是數(shù)據(jù)集成；二是分析數(shù)據(jù)的方法不足；三是在保護個人隱私方面有待提高。因此，未來高校應(yīng)深入探索大數(shù)據(jù)技術(shù)的質(zhì)量，通過高校之間的互相協(xié)作挖掘數(shù)據(jù)分析處理的新方法和高效合理的個人隱私保護制度。由于大數(shù)據(jù)在高校教學(xué)工作中的應(yīng)用具有一定的挑戰(zhàn)性，高校教師要想將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到教學(xué)中以更好地掌握和理解，首先，應(yīng)該樹立大數(shù)據(jù)重要性的強烈意識，推動大數(shù)據(jù)在高校教學(xué)工作中的廣泛應(yīng)用；其次，要對大數(shù)據(jù)的基本概念及其特征進行系統(tǒng)性梳理，并對大數(shù)據(jù)的動態(tài)變化趨勢進行深入分析，深刻認識到大數(shù)據(jù)在高校教學(xué)過程中應(yīng)用的重要性和緊迫性；最后，在日常教學(xué)過程中，時刻對有關(guān)數(shù)據(jù)信息進行搜集、歸類和整理，進而挖掘重要信息，為以后的教學(xué)工作服務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻

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doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2015.02.035

中圖分類號：G434

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1008- 553X（2015）02- 0097- 03

收稿日期：2014- 12- 16

基金項目：國家自然科學(xué)基金（項目編號：21471004）；安徽理工大學(xué)教學(xué)研究基金資助

作者簡介：張超（1984-），男，北京師范大學(xué)博士研究生，講師，研究方向：極端條件下材料特性研究，13955434191，jsxzzhangchao@126.com。

Application of the Big Data for the Teaching and Learning in Universities

ZHANG Chao1，SHENG Shao-ding1，WANG Xiao-hua2
（1. College of Mechanical Engineering，Anhui Universityof Science and Technology，Huainan 232001，China；2. Development and Planning Department，Anhui Universityof Science and Technology，Huainan 232001，China）

Abstract:With the rapid development of network technologies，big data has profound impact on every area of society. In this paper，based on the basic concepts and main characteristics of the big data，the impact of the big data on the teaching are introduced，and thus we proposes that howto use the big data efficiently and reasonably for the teachers and students in the the university to improve teaching quality. Furthermore，the difficulties of the application of the big data are expounds，and the correspondingcountermeasures are put forward.

Key words:bigdata；university；teachingand learning；application