羅靈燕

(曲阜師范大學(xué)傳媒學(xué)院，山東日照276826)

0 引言

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大數(shù)據(jù)儼然成為新時(shí)代的必然產(chǎn)物。2012年聯(lián)合國(guó)發(fā)布了《大數(shù)據(jù)促發(fā)展：挑戰(zhàn)與機(jī)遇》，提出“大數(shù)據(jù)時(shí)代”到來(lái)。2012年 4月10日，美國(guó)聯(lián)邦政府教育部技術(shù)辦公室發(fā)布《通過(guò)教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析改進(jìn)教與學(xué)：?jiǎn)栴}簡(jiǎn)介》指出，在教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析將開始應(yīng)用大數(shù)據(jù)[1]。在《關(guān)于促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展的行動(dòng)綱要》的呼吁下，大數(shù)據(jù)成為一種國(guó)家戰(zhàn)略。2016年9月19日，國(guó)內(nèi)首個(gè)中國(guó)教育大數(shù)據(jù)研究院在曲阜師范大學(xué)成立，建立人才培養(yǎng)和協(xié)同創(chuàng)新中心，著力打造大數(shù)據(jù)的教育高級(jí)智庫(kù)，對(duì)教育問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性研究。在2018年的全球人工智能和教育大數(shù)據(jù)峰會(huì)上陳麗教授指出，人工智能和教育大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)提供個(gè)性化服務(wù)為實(shí)現(xiàn)本質(zhì)意義上的教育公平提供了新的可能，為大數(shù)據(jù)更好的在教育領(lǐng)域應(yīng)用帶來(lái)福音。

國(guó)外主要是大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析技術(shù)在教育中進(jìn)行研究應(yīng)用，比如以美國(guó)普渡大學(xué)課程信號(hào)項(xiàng)目就充分體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用[2]。我國(guó)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行的研究：實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育，祝智庭、沈德梅在大數(shù)據(jù)研究新范式中指出大數(shù)據(jù)能夠促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)與社會(huì)智慧發(fā)展，使人本主義教育理念的實(shí)現(xiàn)提前完成。更新教學(xué)思維，楊忠君、李艾欣提出大數(shù)據(jù)時(shí)代的教師要由依靠經(jīng)驗(yàn)教學(xué)到借助數(shù)據(jù)教學(xué)，提升自身數(shù)據(jù)素養(yǎng)。完善應(yīng)用政策和策略，近年來(lái)，教育部積極增強(qiáng)大數(shù)據(jù)人才培育，支撐大數(shù)據(jù)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

本文主要運(yùn)用文獻(xiàn)研究法和案例分析法，結(jié)合國(guó)外Cogbooks自適應(yīng)學(xué)習(xí)工具在亞利桑那州立大學(xué)的應(yīng)用以及國(guó)內(nèi)大數(shù)據(jù)支持下的英語(yǔ)創(chuàng)新課這兩個(gè)主要案例進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用中的難題與挑戰(zhàn)，從教育管理者、教師、學(xué)生三種角色給出解決思路，最后給出大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域發(fā)展的可行性建議，以期提高教師在未來(lái)發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)力。

1 大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的案例分析

1.1 自適應(yīng)內(nèi)容工具CogBooks在亞利桑那州立大學(xué)的應(yīng)用案例

(1)教學(xué)對(duì)象。2015年，亞利桑那州立大學(xué)和CogBooks達(dá)成合作，率先在教學(xué)上使用該自適應(yīng)工具，為學(xué)生提供生物和美國(guó)歷史兩個(gè)線上課程。其中，有527名同學(xué)選修了生物課程，25名同學(xué)選修了歷史課程。

(2)自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)方式。英國(guó)的一種自適應(yīng)內(nèi)容工具CogBooks，主要為教學(xué)者提供與生物課與歷史課相關(guān)的輔助教學(xué)和學(xué)習(xí)的資料。比如《美國(guó)歷史》主要講述了從1865年起美國(guó)的發(fā)展歷程，從不同視角和經(jīng)歷把握時(shí)代風(fēng)向，學(xué)習(xí)不再局限于靜態(tài)的課本，而是抽象出歷史發(fā)展脈絡(luò)。Cogbooks平臺(tái)把全部學(xué)習(xí)內(nèi)容分成18個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)模塊，學(xué)生可以隨時(shí)自測(cè)，它會(huì)依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的情況以及回答問(wèn)題的準(zhǔn)確性，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)互動(dòng)的數(shù)據(jù)不斷地進(jìn)行分析，用百分比表示學(xué)生的掌握情況，如果學(xué)生理解不透徹，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)取資源幫助學(xué)生進(jìn)一步理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，老師則依據(jù)后臺(tái)管理的學(xué)習(xí)進(jìn)度，在課堂上針對(duì)性的教學(xué)。該平臺(tái)在提供學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí)主要考慮以下幾種因素，例如學(xué)生完成練習(xí)所用的時(shí)間、學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的自信心指數(shù)、回答問(wèn)題的表現(xiàn)、對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的熟練程度以及學(xué)生對(duì)相似內(nèi)容學(xué)習(xí)的遷移能力等。

(3)分析結(jié)果可視化。在利用Cogbooks平臺(tái)學(xué)習(xí)完之后，大部分學(xué)生認(rèn)為自適應(yīng)內(nèi)容可以幫助自己提升學(xué)習(xí)，其中，有92%的學(xué)生認(rèn)為這是一種現(xiàn)代化的學(xué)習(xí)方式；有81%的學(xué)生希望在其他科目的學(xué)習(xí)中也得到自適應(yīng)內(nèi)容的幫助；有81%的學(xué)生認(rèn)為提供的課程難易程度適合；有84%的學(xué)生表示該自適應(yīng)工具對(duì)理解學(xué)習(xí)內(nèi)容有很大幫助；有68%的同學(xué)認(rèn)為Cogbooks的實(shí)時(shí)反饋功能很好，調(diào)查結(jié)果如圖1。

圖1 學(xué)生對(duì)CogBooks平臺(tái)學(xué)習(xí)的態(tài)度

另外，在使用了CogBooks平臺(tái)學(xué)習(xí)以后，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在生物課的學(xué)習(xí)過(guò)程中，退課的學(xué)生比例明顯下降，從15%下降到1.5%，完整的上完一學(xué)期課程的人數(shù)比例增加，從76%上升到94%，如圖2所示。

圖2 使用CogBooks平臺(tái)后的學(xué)習(xí)結(jié)果

利用大數(shù)據(jù)洞察學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，提供個(gè)性化學(xué)習(xí)支持，已經(jīng)成為教育領(lǐng)域的趨勢(shì)。例如Knewton系統(tǒng)通過(guò)分析學(xué)生數(shù)據(jù)，區(qū)分每個(gè)學(xué)生的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)性的決定下一步學(xué)習(xí)什么，亞利桑那州立大學(xué)2 000名學(xué)生使用該系統(tǒng)兩學(xué)期后，數(shù)學(xué)成績(jī)獲得很大進(jìn)步，畢業(yè)率也提高了11%。

加州大學(xué)研發(fā)的ALEKS學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要用來(lái)檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識(shí)，從而為學(xué)生選擇最適合的學(xué)習(xí)材料。ALEKS主要運(yùn)用“知識(shí)空間理論”(Knowledge Space Theory)，通過(guò)一系列問(wèn)題測(cè)試學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解程度[3]。測(cè)試過(guò)程要求教育者引導(dǎo)學(xué)生建立知識(shí)框架，讓學(xué)生了解所學(xué)的知識(shí)順序，避免出現(xiàn)測(cè)試不準(zhǔn)確的情況。系統(tǒng)將根據(jù)學(xué)生問(wèn)題的回答情況和最終成績(jī)，自動(dòng)決定下次的難度，并將對(duì)學(xué)生的分析結(jié)果呈現(xiàn)給教育者和家長(zhǎng)，最后推送給每位學(xué)生相適應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，這種因材施教不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也減輕教育者的負(fù)擔(dān)。

1.2 國(guó)內(nèi)大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用案例對(duì)比分析

(1)研究對(duì)象。

表1 研究對(duì)象對(duì)比表

(2)數(shù)據(jù)采集。孟欣老師充分把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合，在課前把英語(yǔ)作業(yè)發(fā)到翼課網(wǎng)上，學(xué)生則在上課之前線上完成老師布置的作業(yè)并預(yù)習(xí)，翼課網(wǎng)平臺(tái)則記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)和名單，孟欣老師根據(jù)翼課網(wǎng)平臺(tái)的反饋了解每個(gè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。另外，智能作文批改工具會(huì)提出修改建議。廣州市第一中學(xué)初一學(xué)生的英語(yǔ)課也將“小班化教學(xué)試驗(yàn)”與“教學(xué)數(shù)據(jù)化試驗(yàn)”結(jié)合，學(xué)生人手一臺(tái)上課“神器”，該“神器”依靠e采測(cè)系統(tǒng)隨堂記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)練習(xí)結(jié)果、發(fā)言質(zhì)量的評(píng)價(jià)等，教師可根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，充分關(guān)注每一位學(xué)生的課堂表現(xiàn)。

(3)學(xué)習(xí)情況可視化。翼課網(wǎng)對(duì)八年級(jí)22名學(xué)生的課前英語(yǔ)學(xué)習(xí)情況的反饋見表2。教師在上課之前的備課是圍繞教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)的一系列上課流程，是使教學(xué)活動(dòng)正常進(jìn)行的保證，但具有一定的封閉性，減少了課堂活力，降低學(xué)習(xí)效率。而上述兩個(gè)案例不管是孟欣老師課前利用平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)的記錄、分析還是課中“神器”的利用，都為課堂注入了新活力。對(duì)教師來(lái)說(shuō)，智能平臺(tái)隨時(shí)記錄學(xué)生數(shù)據(jù)，如學(xué)生的發(fā)言正確率、課堂練習(xí)質(zhì)量等，并進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，充分照顧到每位學(xué)生，大大節(jié)省了教師時(shí)間，使課堂教學(xué)走向智能化、數(shù)據(jù)化管理，注重學(xué)生的個(gè)體差異，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)、過(guò)程性教學(xué)。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，平臺(tái)及時(shí)的反饋極大地提高了他們的學(xué)習(xí)熱情，提高了參與度，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新精神和合作精神。老師、家長(zhǎng)、學(xué)生都能夠在后臺(tái)查看學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記錄，直觀的可視化數(shù)據(jù)為學(xué)習(xí)提供了極大地便利。

1.3 教師需要具備的四大技能

首先，學(xué)會(huì)提出合適的問(wèn)題。學(xué)生作為獨(dú)立的個(gè)體，在學(xué)習(xí)中會(huì)存在差異，教師要學(xué)會(huì)提出合適的問(wèn)題，但前提是教育者對(duì)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有全方位的理解，包括系統(tǒng)中已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)，還需要哪些數(shù)據(jù)才能更好地幫助學(xué)生。

其次，尋找答案。大量學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)最終會(huì)完整地呈現(xiàn)給教育者一幅學(xué)生的學(xué)習(xí)情況圖，數(shù)據(jù)來(lái)源非常廣，如學(xué)生的單元測(cè)試成績(jī)、出勤率等，這就要求教育者能從眾多的數(shù)據(jù)中找到答案，幫助其解決教學(xué)問(wèn)題。

再次，結(jié)合教學(xué)環(huán)境分析數(shù)據(jù)。環(huán)境作為一種外界影響因素對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生著非常大的影響。其中包括軟環(huán)境和硬環(huán)境兩種。軟環(huán)境是指在學(xué)習(xí)過(guò)程中班級(jí)、學(xué)校營(yíng)造的一種學(xué)習(xí)氛圍。硬環(huán)境是指學(xué)習(xí)工具和學(xué)習(xí)設(shè)備。上述案例中改變學(xué)習(xí)的硬環(huán)境對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情有了很大提高，促使形成了良好的軟環(huán)境。

表2 翼課網(wǎng)提供的八年級(jí)英語(yǔ)課前作業(yè)反饋

最后，改進(jìn)課堂實(shí)踐水平。該環(huán)節(jié)是促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。教育者應(yīng)該學(xué)會(huì)利用獲得的數(shù)據(jù)和掌握的信息調(diào)整教學(xué)方式，以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。教育者應(yīng)該具備發(fā)散性思維和批判性思維，有探索新教學(xué)方式的意愿。

2 在宏觀上發(fā)展大數(shù)據(jù)教育領(lǐng)域應(yīng)用的建議

2.1 制定合理的數(shù)據(jù)開放政策

在教育大數(shù)據(jù)技術(shù)的推廣應(yīng)用過(guò)程中，安全問(wèn)題不容小覷，而且等級(jí)越高的教育機(jī)構(gòu)其數(shù)據(jù)價(jià)值也越大。數(shù)據(jù)是個(gè)人產(chǎn)生的，但數(shù)據(jù)平臺(tái)的理念是開放的，因此會(huì)存在數(shù)據(jù)泄露的危機(jī)。為此，教育管理者應(yīng)該制定合理的數(shù)據(jù)開放政策，對(duì)教師、學(xué)生、家長(zhǎng)以及學(xué)校外部人員所能看到的數(shù)據(jù)進(jìn)行條件限制，以提高教師教學(xué)效率、提升學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和改善家長(zhǎng)對(duì)學(xué)生的認(rèn)識(shí)等。在制定數(shù)據(jù)開放政策的過(guò)程中，一定要制定數(shù)據(jù)開放的規(guī)范，加強(qiáng)法律法規(guī)建設(shè)，加大資金投入和管理人才培養(yǎng)，引導(dǎo)如何正確使用開放數(shù)據(jù)，根據(jù)教育數(shù)據(jù)價(jià)值范疇以及隱私層次的不同設(shè)定數(shù)據(jù)的不同安全等級(jí)，明確治理目標(biāo)，分析安全盲點(diǎn)，降低數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)[4]，避免平臺(tái)被惡意攻擊、數(shù)據(jù)濫用，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況、個(gè)人信息進(jìn)行切實(shí)保護(hù)。

教育作為一種公共服務(wù)，具有極大的預(yù)測(cè)價(jià)值，因此在開放的過(guò)程中，還需要注意其在不同的教育系統(tǒng)之間對(duì)接的兼容性。大數(shù)據(jù)需要開源、開放，需要開放政策的支持，形成開放的實(shí)踐，形成創(chuàng)新體制。教育數(shù)據(jù)只有在合理的開放政策的保護(hù)下，才能集眾人之志，取眾人之長(zhǎng)，挖掘教育數(shù)據(jù)價(jià)值，發(fā)揮教育大數(shù)據(jù)在教學(xué)過(guò)程中的變革作用。

2.2 建設(shè)大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)體系

目前該領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)的研究應(yīng)用專業(yè)人士相對(duì)較少，人才出現(xiàn)斷層，懂收集的不懂分析，懂應(yīng)用的不懂收集，這種情況對(duì)大數(shù)據(jù)的發(fā)展很不利。國(guó)家和高校也意識(shí)到大數(shù)據(jù)人才的緊缺問(wèn)題，紛紛開設(shè)了和大數(shù)據(jù)相關(guān)的課程。各高校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)還應(yīng)該建立大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)體系，制定人才培養(yǎng)計(jì)劃，落實(shí)人才培養(yǎng)行動(dòng)，對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行深度和廣度學(xué)習(xí)，對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新研究。

3 在微觀上發(fā)展大數(shù)據(jù)教育領(lǐng)域應(yīng)用的建議

3.1 構(gòu)建大數(shù)據(jù)時(shí)代的教育信息化平臺(tái)

大數(shù)據(jù)的平臺(tái)思維，是要在平等的基礎(chǔ)上，構(gòu)建一種主體共建、資源共享、數(shù)據(jù)開放、多方共贏的大數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)[5]。大數(shù)據(jù)平臺(tái)的搭建，為參與者提供了參與、交流的機(jī)會(huì)。參與者越多，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)越多，潛在價(jià)值就越大。數(shù)據(jù)的制造者是個(gè)體，在平臺(tái)的幫助下能實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的開放與共享，找到數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值。但是隨著時(shí)間的推移，會(huì)有新數(shù)據(jù)不斷地注入大數(shù)據(jù)平臺(tái)，為平臺(tái)增加新的活力，同時(shí)也增加了數(shù)據(jù)的處理難度，這就需要利用平臺(tái)思維，消除數(shù)據(jù)割據(jù)的孤立現(xiàn)象，用共享、開放的態(tài)度對(duì)待數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理。這樣，平臺(tái)提供的服務(wù)更周到，使用者在選擇和使用數(shù)據(jù)時(shí)也會(huì)更快速、便捷。

3.2 了解什么是真正的數(shù)據(jù)思維

大數(shù)據(jù)不僅改變了人類學(xué)習(xí)、生活和工作方式，更改變了人類的思維方式。大數(shù)據(jù)時(shí)代最大的挑戰(zhàn)是來(lái)自觀念的沖突。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)勢(shì)不可擋，沖突的結(jié)果必然是傳統(tǒng)的教學(xué)方式被蕩滌。問(wèn)題就是最好答案，大數(shù)據(jù)要想更好地運(yùn)用到教育實(shí)踐中，教育者就必須明白要解決的問(wèn)題是什么，其中最重要的就是思考，要努力掃除思考的盲點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，舊的教學(xué)方式束縛了學(xué)生的全面化、個(gè)性化發(fā)展，教育改革成為必然。身在教育領(lǐng)域的學(xué)者專家要用數(shù)據(jù)增強(qiáng)自身的實(shí)力，并對(duì)大數(shù)據(jù)未開拓的領(lǐng)域懷有堅(jiān)定的信心，合理運(yùn)用的數(shù)據(jù)，將教育和大數(shù)據(jù)結(jié)合，提升到一個(gè)全新的高度，只要數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)提煉，真實(shí)地反映事實(shí)情況，就離用數(shù)據(jù)科技解碼未來(lái)的夢(mèng)想更接近。