周欣 肖天貴 原淵 肖國(guó)杰 李明剛

[摘 要]教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，即數(shù)據(jù)挖掘及大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育中的應(yīng)用，是教育研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題。教育大數(shù)據(jù)目前在高校教育中的應(yīng)用相對(duì)較少。而大氣科學(xué)是一個(gè)包含物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)和計(jì)算機(jī)編程的綜合學(xué)科，這為研究數(shù)據(jù)的收集和分析提供了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)條件。該研究將依托于高校教師與專家，通過(guò)調(diào)研和訪談等形式，了解教育大數(shù)據(jù)對(duì)大氣科學(xué)專業(yè)教育的影響，并評(píng)估其可行性。研究結(jié)果對(duì)大氣科學(xué)課程本身的建設(shè)具有重要的研究意義，對(duì)高校其他專業(yè)學(xué)科的建設(shè)也具有重要的啟發(fā)性，為高校教育模式轉(zhuǎn)變、學(xué)習(xí)方式變革的推進(jìn)提供重要信息。

[關(guān)鍵詞]教育大數(shù)據(jù);大氣科學(xué)專業(yè)教育;影響和可行性研究

[基金項(xiàng)目]2020年度國(guó)家自然科學(xué)基金“印太暖池與中東太平洋協(xié)同作用對(duì)平流層水汽的影響”（41905037）;2017年度四川省精品在線開(kāi)放課程“中期天氣預(yù)報(bào)與短期氣候預(yù)測(cè)”和2019—2021年度成都信息工程大學(xué)本科教學(xué)工程項(xiàng)目“《統(tǒng)計(jì)天氣預(yù)報(bào)》精品在線開(kāi)放課程建設(shè)項(xiàng)目”（BKJX2019042）;2019—2021年度成都信息工程大學(xué)本科教學(xué)工程項(xiàng)目“‘大氣探測(cè)學(xué)精品在線開(kāi)放課程建設(shè)項(xiàng)目”（BKJX2019062）

[作者簡(jiǎn)介]周 欣（1990—），女，江蘇常州人，博士，成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院講師，主要從事氣候動(dòng)力學(xué)研究;肖天貴（1962—），男，四川成都人，博士，成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院教授（通信作者），主要從事大氣科學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)] G421[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）28-0129-02[收稿日期] 2020-04-13

教育大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的一個(gè)子集，特指教育領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)，即整個(gè)教育活動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的一切用于教育發(fā)展并可創(chuàng)造巨大潛在價(jià)值的數(shù)據(jù)集合[1]。從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的程度來(lái)看，教育大數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等。常規(guī)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（如成績(jī)、學(xué)籍、就業(yè)率等）依舊重要，但非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（如圖片、視頻、教案等）將占據(jù)主導(dǎo)地位[1]。教育大數(shù)據(jù)的處理流程主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用服務(wù)四個(gè)環(huán)節(jié)[2]。在教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用方面，數(shù)據(jù)挖掘及大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育中的應(yīng)用為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)[3]。

目前，教育大數(shù)據(jù)在高校教育中的應(yīng)用相對(duì)較少。大氣科學(xué)是一個(gè)包含物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)和計(jì)算機(jī)編程的綜合學(xué)科，約有一半的課程為實(shí)踐類，比如統(tǒng)計(jì)天氣預(yù)報(bào)和數(shù)值計(jì)算方法等，這為研究教育大數(shù)據(jù)的收集和分析提供了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)條件。那么，教育大數(shù)據(jù)對(duì)大氣科學(xué)專業(yè)教育的影響如何，可行性如何，這對(duì)大氣科學(xué)專業(yè)課程本身的建設(shè)具有重要的研究?jī)r(jià)值意義。

一、教育大數(shù)據(jù)在大氣科學(xué)專業(yè)教育中的影響

本研究通過(guò)調(diào)查包括訪談等形式對(duì)教育大數(shù)據(jù)在大氣科學(xué)專業(yè)教育中的影響進(jìn)行了分析，調(diào)查對(duì)象為成都信息工程大學(xué)多位不同年齡段講授大氣科學(xué)專業(yè)相關(guān)課程的教師。從調(diào)查結(jié)果來(lái)看，教師們認(rèn)為如果能在大氣科學(xué)專業(yè)教育中實(shí)施教育大數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用服務(wù)，那么它對(duì)大氣科學(xué)專業(yè)教育的影響可能既有正面的，也有負(fù)面的。

1.促進(jìn)教學(xué)效果。由于大氣科學(xué)是一個(gè)涉及物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)和計(jì)算機(jī)編程的綜合學(xué)科，且很多理論知識(shí)點(diǎn)對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)晦澀難懂，因此大氣科學(xué)這一學(xué)科對(duì)學(xué)生的數(shù)理功底和計(jì)算機(jī)的要求較高。這就促使大氣科學(xué)專業(yè)的教師要在教學(xué)中把復(fù)雜晦澀的知識(shí)通過(guò)簡(jiǎn)單明了的方式講解給學(xué)生。那么，如何加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解？教育大數(shù)據(jù)為大氣科學(xué)專業(yè)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。例如，教師在備課時(shí)，可以利用教育大數(shù)據(jù)中豐富的教學(xué)資源，挑選出能夠清晰展現(xiàn)自己所講的物理過(guò)程或定理的圖片和動(dòng)畫。將這些材料在課前發(fā)給學(xué)生預(yù)習(xí)，幫助他們事先了解物理圖像，以及課后進(jìn)一步加深理解物理過(guò)程。

2.培養(yǎng)研究能力。對(duì)于高等教育來(lái)說(shuō)，除了要讓學(xué)生掌握知識(shí)外，還要培養(yǎng)他們的科學(xué)思維和研究能力。教育大數(shù)據(jù)可以幫助教師培養(yǎng)和提高學(xué)生的研究能力。教師可以結(jié)合上課內(nèi)容，給學(xué)生展示與此內(nèi)容相關(guān)的最新科研進(jìn)展和動(dòng)態(tài)，讓學(xué)生了解自己學(xué)習(xí)的內(nèi)容如何才能應(yīng)用到科學(xué)研究中，達(dá)到學(xué)以致用的效果。例如，對(duì)于大氣科學(xué)專業(yè)本科教育階段的統(tǒng)計(jì)天氣預(yù)報(bào)課程，其編程較多，實(shí)踐性較強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法將在課堂上學(xué)習(xí)的知識(shí)有效地應(yīng)用到將來(lái)的工作和學(xué)習(xí)中。對(duì)于這門課程，教師可以利用教育大數(shù)據(jù)這一優(yōu)勢(shì)，將氣象業(yè)務(wù)部門和科學(xué)研究中的一些成果，合理有效地加入課程設(shè)計(jì)中。譬如，教師可以嘗試安排學(xué)生重復(fù)研究一些氣象業(yè)務(wù)部門和科學(xué)研究中的成果，讓學(xué)生了解自己未來(lái)在氣象業(yè)務(wù)部門或科學(xué)研究中需要掌握的一些研究能力，以此來(lái)推動(dòng)學(xué)生在未來(lái)學(xué)習(xí)中對(duì)相應(yīng)能力的培養(yǎng)。

3.加強(qiáng)師生互動(dòng)。教學(xué)相長(zhǎng)的一個(gè)重要途徑就是師生互動(dòng)。然而，傳統(tǒng)教學(xué)很多都屬于“填鴨”式的教學(xué)方式，在師生互動(dòng)方面表現(xiàn)較弱。教育大數(shù)據(jù)為現(xiàn)代和未來(lái)教學(xué)提供了一個(gè)師生互動(dòng)的大平臺(tái)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的不斷升級(jí)，教師可以通過(guò)電腦和手機(jī)有效收集和整理學(xué)生對(duì)自己的意見(jiàn)和建議。這樣就能不斷改進(jìn)自己的教學(xué)方法，讓學(xué)生更有效地獲取知識(shí)。同時(shí)，教育大數(shù)據(jù)還能為教師隨時(shí)提供不同學(xué)生知識(shí)掌握的情況。教師能根據(jù)學(xué)生的不同情況，有針對(duì)性地采用不同的方式講授知識(shí)，真正達(dá)到有教無(wú)類。

4.教育大數(shù)據(jù)可能產(chǎn)生的一些負(fù)面影響。任何事物都有兩面性。大數(shù)據(jù)能采集和分析數(shù)據(jù)，但也會(huì)帶來(lái)個(gè)人信息和隱私的侵犯與泄漏風(fēng)險(xiǎn)[4]。此外，隨著教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)會(huì)呈現(xiàn)在教師和學(xué)生面前，然而，并不是所有的數(shù)據(jù)都是正確的，也并不是所有的數(shù)據(jù)都是有用的。作為教師，需要學(xué)會(huì)甄別數(shù)據(jù)的價(jià)值，挑選出真正有用的信息。

二、教育大數(shù)據(jù)在大氣科學(xué)專業(yè)教育中的可行性分析

1.教育大數(shù)據(jù)的構(gòu)建。在調(diào)研過(guò)程中，很多教師提出教育大數(shù)據(jù)在大氣科學(xué)專業(yè)教育中是非常有價(jià)值的，有非常大的發(fā)展?jié)摿Α５诵膯?wèn)題是如何去構(gòu)建大氣科學(xué)專業(yè)的教育大數(shù)據(jù)，通過(guò)哪些方面、哪些指標(biāo)去構(gòu)建。以大氣科學(xué)專業(yè)的教學(xué)為例，如何從現(xiàn)有的海量教學(xué)資源中挑選出能吸引學(xué)生的有益數(shù)據(jù)，挑選出數(shù)據(jù)后如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，這可能需要相關(guān)學(xué)?；蛏霞?jí)部門指揮相關(guān)教師協(xié)力完成這一工作。

2.信息設(shè)備和技術(shù)的支撐。教育大數(shù)據(jù)的采集、分析和應(yīng)用需要良好的信息技術(shù)支撐。然而，很多高校的教學(xué)無(wú)法完全引入教育大數(shù)據(jù)，很重要的一個(gè)原因就是信息技術(shù)支撐不足[5]。國(guó)內(nèi)很多開(kāi)設(shè)大氣科學(xué)專業(yè)的高校，限于信息設(shè)備和技術(shù)，導(dǎo)致教育大數(shù)據(jù)的使用不全面。當(dāng)然，信息技術(shù)支持方面的問(wèn)題會(huì)逐步得到解決?！督逃?019年工作要點(diǎn)》中已明確指出，要推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺(tái)建設(shè)。

3.學(xué)生和教師對(duì)教育大數(shù)據(jù)的接受程度。要想把教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用于大氣科學(xué)專業(yè)的教學(xué)中，就需要學(xué)生主動(dòng)配合教師生成教學(xué)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，從而提升教學(xué)質(zhì)量。但這一過(guò)程是建立在所有學(xué)生都接受教育大數(shù)據(jù)，且所有學(xué)生都主動(dòng)配合的基礎(chǔ)上。因此，教育大數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞依賴于學(xué)生的接受程度。此外，教師在搜集和應(yīng)用教育大數(shù)據(jù)的過(guò)程中，可能需要改變?cè)械慕逃Ｊ剑耆捎萌碌慕逃Ｊ?，這對(duì)部分教師來(lái)說(shuō)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。所以，教育大數(shù)據(jù)的搜集和應(yīng)用依賴于教師的接受程度。

三、小結(jié)與討論

盡管現(xiàn)在教育大數(shù)據(jù)在高等教育中的應(yīng)用不是很多，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的教育大數(shù)據(jù)會(huì)在教學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生和建立，也會(huì)有越來(lái)越多的學(xué)生和教師完全接受教育大數(shù)據(jù)。大氣科學(xué)專業(yè)作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，涉及物理、數(shù)學(xué)和編程等多種學(xué)科知識(shí)，對(duì)學(xué)生數(shù)理功底和計(jì)算機(jī)能力要求較高。由于大氣科學(xué)專業(yè)的復(fù)雜性，更加需要教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用于該學(xué)科，幫助提高該學(xué)科教學(xué)和科研水平。因此，教育大數(shù)據(jù)在未來(lái)大氣科學(xué)專業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]楊現(xiàn)民，唐斯斯，李冀紅.教育大數(shù)據(jù)的技術(shù)體系框架與發(fā)展趨勢(shì)—“教育大數(shù)據(jù)研究與實(shí)踐專欄”之整體框架篇[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016，26（1）：5-12.

[2]孫洪濤，鄭勤華.教育大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)、應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2016，34（5）：41-49.

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Study on the Impact and Feasibility of Educational Big Data in Professional

Education in Atmospheric Science

ZHOU Xin1， XIAO Tian-gui1， YUAN Yuan2， XIAO Guo-jie1， LI Ming-gang1

（1. College of Atmospheric Science， Chengdu University of Information Technology， Chengdu， Sichuan 610225， China; 2. School of Educational Technology， Beijing Normal University， Beijing 100875， China）

Abstract： The application of big data in education， namely data mining and the use of big data technologies in education， is a hot issue in educational research. The educational big data is currently used relatively little in college education. Atmospheric science is a comprehensive discipline encompassing physics， mathematics， chemistry and computer programming， which provides a unique advantage for the collection and analysis of research data. This paper relies on university teachers and experts to understand the impact of educational big data on professional education in atmospheric science and assesses its feasibility through research and interviews. The research results have important research value for the construction of the atmospheric science curriculum and important inspirations for the construction of other professional disciplines in higher education， and also provide important information for the transformation of the educational approach and learning methods in higher education.

Key words： educational big data; professional education in atmospheric science; impact and feasibility study