谈谈大数据与教育

1、谈谈大数据与教育（2）胡经国本文根据有关文献和资料编写而成，供读者参考。本文在篇章结构、内容 和文字上对原文献作了一些修改和补充，并且添加了一些小标题，特此说明。二、教育如何应用大数据1、大数据将给教育领域带来一场新的革命以物联网、云计算等综合技术的成熟为基础，在学生管理数据库中挖掘出 有价值的数据，经过过程性和综合性的考量，找到学生各种行为之间的内在联 系，思考学生各种行为背后的逻辑关系，并作出恰当的教学决策，这才能被看 作是一类大数据。随着技术的进步，大数据在教育领域有了越来越广泛的应用。学校拥有可 用的、高质量的海量数据逐渐成为现实。但是，如何进行信息挖掘，给未来教 育带来更大的可能，这

2、对教育研究者的想象力提出了挑战。下面来看一个具体的示例。“发现你上个月餐饮消费较少，不知是否有经济困难？”不久前，华东师 范大学某女生收到了学校勤助中心发来的这样一条短信。实际上，该女生只不 过是因为减肥而减少了食堂就餐的开销。此事让人们惊呼学校“有爱”的同时，更让大家关注的是学校实现“有 爱”的方式，即华东师大利用预警系统跟踪学生的餐饮消费数据，发现低于警 戒值就发出短信慰问，以确定学生是否有经济困难，是否需要帮助。有人将此称作大数据，即通过分析行为数据，让对象选择更具有精准性。 但是，更多的专家认为，这不过是大数据的起步阶段，是一种简单的数据挖 掘。真正的大数据将给教育领域带来翻天覆地的变

3、化，甚至带来一场新的革 命。2、大数据在社会科学领域的应用案例那么，大数据是否已经悄悄进入教育领域？大数据将会给教育带来哪些不 可思议的可能？拥抱大数据，我们又会面临哪些困境和挑战？一直以来，人们普遍认为，只有在物理学、化学、生物学、天文学等自然 科学领域，观测、记录、挖掘海量数据才是有价值的；而在教育学、社会学、 心理学、管理学等社会科学领域，通过设计实验及“正义的程序”调查出来的 结果，常常难以得到普遍承认。直到2012年，发生了一件重要的事情。美国奥巴马的数据团队，对数以千 万计的选民邮件进行了大数据挖掘，精确预测出了更可能拥护奥巴马的选民类 型，并且进行了有针对性的宣传。从而帮助奥巴马

4、成为了美国历史上唯一一位 在竞选经费处于劣势下实现连任的总统。对此，专家评论说，奥巴马的例子告诉我们，只要数据量够大，够及时， 挖掘得够深刻，我们完全可以洞悉每个选民的投票几率。迅速普及的互联网与 移动互联网，悄然为记录人的行为数据提供了最为便利、持久的载体。最重要 的是，在这些强大的数据收集终端面前，人们没有掩饰的意图，从而创造着过 去无法收集与分析的海量数据。这让所有社会科学领域能够从宏观群体走向微 观个体，让跟踪每一个人的数据成为了可能，从而让研究人性成为了可能。3、大数据在教育领域的应用案例在教育领域，海量数据早在技术变革的浪潮中席卷而来。2009年，孟加拉裔美国人萨尔曼可汗，创立了一

5、家名为可汗学院的非营 利教育组织。它利用网络视频进行免费授课；涵盖数学、历史、金融、物理、 化学、生物、天文学等科目的内容。他的教学视频，好像“病毒”一样广为传 播。如今，全球已有成千上万的学生通过互联网学习视频课程。随后，类似的课程如雨后春笋般出现。普林斯顿、伯克利、宾夕法尼亚大 学等知名学府，都宣布加盟在线教育，逐步向全世界开放自己的课程。在美国宾夕法尼亚州，从小学到高中都建立了在线学校。有的地方免费为 选择参加在线学习的学生，配发笔记本电脑、打印机和扫描仪，作为学习的工 具。专家指出，以在线教育为代表的各种综合技术的集合，让关于学生学习行 为的各种数据被自动留存，例如做一道题花多长时间，

6、是否经过修改，做题的 顺序是否有跳跃，是否会回头重新检查，等等。但是，要明确的是，仅仅是远 程教育和在线课程，不过是数字而已，并不能称之为数据。以物联网、云计算 等综合技术的成熟为基础，在学生管理数据库中挖掘出有价值的数据，经过过 程性和综合性的考虑，找到学生各种行为之间的内在联系，思考学生各种行为 背后的逻辑关系，并作出恰当的教学决策，这才能被看作是一类大数据。举个 简单的例子。一个学生考试得了 78分，这只是一个数字。如果把这78分背后 的因素考虑进去，例如学生的家庭背景、努力程度、学习态度、智力水平等， 把它们和78分联系在一起，这就形成了数据。4、在教育领域大数据时代也已经到来大家知道

7、，大数据有着明显的特征。一般来说有四个特征。第一、数据体 量巨大。从TB （太字节）级别跃升到PB （帕字节）级别，也就是大了至少 100倍。第二、数据类型繁多。包括所有的结构化、半结构化和非结构化数 据。第三、价值密度低，商业价值高。以视频为例，连续不间断的视频监控过 程中，可能有用的数据仅仅只有一两秒。第四、处理速度快。显而易见，考试、课堂、师生互动、校园设备使用、家校关系等等，只要 技术可以达到的地方，各个环节都将渗透着大数据。专家指出，无论是教育管理部门，还是校长、教师以及学生和家长，都可 以提供针对不同应用的个性化分析报告。通过大数据的分析来优化教育机制， 做出更科学的决策。这将带来

8、潜在的教育革命。谁能在其中把握好大数据，谁 就能在将来的竞争中赢得主动权。对教育领域而言，大数据时代也已经到来 了。5、各类学校的大数据应用、高等学校近年来，中国已有不少学校开始了数据挖掘的探索。但是，真正被业内人 士承认的教育领域的大数据应用却为数不多。其中，被公认的当数东华大学的 智能实验室项目。几年前，东华大学的实验室极为分散。该校十几个学院，每个学院都有三 四个实验室；有的实验室甚至还在系里。教学评估要通过表格填报的方式来解 决，数据的科学性和真实性都得不到保障。深感人工管理太吃力、效率也太 低。2009年，该校提出智能管理的思路，即是用物联网的方式，把实验室里所 有的仪器设备都管理起

9、来。他们与专门研究数据挖掘的公司合作，在材料学院 做了试点。只要学生进入实验室，哪个学生使用了哪台仪器设备，使用了多长 时间，基本上所有的使用情况都能记录下来；所有仪器的电流、电压都可以监 控。随后，想要的数据由电信号直接产生，并且自动计算出来自动生成表格， 让实验室利用率等情况在表格上一目了然。如今，东华大学所有学院的实验室都纳入了智能实验室管理。从表格就可 以看出，哪些实验室申请的设备根本不必购买，哪些实验室不再需要拨钱。实 验室的使用率和第二年的经费完全挂钩，最后实现了教育经费使用的集约高 效。另外，东华大学智能实验室还实现了 24小时开放、无人管理、跨学院使用 等人工无法实现的管理。数

10、据显示，智能实验室管理对学生学习自主性的提高 有显著影响。学生在实验室的时间甚至超过了在教室的时间。总体来看，目前开始进行数据挖掘的高校，基本上都是信息化做得较好、 规模较大的学校。其主要原因是他们有充足的数据量。据了解，浙江大学通过对资产的归纳、整理，最终形成权威、全面的资产 数据，并且提供数据查询和分析服务。这些数据分析的成果，已经被真正地应 用起来，能够帮助教务处更好地利用教室、实验室等资源。复旦大学对特定的学生进行数据分析，并且得到一些非常有价值的数据。 比如，从平均成绩看，来自东部地区、中部地区、西部地区的学生的成绩呈现 递减趋势。在中部和西部地区，城镇学生成绩优于农村学生；而东部地

11、区则相 反。分析认为，出现这种情况或与学生所受基础教育相关。在中、西部地区， 城镇的基础教育资源和水平明显高于农村；而在东部地区，不少农村学生在基 础教育阶段反而可能学得更好。清华大学正在做一些学生成长类的数据分析。比如，针对进校时成绩很优 秀的一批学生，追踪其在大学四年的各种数据，观察其成长路径；或者对毕业 时表现很优秀的学生进行追溯。可以看出，目前高校对信息数据的挖掘，主要集中在针对网络系统运行所 做的数据分析、针对教学教务管理所做的支持、针对特定学生的分析、针对科 研所做的数据分析支持等方面。、中小学在中小学，一些数据挖掘项目也在开始起步。在基于电子书包的一对一数字化课堂教学中，中国国内

12、也积累了大量大数 据分析决策的典型案例。比如，首都师范大学数字化学习实验室开发的数字化 课堂的大数据分析应用，已经在扬州、常州等地中小学的200多个班级进行了 多个学期的系统性试点应用，带来了教育效果的明显改变。在数字化课堂教学过程中，可以对学习过程进行数据形式化采集和描述， 并且基于课堂单元和学期单元，进行学习过程的大数据挖掘和分析。教师通过 这些数据和分析结果，可以即时进行教学控制和教学反思。从而，提高课堂教 学水平。学生和家长通过这些数据和分析结果，也可以尽快发现自己学习中的 不足，进而可以提高自己的学习水平。在国内尤其是北京、上海、广东等城市，大数据在教育领域有了越来越多 的应用，像慕

13、课、在线课程、翻转课堂等，已经有越来越多的学生加入到网上 学习的行列中来。6、在大数据时代教育有哪些可能、个性化教育有了可能你在上网的时候有没有发现，这些网站正在变得越来越了解你了。比如淘 宝网，会根据你买过什么、浏览过什么来判断你还有可能购买什么；新浪微博 会根据你关注了谁来判断你还可能对哪些人感兴趣。如果技术能够帮助我们了解每一个学生的需求，那么绵延了 2000多年的 “因材施教”的理想是否离我们更近了呢？专家认为，这完全可能。比如A同 学做对了第4题，系统马上可以告诉他，他可以跳过第7题，因为做对第4题 的同学几乎不可能做错第7题。如果B同学做错了第5题，那么系统会提示他 继续做第6题，

14、因为这个知识点可能是该学生需要反复进行操练与巩固的。学 习分析系统让学生接受个性化的教育具有了可能。、教师针对性教学和学生自主学习有了可能基于在线学习和学习分析技术，大数据在老师的教学与学生的自主学习 中，将会有更多应用和更重要的意义。在自主学习方面，网络将跟踪学生的整个学习过程。从中了解学生的学习 方法和学习习惯，了解学生的个性、兴趣、爱好，从而获取相关数据，帮助学 生了解自己的学习成果，更好地进行自主学习。而在教学方面，相关数据将便于老师了解学生的学习能力、认知能力，及 时改进教学方法，使教学更加有针对性。另外，将来老师的在线课堂，可能会拥有好几万学生。众多学生的思想交流所碰撞出的思想火花

15、，将远远超过只有几十个人的传统课堂，教学效果可能 比传统课堂更加明显。、大数据将给教育行为和活动带来新的可能专家认为，大数据将会给更多的教育行为、教育活动带来新的可能。今后，高校的录取方式、用人单位的招聘方式，都可能发生极大的变化。 在学生的学习成长过程中，将会积累大量的结构性、非结构性数据，例如每一 次考试的成绩、学习的速度、在哪方面有特长、曾经获得过哪些奖励、参加过 哪些社会活动等，在电子档案中将一目了然；学生的微博、社交活动也会留下 大量的信息，成长轨迹非常清晰；整个过程如果想要造假，其成本会相当高。 高校招人只需要看这些过程化的数据，选择适合自己学校的学生，整个高考录 取行为可能变成持

16、续不断的录取方式。学生的过程数据还可以显示，这个学生 是更适合做医生还是工程师，更应该从哪个方向努力，从事什么工作。这对学 生更为重要。同样，高校及用人单位的真实情况也将被数据记录下来。我们都说清华大 学好，但是它好在哪里？哪些学科排名多少？有哪些名师？特色在哪里？大数 据将为学生提供精确的信息。其结果是，不再有那么多学生追求名校，而是会 选择适合自己的学校和学科。、大数据将让学习变成一种服务专家认为，未来，当数据量积累到了一定的程度，教育将从社会科学变成 实证学科，大数据将成为研究人类教育行为的基石。对于不同层面的决策者，大数据都会带来不同的惊喜。对于教育行政部门 和学校而言，大数据将帮助他

17、们在管理行为上做出更加科学而非经验判断式的 决策；对于教育研究者来说，他们能够重新审视学生的需求，通过高新的技术 以及细致的分析，找到怎样的课程、课堂、教师能够更加吸引学生；对于学生 而言，新技术能够解放他们本来就有的学习能力和天分，人力资本将成倍地增 长。总之，大数据将让学习变成一种服务。7、是什么妨碍大数据在教育领域的应用、缺乏留存和收集数据的意识大数据在教育领域的应用前景很光明；但是在专家看来，其道路却十分曲 折。好的内容比平台重要。中国国内教育领域最大的问题在于缺乏留存数据、 收集数据的意识。专家指出，照理说，中国教育领域的数据资源是非常丰富的。但是，我们 却面临着数据的严重匮乏。比如

18、，教计算机的老师，如果不愿意进实验室，那 么数据从何而来？如果老师有心把作业变成资源放在网络上，把知识变成题库 实施任务教学，那么将会给未来的教学带来成千倍的回馈。、数据采集工具研发速度太慢数据采集工具的研发速度太慢，也是大数据应用的绊脚石之一。这需要开 放市场，鼓励和发展一些中小企业、私营企业来开发平台和系统，技术的研发 才会生长出活力，否则研发的速度太慢。、不知道数据挖掘到底有哪些“需求”有了数据、有了研发工具，大数据在教育领域的应用仍然面临诸多难题。专家认为，业务需求是所有数据分析的目的。拥有了需求，高校才能有针 对性地对数据进行分析。但是，最感困惑的是不知道数据挖掘到底有哪些“需 求”。这对于高校研究人员而言是一种很被动的情形。我们只好先假设一些目 标，做一些我们认为有意义的分析；然后把结果给业务部门看，期待着他们会 有所发现。如果他们发现原来数据挖掘可以帮助他们实现某种需求，那么也许 可以启发他们提出别的需求。反正就是尽自己可能变被动为主动。、缺乏数据分析技术人才当有了数据挖掘的需求时，技术人才缺乏又将成为挑战。数据分析对于技 术人员的要求很高。要求他们不仅精通技术，也要熟悉校园网业务，而这样的 人才目前很缺乏。、