大数据如何改变人类的教育方式与学习方式课件

“大数据”如何改变人类的教育方式与学习方式

(师范大学“大数据”学术研讨会)“大数据”如何改变人类的教育方式与学习方式

(师范大学““大数据”如何改变人类的

教育方式与学习方式

三．

“大数据”如何改变

人类的学习方式

四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式

内容概要二．“大数据”如何改变

人类的教育方式一．导言

“大数据”如何改变人类的

教育方式与学习方式一、导言

自进入21世纪以来，在国际教育信息化领域出现了三个前所未有的重大事件，并受到全球教育界（尤其是广大教师）的热烈追捧；这三大事件就是：

“翻转课堂”

“大数据”和

“MOOCs（慕课）”。

(“创客教育”也是近年来的热点问题，但它虽与“教育信息化”密切相关，却并不完全属于教育信息化领域，所以我没有将它和上述三大事件并列)今天大会的主题是“大数据”，下面就进一步来讨论这个问题，我的题目是：《“大数据”如何改变人类的教育方式与学习方式

》一、导言自进入21二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式

大数据是指一般软件工具难以搜集、分析和管理的海量数据；与传统数据相比，它具有数据量巨大、非结构化、分布式而且大量采用可视化展现等特点

。目前国内外学者普遍认为，“大数据”可以变革人类的教育方式与学习方式；甚至有部分学者还认为可以变革人类的思维方式。“大数据”对人类教育方式的改变，可以从以下五个方面去考察：

（1）美国教育部关于“教育大数据”的报告

2012年10月美国教育部发布了题为《通过教育数据挖掘和学习分析技术来提高教与学：问题简述》（EnhancingTeachingandLearningThroughEducationalDataMiningandLearningAnalytics:AnIssueBrief）的报告（我们简称之为：美国教育部关于“大数据教育应用”的报告），为教育中如何利用大数据指明了方向。该报告认为，大数据无处不在，教育中也是如此。主张通过教育数据挖掘、学习分析、和可视化数据分析来改进自适应学习系统，实现个性化学习；报告指出，大数据在教育中的应用主要依赖两大技术支持：教育数据挖掘（EducationalDataMining，简称EDM）和学习分析技术（LearningAnalytics，简称

LA）。二．“大数据”如何改变

二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式

教育数据挖掘（EDM）的内涵是要“对学习行为和学习过程进行量化、分析和建模”；EDM的目的则是“利用统计学、机器学习和数据挖掘等方法来分析教与学过程中所产生的数据”

。

学习分析技术（LA）的内涵是“关于学习者以及他们的学习环境的数据测量、收集和分析”；LA的目的是“理解和优化学习以及学习情境”。

在“大数据”背景下，利用

EDM

和LA

等技术，可以帮助教师有效地改进教学（实现智能决策、智能实施）——例如，教师可以查看学生在网上提问的次数、参与讨论的多少、学生学习过程所记录的鼠标点击量等等，在此基础上就可以对学生的学习行为进行诱导，并找到最合适的教学方法和教学策略；也可以用来研究学生学习活动的轨迹——不同学生对不同知识点各用了多少时间？哪些知识点需要重复或强调，以及哪种陈述方式或学习工具最有效。“大数据”还可以帮助教师对学生作出全面、正确的评价——大数据凭借完整的信息采集，运用严密的逻辑推理，可以客观地全面地展现一个学生的形象。从而使教师能把每个学生置于真实的场景中来进行审视与评估，然后在此基础上对学生的学习过程进行有效干预，并对学生作出正确的评价（智能评价）。

二．“大数据”如何改变

二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式（2）“大数据”背景下的全新教育愿景及未来教室

美国布鲁金斯学会、技术创新中心主任威斯特（DarrellM．West）对“大数据”背景下的全新教育愿景作了如下的描绘：

《未来在“大数据”背景下，学生是通过电脑软件来学习阅读——他每读一个故事，计算机都会自动收集他学习过程的相关数据；每个内容学完后，在他的屏幕上都会弹出一个小测验（用来测试有关词汇和阅读理解方面的问题）。学生每回答一个问题，都会得到即时反馈，以表明其答案是否正确；对于较困难的题目，电脑会推送给他更详细的解析和相关概念的网站链接；他的综合表现则被可视化地显示在一个仪表盘上——包括作业和测试的正确率、已经掌握的概念列表、学习表现、与班内同学的比较情况等。》

至于“大数据”背景下的未来教室，知金教育咨询有限公司，已开发出了一种能较好体现这种未来教室内涵的新产品——为每个教室配备一个称作“云端”的小盒子，利用该小盒子，教师可实现智能终端讲课和师生互动；还可实现学生与教学内容的互动以及生生互动。每节课结束以后，有关这一节课的教学活动都会自动形成一个课件，并存储在“云端”里；没有完全听懂的学生可以把该课件下载到自已的iPad里，像电子书包一样，可用于课后复习和回看；而“云端”对课堂教学活动的持续录制和积累，将形成丰富而宝贵的教学资源，以支持与更多的学生分享。二．“大数据”如何改变

二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式

（3）“大数据”支持三种有效教学模式

有专家认为，“大数据”对以下三种教学模式的实施特别有效：

①“大数据”支持下、基于资源的数字化教学模式

“大数据”提供的教学资源有两类：一是教学内容资料，如“微视频”和“慕课”（MOOCs）；二是丰富的可支持学生自主学习、自主探究的数字化学习工具）。这就为实施基于资源的数字化教学模式创造了有利条件。

②“大数据”支持下、基于交流的数字化教学模式

“大数据”支持突破时空限制的交流、互动与反馈，因而可以为实施基于交流的数字化教学模式创造方便而有利的条件。实施基于交流的数字化教学模式需要做一些必要的教学准备，这包括：建立QQ群；为每位学生配备人手一部平板电脑；让每位学生对既定学习主题事先进行自主探究。

③“大数据”支持下、基于评价的数字化教学模式

“大数据”对于实施包括学习方式评价、学习过程评价和学业水平评价等多方面要求的多维评价教学模式也是有利的；传统教学中基于提问、测验、考试的评价方式往往难以支持多维评价的要求。而在大数据环境下，由于能及时、有效地收集有关每个学生学习进度、学习过程、学习兴趣与知识能力水平等多方面的数据和信息，因此完全可以适应上述多维度评价的需求。二．“大数据”如何改变

人二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式（4）“大数据”使“智慧教育”逐渐成为现实

“智慧教育”是借助新一代信息技术的力量，来创建具有感知、推理、辅助决策等智慧特征的学习环境，以促使学习者的智慧得到更好的发展。

从国际上看，是IBM公司在倡导“智慧地球”概念的基础上，将其应用于教育，从而首次提出“智慧教育”概念，并认为未来的智慧教育应当具有下列五个方面的特征：

①教学活动要以学生为中心进行设计；②对教学资源要进行集中管理、实时监测、科学分配，并进行实时统计与分析；③要对教学过程和管理过程实现智能化的决策与管理；④要实现没有时空限制的在线互动教学；⑤要让优质资源随时随地均可方便地共享。

至于应当如何来具体实施智慧教育，这里的关键，是要运用云计算等新一代信息技术，来实现整个教育信息系统的重构——通过云计算对传统教育信息系统、校园网络系统进行整合、优化，建立起教育云服务平台，并在较大范围内聚合教育资源，从而形成大规模非结构化教育数据（也就是“教育大数据”），最终实现整个教育信息系统的重构，以支持教与学过程的智能决策、智能实施与智能评价。”

而有了“教育大数据”的支持，以“教与学过程的智能决策、智能实施与智能评价”为标志的“智慧教育”，就会很快成为现实。

二．“大数据”如何改变

人二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式（5）“大数据”在教育中应用的展望（以下三方面最突出）

①有效促进教师的专业发展过去只能通过教师的成果（如发表的论文、课件竞赛、教学观摩）来评价其专业发展水平；而在大数据时代，每一位教师备课、上课、团队研讨、网络研修、教学反思、以及各种教研活动都会在各类终端上留下数据痕迹，当大量的数据被采集、汇总（即形成大数据）以后，就可以对教师专业发展的轨迹作出过程性评估；与此同时，发展中存在的问题与改进方向，也可以在大数据整合、分析基础上，为每一位教师提出有针对性的建议。

②有效促进教与学，显著提升学科教学质量前面已提到，应用EDM和LA的数据分析结果，教师可以更好地了解学生，理解和观测学生的学习过程，找到最合适的教学方法和教学顺序；还可以针对不同特点的学生采用不同的教学方法与教学策略，并能及时发现问题、进行有效干预和作出全面正确的评价，从而显著提高教学的质量与效率。

③实现真正意义上的个性化教育

“大数据”对于个性化教育之所以具有特殊意义，是因为除了利用电子书包可以采集学生有关学习行为的各种数据以外，还可利用“智慧一卡通”采集每位学生日常在校园内其他行为模式的有关数据。例如，通过“一卡通”可方便地采集到学生进出各实验室、图书馆、体育馆以及进出校园门禁系统的信息；而这些有关每位学生的学习行为和其他行为的各种数据信息一旦得到充分的挖掘、整合、和分析，那么，每一位学生的各种行为模式也就被揭露无遗。总而言之，大数据时代将使我们跟踪每一位学生的各种数据信息成为可能，从而能实现真正意义上的个性化教育。二．“大数据”如何改变

人三．“大数据”

如何改变

人类的学习方式

“大数据”对人类学习方式的改变，主要体现在四个方面：（1）“大数据”能对“自适应学习环境”提供强大支持

“自适应学习环境”通常由六个组成部分：

①丰富的学习内容——有了丰富的学习内容，通过与学生的交互活动，就可以了解学生的学习基础与能力；

②学生学习数据库——用来收集并存储在学习过程中、学生与学习内容的交互情况（交互的时间及交互行为）；

③能对未来学习情况作出预测——基于大数据，也就是利用学习数据库中的各种数据以及其他相关数据（如年龄、性别、种族等）去跟踪学生的学习过程，就可对未来的学习情况（包括学业成绩以及是否有可能辍学等）作出预测；

④能提供可视化报告——将上述基于大数据而获得的、对未来学习情况的预测结果，用仪表盘形式呈现出来（成为可视化报告）；

⑤有自适应引擎——用来自动操控各种学习内容，以确保学习内容适合每位学生的能力与需求；

⑥有干预引擎——利用这一引擎，教师、管理人员、系统开发人员等可以否决系统作出的决策或建议，从而实现人工干预。

从上述“自适应学习环境”六个组成部分所包含的各种数据信息中，不难看出：其中哪一个部分的数据挖掘、信息整合与分析都离不开大数据技术的支持，可见，“大数据”确实能为“自适应学习环境”

提供强大的技术支撑。三．“大数据”如何改变

人三．“大数据”

如何改变

人类的学习方式（2）“大数据”能更有效地实现“个性化自适应学习”

个性化自适应学习（PersonalizedAdaptiveLearning，简称PAL）的内涵，简单地说，就是在自适应学习的基础之上，让学习内容更多、更好地体现不同学生的个性化特点与需求——根据学生的个人特点（已有知识基础、认知特点、学习风格等）以及学生的其他数据信息（年龄、性别、种族、兴趣等），自适应学习系统将自动对学生进行分组；对不同组别的学生，学习系统将根据学生的不同需求，向他推荐不同的学习内容；学生则可以自已选择最符合自身特点的学习资料、学习方式与评价方式。

“个性化自适应学习”（PAL）与以往的个性化学习和自适应学习有所不同的是，PAL一定要以大数据为背景，要纳入大数据的分析过程及结果，因而能够提供更加适合每个学生需求的个性化学习内容；与此同时，还可以因为获取了更多、更精确的学习过程与学习活动信息，而能更好地分析学习过程模式和学习活动的有效性，从而更准确地进行学习评估；这表明，“大数据”确实能更有效地实现“个性化的自适应学习”。三．“大数据”如何改变

人三．“大数据”

如何改变

人类的学习方式（3）“大数据”可以使企业人才培养模式由“平移式”

学习转向“智慧化”学习

国家的经济转型，最大的驱动力是要对劳动力进行培训，只有通过培训，才能把低端的人力资源提升为从事创造性活动的高端劳动力资源。

而现有的企业人才培养是属于一种“平移式”学习——只是把传统学校的教学内容与教学方式直接照搬过来用于企业的人才培养，按传统学校的内容、方式学习完之后是考试，然后就是拿证、上岗。

而在大数据时代，由于拥有大量的开放性资源、宽带移动网络和学习分析技术，就可以为企业提供能汇聚教育大数据的智慧学习系统，以促进整个企业的知识共享；在此基础上就有可能重构企业人才的培养模式——使之由“平移式”学习转向“智慧化”学习。

所谓“智慧化学习”通常是指借助基于大数据的学习分析技术（LA），更好地监测和预测学习者的学习成绩、及时发现潜在问题，并据此进行干预，从而对学生的知识建构与复杂能力评估提供更加有效的支持。（4）“大数据”背景下可以建立起“学习预警系统”

最早进行这方面探索的是美国佐治亚州亚特兰大地区的格威内特学区（GCPS）。该学区下辖133所学校，有16万名以上学生。为及时了解各个学校的办学水平、提高学生学习成绩，该学区与IBM公司合作，建立了首个学习预警系统——用来收集、整合、分析学生的数据，从而能快速识别需要帮助的困难学生，并为困难学生及时给予帮助。

三．“大数据”如何改变

四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式

有些学者认为，“大数据”将刮起一场颱风“摧枯拉朽地给教育、乃至整个社会带来一场变革”，从而使人类探索和认识世界的思维方式也终将发生改变。目前“大数据”正在改变、甚至颠覆人类未来的工作、学习和生活，那么，“大数据”是否也将改变着人类的思维方式呢?下面，我们将从思维本质的角度来探讨这个问题。（1）“大数据”是正在改变人类的思维方式吗？

著名的英国学者维克多．迈尔-舍恩伯格教授认为：“大数据开启了一次重大的时代转型。就像望远镜让我们能感受宇宙，显微镜能让我们观察微生物一样，大数据正在改变我们的生活以及理解世界的方式。”

舍恩伯格还指出，“大数据”将使人类思维方式发生大的转变，这种转变有三个特点：“不是随机样本，而是全体数据”;“不是精确性，而是混杂性”;“不是因果关系，而是相关关系”。

有些学者在舍恩伯格上述说法的基础上，加以进一步扩展，并宣称舍恩伯格提出了包含“——①全数据优于随机样本；②混杂性替代精确性；③相关性重于因果关系”等三方面内容的“三大思维变革”观念。四．“大数据”能否改变

人四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式

这些支持并扩展舍恩伯格理论的学者还提出以下两个事实，作为“大数据”正在改变人类思维方式和生活方式的例证：

《例证1》（这是在BBC纪录片《地平线——大数据时代》中的一个真实案例）：在美国洛杉矶，正在进行一项前所未有的实验——警方想在犯罪发生前就做出预测。为此，警方在洛杉矶80多年来的1300万宗犯罪记录中探究重复犯罪的行为模式，并在此基础上形成计算模型，用来预测犯罪高发生的时间和地点。洛杉矶警方依据这项预测模型在可能发生案件的地区巡逻，一段时间后，使财产犯罪率下降了12%，入室盗窃犯罪率下降26%。”（例证1

只说明“大数据”正在改变人类社会的工作方式）

《例证2》：全球最大的在线影院Netflix在美国有2700万订阅用户，在全世界则有3300万。现在它比谁都清楚大家喜欢看什么样的电影和电视；这是因为

Netflix对其用户在线活动的跟踪和记录。通过对这些庞大数据的挖掘和分析，Netflix能掌握用户观看电影的特点，并能预测其喜欢的影片，从而有针对性地向用户进行推介。此外，对大数据的挖掘与利用，不仅让Netflix能为用户提供更贴心的个性化服务，还能指导其今后的编剧与拍摄工作，从而制作出更受观众喜爱的影视作品。（例证2

只说明“大数据”正在改变人类社会的工作方式和生活方式）四．“大数据”能否改变

人四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式

仔细分析上述例证，不难发现：这两个例证都没有真正涉及到“大数据”如何改变人类思维方式的问题。

上述种种例证或事实，确实表明，“大数据”正在改变、甚至颠覆人类未来的工作、学习与生活；但人类的思维方式也被改变了吗？这只有在对思维的本质特征、组成要素（即思维的内在结构）具有科学认识的基础上、特别是要在了解思维加工方式具体内涵的基础上，才有可能正确回答这个问题。

由于目前国内外学术界对于这个问题的看法过于偏激（包括一些学术权威的观点也如此），所以下面我想对这个问题作进一步的阐述，以正视听。（2）对人类思维本质特征和组成要素的客观分析

关于思维，心理学家把它定义为：“人脑对客观事物的本质属性和事物之间内在联系的规律性所作出的概括与间接的反映。”

之所以说是“间接”的反映，是因为这种反映是通过符号表征系统（如言语概念、表象、手势等）间接地完成，而不是像照相机那样直接对事物作出反映；

之所以说是“概括”的反映，是因为这种反映不是对客观事物的全部属性及其外部现象原封不动的复制，而是对事物的本质属性及事物之间内在联系规律进行抽象（舍弃其非本质属性及外部现象）的基础上所作出的概括性反映。四．“大数据”能否改变

人四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式

思维科学的研究表明，人类的思维有四个组成要素，即：

思维加工材料；思维加工方式；思维加工缓存区；思维加工机制。

为什么思维的内在结构会包含这四个组成要素呢？如上所述——

思维对客观事物的反映是通过符号表征系统间接地完成的。符号表征系统有言语概念、属性表象、关系表象以及手势语、旗语等等。这是思维加工的具体材料，也就是思维的第一个要素——“思维加工材料”。

思维过程中运用符号表征系统对客观事物所作出的反映是通过分析、综合、抽象、概括,以及联想、想象等不同的心理加工方式实现的。这些不同的心理加工方式,就是思维的第二个要素——“思维加工方式”。

要完成对客观事物的概括与间接的反映，在大脑皮层上还应当有工作记忆区，以便用于暂存思维加工的初始材料、中间结果和最终结果，这就是思维的第三个要素——“思维加工缓存区”。

思维是大脑的特有机能，当然有它的物质基础，即在大脑皮层中应当有相应的神经生理机制，以便支持思维过程中各种心理加工方式与加工缓存的功能要求，这就是思维的第四个要素——

“思维加工机制”。四．“大数据”能否改变

四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式（3）对思维基本类型和思维加工方式的科学认识

目前使用的“思维加工材料”有三种：言语概念、属性表象和关系表象。（“手势语、体态语、旗语、电报码”等虽然也可作为反映客观事物的符号表征系统，但它们都不是基本的表征系统，只是辅助性思维加工材料。）

与“言语概念”、“属性表象”、“关系表象”这三种基本思维加工材料相对应，人类思维存在三种基本类型即：

逻辑思维（逻辑思维以言语概念作为思维加工材料）；

形象思维（形象思维以属性表象作为思维加工材料）；

直觉思维（直觉思维以关系表象作为思维加工材料）。

上个世纪九十年代以来，脑科学与脑神经解剖学的成就已经证明：逻辑思维、形象思维与直觉思维不仅拥有各自不同的“思维加工材料”和“思维加工方式”，而且在人类大脑皮层上还拥有各自不同的“思维加工缓存区”和特定的“思维加工机制”（彼此完全不重叠）；这就有力地证明，人类思维只有这三种基本类型——不可能多一种，也不会少一种。

至于“思维加工方式”，也因思维类型的不同而有很大差异，例如——属于逻辑思维的有：运用言语概念进行分析、综合、抽象、概括、判断、推理等心理加工方式；

属于形象思维的有：运用属性表象进行分解、组合、抽象、概括、联想、想象（包括再造想象和创造想象）等心理加工方式；属于直觉思维的有：运用关系表象进行直观透视、空间整合、模式匹配、瞬间作出判断等心理加工方式。四．“大数据”能否改变

四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式（4）关于“大数据”能否改变人类思维方式的结论

“大数据”确实正在改变人类未来的工作、学习和生活，而且基于“大数据”的技术，正实实在在地提高了人们工作和学习的质量与效率，但是，工作学习质量与效率的提高（包括思维品质与思维效率的提高）并不等同于思维加工方式（即“思维方式”）的改变，更谈不上思维方式的“大变革”。这是因为，基于“大数据”的学习分析技术与数据挖掘技术，尽管对改善思维品质（思维品质涉及思维的深刻性、敏捷性、灵活性、批判性、发散性等多个方面）和提高思维效率都很有好处，从而使人们的工作、学习、生活的质量与效率得到很大提升，但是，这类基于“大数据”的技术，确实能够对“逻辑思维”、“形象思维”、“直觉思维”等三种人类基本思维的加工方式产生任何影响吗？例如：

对于“逻辑思维方式”来说，也就是对于运用“言语概念”进行分析、综合、抽象、概括、判断、推理的心理加工方式来说，“大数据”的背景和基于“大数据”的技术能对其产生任何影响、任何改变吗？显然不可能！“大数据”的背景和基于“大数据”的技术所能改变的，只是由于大数据提供了丰富的实证材料使逻辑思维的加工过程可能被缩短了，或者使逻辑思维的有效性进一步提升了（得出的结论更让人信服了），也就是能使逻辑思维的效率和质量都得到比较显著的提高或改进；四．“大数据”能否改变

四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式对于“形象思维方式”来说，也就是对于运用“属性表象”进行分解、组合、抽象、概括、联想、想象的心理加工方式来说，“大数据”的背景和基于“大数据”的技术能对其产生任何影响、任何改变吗？也没有这种可能！基于“大数据”的技术所能改变的，只是使联想或想象的过程更丰富、更有现实依据，甚至使设计人员能想象出可通过更小的投入来获得更大产出的设计或创意，从而使形象思维的效果——不仅思维质量得以提高（得出的结论更让人信服），而且其效益（“投入产出比”）也将有较大的提升；对于“直觉思维方式”来说，也就是对于运用“关系表象”进行直观透视、空间整合、模式匹配、瞬间作出判断的心理加工方式来说，基于“大数据”的技术能对其产生任何影响、任何改变吗？同样不可能！在此情况下，能够改变的只是因为有了“大数据”丰富实证材料的支持，使每个人在做出直觉判断时将有可能摆脱主观性与局限性（在缺乏“大数据”的背景下，这种直觉判断的主观性与局限性通常是难免的），从而使最终作出直觉判断的针对性和准确性（即直觉思维的质量）能得到切实的保证。

这就清楚地表明：基于“大数据”的学习分析技术与数据挖掘技术，确实正在改变人类当前的工作、学习和生活，特别是使思维品质与思维效率得到了较大幅度的提升，但是，迄今为止，我们还没有看到任何“大数据”能够真正改变人类三种基本思维类型的加工方式（或是只改变其中一种思维加工方式）的案例或证据；换句话说，“大数据”不可能使人类的思维方式发生改变（但可以使人类思维的品质、思维的质量与效率大幅提升）——这就是结论，是国内外的任何学术权威都难以改变的结论。四．“大数据”能否改变

谢谢！

谢谢！“大数据”如何改变人类的教育方式与学习方式

(师范大学“大数据”学术研讨会)“大数据”如何改变人类的教育方式与学习方式

(师范大学““大数据”如何改变人类的

教育方式与学习方式

三．

“大数据”如何改变

人类的学习方式

四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式

内容概要二．“大数据”如何改变

人类的教育方式一．导言

“大数据”如何改变人类的

教育方式与学习方式一、导言

自进入21世纪以来，在国际教育信息化领域出现了三个前所未有的重大事件，并受到全球教育界（尤其是广大教师）的热烈追捧；这三大事件就是：

“翻转课堂”

“大数据”和

“MOOCs（慕课）”。

(“创客教育”也是近年来的热点问题，但它虽与“教育信息化”密切相关，却并不完全属于教育信息化领域，所以我没有将它和上述三大事件并列)今天大会的主题是“大数据”，下面就进一步来讨论这个问题，我的题目是：《“大数据”如何改变人类的教育方式与学习方式

》一、导言自进入21二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式

大数据是指一般软件工具难以搜集、分析和管理的海量数据；与传统数据相比，它具有数据量巨大、非结构化、分布式而且大量采用可视化展现等特点

。目前国内外学者普遍认为，“大数据”可以变革人类的教育方式与学习方式；甚至有部分学者还认为可以变革人类的思维方式。“大数据”对人类教育方式的改变，可以从以下五个方面去考察：

（1）美国教育部关于“教育大数据”的报告

2012年10月美国教育部发布了题为《通过教育数据挖掘和学习分析技术来提高教与学：问题简述》（EnhancingTeachingandLearningThroughEducationalDataMiningandLearningAnalytics:AnIssueBrief）的报告（我们简称之为：美国教育部关于“大数据教育应用”的报告），为教育中如何利用大数据指明了方向。该报告认为，大数据无处不在，教育中也是如此。主张通过教育数据挖掘、学习分析、和可视化数据分析来改进自适应学习系统，实现个性化学习；报告指出，大数据在教育中的应用主要依赖两大技术支持：教育数据挖掘（EducationalDataMining，简称EDM）和学习分析技术（LearningAnalytics，简称

LA）。二．“大数据”如何改变

二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式

教育数据挖掘（EDM）的内涵是要“对学习行为和学习过程进行量化、分析和建模”；EDM的目的则是“利用统计学、机器学习和数据挖掘等方法来分析教与学过程中所产生的数据”

。

学习分析技术（LA）的内涵是“关于学习者以及他们的学习环境的数据测量、收集和分析”；LA的目的是“理解和优化学习以及学习情境”。

在“大数据”背景下，利用

EDM

和LA

等技术，可以帮助教师有效地改进教学（实现智能决策、智能实施）——例如，教师可以查看学生在网上提问的次数、参与讨论的多少、学生学习过程所记录的鼠标点击量等等，在此基础上就可以对学生的学习行为进行诱导，并找到最合适的教学方法和教学策略；也可以用来研究学生学习活动的轨迹——不同学生对不同知识点各用了多少时间？哪些知识点需要重复或强调，以及哪种陈述方式或学习工具最有效。“大数据”还可以帮助教师对学生作出全面、正确的评价——大数据凭借完整的信息采集，运用严密的逻辑推理，可以客观地全面地展现一个学生的形象。从而使教师能把每个学生置于真实的场景中来进行审视与评估，然后在此基础上对学生的学习过程进行有效干预，并对学生作出正确的评价（智能评价）。

二．“大数据”如何改变

二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式（2）“大数据”背景下的全新教育愿景及未来教室

美国布鲁金斯学会、技术创新中心主任威斯特（DarrellM．West）对“大数据”背景下的全新教育愿景作了如下的描绘：

《未来在“大数据”背景下，学生是通过电脑软件来学习阅读——他每读一个故事，计算机都会自动收集他学习过程的相关数据；每个内容学完后，在他的屏幕上都会弹出一个小测验（用来测试有关词汇和阅读理解方面的问题）。学生每回答一个问题，都会得到即时反馈，以表明其答案是否正确；对于较困难的题目，电脑会推送给他更详细的解析和相关概念的网站链接；他的综合表现则被可视化地显示在一个仪表盘上——包括作业和测试的正确率、已经掌握的概念列表、学习表现、与班内同学的比较情况等。》

至于“大数据”背景下的未来教室，知金教育咨询有限公司，已开发出了一种能较好体现这种未来教室内涵的新产品——为每个教室配备一个称作“云端”的小盒子，利用该小盒子，教师可实现智能终端讲课和师生互动；还可实现学生与教学内容的互动以及生生互动。每节课结束以后，有关这一节课的教学活动都会自动形成一个课件，并存储在“云端”里；没有完全听懂的学生可以把该课件下载到自已的iPad里，像电子书包一样，可用于课后复习和回看；而“云端”对课堂教学活动的持续录制和积累，将形成丰富而宝贵的教学资源，以支持与更多的学生分享。二．“大数据”如何改变

二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式

（3）“大数据”支持三种有效教学模式

有专家认为，“大数据”对以下三种教学模式的实施特别有效：

①“大数据”支持下、基于资源的数字化教学模式

“大数据”提供的教学资源有两类：一是教学内容资料，如“微视频”和“慕课”（MOOCs）；二是丰富的可支持学生自主学习、自主探究的数字化学习工具）。这就为实施基于资源的数字化教学模式创造了有利条件。

②“大数据”支持下、基于交流的数字化教学模式

“大数据”支持突破时空限制的交流、互动与反馈，因而可以为实施基于交流的数字化教学模式创造方便而有利的条件。实施基于交流的数字化教学模式需要做一些必要的教学准备，这包括：建立QQ群；为每位学生配备人手一部平板电脑；让每位学生对既定学习主题事先进行自主探究。

③“大数据”支持下、基于评价的数字化教学模式

“大数据”对于实施包括学习方式评价、学习过程评价和学业水平评价等多方面要求的多维评价教学模式也是有利的；传统教学中基于提问、测验、考试的评价方式往往难以支持多维评价的要求。而在大数据环境下，由于能及时、有效地收集有关每个学生学习进度、学习过程、学习兴趣与知识能力水平等多方面的数据和信息，因此完全可以适应上述多维度评价的需求。二．“大数据”如何改变

人二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式（4）“大数据”使“智慧教育”逐渐成为现实

“智慧教育”是借助新一代信息技术的力量，来创建具有感知、推理、辅助决策等智慧特征的学习环境，以促使学习者的智慧得到更好的发展。

从国际上看，是IBM公司在倡导“智慧地球”概念的基础上，将其应用于教育，从而首次提出“智慧教育”概念，并认为未来的智慧教育应当具有下列五个方面的特征：

①教学活动要以学生为中心进行设计；②对教学资源要进行集中管理、实时监测、科学分配，并进行实时统计与分析；③要对教学过程和管理过程实现智能化的决策与管理；④要实现没有时空限制的在线互动教学；⑤要让优质资源随时随地均可方便地共享。

至于应当如何来具体实施智慧教育，这里的关键，是要运用云计算等新一代信息技术，来实现整个教育信息系统的重构——通过云计算对传统教育信息系统、校园网络系统进行整合、优化，建立起教育云服务平台，并在较大范围内聚合教育资源，从而形成大规模非结构化教育数据（也就是“教育大数据”），最终实现整个教育信息系统的重构，以支持教与学过程的智能决策、智能实施与智能评价。”

而有了“教育大数据”的支持，以“教与学过程的智能决策、智能实施与智能评价”为标志的“智慧教育”，就会很快成为现实。

二．“大数据”如何改变

人二．“大数据”

如何改变

人类的教育方式（5）“大数据”在教育中应用的展望（以下三方面最突出）

①有效促进教师的专业发展过去只能通过教师的成果（如发表的论文、课件竞赛、教学观摩）来评价其专业发展水平；而在大数据时代，每一位教师备课、上课、团队研讨、网络研修、教学反思、以及各种教研活动都会在各类终端上留下数据痕迹，当大量的数据被采集、汇总（即形成大数据）以后，就可以对教师专业发展的轨迹作出过程性评估；与此同时，发展中存在的问题与改进方向，也可以在大数据整合、分析基础上，为每一位教师提出有针对性的建议。

②有效促进教与学，显著提升学科教学质量前面已提到，应用EDM和LA的数据分析结果，教师可以更好地了解学生，理解和观测学生的学习过程，找到最合适的教学方法和教学顺序；还可以针对不同特点的学生采用不同的教学方法与教学策略，并能及时发现问题、进行有效干预和作出全面正确的评价，从而显著提高教学的质量与效率。

③实现真正意义上的个性化教育

“大数据”对于个性化教育之所以具有特殊意义，是因为除了利用电子书包可以采集学生有关学习行为的各种数据以外，还可利用“智慧一卡通”采集每位学生日常在校园内其他行为模式的有关数据。例如，通过“一卡通”可方便地采集到学生进出各实验室、图书馆、体育馆以及进出校园门禁系统的信息；而这些有关每位学生的学习行为和其他行为的各种数据信息一旦得到充分的挖掘、整合、和分析，那么，每一位学生的各种行为模式也就被揭露无遗。总而言之，大数据时代将使我们跟踪每一位学生的各种数据信息成为可能，从而能实现真正意义上的个性化教育。二．“大数据”如何改变

人三．“大数据”

如何改变

人类的学习方式

“大数据”对人类学习方式的改变，主要体现在四个方面：（1）“大数据”能对“自适应学习环境”提供强大支持

“自适应学习环境”通常由六个组成部分：

①丰富的学习内容——有了丰富的学习内容，通过与学生的交互活动，就可以了解学生的学习基础与能力；

②学生学习数据库——用来收集并存储在学习过程中、学生与学习内容的交互情况（交互的时间及交互行为）；

③能对未来学习情况作出预测——基于大数据，也就是利用学习数据库中的各种数据以及其他相关数据（如年龄、性别、种族等）去跟踪学生的学习过程，就可对未来的学习情况（包括学业成绩以及是否有可能辍学等）作出预测；

④能提供可视化报告——将上述基于大数据而获得的、对未来学习情况的预测结果，用仪表盘形式呈现出来（成为可视化报告）；

⑤有自适应引擎——用来自动操控各种学习内容，以确保学习内容适合每位学生的能力与需求；

⑥有干预引擎——利用这一引擎，教师、管理人员、系统开发人员等可以否决系统作出的决策或建议，从而实现人工干预。

从上述“自适应学习环境”六个组成部分所包含的各种数据信息中，不难看出：其中哪一个部分的数据挖掘、信息整合与分析都离不开大数据技术的支持，可见，“大数据”确实能为“自适应学习环境”

提供强大的技术支撑。三．“大数据”如何改变

人三．“大数据”

如何改变

人类的学习方式（2）“大数据”能更有效地实现“个性化自适应学习”

个性化自适应学习（PersonalizedAdaptiveLearning，简称PAL）的内涵，简单地说，就是在自适应学习的基础之上，让学习内容更多、更好地体现不同学生的个性化特点与需求——根据学生的个人特点（已有知识基础、认知特点、学习风格等）以及学生的其他数据信息（年龄、性别、种族、兴趣等），自适应学习系统将自动对学生进行分组；对不同组别的学生，学习系统将根据学生的不同需求，向他推荐不同的学习内容；学生则可以自已选择最符合自身特点的学习资料、学习方式与评价方式。

“个性化自适应学习”（PAL）与以往的个性化学习和自适应学习有所不同的是，PAL一定要以大数据为背景，要纳入大数据的分析过程及结果，因而能够提供更加适合每个学生需求的个性化学习内容；与此同时，还可以因为获取了更多、更精确的学习过程与学习活动信息，而能更好地分析学习过程模式和学习活动的有效性，从而更准确地进行学习评估；这表明，“大数据”确实能更有效地实现“个性化的自适应学习”。三．“大数据”如何改变

人三．“大数据”

如何改变

人类的学习方式（3）“大数据”可以使企业人才培养模式由“平移式”

学习转向“智慧化”学习

国家的经济转型，最大的驱动力是要对劳动力进行培训，只有通过培训，才能把低端的人力资源提升为从事创造性活动的高端劳动力资源。

而现有的企业人才培养是属于一种“平移式”学习——只是把传统学校的教学内容与教学方式直接照搬过来用于企业的人才培养，按传统学校的内容、方式学习完之后是考试，然后就是拿证、上岗。

而在大数据时代，由于拥有大量的开放性资源、宽带移动网络和学习分析技术，就可以为企业提供能汇聚教育大数据的智慧学习系统，以促进整个企业的知识共享；在此基础上就有可能重构企业人才的培养模式——使之由“平移式”学习转向“智慧化”学习。

所谓“智慧化学习”通常是指借助基于大数据的学习分析技术（LA），更好地监测和预测学习者的学习成绩、及时发现潜在问题，并据此进行干预，从而对学生的知识建构与复杂能力评估提供更加有效的支持。（4）“大数据”背景下可以建立起“学习预警系统”

最早进行这方面探索的是美国佐治亚州亚特兰大地区的格威内特学区（GCPS）。该学区下辖133所学校，有16万名以上学生。为及时了解各个学校的办学水平、提高学生学习成绩，该学区与IBM公司合作，建立了首个学习预警系统——用来收集、整合、分析学生的数据，从而能快速识别需要帮助的困难学生，并为困难学生及时给予帮助。

三．“大数据”如何改变

四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式

有些学者认为，“大数据”将刮起一场颱风“摧枯拉朽地给教育、乃至整个社会带来一场变革”，从而使人类探索和认识世界的思维方式也终将发生改变。目前“大数据”正在改变、甚至颠覆人类未来的工作、学习和生活，那么，“大数据”是否也将改变着人类的思维方式呢?下面，我们将从思维本质的角度来探讨这个问题。（1）“大数据”是正在改变人类的思维方式吗？

著名的英国学者维克多．迈尔-舍恩伯格教授认为：“大数据开启了一次重大的时代转型。就像望远镜让我们能感受宇宙，显微镜能让我们观察微生物一样，大数据正在改变我们的生活以及理解世界的方式。”

舍恩伯格还指出，“大数据”将使人类思维方式发生大的转变，这种转变有三个特点：“不是随机样本，而是全体数据”;“不是精确性，而是混杂性”;“不是因果关系，而是相关关系”。

有些学者在舍恩伯格上述说法的基础上，加以进一步扩展，并宣称舍恩伯格提出了包含“——①全数据优于随机样本；②混杂性替代精确性；③相关性重于因果关系”等三方面内容的“三大思维变革”观念。四．“大数据”能否改变

人四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式

这些支持并扩展舍恩伯格理论的学者还提出以下两个事实，作为“大数据”正在改变人类思维方式和生活方式的例证：

《例证1》（这是在BBC纪录片《地平线——大数据时代》中的一个真实案例）：在美国洛杉矶，正在进行一项前所未有的实验——警方想在犯罪发生前就做出预测。为此，警方在洛杉矶80多年来的1300万宗犯罪记录中探究重复犯罪的行为模式，并在此基础上形成计算模型，用来预测犯罪高发生的时间和地点。洛杉矶警方依据这项预测模型在可能发生案件的地区巡逻，一段时间后，使财产犯罪率下降了12%，入室盗窃犯罪率下降26%。”（例证1

只说明“大数据”正在改变人类社会的工作方式）

《例证2》：全球最大的在线影院Netflix在美国有2700万订阅用户，在全世界则有3300万。现在它比谁都清楚大家喜欢看什么样的电影和电视；这是因为

Netflix对其用户在线活动的跟踪和记录。通过对这些庞大数据的挖掘和分析，Netflix能掌握用户观看电影的特点，并能预测其喜欢的影片，从而有针对性地向用户进行推介。此外，对大数据的挖掘与利用，不仅让Netflix能为用户提供更贴心的个性化服务，还能指导其今后的编剧与拍摄工作，从而制作出更受观众喜爱的影视作品。（例证2

只说明“大数据”正在改变人类社会的工作方式和生活方式）四．“大数据”能否改变

人四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式

仔细分析上述例证，不难发现：这两个例证都没有真正涉及到“大数据”如何改变人类思维方式的问题。

上述种种例证或事实，确实表明，“大数据”正在改变、甚至颠覆人类未来的工作、学习与生活；但人类的思维方式也被改变了吗？这只有在对思维的本质特征、组成要素（即思维的内在结构）具有科学认识的基础上、特别是要在了解思维加工方式具体内涵的基础上，才有可能正确回答这个问题。

由于目前国内外学术界对于这个问题的看法过于偏激（包括一些学术权威的观点也如此），所以下面我想对这个问题作进一步的阐述，以正视听。（2）对人类思维本质特征和组成要素的客观分析

关于思维，心理学家把它定义为：“人脑对客观事物的本质属性和事物之间内在联系的规律性所作出的概括与间接的反映。”

之所以说是“间接”的反映，是因为这种反映是通过符号表征系统（如言语概念、表象、手势等）间接地完成，而不是像照相机那样直接对事物作出反映；

之所以说是“概括”的反映，是因为这种反映不是对客观事物的全部属性及其外部现象原封不动的复制，而是对事物的本质属性及事物之间内在联系规律进行抽象（舍弃其非本质属性及外部现象）的基础上所作出的概括性反映。四．“大数据”能否改变

人四．“大数据”

能否改变

人类的思维方式

思维科学的研究表明，人类的思维有四个组成要素，即：

思维加工材料；思维加工方式；思维加工缓存区；思维加工机制。

为什么思维的内在结构会包含这四个组成要素呢？如上所述——

思维对客观事物的反映是通过符号表征系统间接地完成的。符号表征系统有言语概念、属性表象、关系表象以及手势语、旗语等等。这是思维加工的具体材料，也就是思维的第一个要素——“思维加工材料”。

思维过程中运用符号表征系统对客观事物所作出的反映是通过分析、综合、抽象、概括,以及联想、想象等不同的心理加工方式实现的。这些不同的心理加工方式,就是思维的第二个要素——“思维加工方式”。

要完成对客观事物的概括与间接的反映，在大脑皮层上还应当有工作记忆区，以便用于暂存思维加工的初始材料、中间结果和最终结果，这就是思维的第三个要素——“思维加工缓存区”。

思维是大脑的特有机能，当然有它的物质基础，即在大脑皮层中应当有相应的神经生理机制，以便支持思维过程中各种心理加工方式与加工缓存的功能要求，这就是思维的第四个要素——

“思维加工机制”。四．