大數(shù)據(jù)在高校網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用

黨勛　秦楊碩

一、 大數(shù)據(jù)改善了高校學(xué)習者網(wǎng)絡(luò)教育的個人體驗

1.大數(shù)據(jù)為個人提供更具有針對性的網(wǎng)絡(luò)教育。大數(shù)據(jù)對大學(xué)生學(xué)習過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進行分析，目的是評估學(xué)生的學(xué)業(yè)是否進步、預(yù)測未來表現(xiàn)如何、發(fā)現(xiàn)潛在問題。數(shù)據(jù)來自學(xué)生的顯性行為，如完成作業(yè)和參加考試的情況；數(shù)據(jù)還可以來自學(xué)生的隱性行為，如在線社交，課外活動，論壇發(fā)帖以及其他一些不直接作為學(xué)生教育進步評價的活動。學(xué)習分析模型處理和顯示的數(shù)據(jù)幫助教師和學(xué)校更好地理解教與學(xué)，教師和學(xué)校掌握了這些數(shù)據(jù)后將會更有針對性地對大學(xué)生進行培訓(xùn)和教育。

對于學(xué)生本身而言，大數(shù)據(jù)對學(xué)習者學(xué)習過程的數(shù)據(jù)來進行分析，并用來優(yōu)化學(xué)習，以基于學(xué)習行為數(shù)據(jù)的分析為學(xué)習者推薦學(xué)習軌跡，開展適應(yīng)性學(xué)習、自我導(dǎo)向?qū)W習。用一個簡單的場景來進行說明，一名學(xué)生通過電腦來學(xué)習英語閱讀，他每讀一篇文章，電腦就會搜集一系列關(guān)于掌握內(nèi)容用時長短的數(shù)據(jù)。每次作業(yè)后，一個小測驗就會出現(xiàn)在屏幕上，提出一些關(guān)于詞匯和閱讀理解的問題。學(xué)生在回答每個問題時，他的回答是否正確，以及他的成績在班里處于什么水平，和全國學(xué)生相比處在什么位置，都能立即得到反饋。對于那些難題，電腦會告訴他一些網(wǎng)絡(luò)鏈接，這些鏈接的網(wǎng)頁對那些詞匯和概念有詳細的解釋。最后，這位同學(xué)在一定程度上就可以決定自己怎么樣學(xué)習，學(xué)習多少，完全針對自己的學(xué)習意愿。

2.大數(shù)據(jù)使網(wǎng)絡(luò)教育的過程更為科學(xué)。簡單的數(shù)據(jù)分析并不能全面地反映出網(wǎng)絡(luò)教育中的問題，因為影響教育成績監(jiān)測的因素有很多。比如，一個學(xué)生在考試的第一部分耗時太多，是否意味著其接下來就會飛速、凌亂地答題從而降低正確率。一道問題的答題順序、結(jié)果、具體情況，都給研究者提供了大量前所未有的數(shù)據(jù)，而這些是簡單的數(shù)據(jù)無法反映出來的。運用這些大數(shù)據(jù)，研究者就能獲悉到底是什么因素為學(xué)生構(gòu)建了最好的學(xué)習環(huán)境。理解這些重要的問題有助于教育工作者給學(xué)生創(chuàng)造一個科學(xué)的學(xué)習模式。

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用讓監(jiān)控學(xué)生的每一個網(wǎng)絡(luò)學(xué)習行為成為可能。為了提高學(xué)生的學(xué)習成績，老師甚至需要知道他們回答一個問題用了多少時間，回答這個問題使用了哪些資源，哪些問題被忽略了，為了回答這個問題做了哪些研究工作，這個問題與其他已經(jīng)回答了的問題之間存在什么關(guān)系。這些數(shù)據(jù)的組成，才能讓老師知道對每個學(xué)生提供什么樣的建議才是最佳的。學(xué)生寫作業(yè)和答題的信息能立即自動被網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測到，老師能夠在第一時間將這些信息反饋給學(xué)生，甚至在線批改和點撥。網(wǎng)絡(luò)教育變得不僅科學(xué)，而且高效。

3.大數(shù)據(jù)使網(wǎng)絡(luò)教育過程更有趣。被譽為“大數(shù)據(jù)時代的預(yù)言家”舍恩伯格表示大數(shù)據(jù)使得教育不只是“你講我聽”，或是選修科目更多而已。大數(shù)據(jù)幫助大學(xué)生以前所未有的視角判斷什么可行、什么不可行，展示那些以前不可能觀察到的學(xué)習層面，進而可以基于學(xué)生的需求實現(xiàn)教育的“私人訂制”。

大數(shù)據(jù)會幫助老師更好地開展工作。以前老師不知道哪些部分的內(nèi)容是學(xué)生有困難的，哪些學(xué)習材料是學(xué)生感興趣的，接下來的教授重點應(yīng)該是什么。大數(shù)據(jù)可以通過對數(shù)據(jù)進行分析來提供這些信息。大數(shù)據(jù)還可以幫助老師們更深入了解學(xué)生的學(xué)習興趣和學(xué)習風格。以前照本宣科式傳授技能，要讓位于組織學(xué)生討論的技能，讓位于從數(shù)據(jù)中獲取學(xué)生學(xué)習信息的技能，讓位于根據(jù)數(shù)據(jù)對學(xué)生進行個別引導(dǎo)的技能。學(xué)生可以學(xué)習到自己想學(xué)習的東西，積極性就會提高，與老師形成良好的課堂互動，讓教學(xué)變得更加生動有趣。

蘇迦特的一個觀點很具有代表性：“你能夠想象和確認，你所教的和考核的東西，在今后20年學(xué)生們走向工作崗位時還管用嗎？”為此，蘇迦特分析，只有三種最基本的東西在今后的大數(shù)據(jù)時代是學(xué)生用得到和必須學(xué)的東西：“第一是閱讀，第二是搜索，第三是辨別真?zhèn)巍保劦綌?shù)學(xué)，蘇迦特說：“也許數(shù)學(xué)，將成為一種體育運動”。基本能力加每個孩子特長的“體育運動”，構(gòu)成了蘇迦特心目中的未來教育，無論大數(shù)據(jù)對信息系統(tǒng)是一種顛覆性或是粗略的技術(shù)都將成為一種時尚。

二、 大數(shù)據(jù)優(yōu)化大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)教育的流程設(shè)計

1.優(yōu)化學(xué)習分析系統(tǒng) 。教育環(huán)境的設(shè)計、教育實驗場景的布置、教育時空的變化、學(xué)習場景的變革、教育管理數(shù)據(jù)的采集和決策，這些過去靠拍腦袋或者理念靈感加經(jīng)驗的東西，在云、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的背景下，變成一種數(shù)據(jù)支撐的行為科學(xué)。比如，新一代的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習平臺就多出了行為和學(xué)習誘導(dǎo)的部分，這些平臺通過記錄線上學(xué)習者鼠標的點擊特征，可以研究學(xué)習者的活動軌跡。如鼠標點擊次數(shù)、位置、頻率等，可以發(fā)現(xiàn)不同學(xué)習者對每個知識點的反應(yīng)，平均時間是多少，哪些學(xué)習內(nèi)容更能吸引學(xué)習者，哪些學(xué)習內(nèi)容耗費時間較多，從而知道哪些學(xué)習內(nèi)容需要重復(fù)和強調(diào)，哪種講述方式或?qū)W習工具最有效。這些數(shù)據(jù)被研究者反復(fù)分析，將大大促進教學(xué)方案的改進，使教育者對高校學(xué)生的學(xué)習情況有更為科學(xué)準確地評估。

2.優(yōu)化課程設(shè)計。在大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用中，通過大數(shù)據(jù)可以了解到學(xué)習者平時的一些習慣和做法，進行分析，從而對擁有相似特點的學(xué)習者進行分類。比如區(qū)分性格相對活潑和性格稍微內(nèi)向的學(xué)習者，根據(jù)不同的性格，進行不同的規(guī)劃和管理，將性格和興趣相近的學(xué)習者安排在相同的網(wǎng)絡(luò)課堂，既能夠因材施教，又能夠節(jié)約教育資源。

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用通過監(jiān)控學(xué)生閱讀電子化的課程材料、提交電子版的作業(yè)、智能在線與同學(xué)交流、完成考試與測驗，就能讓其計算程序持續(xù)、系統(tǒng)地分析每個學(xué)生的教育數(shù)據(jù)。老師得到的不再是過去那種只展示學(xué)生分數(shù)與作業(yè)的結(jié)果，而是像閱讀材料的時間長短等更為詳細的重要信息，這樣老師就能及時診斷問題的所在，提出改進的建議，進而優(yōu)化課程并預(yù)測學(xué)生的期末考試成績。利用大數(shù)據(jù)設(shè)計出適應(yīng)性的課程學(xué)習系統(tǒng)向?qū)W生提供個性化的課程設(shè)計服務(wù)，并向他們提供真實可信的學(xué)習數(shù)據(jù)，讓學(xué)校通過這些數(shù)據(jù)提高學(xué)生的學(xué)習效果并降低教學(xué)成本，包括數(shù)學(xué)、英語，以及寫作等技能開發(fā)課。

3.優(yōu)化考試設(shè)計。假設(shè)一名學(xué)生開始“人口遺傳學(xué)”這個單元的學(xué)習。在線學(xué)習系統(tǒng)在學(xué)習面板上顯示了20種不同的“人口遺傳學(xué)”的學(xué)習資源，包括主講教師的講座、可視化方式展示遺傳學(xué)概念的視頻、交互式“人口遺傳學(xué)”仿真游戲、一個在線協(xié)作小組項目、紙面作業(yè)和實操作等等。每個學(xué)習資源旁邊都顯示了一個評級欄，涉及其涵蓋了多少“人口遺傳學(xué)”的內(nèi)容，以前有多少學(xué)生收獲到良好的學(xué)習效果，還有學(xué)生對這部分資源的難易和喜歡程度的評定。這些評級來自所有學(xué)生過去的學(xué)習活動，如花費的時間、作業(yè)表現(xiàn)、學(xué)習活動和考試成績的統(tǒng)計。學(xué)生根據(jù)評級選擇一個網(wǎng)絡(luò)資源來進行學(xué)習。在和資源交互的過程中，相關(guān)數(shù)據(jù)被用來持續(xù)更新系統(tǒng)的模型，以顯示他到底掌握了多少“人口遺傳學(xué)”內(nèi)容。在學(xué)生完成這個資源的學(xué)習后，系統(tǒng)會更新每個“人口遺傳學(xué)”資源顯示在面板上的評級。這些評級表明了在每個資源的學(xué)習中，學(xué)生還有多少沒有掌握的內(nèi)容。在任何時候?qū)W生都可以選擇參加一個“人口遺傳學(xué)”單元的在線測驗。學(xué)生在測驗中的回答讓系統(tǒng)和學(xué)生本人能更好地了解他們已經(jīng)掌握了哪些內(nèi)容，不同的資源對掌握內(nèi)容的幫助有多大，以及還有哪些需要加強學(xué)習。教師和學(xué)校也能訪問這些在線學(xué)習數(shù)據(jù)，以此來了解學(xué)生們的學(xué)習成就。這樣，學(xué)生就不是為了考試而學(xué)習，真正實現(xiàn)通過考試更好地進行學(xué)習。大數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)教育的結(jié)合使考試變得更有意義。

三、大數(shù)據(jù)推動網(wǎng)絡(luò)教育相關(guān)技術(shù)進步

1.大數(shù)據(jù)使數(shù)據(jù)挖掘與“建?！奔夹g(shù)統(tǒng)一?！敖！奔夹g(shù)可以實現(xiàn)建構(gòu)主義的建構(gòu)目標，建構(gòu)主義可以給學(xué)習者創(chuàng)造一個學(xué)習情境，讓學(xué)習者對知識點從不同角度、不同側(cè)面、不同時間入手進行學(xué)習，這樣可以更好地形成對問題的深層次理解和解決。數(shù)據(jù)查詢只能完成淺層次地學(xué)習，而想進行深層次地學(xué)習則需要數(shù)據(jù)挖掘。大數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)挖掘提取各種數(shù)據(jù)特征形成學(xué)習模型。通過大數(shù)據(jù)，學(xué)習者可以系統(tǒng)地找到各種規(guī)律，并能應(yīng)用到新的學(xué)習情境中去使學(xué)習者形成一種深刻的數(shù)據(jù)理解。大數(shù)據(jù)可以利用立體分析處理能力，對所有的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進行分析，這樣可以激發(fā)學(xué)習者的主觀能動性。

2.大數(shù)據(jù)使學(xué)習資源庫更為豐富。在信息資源庫建設(shè)中，大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提取和分析來自各種數(shù)據(jù)源的信息和數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)有用的信息，可以揭示知識點之間聯(lián)系或者隱藏的學(xué)習規(guī)律，為學(xué)習者提供高效的幫助。在這個過程中，數(shù)據(jù)挖掘則是最為重要的，挖掘的數(shù)據(jù)質(zhì)量越高，那么學(xué)習者個體的學(xué)習特征和學(xué)習結(jié)果的分析越真實可靠。

大數(shù)據(jù)憑借大量的數(shù)據(jù)，可以對學(xué)習者信息數(shù)據(jù)從個性、能力、發(fā)展水平、知識水平、興趣等多個角度進行抽取和清洗，對學(xué)習資源數(shù)據(jù)的篩選和劃分按主題和知識點來進行。所以學(xué)習者的學(xué)習資源庫將更為豐富，提高學(xué)習者解決實際問題的能力。

3.大數(shù)據(jù)使醫(yī)學(xué)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)成為可能。醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用大致上有兩類：一是虛擬人體，也就是數(shù)字化人體；二是虛擬手機系統(tǒng)，用于指導(dǎo)手術(shù)的進行。虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)就是建立模型，大數(shù)據(jù)收集大量的人體身體機能的數(shù)據(jù)和實際操作手術(shù)的數(shù)據(jù)從而使人體數(shù)字化、手術(shù)虛擬化。借助于HMD和感覺手感，高校的學(xué)醫(yī)者可以通過對虛擬的人體模型進行手術(shù)。這種技術(shù)的應(yīng)用將極大提高醫(yī)學(xué)院學(xué)生的實際操作能力并節(jié)約活體實驗成本，提高手術(shù)質(zhì)量。

4.大數(shù)據(jù)使商業(yè)網(wǎng)絡(luò)教育產(chǎn)品革新?！跋＞S塔斯學(xué)習”是一家專門聚焦于運用預(yù)測性分析、機器學(xué)習從而提高學(xué)生成績的年輕公司。該公司在高等教育領(lǐng)域建立起最大的跨校學(xué)習數(shù)據(jù)庫。通過這些海量數(shù)據(jù)，能夠看到學(xué)生的分數(shù)、出勤率、輟學(xué)率和保留率的主要趨勢。

在加拿大，總部位于安大略省沃特盧的教育科技公司“渴望學(xué)習”面向高校教育領(lǐng)域的學(xué)生，推出了“學(xué)生成功系統(tǒng)”的新產(chǎn)品名用于預(yù)測并改善其未來學(xué)習成績的大數(shù)據(jù)服務(wù)項目。

培生高等教育分公司的總裁格雷格·托賓說：“個性化學(xué)習是未來教育的一個關(guān)鍵點。我們把紐頓的技術(shù)整合到‘我的實驗室/高手掌握這個產(chǎn)品中，是整個行業(yè)進入個性化教育新時代的引領(lǐng)風氣之舉”。紐頓的創(chuàng)辦人、首席執(zhí)行官何塞·費雷拉說：“從今年秋季起，培生的課程材料將在紐頓技術(shù)的支持下，開始適應(yīng)性地滿足每個學(xué)生獨特的學(xué)習需求。學(xué)生能夠生成大量有價值的數(shù)據(jù)，紐頓可以分析這些數(shù)據(jù)，以此確保學(xué)生以最有效、最高效的方式學(xué)習。這是教育的一個新的前沿領(lǐng)域”。按照已經(jīng)達成的協(xié)議，這兩家公司2013年將進一步擴大合作，把大學(xué)數(shù)學(xué)、大學(xué)統(tǒng)計學(xué)、大學(xué)一年級作文、經(jīng)濟學(xué)以及科學(xué)等領(lǐng)域納入其產(chǎn)品中去。

（作者單位：中國礦業(yè)大學(xué)文學(xué)與法政學(xué)院）