大數(shù)據(jù)環(huán)境下對教育行為的重構(gòu)

姚 海

（福建省浦城縣夢筆學(xué)校，福建浦城 353400）

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和信息化進(jìn)程加快，再加上數(shù)據(jù)處理技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，人們開始逐漸步入大數(shù)據(jù)時代。大數(shù)據(jù)處理技術(shù)在人們的工作和學(xué)習(xí)中將扮演十分重要的角色。在現(xiàn)今的社會，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用越來越彰顯它的優(yōu)勢，它占領(lǐng)的領(lǐng)域也越來越大，教育領(lǐng)域也進(jìn)入大數(shù)據(jù)時代。調(diào)查掌握數(shù)據(jù)現(xiàn)實可行，讓教育工作者更好地了解學(xué)生的信息，走進(jìn)學(xué)生的生活。

本文結(jié)合大數(shù)據(jù)的時代背景，就計算機(jī)信息處理技術(shù)類型進(jìn)行探討，并展望其發(fā)展趨勢，希望能為教育工作開展提供一種新思路。

一、大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的區(qū)別

大數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)采集來源以及數(shù)據(jù)應(yīng)用方向上與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)有著本質(zhì)的區(qū)別。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)往往是一個階段性的、針對性強(qiáng)的評估，比如學(xué)業(yè)成績，某個具體指標(biāo)的數(shù)據(jù)。其采樣的數(shù)據(jù)比較單一，其中一個數(shù)據(jù)出錯就可能造成系統(tǒng)誤差；因此傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析主要顯示的是群體水平，如學(xué)生整體的學(xué)業(yè)成績水平，學(xué)生體質(zhì)與身體發(fā)育的狀況，分析家長對學(xué)校的滿意度等等。舉例來說，一個學(xué)生在九年制義務(wù)教育階段，所產(chǎn)生的傳統(tǒng)量化數(shù)據(jù)大概只占10K的數(shù)據(jù)量，個人與家庭基本信息、畢業(yè)學(xué)校、任教教師、各學(xué)期各學(xué)科階段成績，生理數(shù)據(jù)、優(yōu)秀與不良信息記錄等。

大數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行即時性的記錄，數(shù)據(jù)量比較大，冗余度比較大。個別數(shù)據(jù)的誤差，對整體的分析影響比較小。在數(shù)據(jù)方面，我們原來沒有記錄的、沒有關(guān)注或者由于技術(shù)原因不能收集的信息，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)都可以記錄和分析。當(dāng)前荷蘭前沿的行為觀察軟件商——NOLDUS公司的研究數(shù)據(jù)表明，普通中學(xué)一個學(xué)生的一節(jié)課中，能被大數(shù)據(jù)記錄和分析的數(shù)據(jù)就達(dá)5到6個GB。 大數(shù)據(jù)分析主要是通過關(guān)注個體學(xué)生在課堂等環(huán)境中的微觀表現(xiàn)，并且是在學(xué)生不自知的情況下被觀察、收集的，不影響學(xué)生任何的日常學(xué)習(xí)與生活，采集的數(shù)據(jù)自然、真實[1]。

二、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)對教育教學(xué)行為的重構(gòu)

1.學(xué)校教學(xué)活動

大數(shù)據(jù)技術(shù)讓數(shù)據(jù)的分析具體到個人的每一個過程，學(xué)生真正成為一個教育過程的個體，使我們倡導(dǎo)的個性化教育具有了可行性。

我們平時布置的課外作業(yè)基本都是面向所有人，每個人完成的題目是相同的，因為集體教學(xué)的方式，就是將我們認(rèn)為同齡的也是我們所認(rèn)為的相當(dāng)學(xué)習(xí)水平的學(xué)生聚在一起，給予相同的教育以節(jié)省成本，而實際的情況是每個學(xué)生都是有個體差異的。只有當(dāng)大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過多方面的數(shù)據(jù)挖掘幫助我們精確地了解每一個學(xué)生的真實學(xué)業(yè)水平和學(xué)習(xí)能力水平，才可以讓“因材施教”的理想成為現(xiàn)實。

例如，從學(xué)生操作鼠標(biāo)的情況就可以研究學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，從學(xué)生鼠標(biāo)的點擊頻率、鼠標(biāo)的軌跡、鍵盤輸入的速度、字符更改的情況，就可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生對知識點的掌握情況，對掌握薄弱的知識點需要重點強(qiáng)調(diào)。再如，在做作業(yè)的時候，某學(xué)生的第1題答對了，系統(tǒng)就自動跳過第4題和第9題，答對第1題的學(xué)生就不需要做重復(fù)的題型浪費時間。另一位同學(xué)做錯了第2題，系統(tǒng)就會讓他繼續(xù)做第5和第8題，這是因為經(jīng)過數(shù)據(jù)比對，做錯第2題的學(xué)生，能通過第5和第8題操練、鞏固他缺乏的知識點。

大數(shù)據(jù)給教育教學(xué)行為帶來的重構(gòu)主要體現(xiàn)在三個方面：一是幫助我們找到真正影響學(xué)生成長的教育行為因素。二是，讓我們更真實地了解學(xué)生的狀況。三是幫助我們的教育行為走向個性化，為學(xué)生量身定制最適合他的教育方式。

2.學(xué)生評價

考試和老師的評語是有效測量學(xué)生成長的方法。著名技術(shù)活動家、《連線》雜志的主編凱文·凱利（Kevin Kelly）“自我量化”就是要做到用大量的數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)挖掘，從中分析出自己或?qū)W生的行為目標(biāo)。相較于人類的自我意識：一是人的感覺是會存在盲點的，直覺的可信任度比較低，人類理性思維也有局限性，即使人類的大腦有驚人的記憶力，信息加工能力仍然較弱，并有較大的個體差異。更多時間，我們都會高估人類理性的力量，從而對于情緒對我們判斷的影響力大大低估。

一個成績，它帶給我們的數(shù)據(jù)是什么?可以是簡簡單單的一個分?jǐn)?shù)。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，我們可以輕松獲得大量實際的數(shù)據(jù)：無論是大小題目的得分，還是選擇題的勾選。學(xué)生做一道題需要花多長時間，他有沒有更改過自己的答案；在做這些題目的時候，是沿著正常的序列，還是挑選著答題；甚至學(xué)生在什么時間翻開了試卷，他還有沒有剩余的時間用于檢查；他在檢查過程中發(fā)現(xiàn)了哪些題目錯誤了，并進(jìn)行了修改……這樣的實效數(shù)據(jù)，比一個卷面上最后的得分價值來得高很多。這不僅僅是一次考試，這是把課程、師生課堂互動的每個環(huán)節(jié)都加入了大數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可視化工具也顯示了良好的潛力。比如用一種簡單的用戶界面展示主要績效指標(biāo)，允許學(xué)校管理者看到他們的學(xué)生的總體表現(xiàn)。

以下圖1～4就是上海閔行區(qū)梅垅中學(xué)在大數(shù)據(jù)支撐下的學(xué)生成績分析。從中可以分析出學(xué)生實際學(xué)業(yè)水平。

圖1 英語成績評估

圖2 英語試卷模塊分析

圖3 英語試卷難易度分析

圖4 閱讀習(xí)慣分析

3.學(xué)校智能化管理

美國教育部1968年成立了“全美教育數(shù)據(jù)統(tǒng)計中心”。1968-2002年這34年間，經(jīng)過對教育數(shù)據(jù)的長時間摸索并反復(fù)分析，探索形成了較為完整的教育數(shù)據(jù)處理方法，2002年美國教育部明確了數(shù)據(jù)在教育決策中的決定性地位，通過《教育科學(xué)改革法》，規(guī)定教育制定的所有政策都要在實證數(shù)據(jù)支持下進(jìn)行。2002年，美國的教育研究所和全美教育數(shù)據(jù)中心進(jìn)行重組，組成全美最重要的教育決策咨詢機(jī)構(gòu)——教育科學(xué)研究院(IES，Institute of Educational Science)。

數(shù)據(jù)驅(qū)動教育工具已經(jīng)在美國很大范圍內(nèi)使用。舉例來說，16個州的學(xué)校，使用數(shù)據(jù)勘探技術(shù)去確認(rèn)處于危險中的學(xué)生。通過使用關(guān)鍵因素（如曠課，紀(jì)律問題，課堂表現(xiàn)變化）預(yù)測模式，教育者可以確認(rèn)哪些學(xué)生最有可能退學(xué)。

2015年上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心舉辦的EMC杯首屆智慧校園開放數(shù)據(jù)大賽，開放了經(jīng)過隱私化處理后的3萬名同學(xué)的校園一卡通消費數(shù)據(jù)，和同學(xué)使用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的站點流量數(shù)據(jù)，共有1400萬條。一卡通消費數(shù)據(jù)涵蓋了餐飲、洗浴、水果、咖啡、圖書館、健身、娛樂等各類學(xué)生消費行為中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，而Wi-Fi數(shù)據(jù)則包含了PC端、移動端所使用的各類主流網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及其使用時間與地點數(shù)據(jù)。為同學(xué)們提供了一個實踐大數(shù)據(jù)和構(gòu)建智慧校園的平臺，讓同學(xué)們在紛繁復(fù)雜的大數(shù)據(jù)世界中，能夠發(fā)揮創(chuàng)造力，玩轉(zhuǎn)大數(shù)據(jù)[2]。其中，中科院的盈虛有數(shù)團(tuán)隊開發(fā)了能夠投入校園真實運用的智慧校園應(yīng)用系統(tǒng)。該團(tuán)隊打出的口號是：我們可能比你更了解你自己，通過對校園生活多方面數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)了一系列問題和其背后的規(guī)律。比如，此時此刻，校園的哪一個食堂比較擁擠？如何避開食堂就餐的高峰期？同學(xué)們的網(wǎng)絡(luò)閱讀習(xí)慣透露了學(xué)生群體的哪些興趣和關(guān)注點？團(tuán)隊分析從本科到博士的特定網(wǎng)站瀏覽數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)很多有趣的現(xiàn)象。通過對瀏覽安居客網(wǎng)站數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)高年級同學(xué)，尤其是博士，更關(guān)注房產(chǎn)問題，女生比男生更上心；通過對瀏覽應(yīng)屆生網(wǎng)站數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)招聘狂潮在大四和研三，而博士就業(yè)壓力似乎不太大，也可能因為部分博士并不通過常規(guī)社招方法就業(yè)；通過對瀏覽世紀(jì)佳緣網(wǎng)站數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)上海交通大學(xué)的男女生都會使用該類網(wǎng)站，尤其在快畢業(yè)的年紀(jì)更是明顯。盈虛有數(shù)團(tuán)隊設(shè)計了一個數(shù)據(jù)驅(qū)動的APP，該APP主要有兩大功能，一是校園人流的可視化分析，包括圖書館人數(shù)和食堂人數(shù)，通過實時數(shù)據(jù)的展示，可以讓同學(xué)們在任何位置、任何時間了解到校園設(shè)施和校園資源的使用情況，可在一定程度上起到分流、避免擁堵的作用；二是智能推薦算法，根據(jù)用戶習(xí)慣，推薦就餐地點和網(wǎng)站站點。

大數(shù)據(jù)讓每一個同學(xué)都能夠看到校園生活中的數(shù)據(jù)規(guī)律，也為學(xué)校管理者的管理決策提供了數(shù)據(jù)支撐。

三、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

1.數(shù)據(jù)挖掘的合理性

數(shù)據(jù)挖掘是將海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，從而揭示海量數(shù)據(jù)之間隱藏的關(guān)系、模式和趨勢，為決策者提供新的知識。大數(shù)據(jù)領(lǐng)域?qū)＜彝孔优嬲J(rèn)為：通過數(shù)據(jù)挖掘可以從用戶過去的行為數(shù)據(jù)中預(yù)測將要發(fā)生的行為信息，為其匹配個性信息。因此，如何構(gòu)建一個合理的教育教學(xué)模型，是大數(shù)據(jù)能否成功指導(dǎo)學(xué)校管理決策、推進(jìn)學(xué)生個性學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。

2.保護(hù)個人隱私

受大數(shù)據(jù)追求全數(shù)據(jù)、混雜性、相關(guān)關(guān)系和數(shù)據(jù)化的趨勢影響，每個人的數(shù)據(jù)和每個人的信息權(quán)，面對無約束、無區(qū)別的搜羅和運用的危害。個人隱私被泄露、被濫用已成為無法回避的事實?？M繞每個人數(shù)據(jù)的灰色行當(dāng)，蘊含獲得、保藏、出售、應(yīng)用等等這些方面，但是他們最終想追求的是買賣銷售、經(jīng)濟(jì)欺詐和騙取。

同時，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)對用戶信息隱私疏于保護(hù)。近日，《南方都市報》與中國政法大學(xué)傳播法研究中心聯(lián)合發(fā)布了1000家常用網(wǎng)站、手機(jī)應(yīng)用的用戶信息保護(hù)政策透明度排名。在參與測評的1000家平臺中，超過50%的平臺評分為“低”級別，其中，有157家平臺不提供隱私保護(hù)政策。

學(xué)生數(shù)據(jù)的歸納、整理和運用，與學(xué)生的個人隱私權(quán)有關(guān)，大數(shù)據(jù)能不能保證學(xué)生的權(quán)益，同時對教育教學(xué)給予幫助，更多地在于能否在開拓應(yīng)用每一位學(xué)生數(shù)據(jù)時避害就利、完成雙方面的均衡。

結(jié)語

大數(shù)據(jù)時代的到來，促成信息技術(shù)手段有效應(yīng)用于教學(xué)與科研。通過大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘，使教育、教學(xué)的施行從關(guān)心整體變成關(guān)心個人，從而使教育個性化[3]。大數(shù)據(jù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用也會迎接許多挑戰(zhàn)，要大范圍開展使用，還需要細(xì)致思考，爭取利用大數(shù)據(jù)對教育教學(xué)的行為重構(gòu)，為國家培養(yǎng)更多優(yōu)秀的人才。

[1] 張韞.大數(shù)據(jù)改變教育(節(jié)選)[J].基礎(chǔ)教育論壇,2014,(11):43-45.

[2] 姜楠,許維勝.基于校園一卡通數(shù)據(jù)的學(xué)生消費及學(xué)習(xí)行為分析[J].微型電腦應(yīng)用,2015,31(02):35-38.

[3] 陳律.大數(shù)據(jù)背景下學(xué)習(xí)分析技術(shù)對教學(xué)模式的變革[J].中國教育信息化,2013,(24):15-17.