大數據時代下的智慧教育應用探析

陳 松，馬 丹，高琳琳，葛忠強

（1.沈陽工程學院 體育教學部，遼寧 沈陽 110136；2.沈陽工程學院 公共外語教學部，遼寧 沈陽 110136；3.沈陽工程學院 國際教育學院，遼寧 沈陽 110136）

大數據時代下的智慧教育應用探析

陳 松1，馬 丹2，高琳琳2，葛忠強3

（1.沈陽工程學院 體育教學部，遼寧 沈陽 110136；2.沈陽工程學院 公共外語教學部，遼寧 沈陽 110136；3.沈陽工程學院 國際教育學院，遼寧 沈陽 110136）

隨著“互聯網+”、云計算、云存儲等新一代信息技術的飛速發(fā)展，人們對數據的應用正在逐步走向普及，社會正在迎來“大數據時代”。大數據的一些應用已經改變了人們傳統的思維模式，與人們生產、生活息息相關的諸多行業(yè)、領域也因此而被大數據時代所改變。教育作為一項延續(xù)了幾千年的行為，如何順應時代的發(fā)展，如何利用大數據發(fā)掘其內在價值，還有更廣闊的思索和發(fā)展空間。分析當今主流教育模式，結合具體教育行為，探析大數據與教育的相互融合，推進教育與大數據的融合發(fā)展，這些正是智慧教育的精髓所在。

大數據 ；云計算；云存儲；智慧教育

一、大數據是什么

有關大數據的概念眾說紛紜，一般概念的大數據通常指的是高度集成的數據資源共享，也就是互聯網+發(fā)展到一定階段所形成的規(guī)模性的應用業(yè)態(tài)。事實上，人類對大數據的應用也并非從如今開始，所謂“借古鑒今”實際上就是在利用大數據?！盎仡櫄v史的長河，以史為鑒，可知興衰”，“歷史”實際上就是數據，“以史為鑒”就是分析數據，“可知興衰”就是利用數據。只是如今，互聯網和信息技術高速發(fā)展，人們可以把“借古鑒今”的行為通過計算機和網絡進行無限量的放大，形成一定的規(guī)模，以至于應用到教育以及其他社會領域，形成了各類所謂大數據的應用。

二、智慧教育是什么

近年來，隨著大數據時代的到來，國內興起了智慧城市建設的熱潮，同時興起的還有一系列智慧化工程，智慧教育也是其中很重要的一個組成部分。一個城市如果建設智慧城市，必然會提出智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧城管等一系列智慧工程。但在對智慧教育的規(guī)劃和建設過程中，絕大多數城市的教育管理部門提出的所謂智慧教育，實際上還沒有達到真正意義的智慧。一些數字化的課件、多媒體的教學以及基于互聯網的一些教學應用被理解為是智慧教育的應用，但其實這些僅僅是智慧教育的初級階段，是開展智慧教育的基礎，也可以理解為是數字教育，是為了提高工作效率而采取的一些信息化手段和措施。事實上，智慧教育和數字教育是兩個不同的概念，數字教育是智慧教育的基礎，智慧教育不僅局限于數字教育，而是不但要讓教育這個行為變得更加高效，還要讓教育變得更加聰明，也就是盡可能地去實現讓教育行為多做有用功，少做或不做無用功。實現智慧教育僅僅把信息化和教育相結合還不夠，只有把大數據與教育相結合，再融入創(chuàng)新型的應用，才能形成真正的智慧教育[1]。

三、大數據如何在教育領域體現

大數據的應用通常是一個有機的鏈條，從最初數據的生成、采集、存儲，到數據的計算、比對、分析，再到數據的應用，形成新的數據。體現在教育領域也是同樣的道理，智慧教育需要在大數據應用鏈條的各個環(huán)節(jié)都形成合力，這個鏈條才會正常的運轉。在大數據應用的鏈條中，主要可以分為數據的采集、數據的分析和數據的應用三個環(huán)節(jié)[2]。

（一）數據的采集

對于教育而言，數據的概念是非常廣泛的，一道數學題本身就是一條數據，一個學生對一道數學題的計算結果也是數據，有多少個學生做過這道數學題仍然是數據。對數據挖掘得越深，其未來所產生價值的可能性也就越大。同樣以一個學生算一道數學題為例，數學題本身是最表層的數據，在這個基礎上開始挖掘，會有大量的數據隨之產生，哪些學生做了這道題、做題的結果、做題的過程、做題的時間等都是可以被采集、利用的數據對象。

在教育領域，對數據的采集通常是具有目的性的。相對于數據分析和數據應用而言，教學過程所生成的數據量是非常龐大的，數據屬性、類別，以及不同人、不同行為所產生的數據彼此交叉會形成數據量并呈幾何級數增加，對全部生成數據進行采集勢必會影響分析、處理能力的有效發(fā)揮，實際上不是很現實[3]。為此，通常在數據采集的過程中要根據數據分析和處理的能力、根據預先設定好的數據類別，有目的地進行采集數據，再進行集中的存儲。

（二）數據的分析

數據的分析是一個介于數據采集和數據應用之間的過程。把采集來的某一項數據進行簡單的存儲，不論如何去分析、計算，通常也無法產生更多的價值，但如果將多項采集來的數據進行分析，再通過比對彼此間的聯系，就會得到不同的結果，從而產生價值。還是以學生算數學題為例，如果1個學生算一道數學題作為數據被采集，分析的結果就是這個學生算對了，或者算錯了，與傳統方式考試對該學生算題的過程進行判斷沒有任何區(qū)別。但如果將10個學生、100個學生計算同一個數學題的數據進行累加，再通過分析比對，結果就完全不一樣了。如果100%的學生都做對，那足可以說明這道題的難度偏低；如果80%的學生做對，可以說明這道題難度適中；如果低于60%的學生做對，說明這道題的難度偏高。根據對多道試題難度進行計算，還可以對不同試題的難度做出判定。同理，通過對不同學生做相應難度題的結果數據進行分析，再經過累加計算，也可以得出某個學生是優(yōu)等生、中等生還是差等生等學習程度的認定。

在教學領域提高數據分析的水平是有效提高教學目的性的關鍵，也是大數據應用的精髓。實際上，傳統的教育也不乏對數據的分析，如我們已經熟知的“易錯練習題集錦”和“模擬考試”等形式，都是通過分析以往學生考試容易出現的問題，再把問題提出來，便于學生有目的性地解決問題。大數據分析不外乎就是基于更加龐大的數據量，加之超強的計算能力，使分析的范圍擴得更大、分析的深度變得更深、分析的結果更加有利于學習。

（三）數據的應用

數據的應用是采集和分析數據的最終目的，也是體現大數據重要價值的關鍵環(huán)節(jié)。還是以學生算數學題為例，如果讓一個優(yōu)等生做一道難度極低的試題，答對的可能性極大，但事實上并沒有達到練習的目的，幾乎等同于做了無用功；相反，如果一個差等生做一道高難度題，答錯或者做不出來的可能性也很大，也同樣達不到練習的目的。只有根據老師的教學意圖，讓相應檔次學生做到適合的試題才可以達到提高學生學習效率的目的[4]。

在實際的教學過程中，通常老師的精力是有限的，老師不可能對所有學生做的所有試題全面掌握。老師的教學意圖應該以大數據應用的形式體現在教學的行為之中，基于采集的大量數據，利用大數據進行分析，實現對不同類別學生教學的分類管理，把傳統意義的因材施教體現在實際的教學行為過程之中，從而達到全面提高教學效率的目的[5]。同理，基于龐大的教學數據，還可以基于不同的教學目標，開展多種大數據的應用。

四、智慧教育的各類表現形式

基于人們對教育行為的理解，依托強大的大數據應用手段，智慧教育在諸多領域已經得到了廣泛應用，在應用層面的表現形式是多種多樣的，較為典型的應用可體現為以下形式。

（一）分類教學

在一個集體中的多個學生，其學習能力和接受能力往往是參差不齊的，由于教師資源是有限的，不可能為每個學生配備專屬的教師去指導學習。因而通過海量數據的分析，預先對學生學習能力、接受能力進行預判，再由預先配置的信息系統去選擇適合的教學方案，讓大數據來決定學生學習的方案，循序漸進，從而取得事半功倍的效果。

（二）智能記憶

學生在學習過程中會遇到一些需要記憶的知識點，人的記憶通常會有一個反復遺忘的周期，記住的知識點會在幾天后、幾周后最容易遺忘。依靠智能的助學系統，可以將需要記憶的知識點在最容易遺忘的時間點進行提醒并強化記憶，做到記憶知識點的智能提醒，提高記憶效率。

（三）智能選題

通過對海量試題數據的分析比對，選擇錯誤率較高的試題，有針對性地進行練習，把其他同學做題的過程作為經驗去借鑒，同學之間可以相互彼此借鑒，使學生可以在有限的時間內掌握更多的知識點。

（四）智能自我評價

以往對學生學習成績的評價只有通過考試、排榜才可以實現，老師需要出題、監(jiān)考、閱卷、排榜得出學生的最終排名，周期長、成本大。依靠大數據分析可以隨時獲得學生的單項排名、綜合排名以及各種評價，學生做的每一道試題都可以被系統作為數據錄入，通過多個試題結果的分析比對，即可得出學生的各學科水平、綜合能力，以及綜合排名等各項指標。通過取得可觀的自我評價，學生有針對性地進行學習，可以提高學生學習的積極性[6]。

以上為較為常見的智慧教育表現形式，根據學校環(huán)境不同、學生條件不同，智慧教育的表現形式也會有所不同。

五、智慧教育的解決方案

（一）加強信息基礎設施建設

信息基礎設施建設是開展各類信息化建設的基礎。加強無限寬帶與光纖網絡的融合發(fā)展，構建完善的信息基礎設施體系，是各類智慧教育應用系統建設的前提。

首先，加強光纖網絡建設。隨著智慧教育應用水平的不斷多樣化，視頻、音頻等在線傳輸已經逐步普及，對帶寬的要求不斷提高，傳統以銅介質傳輸的寬帶網絡已經難以滿足與日俱增的帶寬需求，光纖寬帶是解決各類智慧教育應用的基礎。

其次，加強無線寬帶建設。無線寬帶的接入方式有很多種，現階段對于智慧教育而言最根本的在于校園的無線WiFi建設。作為智慧教育的受眾群體，學生的經濟承受能力較弱，在校園內為學生提供免費的無線WiFi是較為切實可行的解決方案。

最后，從長遠發(fā)展來看，加強全社會3G、4G網絡的覆蓋，以及社會熱點地區(qū)的WiFi覆蓋也是智慧教育乃至智慧城市發(fā)展的必由之路[7]。

（二）打造智慧教育云平臺

智慧教育要求大數據的資源相對集中，因而，對數據資源的管理需要集中的平臺。智慧教育云平臺是以政府為主導、學校為主體、學生為中心，整合校內、校外各類資源的新模式。平臺融合政府、學校、學生、第三方等多參與方，通過不同的方式在云平臺上相互影響，形成良性的教育生態(tài)圈。云平臺是介于信息基礎設施和綜合智慧應用之間的平臺，是開展各類智慧應用的基礎。依托智慧教育云平臺，各類智慧教育應用可以獲取相對共性的軟硬件資源以及數據資源[8]。

（三）落實國家宏觀政策

智慧教育的全面發(fā)展需要正確的方針指引?！安灰砸?guī)矩，不成方圓”，國家在智慧教育方面為各省市、各地區(qū)提出了明確的方針指引：2012年9月5日，劉延東副總理（時任國務委員）在全國教育信息化工作電視電話會議上提出，“十二五”期間，要以建設好“三通兩平臺”為抓手，也就是“寬帶網絡校校通、優(yōu)質資源班班通、網絡學習空間人人通”，建設教育資源公共服務平臺和教育管理公共服務平臺。根據國家的大政方針，智慧教育將會在很大程度上避免重復建設和不必要的投資。

（四）做好頂層設計規(guī)劃

雖然國家在宏觀方針指引方面為教育信息化發(fā)展指明了方向，但是我國幅員遼闊、人口眾多，區(qū)域經濟發(fā)展和教育水平參差不齊，不可能用統一的方式去指導每個省市和地區(qū)智慧教育的建設。因此，各省市、各地區(qū)需要根據本區(qū)域經濟發(fā)展情況，圍繞本區(qū)域教育工作的重點，制定適合本區(qū)域的智慧教育發(fā)展規(guī)劃，以此來指導本區(qū)域內各類教育信息資源的整合，并在此基礎上制定切實可行的實施方案，推進各類教育智慧化的應用。

（五）創(chuàng)新思維模式

智慧教育是教育信息化高度發(fā)展的新型教育業(yè)態(tài)，是“互聯網+教育”發(fā)展到一定程度的表現，做好智慧教育的根本在于思維模式的創(chuàng)新。一切智慧教育的表現形式都是通過改變原有的教育方式來實現，大數據改變了常規(guī)的思維模式，使得教育領域的一些行為也隨之改變，為人們更高效地實施教育行為提供了無限的可能[9]。

六、結語

總而言之，在大數據時代環(huán)境下，發(fā)展智慧教育，通過實現教育過程的智慧化，實現教學效率的提高、教學深度和廣度的拓展以及教學覆蓋面的提升，是當今我國發(fā)展教育的必由之路。近些年，教育行業(yè)在信息化建設方面已經取得了長足的發(fā)展，在數字校園和教育主干網建設等信息基礎設施方面有了較大投入，已經從傳統教育向數字教育邁出了重要的一步。但在大數據時代的背景下，僅僅依靠數字教育顯然是存在一定的局限性的，只有通過提高創(chuàng)新意識，敢于挖掘、嘗試創(chuàng)新型應用，推進教育與大數據的深度融合，才有可能實現智慧教育的深入發(fā)展，才有可能實現綜合教育水平的全面提升[10]。依托大數據發(fā)展智慧教育，任重而道遠，但確是教育現代化的大勢所趨，前景無限。

［1］劉淇峰.基于云的智慧教育平臺設計與實現［D］.北京：北京工業(yè)大學，2015.

［2］胡弼成，王祖霖.“大數據”對教育的作用、挑戰(zhàn)及教育變革趨勢——大數據時代教育變革的最新研究進展綜述［J］.現代大學教育，2015（4）：98-103.

［3］龍虎，張小梅，唐林海.大數據背景下智慧教育云平臺的構建研究［J］.電腦知識與技術，2015（20）：109-111.

［4］王萍.大數據時代提升教師數據智慧研究［J］.開放教育研究，2015（3）：30-37.

［5］鐘曉流，宋述強，胡敏，等.第四次教育革命視域中的智慧教育生態(tài)構建［J］.遠程教育雜志，2015（4）：34-40.

［6］魯玉婷.大數據時代的智慧化校園——寧波市職業(yè)技術教育中心學校信息化教育改革訪談［J］.職業(yè)，2015（20）：16-17.

［7］龍虎，梁麗香.大數據背景下智慧教育云平臺的設計與實現［J］.福建電腦，2015（9）：30-41.

［8］陳克明.大數據時代高校智慧校園服務平臺建設研究［J］.數字技術與應用，2015（12）：95.

［9］楊現民，唐斯斯，李冀紅.發(fā)展教育大數據：內涵、價值和挑戰(zhàn)［J］.現代遠程教育研究，2016（1）：50-59.

［10］許芳杰.數據智慧：大數據時代教師專業(yè)發(fā)展新路向［J］.中國電化教育，2016（10）：18-23.

Application of Smart Education in the Era of Big Data

Chen Song1，Ma Dan2，Gao Linlin2，Ge Zhongqiang3
（1.Department ofPE，ShenyangInstitute ofEngineering,ShenyangLiaoning110136；2.Department ofForeign Languages，ShenyangInstitute ofEngineering，ShenyangLiaoning110136；3.College ofInternational Education，ShenyangInstitute ofEngineering，ShenyangLiaoning110136）

With the swift development and growth of information technology，such as Internet，cloud computing，and cloud storage，the application of data by human beings has been popularized gradually.Since data’s acquisition，storage，management and analysis are occurringconstantly，newvalue could have been produced correspondingly，and the value possesses great potentials and broad prospects for development.A newera comes，and it is the so called big data era.In the big data era，people’s thinking styles and routine of life are being changed as well.As an action taken for thousands of years，education has broad thinking and development space，when it is facing adjusting to new times and exploringits intrinsic value byexploitingbigdata.The veryessence of smart education lies in based on the analysis of current mainstream education model，considering with the objective circumstances of specific educational behavior，probingintoand pushingon the mutual integration ofbigdata and education.

bigdata；cloud computing；cloud storage；smart education；application analysis

G 43

A

1674-5450（2017）04-0118-04

【責任編輯：趙 穎 責任校對：李 菁】

2017－05－05

2015年遼寧省教育科研管理智庫項目（39）

陳松，男，遼寧沈陽人，沈陽工程學院教授，高等教育管理碩士，主要從事高等教育研究。