大數(shù)據(jù) 大視野 大教育

千百年來，人類并沒有真正弄清楚學(xué)生是如何學(xué)習(xí)的，教育工作者常自詡“智慧的教授者”或“智慧的接生婆”。不過，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，這一狀況正在改變。大數(shù)據(jù)顛覆了人類探索和認(rèn)知世界的方式，為教育打開了一扇大門。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以“數(shù)據(jù)化”教師和學(xué)生的行為表現(xiàn)，深入挖掘?qū)W生成長(zhǎng)規(guī)律，讓學(xué)生思維“透明”。由此，教育將會(huì)發(fā)生巨大變革，并在21世紀(jì)脫下“準(zhǔn)科學(xué)”的外衣，全面邁入科學(xué)的殿堂。

學(xué)生可以這樣學(xué)習(xí)嗎

在大數(shù)據(jù)概念風(fēng)靡之前，人們已經(jīng)在運(yùn)用大數(shù)據(jù)思想方法探索解決教育難題了。2010年2月，受南非凱米國(guó)際教育研究所邀請(qǐng)，筆者對(duì)南非西開普敦省中小學(xué)教育信息化發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了考察交流。我們被安排到一所偏遠(yuǎn)的農(nóng)場(chǎng)小學(xué)參觀。在寬敞、明亮的計(jì)算機(jī)教室里，看到20多位學(xué)生正在做四則運(yùn)算“速度測(cè)試”訓(xùn)練，只見學(xué)生們一個(gè)個(gè)眼睛盯著屏幕，手在鍵盤上快速移動(dòng)，耳畔響起一片鍵盤敲擊聲。大部分學(xué)生在快速盲打錄入，也有的學(xué)生操作十分緩慢，既要看屏幕，又要看鍵盤。6分鐘測(cè)試結(jié)束了，有的學(xué)生PI只得了10，做了100多道題，答對(duì)了80多道題；而表現(xiàn)最好的學(xué)生PI得了35，做了412道題，答對(duì)了397道題。在場(chǎng)的專家和老師為這名取得好成績(jī)的學(xué)生發(fā)出一片贊嘆聲。

南非小學(xué)生在做數(shù)學(xué)“速度測(cè)試”練習(xí)（攝影/張杰夫）

短短6分鐘發(fā)生的一切讓我感到震撼。我的第一反應(yīng)是：這是學(xué)習(xí)嗎？數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)可以在這樣似乎不經(jīng)過大腦思考、在一片操作鍵盤的聲音中完成嗎？坐車回來的路上，我?guī)е苫髥柈?dāng)?shù)氐难芯咳藛T，她說，“速度測(cè)試”是在幫助學(xué)生提高四則運(yùn)算技能，相當(dāng)于學(xué)生在做“思維的體操”。這種訓(xùn)練十分重要，如果學(xué)生沒有很好掌握這些低級(jí)的思維技能，技能沒有達(dá)到自動(dòng)化，那么，他就很難進(jìn)入下一步高級(jí)思維技能的學(xué)習(xí)了。的確，四則運(yùn)算技能自動(dòng)化訓(xùn)練十分重要。不過，這種訓(xùn)練需要經(jīng)過大量的、機(jī)械的、乏味的練習(xí)，才能達(dá)到自動(dòng)化程度。腦科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，一般情況下短期記憶只有進(jìn)行300次～500次重復(fù)才會(huì)形成長(zhǎng)期記憶，才能真正變成自己的知識(shí)和技能。也就是說，一項(xiàng)技能從知曉、會(huì)做到自動(dòng)化，需要經(jīng)過大量的訓(xùn)練，只有這樣，技能才能存儲(chǔ)在長(zhǎng)期記憶的大腦表層，在未來使用時(shí)，可以不經(jīng)過大腦快速調(diào)到工作記憶，以解決問題。在傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)中，一般只注重學(xué)生答題的正確率，而忽略對(duì)技能是否達(dá)到自動(dòng)化的速度要求。為了取得好成績(jī)，學(xué)生只能采取“題海戰(zhàn)術(shù)”，盲目地做大量練習(xí)。

南非研究人員在長(zhǎng)期摸索、反復(fù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造出學(xué)生十分喜歡、效果顯著的“速度測(cè)試”技能訓(xùn)練方式，并在其中加入了PI的指標(biāo)。PI是英文Performance Index的縮寫，指“成績(jī)指數(shù)”或“性能指數(shù)”。通常情況下，PI在15以下表示技能不合格；15～25表示技能合格；25～35表示技能基本達(dá)到自動(dòng)化了；35～45表示比較優(yōu)秀了；50以上的就是天才了。那么PI標(biāo)準(zhǔn)又是從何而來？來自于一個(gè)國(guó)家，甚至世界多個(gè)國(guó)家學(xué)生學(xué)習(xí)四則運(yùn)算時(shí)所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，通過對(duì)其進(jìn)行分析，確定PI數(shù)值。有了PI，就有了衡量每位學(xué)生、每所學(xué)校，甚至每個(gè)國(guó)家學(xué)生學(xué)習(xí)四則運(yùn)算的自動(dòng)化程度的客觀標(biāo)準(zhǔn)了，這不僅大幅度提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率，還促使數(shù)學(xué)教學(xué)由經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)?！八俣葴y(cè)試”只是大數(shù)據(jù)技術(shù)在南非自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用之一。在教育實(shí)踐中，南非教育工作者應(yīng)用大數(shù)據(jù)思想和方法取得良好的教育成效，并提供了世界性經(jīng)驗(yàn)。那么，究竟什么是大數(shù)據(jù)呢？大數(shù)據(jù)對(duì)教育意味著什么？

大數(shù)據(jù)，大視野：教育新思維

隨著信息技術(shù)迅猛發(fā)展，人類在收集、存儲(chǔ)、分析、使用數(shù)據(jù)的能力方面實(shí)現(xiàn)了巨大跨越，人們可以運(yùn)用大數(shù)據(jù)揭示世界運(yùn)行規(guī)律。這將對(duì)人類認(rèn)知世界的方式產(chǎn)生巨大影響。 2008年，《連線》雜志主編克里斯·安德森指出：“數(shù)據(jù)爆炸使得科學(xué)的研究方法都落伍了?！彼€表示，用一系列的因果關(guān)系來驗(yàn)證各種猜想的傳統(tǒng)研究范式已經(jīng)不實(shí)用了，如今它已經(jīng)被無需理論指導(dǎo)的純粹的相關(guān)關(guān)系研究所取代。[1]而最早洞見大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)的數(shù)據(jù)科學(xué)家之一維克托·邁爾-舍恩伯格也大膽預(yù)測(cè)：“在不久的將來，世界許多現(xiàn)在單純依靠人類判斷力的領(lǐng)域都會(huì)被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所改變甚至取代?！盵2]

1. 大數(shù)據(jù)變革教育思維

大數(shù)據(jù)是繼云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)之后IT產(chǎn)業(yè)又一次顛覆性的技術(shù)變革。然而，什么是大數(shù)據(jù)？目前，眾說紛紜。許多人認(rèn)為，大數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)太大或種類太多，以至于傳統(tǒng)工具無法有效管理的數(shù)據(jù)；也有人認(rèn)為，大數(shù)據(jù)是對(duì)大量復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、挖掘和分析，進(jìn)而做出趨勢(shì)預(yù)測(cè)的新方法。維克托·邁爾-舍恩伯格教授認(rèn)為：“大數(shù)據(jù)是一種價(jià)值觀、方法論……是一場(chǎng)思維的大變革。[3]”“大數(shù)據(jù)開啟了一次重大的時(shí)代轉(zhuǎn)型。就像望遠(yuǎn)鏡讓我們能夠感受宇宙，顯微鏡讓我們觀測(cè)微生物一樣，大數(shù)據(jù)正在改變我們的生活以及理解世界的方式?！盵4]人類有了望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡，從此可以觀測(cè)太空世界和微觀世界，帶來了科學(xué)上的革命性進(jìn)步；而教育有了大數(shù)據(jù)，將由“模糊”教育時(shí)代進(jìn)入到精確化、科學(xué)化教育時(shí)代。教育不像自然科學(xué)那樣可以“精確”計(jì)算研究對(duì)象，教育的研究對(duì)象是人，不可測(cè)或測(cè)不準(zhǔn)。而教育有了大數(shù)據(jù)，就像醫(yī)學(xué)有了“核磁共振成像”技術(shù)，學(xué)生的思維在一定程度上成為可測(cè)的。核磁共振成像技術(shù)是通過連續(xù)切片動(dòng)畫，再合成繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像；大數(shù)據(jù)則是通過記錄每名學(xué)生“行為軌跡”（相當(dāng)于切片），再聚合、分析全體學(xué)生的行為數(shù)據(jù)，描繪出學(xué)生思維狀況圖。單個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)看似雜亂無章、毫無規(guī)律可循，但當(dāng)學(xué)生數(shù)據(jù)累積到一定程度時(shí)，學(xué)生的群體行為就會(huì)呈現(xiàn)出規(guī)律。這意味著學(xué)生的思維運(yùn)行方式是可計(jì)算的，思維的本質(zhì)可以還原為機(jī)械性的操作步驟，并由此可以讓學(xué)生的思維“透明”。大數(shù)據(jù)的研究方式是人類思維方式的大轉(zhuǎn)變，維克托·邁爾-舍恩伯格教授指出，這種轉(zhuǎn)變有三個(gè)特點(diǎn)：“不要隨機(jī)樣本，而是全體數(shù)據(jù)”；“不是精確性，而是混雜性”；“不是因果關(guān)系，而是相關(guān)關(guān)系”。[5]

2. 大數(shù)據(jù)讓教育由“模糊”走向精確化、科學(xué)化

大數(shù)據(jù)的精確、全面、及時(shí)和“讓數(shù)據(jù)說話”，為教育開拓了新的發(fā)展空間。

首先，大數(shù)據(jù)時(shí)代我們比任何時(shí)候都更接近發(fā)現(xiàn)真正的學(xué)生，讓教育工作者讀懂學(xué)生思維。學(xué)生的行為過程往往隱含著他們的思維特點(diǎn)，大數(shù)據(jù)可以捕捉這些表征，像學(xué)生在觀看教學(xué)視頻中暫?；蚧胤徘闆r；解題過程中答題時(shí)間、答對(duì)了多少、錯(cuò)了多少等情況；學(xué)習(xí)上有哪些特點(diǎn)、缺陷、困難、偏好、規(guī)律等；在學(xué)習(xí)論壇寫下的評(píng)論等。然后，對(duì)其進(jìn)行分析、挖掘，從中發(fā)現(xiàn)他們思維的特點(diǎn)和規(guī)律，幫助我們找到影響教育的真正因素。

其次，大數(shù)據(jù)變革了教與學(xué)方式，讓教學(xué)走向精確化、科學(xué)化。過去的教學(xué)，如何教全憑教師自己跟著感覺走。如今，大數(shù)據(jù)讓教學(xué)有了更加科學(xué)的依據(jù)和方法。像2010年筆者利用南非教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行的小學(xué)英語教學(xué)實(shí)驗(yàn)，就是根據(jù)非英語國(guó)家，特別是中國(guó)人難以張口說英語的原因，制定了相應(yīng)實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)利用英語語音系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行72音素自動(dòng)化訓(xùn)練，以期達(dá)到：“經(jīng)過一年音素訓(xùn)練，學(xué)生達(dá)到?jīng)]有不會(huì)讀的詞和句子的目標(biāo)?！边@種教學(xué)效果是傳統(tǒng)教學(xué)無法企及的。

再次，大數(shù)據(jù)讓教學(xué)評(píng)價(jià)由“死后驗(yàn)尸”變?yōu)椤斑^程性評(píng)價(jià)”。傳統(tǒng)教學(xué)學(xué)生成績(jī)會(huì)呈現(xiàn)正態(tài)曲線分布，其主要原因是由于學(xué)生學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)了認(rèn)知偏差無法得到及時(shí)糾正，進(jìn)而形成積累，最后造成學(xué)生出現(xiàn)“好中差”現(xiàn)象。這與教育人力不足和我們的評(píng)價(jià)方式有關(guān)?，F(xiàn)行的評(píng)價(jià)方式關(guān)注的是對(duì)學(xué)生“入門”和“結(jié)果”的關(guān)注，基本上采取的是終結(jié)性的“死后驗(yàn)尸”式的評(píng)價(jià)方式，對(duì)學(xué)習(xí)過程關(guān)注相對(duì)較弱。而大數(shù)據(jù)時(shí)代，教學(xué)系統(tǒng)可以讓成千上萬學(xué)生同時(shí)進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，并對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、反饋和評(píng)價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正學(xué)生的認(rèn)知偏差。

最后，教育管理科學(xué)化。大數(shù)據(jù)讓教育決策和管理建立在教育教學(xué)規(guī)律基礎(chǔ)上。學(xué)生是教育的主體，在準(zhǔn)確了解、反映學(xué)生群體規(guī)律方面，大數(shù)據(jù)可以發(fā)揮獨(dú)特作用。像南非教學(xué)系統(tǒng)可以記錄學(xué)生成長(zhǎng)過程，跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程，并可以提供每名學(xué)生基本情況、學(xué)習(xí)科目、測(cè)試成績(jī)，以及在每門課每個(gè)模塊的表現(xiàn)、強(qiáng)弱項(xiàng)等學(xué)生狀況報(bào)告。以此為基礎(chǔ)，系統(tǒng)還可以提供每個(gè)班級(jí)、學(xué)校、城市、省，甚至許多國(guó)家的教育基本信息。有了這些信息，教育管理者可以相互比較，找出差距，調(diào)整發(fā)展策略，教育也由原來粗獷的管理模式走向精細(xì)化、科學(xué)化管理道路。

大數(shù)據(jù)、大教育：教育變革的方向

2012年3月，美國(guó)政府頒布了《大數(shù)據(jù)研究與發(fā)展計(jì)劃》，旨在提高從海量和復(fù)雜數(shù)據(jù)中獲取知識(shí)的能力，以加速美國(guó)在科學(xué)與工程領(lǐng)域發(fā)明的步伐，增強(qiáng)國(guó)家安全，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。這標(biāo)志著大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為國(guó)家戰(zhàn)略，上升為國(guó)家意志。大數(shù)據(jù)的教育應(yīng)用正在顛覆“工業(yè)化學(xué)校教育模式”，促使人類教育加速邁向大規(guī)模教育時(shí)代。

在人類教育發(fā)展史上，教育經(jīng)過了“師徒制”教育時(shí)代、小規(guī)模教育時(shí)代，目前正走向大規(guī)模教育時(shí)代。所謂的大規(guī)模教育是指，學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)借助衛(wèi)星或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模傳播的教育活動(dòng)。千百年來，人類教育基本上都是小規(guī)模傳播過程，數(shù)十名學(xué)生上課跟隨一名老師學(xué)習(xí)，而隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、社交網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，這一狀況正在發(fā)生改變。像“太空課堂”，中國(guó)航天員創(chuàng)下了同時(shí)為8萬多所學(xué)校、6000多萬中小學(xué)師生上課的人類歷史上最大規(guī)模課堂教學(xué)的記錄。與此同時(shí)，近年來遠(yuǎn)程直播教學(xué)、“慕課”等教學(xué)形式的興起，數(shù)萬甚至上百萬學(xué)生借助于高科技手段，向中小學(xué)名校或世界一流大學(xué)優(yōu)秀教師學(xué)習(xí)，這昭示著人類教育正發(fā)生著一場(chǎng)自印刷術(shù)發(fā)明之后的又一次重大變革——大規(guī)模教育時(shí)代到來。美國(guó)前教育部長(zhǎng)威廉姆·本內(nèi)特強(qiáng)烈感到，“古希臘式的復(fù)興”正在發(fā)生，而斯坦福大學(xué)校長(zhǎng)約翰·亨尼西更直接地對(duì)《紐約客》雜志說，“海嘯來了”。[6]目前，大規(guī)模教育正在以下三個(gè)方面取得突破。

1. 構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的個(gè)性化學(xué)習(xí)、智慧學(xué)習(xí)

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》強(qiáng)調(diào)指出：“尊重教育規(guī)律和學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，為每個(gè)學(xué)生提供適合的教育?！盵7]但如何實(shí)現(xiàn)？人類個(gè)體千差萬別，前蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基曾說過：“每個(gè)學(xué)生都是一個(gè)獨(dú)立無二的世界”。[8]學(xué)生的需求也各有不同，但由于受生產(chǎn)力水平的限制，教育無法滿足大多數(shù)學(xué)生的個(gè)性化需求。而目前，這一狀況正發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。大規(guī)模教育雖然教學(xué)受眾群體巨大，但由于傳播流向分散，既可以“廣播”，也可以根據(jù)學(xué)生不同的需求實(shí)施個(gè)性化的“窄播”，讓每名學(xué)生都能體驗(yàn)到個(gè)性化優(yōu)質(zhì)教學(xué)服務(wù)。在學(xué)習(xí)過程中，每名學(xué)生的所有學(xué)習(xí)行為都會(huì)被自動(dòng)記錄下來，數(shù)百萬學(xué)生的數(shù)據(jù)匯集成“學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)”，人們通過對(duì)這個(gè)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，了解和發(fā)現(xiàn)學(xué)生更多的學(xué)習(xí)規(guī)律，不斷地改善教學(xué)系統(tǒng)。如此循環(huán)往復(fù)，不斷優(yōu)化，逐步形成全國(guó)性，甚至世界性優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源。到那時(shí)，人類教育將真正進(jìn)入到個(gè)性化學(xué)習(xí)、智慧學(xué)習(xí)的時(shí)代。

2. 翻轉(zhuǎn)課堂—— 教與學(xué)方式的變革

大規(guī)模教育將更多地采取翻轉(zhuǎn)課堂教與學(xué)方式。學(xué)生白天聽課，晚上回家做作業(yè)，這是幾百年來學(xué)校廣泛應(yīng)用的教學(xué)方式。如今學(xué)生可以在家里看授課教師教學(xué)視頻，第二天再到課堂上探討、消化、鞏固所學(xué)知識(shí)。翻轉(zhuǎn)課堂顛覆了千百年來人類教與學(xué)方式，將知識(shí)傳授的過程放在課外，學(xué)生可以選擇最適合自己的時(shí)間、地點(diǎn)和方式接受新知識(shí)；而傳統(tǒng)的學(xué)校、教室成為知識(shí)內(nèi)化、小組討論交流、做作業(yè)、答疑的場(chǎng)所。

3. 遠(yuǎn)程直播教學(xué)、“慕課”模式，讓優(yōu)質(zhì)教育資源自由流動(dòng)

大規(guī)模教育將通過遠(yuǎn)程直播教學(xué)、“慕課”教學(xué)模式，讓優(yōu)質(zhì)教育資源自由流動(dòng)。所謂遠(yuǎn)程直播教學(xué)是指，通過衛(wèi)星、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)況直播或錄播城市中小學(xué)名校優(yōu)秀教師課堂教學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)優(yōu)質(zhì)教育資源共享的目的。遠(yuǎn)程直播教學(xué)是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的一種新型教學(xué)模式，可以同時(shí)為數(shù)百所學(xué)校提供遠(yuǎn)程直播教學(xué)，將優(yōu)秀教師智慧送到最需要的地方。遠(yuǎn)程直播教學(xué)模式經(jīng)過10余年探索，已經(jīng)形成了一條將城市優(yōu)秀教師智慧“送到”薄弱地區(qū)學(xué)校，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)教育均衡發(fā)展的新路?！澳秸n”是大規(guī)模在線開放課程英文Massive Open Online Courses縮寫MOOCs的中文譯音，主要是指學(xué)生的在線學(xué)習(xí)。“慕課”更像是一所建立在互聯(lián)網(wǎng)上的學(xué)校，借助互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更大范圍的知識(shí)傳播與教學(xué)互動(dòng)。

（作者單位：中國(guó)教育科學(xué)研究院）

參考文獻(xiàn)

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