迎接大數(shù)據(jù)給教育帶來的挑戰(zhàn)

隨著技術(shù)的發(fā)展，過去幾年間，我們所創(chuàng)造出的數(shù)據(jù)已超過人類歷史以往的數(shù)據(jù)總量，而且還在不斷的變化。這些龐大的數(shù)據(jù)也被有意無意地存儲(chǔ)下來?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)的豐富及易得改變了我們認(rèn)識(shí)世界的方式。大數(shù)據(jù)的領(lǐng)先研究者，英國(guó)學(xué)者維克托·邁爾-舍恩伯格在其著作《大數(shù)據(jù)時(shí)代：生活、工作、思維的大變革》中提出三大思維變革：（1）全數(shù)據(jù)優(yōu)于隨機(jī)樣本；（2）混雜性替代精確性；（3）相關(guān)性重于因果關(guān)系。在BBC紀(jì)錄片《地平線——大數(shù)據(jù)時(shí)代》中呈現(xiàn)了這樣一個(gè)真實(shí)的案例。它能幫助我們理解大數(shù)據(jù)帶來的思維變革是如何實(shí)現(xiàn)的。

在美國(guó)洛杉磯，一項(xiàng)非凡的實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行：警方想在犯罪發(fā)生前就做出預(yù)測(cè)。人類學(xué)家杰夫·布蘭丁漢姆在洛杉磯80多年來的1300萬宗犯罪記錄中發(fā)現(xiàn)了重復(fù)犯罪的行為模式，并以此建立計(jì)算機(jī)算法模型預(yù)測(cè)犯罪高發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)。洛杉磯的警察依據(jù)這項(xiàng)預(yù)測(cè)模型在可能發(fā)生案件的地區(qū)巡邏，實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后，促使財(cái)產(chǎn)犯罪率下降12%，入室盜竊犯罪率下降26%。該模型還在持續(xù)更新，通過加入新的犯罪數(shù)據(jù)，以求達(dá)到更加精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)效果。預(yù)警系統(tǒng)將會(huì)在整個(gè)洛杉磯市啟用，并在美國(guó)超過150個(gè)城市試用。

其實(shí)，通過歷史犯罪數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)犯罪活動(dòng)，僅是通過數(shù)據(jù)挖掘改變世界的一個(gè)例子。而類似的分析方法實(shí)際上可用于任何數(shù)據(jù)組——浩渺繁復(fù)的宇宙，復(fù)雜多變的人類行為，甚至是我們每天自己創(chuàng)造的數(shù)據(jù)。在這些復(fù)雜的表象下面尋找規(guī)律，并對(duì)未來作出預(yù)測(cè)，數(shù)據(jù)挖掘分析正在改變著我們的生活方式。

在倫敦金融城，一位科學(xué)家世家出生的商人大衛(wèi)·哈丁認(rèn)為數(shù)據(jù)應(yīng)用的潛力是不可限量的，并相信自己找到了運(yùn)用數(shù)學(xué)賺入萬貫錢財(cái)?shù)拿卦E。在南非，一位天文學(xué)家準(zhǔn)備通過聆聽每一顆恒星的信號(hào)，來為整個(gè)宇宙編制星表，發(fā)現(xiàn)宇宙演變的規(guī)律。

全球最大的在線影院Netflix在美國(guó)有2700萬訂閱用戶，在全世界則有3300萬，現(xiàn)在它比誰(shuí)都清楚大家喜歡看什么樣的電影和電視。這得益于Netflix對(duì)其用戶在線活動(dòng)的跟蹤和記錄。通過對(duì)這些龐大的數(shù)據(jù)的挖掘和分析，Netflix能獲取到用戶的觀影特點(diǎn)，預(yù)測(cè)其可能喜歡的影片，并適時(shí)地推薦給用戶。對(duì)數(shù)據(jù)的利用不但能讓Netflix為用戶提供更貼心的個(gè)性化服務(wù)，還能拍攝出觀眾喜歡的影視作品。

現(xiàn)在，大數(shù)據(jù)的影響已經(jīng)深入到我們生活的方方面面，從醫(yī)療業(yè)到廣告業(yè)，到高級(jí)金融界，乃至教育行業(yè)。在復(fù)雜的表象下面尋找規(guī)律，并對(duì)未來作出預(yù)測(cè)，數(shù)據(jù)挖掘分析正在改變著我們的生活方式?？梢灶A(yù)見，大數(shù)據(jù)即將成為21世紀(jì)最強(qiáng)大的一種力量。

教育大數(shù)據(jù)愿景

大數(shù)據(jù)將如何改變教育呢？2012年9月，美國(guó)布魯金斯學(xué)會(huì)（Brookings Institution）技術(shù)創(chuàng)新中心主任Darrell M. West在《有關(guān)大數(shù)據(jù)與教育的研究報(bào)告》（Big Data for Education： Data Mining， Data Analytics， and Web Dashboards ）中描繪出了這樣一個(gè)未來的學(xué)習(xí)場(chǎng)景。

12歲的蘇珊正在進(jìn)行一門旨在提高她的閱讀技能的課程。她一直在閱讀一些短篇小說，每隔一周，老師都會(huì)給她和她的同學(xué)進(jìn)行紙筆測(cè)試，測(cè)量他們?cè)~匯和閱讀理解能力。幾天后，蘇珊的老師批改完試卷，并返回成績(jī)。測(cè)驗(yàn)表明，她的詞匯掌握得不錯(cuò)，但在關(guān)鍵概念上還需加強(qiáng)。

在未來，她的弟弟理查德是通過電腦軟件程序?qū)W習(xí)閱讀。他每閱讀一個(gè)故事，計(jì)算機(jī)都會(huì)收集他學(xué)習(xí)過程的相關(guān)數(shù)據(jù)。每個(gè)任務(wù)后，會(huì)彈出一個(gè)小測(cè)驗(yàn)在他的屏幕上，是有關(guān)詞匯和閱讀理解的問題。理查德每回答一個(gè)問題，他都將得到即時(shí)反饋，顯示他的答案是否正確。對(duì)于困難的題目，電腦會(huì)推送給他更詳細(xì)的解釋詞語(yǔ)和概念的網(wǎng)站鏈接。他的綜合表現(xiàn)情況會(huì)可視化地顯示在一個(gè)儀表盤上，包括作業(yè)和測(cè)試的正確率，已經(jīng)掌握的概念列表，以及學(xué)習(xí)表現(xiàn)與同學(xué)乃至全國(guó)的學(xué)生的比較情況等。

在一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)結(jié)束時(shí)，他的老師會(huì)收到一封自動(dòng)郵件，其中顯示了理查德和班上其他學(xué)生的個(gè)人表現(xiàn)以及全班情況的匯總，包括閱讀時(shí)間，詞匯知識(shí)，閱讀理解，補(bǔ)充電子資源的使用情況等。教師根據(jù)匯總信息，能很快發(fā)現(xiàn)需要額外幫助的學(xué)生，學(xué)習(xí)時(shí)間不夠的學(xué)生，以及全班大部分學(xué)生都有困難的內(nèi)容。接下來，教師可能會(huì)通過集中講授、個(gè)別輔導(dǎo)，人為干預(yù)學(xué)習(xí)系統(tǒng)以適合學(xué)生的學(xué)習(xí)步調(diào)，或?yàn)闆]掌握的技能增加額外學(xué)習(xí)材料。

對(duì)于學(xué)校管理者，通過數(shù)據(jù)分析可視化儀表盤能查看年級(jí)、全校乃至整個(gè)學(xué)區(qū)的學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。如果發(fā)現(xiàn)低效的課堂和學(xué)習(xí)表現(xiàn)不佳的學(xué)生群體（根據(jù)性別，收入情況等劃分），管理者會(huì)依據(jù)學(xué)習(xí)分析結(jié)果決定是否給予特定的干預(yù)。對(duì)于更大范圍的異常表現(xiàn)，管理者會(huì)依據(jù)學(xué)習(xí)分析數(shù)據(jù)調(diào)整管理策略，以適應(yīng)教師更好的教和學(xué)生更好的學(xué)。

2012年10月，美國(guó)教育部發(fā)布了題為《通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析來提高教和學(xué)》（Enhancing Teaching and Learning Through Educational Data Mining and Learning Analytics）的教育大數(shù)據(jù)的報(bào)告，為教育中利用大數(shù)據(jù)指明了方向。報(bào)告認(rèn)為：大數(shù)據(jù)無處不在，教育中也是如此；強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)系統(tǒng)需要更好的模型來預(yù)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和進(jìn)步。該報(bào)告主張通過教育數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習(xí)分析和可視化數(shù)據(jù)分析來改進(jìn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。在教育中有兩個(gè)特定的區(qū)域會(huì)用到大數(shù)據(jù)：教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析。教育數(shù)據(jù)挖掘是對(duì)學(xué)習(xí)行為和過程進(jìn)行量化、分析和建模；而學(xué)習(xí)分析是利用已有的模型來認(rèn)識(shí)理解新的學(xué)習(xí)行為和過程。

在線學(xué)習(xí)、智能輔導(dǎo)系統(tǒng)、虛擬實(shí)驗(yàn)室、仿真教學(xué)和學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的研究人員和開發(fā)人員正在探索如何更好地理解和使用教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析，以提高教學(xué)和學(xué)習(xí)。業(yè)界也達(dá)成共識(shí)，大數(shù)據(jù)才是教育領(lǐng)域真正的革命性創(chuàng)新。

大數(shù)據(jù)帶來的挑戰(zhàn)

雖然趨勢(shì)已經(jīng)明朗，但是，在學(xué)校層面仍然對(duì)教學(xué)實(shí)踐中關(guān)于學(xué)生數(shù)據(jù)的收集和利用感到茫然。相關(guān)調(diào)查研究表明，K12學(xué)校迎接大數(shù)據(jù)還面臨下面一些挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)一：“一對(duì)一數(shù)字化學(xué)習(xí)”還未普及

“一對(duì)一數(shù)字化學(xué)習(xí)”就是學(xué)生人手一臺(tái)智能學(xué)習(xí)終端，能隨時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)，包括：獲取學(xué)習(xí)資源，與教師或同伴交流，發(fā)布學(xué)習(xí)成果，參加在線評(píng)測(cè)等。

在“一對(duì)一數(shù)字化學(xué)習(xí)”環(huán)境下，學(xué)生每天有越來越多的時(shí)間與智能終端進(jìn)行交互，用于學(xué)習(xí)和生活。這樣才有大量的學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)被收集起來，用于數(shù)據(jù)挖掘和分析。因此，“一對(duì)一數(shù)字化學(xué)習(xí)”終端的普及是實(shí)現(xiàn)教育大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

但是根據(jù)皮尤研究中心的互聯(lián)網(wǎng)與美國(guó)人生活項(xiàng)目在2012年的調(diào)查結(jié)果顯示，在美國(guó)K-12學(xué)校，學(xué)生人手一臺(tái)學(xué)習(xí)終端的達(dá)成率不及30%。而在國(guó)內(nèi)，面臨的困難更大。新的教育規(guī)劃綱要也僅提出把生機(jī)比（學(xué)生和電腦的比例）提升到8：1以上，并未明確提出實(shí)現(xiàn)生機(jī)比1：1的目標(biāo)。即便在國(guó)內(nèi)的發(fā)達(dá)地區(qū)，也只是個(gè)別學(xué)校實(shí)現(xiàn)了人手一臺(tái)學(xué)習(xí)終端。

2011年，BYOD的理念在美國(guó)被引入到K-12學(xué)校的“一對(duì)一數(shù)字化學(xué)習(xí)”項(xiàng)目中。BYOD是Bring Your Own Device的縮寫。意思就是如果學(xué)校沒法提供給學(xué)生人手一臺(tái)學(xué)習(xí)終端，那么可以通過讓學(xué)生把自己的設(shè)備帶到學(xué)校作為數(shù)字化學(xué)習(xí)的工具。學(xué)校僅資助少數(shù)沒有自己設(shè)備的貧困學(xué)生。這個(gè)理念一經(jīng)提出，很快得到許多學(xué)校的認(rèn)同。

BYOD解決了學(xué)生終端設(shè)備的問題，學(xué)校就能把有限的資金投入到無線網(wǎng)絡(luò)架設(shè)、增加帶寬以及解決BYOD帶來的安全性等方面。

挑戰(zhàn)二：學(xué)校使用數(shù)據(jù)還需培訓(xùn)

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策已經(jīng)演變成教育流行語(yǔ)。教師可以使用數(shù)據(jù)，以提高他們的教學(xué)實(shí)踐，并能改善學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。但是要做到這一點(diǎn)卻不那么容易。

2012年，美國(guó)學(xué)校管理者協(xié)會(huì)（AASA）攜手學(xué)校網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合會(huì)（COSN），以及全球性的信息技術(shù)研究和咨詢公司Gartner一起實(shí)施了一個(gè)項(xiàng)目，叫做“縮小鴻溝：將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為行動(dòng)”（Closing the Gap：Turning Data into Action）。他們認(rèn)為教師利用數(shù)據(jù)，最好的開始是學(xué)生信息系統(tǒng)（LMS）和學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)（SIS）。畢竟，這些都是學(xué)校最經(jīng)常使用的兩個(gè)數(shù)據(jù)源。的確，我們從這些系統(tǒng)收集了很多關(guān)于孩子們的數(shù)據(jù)，如果不使用它，它就只是一堆數(shù)字。

但是，Gartner公司調(diào)查了716個(gè)學(xué)區(qū)、學(xué)校和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)，以及1010名教師。其研究發(fā)現(xiàn)，教師們很少使用到系統(tǒng)的這一功能。而當(dāng)學(xué)區(qū)選擇SIS和LMS應(yīng)用程序，他們的領(lǐng)導(dǎo)不會(huì)強(qiáng)調(diào)把課堂上使用數(shù)據(jù)作為選擇和實(shí)施過程中的一部分。

缺乏使用的部分原因是專業(yè)發(fā)展的問題：70%的受訪教師評(píng)價(jià)他們的SIS 系統(tǒng)專業(yè)培訓(xùn)內(nèi)容為“弱”。此外，僅有23%的教師說，他們利用SIS的數(shù)據(jù)幫助他們計(jì)劃課堂活動(dòng)，超過70%的教師不相信SIS能幫助他們解決自己課堂上重要的問題。

教師使用LMS系統(tǒng)的情況稍好。然而，即使這樣，也只有一半的教師反映他們利用了LMS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)來提高學(xué)生的成績(jī)。

問題的部分原因是，SIS和LMS的相關(guān)活動(dòng)目前在各學(xué)區(qū)被認(rèn)為是IT部門的事情。因此，學(xué)區(qū)不利用LMS和SIS在課堂上也就不足為奇了。況且，以前教師們并不擁有這些信息，即便現(xiàn)在把信息開放給教師們使用以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，他們也不能立刻就上手辦到。

在對(duì)一個(gè)非常有效地在課堂上使用SIS和LMS系統(tǒng)的學(xué)區(qū)進(jìn)行了研究后，發(fā)現(xiàn)他們對(duì)于實(shí)踐最好的建議是：改變管理模式。從教育而非技術(shù)的角度評(píng)估、選擇和部署SIS和LMS項(xiàng)目，從各部門選出代表組成跨職能的團(tuán)隊(duì)，持續(xù)培訓(xùn)用戶直到能熟練使用應(yīng)用程序來解決問題。

挑戰(zhàn)三：各種學(xué)生數(shù)據(jù)格式有待統(tǒng)一

如果一個(gè)老師想了解一個(gè)特定的學(xué)生是否偏離了學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)。它往往會(huì)涉及查詢多個(gè)數(shù)據(jù)流：一個(gè)學(xué)生信息系統(tǒng)（SIS），以獲得基本的入學(xué)數(shù)據(jù)；另一個(gè)是過去的成績(jī)數(shù)據(jù)，這來自于上級(jí)教育部門維護(hù)的報(bào)告系統(tǒng)；而最近的作業(yè)和成績(jī)則來自學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)（LMS）。每個(gè)系統(tǒng)都可能有各自的密碼，更不用提它各自的數(shù)據(jù)格式，用電子表格軟件手工編譯整合這些數(shù)據(jù)到同一個(gè)圖表，無疑意味著巨大的工作量。

顯然，除了要求教師使用數(shù)據(jù)外，學(xué)校還面臨著另一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)——數(shù)據(jù)孤島。許多學(xué)校目前使用的多個(gè)信息管理平臺(tái)和軟件應(yīng)用工具產(chǎn)生了大量不同類型的數(shù)據(jù)，并且還處于分散狀態(tài)。也就是說，大量的學(xué)生數(shù)據(jù)被鎖在各個(gè)數(shù)據(jù)孤島上，無法進(jìn)行有效的整合和利用。因此，要實(shí)現(xiàn)教育大數(shù)據(jù)，還得把各種系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)互相通信和數(shù)據(jù)的互操作。

公益項(xiàng)目inBloom的前身是2011年成立的“共享學(xué)習(xí)協(xié)作”（Shared Learning Collaborative）項(xiàng)目，由比爾和梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)和卡內(nèi)基公司資助。其搭建了一個(gè)基礎(chǔ)的與數(shù)據(jù)源無關(guān)的開放源代碼的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)。這個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)通過開放的數(shù)據(jù)接口，可以讓各種平臺(tái)和軟件互相通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互操作。inBloom為K-12學(xué)校提供了一個(gè)存儲(chǔ)各種學(xué)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)云服務(wù)，允許美國(guó)各州和學(xué)區(qū)整合已有的不同來源和格式的學(xué)生數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)的集成和調(diào)用更方便。

另外，inBloom項(xiàng)目還解決了身份認(rèn)證管理和數(shù)據(jù)報(bào)告的問題，這是長(zhǎng)期困擾教師并阻止他們獲得和有效地使用學(xué)生數(shù)據(jù)的最大障礙?？傮w上說，inBloom已經(jīng)初步形成了一套功能完善的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)，包括為多機(jī)構(gòu)提供獨(dú)立和安全的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存共享服務(wù)，捕捉多種應(yīng)用數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序編程接口（API）， 解決多密碼和麻煩的用戶身份目錄，以及數(shù)據(jù)可視化顯示的儀表盤。

2013年5月，美國(guó)國(guó)家教育技術(shù)董事協(xié)會(huì)發(fā)布了名為Transforming Data to Information in Service of Learning的關(guān)于大數(shù)據(jù)技術(shù)規(guī)范的文檔。主要定義了數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和框架，涉及數(shù)據(jù)的互操作性和共享等技術(shù)和協(xié)議。這一文獻(xiàn)的發(fā)布徹底掃清了未來教育大數(shù)據(jù)發(fā)展面臨的數(shù)據(jù)孤島的障礙，對(duì)K12大數(shù)據(jù)技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)有重要的指導(dǎo)意義。

大數(shù)據(jù)先行者

雖然教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用還面臨諸多挑戰(zhàn)，但是大數(shù)據(jù)給教育發(fā)展和創(chuàng)新帶來的價(jià)值，對(duì)于學(xué)校來說，就像一座未開掘的金礦。一些地區(qū)和學(xué)校積極探索，成為了教育大數(shù)據(jù)的第一批掘金者。

大數(shù)據(jù)識(shí)別高危學(xué)生

格威內(nèi)特縣公立學(xué)校（GCPS）是美國(guó)佐治亞州的亞特蘭大地區(qū)最大的學(xué)區(qū)，下屬133所教育機(jī)構(gòu)，有超過162，000名學(xué)生。為了了解各學(xué)校辦學(xué)水平，提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)，該學(xué)區(qū)與IBM合作，采用其預(yù)測(cè)建模和分析軟件的集成解決方案——eCLASS來收集、整合和分析學(xué)生的數(shù)據(jù)，能夠快速識(shí)別需要幫助的學(xué)生，給予及時(shí)的干預(yù)，并持續(xù)跟蹤學(xué)生進(jìn)步。具體實(shí)施包括以下幾步。

集成來自多個(gè)來源的數(shù)據(jù)來幫助識(shí)別學(xué)生的表現(xiàn)和成就。

為高危學(xué)生建立學(xué)習(xí)預(yù)警系統(tǒng)。

支持協(xié)作學(xué)習(xí)社區(qū)，幫助教師、學(xué)生、家長(zhǎng)和專家一起工作，確定并實(shí)施教學(xué)干預(yù)計(jì)劃。

數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，以確定干預(yù)方案效果。

GCPS的負(fù)責(zé)人科林·馬丁說，過去我們總是基于最終測(cè)試成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)學(xué)生的表現(xiàn)?，F(xiàn)在可以在過程中了解學(xué)生的情況，而不必等到年終的評(píng)測(cè)結(jié)果。這樣能及時(shí)發(fā)現(xiàn)有問題的學(xué)生，并給予實(shí)時(shí)的幫助，避免學(xué)生因?qū)W習(xí)失敗而輟學(xué)。

大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)

美國(guó)Carpe Diem學(xué)校是免費(fèi)的在線公立學(xué)校系統(tǒng)。目前它正使用大數(shù)據(jù)技術(shù)來驅(qū)動(dòng)基于計(jì)算機(jī)的自適應(yīng)教學(xué)。Carpe Diem有兩所試點(diǎn)學(xué)校，分別在亞利桑那州尤馬和印第安納州波利斯。

現(xiàn)在的學(xué)生幾乎整天在學(xué)校使用計(jì)算設(shè)備，從學(xué)生與計(jì)算設(shè)備進(jìn)行交互的結(jié)果和網(wǎng)頁(yè)訪問流量數(shù)據(jù)，可以繪制每個(gè)學(xué)生行為的詳細(xì)檔案，也包括全體學(xué)生的學(xué)習(xí)行為。這就是大數(shù)據(jù)技術(shù)，它能結(jié)合學(xué)生學(xué)業(yè)表現(xiàn)和學(xué)習(xí)行為，不但使教師，也讓計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更全面地了解學(xué)生，并幫助或替代教師作出判斷，且自動(dòng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為作出響應(yīng)。這種基于大數(shù)據(jù)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)是下一波K-12的創(chuàng)新。

據(jù)報(bào)道，Carpe Diem在亞利桑那州的試點(diǎn)學(xué)校取得了巨大的成功。這所學(xué)校把自適應(yīng)技術(shù)支持學(xué)習(xí)、輔導(dǎo)、小組項(xiàng)目和課堂教學(xué)相結(jié)合，為每位學(xué)生提供高度個(gè)性化的教育。學(xué)校有7個(gè)年級(jí)240名學(xué)生，只配備了1名數(shù)學(xué)老師和1名助教，學(xué)生的數(shù)學(xué)成績(jī)卻非常好。由于已經(jīng)成功地用技術(shù)取代了教師的大部分勞動(dòng)，因此其教育成本低得驚人，每名學(xué)生每年僅5597美元，遠(yuǎn)低于得克薩斯州為每名學(xué)生提供的約7000～7500元/每年的成本。Carpe Diem學(xué)校被“商業(yè)周刊”和“美國(guó)新聞與世界報(bào)道”評(píng)為美國(guó)最好的高中。

大數(shù)據(jù)關(guān)注學(xué)生運(yùn)動(dòng)健康

盧灣第一中心小學(xué)是上海市黃浦區(qū)的一所信息化示范學(xué)校。在堅(jiān)持鍛煉增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)的同時(shí)，為了保障學(xué)生安全，該校正在嘗試?yán)脤W(xué)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)體育課程的差別化教學(xué)。

盧灣第一中心小學(xué)老師們研發(fā)了“云手表”。云手表和一般的手表外觀上并無太大差別，它除了可以顯示時(shí)間外，還可以通過無線連接的方式實(shí)現(xiàn)無線簽到、實(shí)時(shí)測(cè)量學(xué)生心跳并上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的功能。如果每個(gè)學(xué)生在上體育課時(shí)都佩戴這樣的手表，老師可以通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)掌握每一個(gè)學(xué)生的心跳、運(yùn)動(dòng)量等數(shù)據(jù)。這不但可以及時(shí)預(yù)防運(yùn)動(dòng)猝死一類的悲劇發(fā)生，還可以作為差別化教學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

在2013上海教育博覽會(huì)教育信息化展會(huì)上，“云手表”的功能引發(fā)了參觀者的巨大興趣，特別是家長(zhǎng)們給予了很高的關(guān)注。

據(jù)盧灣第一中心小學(xué)校長(zhǎng)吳蓉瑾介紹，盧灣第一中心小學(xué)在“云課堂”體育課堂教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)“每天一小時(shí)校園體育活動(dòng)”的要求，始終積極探索體育課堂教學(xué)與信息技術(shù)的有效結(jié)合。根據(jù)體育學(xué)科的特點(diǎn)，教師們初步設(shè)想了“云手表”這一檢測(cè)工具，通過應(yīng)用于體育課堂教學(xué)、晨練、課外活動(dòng)等，對(duì)學(xué)生的體育鍛煉情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、真實(shí)記錄，達(dá)到即時(shí)反饋、及時(shí)矯正，甚至可以為學(xué)生提供一對(duì)一的個(gè)別輔導(dǎo)，開出“個(gè)人運(yùn)動(dòng)處方”。

“通過試用，我們發(fā)現(xiàn)這款‘云手表’激發(fā)出了學(xué)生們最大的運(yùn)動(dòng)興趣，由于數(shù)據(jù)采集的便捷性，使得孩子們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)能夠立刻呈現(xiàn)‘可視化’的狀態(tài)，學(xué)生能夠自我監(jiān)測(cè)，互相之間也能進(jìn)行比較和競(jìng)爭(zhēng)?！眳侨罔Ｍ霸剖直怼蹦軌蜃寣W(xué)生輕松成為“運(yùn)動(dòng)達(dá)人”。

大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)

School of One（SO1）是紐約市教育部門的一項(xiàng)初中數(shù)學(xué)教改項(xiàng)目。它的特點(diǎn)是以學(xué)生為中心，采用大數(shù)據(jù)分析和適應(yīng)性技術(shù)搭建個(gè)性化混合式學(xué)習(xí)環(huán)境，滿足每個(gè)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。

大數(shù)據(jù)技術(shù)不但能獲取學(xué)習(xí)者的行為，還能預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者的行為和結(jié)果。因此基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的學(xué)習(xí)算法能針對(duì)每個(gè)學(xué)生的家庭背景、興趣愛好、個(gè)性特點(diǎn)，以及知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)需求等，并結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字化學(xué)習(xí)資源類型，以及教師的授課特點(diǎn)等，為學(xué)生繪制獨(dú)特的學(xué)習(xí)路徑圖，推薦合適的課程材料和教師，安排最佳的時(shí)間表。因此，SO1的學(xué)習(xí)分析算法，有助于確保每個(gè)學(xué)生在其教育的有效點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過收集數(shù)據(jù)，它能更多地了解學(xué)生和更好地預(yù)測(cè)進(jìn)度，以更有效地適合每個(gè)學(xué)生。

每一天，SO1的學(xué)習(xí)算法需要分析的數(shù)據(jù)包括：學(xué)生的學(xué)習(xí)歷史和背景，前一天的評(píng)估數(shù)據(jù)，以及可用的內(nèi)容、教室、人員和技術(shù)；確定哪些課時(shí)內(nèi)容在統(tǒng)計(jì)學(xué)上最有效地適合哪種類型的學(xué)生。然后，它會(huì)為每個(gè)學(xué)生和每個(gè)老師生成一個(gè)獨(dú)特的每日時(shí)間表；且每個(gè)時(shí)間表和教學(xué)計(jì)劃都是自動(dòng)調(diào)整以適應(yīng)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)步伐、能力和最成功的學(xué)習(xí)方式。比如引導(dǎo)學(xué)生參加包括大組教學(xué)、小組教學(xué)、小組合作、虛擬教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程輔導(dǎo)等學(xué)習(xí)。

SO1項(xiàng)目中，教師可以修改系統(tǒng)生成的時(shí)間表，且教師本身也是計(jì)劃的一部分參與到學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境中。因此，這里技術(shù)并沒有完全替代教師，而是在線和面對(duì)面，技術(shù)和教師的結(jié)合。

2011年，美國(guó)教育發(fā)展中心的兒童和技術(shù)中心對(duì)該項(xiàng)目2010年的實(shí)施進(jìn)行了獨(dú)立評(píng)估，結(jié)果顯示：參與學(xué)生的數(shù)學(xué)成績(jī)顯著跑贏非參與的學(xué)生。在2009年《時(shí)代》雜志評(píng)選的50項(xiàng)最佳發(fā)明中，該項(xiàng)目是唯一的一項(xiàng)教育創(chuàng)新。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，教育正在除舊迎新，開創(chuàng)新的局面。從研究者到開發(fā)者，從管理者到一線教師都將面對(duì)新的挑戰(zhàn)。教育變革的“大時(shí)代”，誰(shuí)掌握了教育大數(shù)據(jù)，誰(shuí)就把握了教育的未來，我們應(yīng)該遵循教育規(guī)律，順應(yīng)技術(shù)進(jìn)步潮流，挖掘教育的金礦。

本文是重慶市教育科學(xué)規(guī)劃課題之教育技術(shù)專項(xiàng)重點(diǎn)課題《新課程背景下高中“一對(duì)一”數(shù)字化學(xué)習(xí)研究》（課題批準(zhǔn)號(hào)：2011-JS-006）的研究成果之一。

（作者單位：重慶聚奎中學(xué)）