基于大數(shù)據(jù)的教育決策支持

張鵬高　羅蘭

摘 要：“數(shù)據(jù)變革思維，分析驅(qū)動教育”的大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)來臨。大數(shù)據(jù)的獨特性，以及其對思維、商業(yè)、管理帶來的變革深入人心，大數(shù)據(jù)也引領(lǐng)了一次教育變革，利用教育數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和統(tǒng)計分析技術(shù)，構(gòu)建教育數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型，探索教育變量之間的相關(guān)關(guān)系，為教育教學(xué)決策提供有效支持服務(wù)，對于進一步深化教育領(lǐng)域綜合改革具有深遠的意義。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；教育決策支持；教育綜合改革

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2014）19-0003-03

一、引言

隨著時代的變遷，科技的發(fā)展日新月異，給我們的生活帶來了巨大改變，我們已經(jīng)跨入了一個全新的信息化時代。近些年來，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)正在以前所未有的速度包圍我們，從物聯(lián)網(wǎng)到移動互聯(lián)網(wǎng)再到社交網(wǎng)絡(luò)等各種媒介的出現(xiàn)，使互聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域和應(yīng)用都得到了很大的擴展，數(shù)據(jù)擴張的同時也開啟了又一次的時代轉(zhuǎn)型，拉開了大數(shù)據(jù)時代的帷幕。并且計算機和網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，對大數(shù)據(jù)的量化、收集、分析、處理技術(shù)的實現(xiàn)使得人們對大數(shù)據(jù)的認識進一步加深，個人也能更好地從結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中提煉目標(biāo)信息，因此，大數(shù)據(jù)對政治、經(jīng)濟、文化、生活等各方面都帶來了革新與挑戰(zhàn)。在這次變革中，教育行業(yè)也深受影響，不管是教育管理模式還是工作思維方式，以及教育學(xué)習(xí)行為與教學(xué)管理評估等，都因大數(shù)據(jù)而有了新的機遇。

二、大數(shù)據(jù)概念及主要特性

大數(shù)據(jù)這一概念雖然提出不久，卻是在某種程度上得到了大家的一致認可而發(fā)展迅速。截至目前，學(xué)術(shù)界對給出如下定義：大數(shù)據(jù)（big data）或稱巨量資料，指的是所涉及的資料量規(guī)模巨大到無法通過目前主流軟件工具，在合理時間內(nèi)達到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業(yè)經(jīng)營決策更積極目的的資訊。全球知名咨詢公司麥肯錫最早提出了“大數(shù)據(jù)時代”已經(jīng)到來。實際上，許多發(fā)達國家的研究機構(gòu)和大企業(yè)公司都已經(jīng)把大數(shù)據(jù)作為獲取有效信息的來源以及調(diào)整部署重要決策的戰(zhàn)略依據(jù)。而大數(shù)據(jù)處理技術(shù)也已成為信息挖掘、整理、分析的工具。大數(shù)據(jù)相比于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)概括起來有四個特點，業(yè)界將其歸納為4個“V”：

1.數(shù)據(jù)規(guī)模體量巨大

數(shù)據(jù)規(guī)模體量巨大即為第一個“V”——Volume（大量）。在2007年的研究中就已經(jīng)得到人類大約儲存了超過300艾字節(jié)的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于 3000個壓縮成1GB數(shù)字電影，近幾年，全球數(shù)據(jù)存儲量更是呈現(xiàn)爆炸式增長，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)正在以每年50%的速率在增長，據(jù)Gartner預(yù)測，到2020年，全球數(shù)據(jù)量將達到35ZB，等于80億塊4TB硬盤。

2.數(shù)據(jù)類型多樣

數(shù)據(jù)類型多樣即第二個“V”——Variety（多樣）。數(shù)據(jù)類型的多樣性主要是指，區(qū)別于傳統(tǒng)的數(shù)字型數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型不但包括數(shù)字型數(shù)據(jù)也包括非數(shù)字型數(shù)據(jù)，即包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)也包括非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，因此在整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)上又增加了一定難度，如果想要得到有價值的信息，必須了解圖像、視頻、網(wǎng)絡(luò)日志、聊天記錄、語音通話、地理位置信息等等各種形式的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

3.數(shù)據(jù)處理速度快

數(shù)據(jù)處理速度快為第三個“V”——Velocity（高速）。大數(shù)據(jù)中的1秒定律，就是解釋了可從各種類型的數(shù)據(jù)中快速獲得高價值的信息，這一點也是和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有著本質(zhì)的不同。人類儲存信息量的增長速度比世界經(jīng)濟的增長速度快4倍，而計算機數(shù)據(jù)處理能力的增長速度則比世界經(jīng)濟的增長速度快9倍。

4.數(shù)據(jù)蘊含高價值回報

只要能正確合理地分析利用數(shù)據(jù)就能找到數(shù)據(jù)中隱藏的巨大價值為第四個“V”——Value（價值）。大數(shù)據(jù)里蘊含著豐富的信息資源早就有目共睹了，不管是谷歌對流感來臨時的預(yù)測，F(xiàn)arecast對美國國內(nèi)航班的票價預(yù)測系統(tǒng)，還是沃爾瑪?shù)钠【婆c尿不濕的營銷策略，都是來自于它們對大數(shù)據(jù)里隱藏價值的敏銳提取。

三、教育大數(shù)據(jù)的來源

教育領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)可以從廣義和狹義兩方面來說，廣義的教育大數(shù)據(jù)指所有來源于日常教育活動中教師、學(xué)生等人員的行為數(shù)據(jù)，狹義的教育大數(shù)據(jù)則是指學(xué)習(xí)者行為數(shù)據(jù)，它主要來源于學(xué)生管理系統(tǒng)，在線學(xué)習(xí)平臺和課程管理平臺等。目前，教育部正在著力建設(shè)國教育管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，全面貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》對教育管理信息化建設(shè)的總體要求，以服務(wù)國家教育改革發(fā)展中心任務(wù)為目標(biāo)，以建立教育管理信息系統(tǒng)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫為核心內(nèi)容，以建設(shè)“兩級建設(shè)、五級應(yīng)用”（即建設(shè)國家和省兩級數(shù)據(jù)中心，系統(tǒng)在中央、省、地市、縣和學(xué)校五級開展應(yīng)用）為重點，全面建成覆蓋全國各級教育行政部門和各級各類學(xué)校的國家教育管理信息系統(tǒng)，內(nèi)容涵蓋學(xué)前、義務(wù)教育、高中教育、職業(yè)教育、高等教育等各個學(xué)習(xí)階段的學(xué)生、教師、學(xué)校資產(chǎn)與經(jīng)費的全樣本個體數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)教育管理現(xiàn)代化提供堅實的技術(shù)支持和數(shù)據(jù)支撐。國家教育管理信息系統(tǒng)的建設(shè)原則為：“統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、集中運行、分步推進”。該系統(tǒng)是教育領(lǐng)域大數(shù)據(jù)的主要來源。其架構(gòu)如圖1所示。

以國家教育管理信息系統(tǒng)形成的教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫為核心，吸收社會外圍國民經(jīng)濟數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、國外比較數(shù)據(jù)等，建立數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，形成教育大數(shù)據(jù)，為教育決策提供支持和服務(wù)。

四、大數(shù)據(jù)時代的教育決策支持服務(wù)平臺

決策支持系統(tǒng)（Decision Support System）是以管理科學(xué)、運籌學(xué)、控制論和行為科學(xué)為基礎(chǔ)，以計算機技術(shù)、通信技術(shù)和仿真技術(shù)為手段，針對半結(jié)構(gòu)化的決策問題，支持決策活動的人機系統(tǒng)。教育決策支持服務(wù)平臺則主要是利用分析模型分析教育管理信息系統(tǒng)里所有的教育大數(shù)據(jù)，為教育決策者提供一些備選方案，以提高教育政策的質(zhì)量，進行有效地計劃評價和監(jiān)督的人機教育系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國家教育管理信息系統(tǒng)的核心系統(tǒng)之一。

1.教育決策支持服務(wù)平臺的技術(shù)架構(gòu)

教育數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)服務(wù)支撐平臺的整體技術(shù)架構(gòu)以教育事業(yè)全局為視角，基于SOA的理念，采用柔性架構(gòu)設(shè)計思想和分層體系架構(gòu)，以“滿足當(dāng)前應(yīng)用、擴展未來需求”為出發(fā)點，全面涵蓋教育決策支持服務(wù)各個方面的數(shù)據(jù)分析應(yīng)用需求，并能靈活適應(yīng)功能、分析內(nèi)容的動態(tài)追加和變更，滿足系統(tǒng)未來變化的需要。架構(gòu)的主要內(nèi)容以及相互之間的邏輯關(guān)系如圖2所示。

2.教育決策支持服務(wù)平臺的角色定位

在教育決策支持服務(wù)平臺建設(shè)過程中有三個互動關(guān)聯(lián)的角色：

一是教育用戶，包括各級教育管理部門和各級各類學(xué)校機構(gòu)，他們的角色定位是提供自身掌握的數(shù)據(jù)及決策需求，是教育決策支持服務(wù)平臺的使用者；

二是專家團隊，包括致力于教育決策研究的專家和科研院所，他們的角色定位是根據(jù)教育用戶需求和提供的數(shù)據(jù)，利用自身的科研優(yōu)勢，建立數(shù)據(jù)模型，提出研究分析報告成果；

三是研發(fā)團隊，主要是指致力于大數(shù)據(jù)分析平臺開發(fā)的廠商，他們的角色定位是對專家團隊建立的數(shù)據(jù)模型和分析報告進行技術(shù)實現(xiàn)。

3.教育決策支持服務(wù)平臺的主要功能

（1）提供教育宏觀決策服務(wù)

通過對歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析，形成對我國教育發(fā)展?fàn)顩r各方面的趨勢分析，給國家制訂長遠規(guī)劃提供數(shù)據(jù)理論依據(jù)。

（2）提供教育動態(tài)監(jiān)管、預(yù)警服務(wù)

根據(jù)教育大數(shù)據(jù)實時變化情況，多平臺、多時相、多波段和多源數(shù)據(jù)實時掌控教育動態(tài)，為各種教育專項工程提供全程監(jiān)管、預(yù)警服務(wù)。

（3）提供突發(fā)應(yīng)急事件解決方案

以教育大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用各種常用的分析方法，如優(yōu)化方法、預(yù)測方法、蒙特卡方法、矩陣方程求根法等，根據(jù)結(jié)果比較分析可以得出各種備選方案，對突發(fā)事件進行全面智能分析尋找最優(yōu)解決方案。

（4）提供輿情分析服務(wù)

通過對教育輿情數(shù)據(jù)進行深度挖掘，得到影響輿情的主要因素和強相關(guān)性變量數(shù)據(jù)，結(jié)合教育大數(shù)據(jù)，科學(xué)規(guī)范地制作圖表與列表，進而清晰、直觀、簡潔、深刻、形象地表現(xiàn)輿情事件，并提出相應(yīng)的分析報告和應(yīng)對策略。

（5）國內(nèi)外教育綜合比較分析

通過對國內(nèi)外同類教育綜合指標(biāo)的比較，進行差異化分析，優(yōu)化我國教育的發(fā)展方向。

（6）提供教育個體綜合評價、教育管理、教學(xué)質(zhì)量評價服務(wù)

通過教育大數(shù)據(jù)挖掘產(chǎn)生的知識與信息，傳遞給知識庫管理系統(tǒng)，使系統(tǒng)智能化、知識化，實現(xiàn)對教育規(guī)律、決策規(guī)律以及模型、方法、數(shù)據(jù)等方面知識的存儲和管理，進而對教育個體、教育管理、教學(xué)質(zhì)量進行評價，促進教育綜合改革的進一步深化。

（7）提供公眾數(shù)據(jù)服務(wù)

教育大數(shù)據(jù)來源于教育群體，也服務(wù)于教育群體，通過對公眾需求的調(diào)研和對教育大數(shù)據(jù)的挖掘、分析，形成可供公眾查詢的成果，打造“陽光政府”。

五、結(jié)束語

“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”，實現(xiàn)中國夢，教育任重道遠。大數(shù)據(jù)是客觀存在，同時又在不斷地衍生變化著，人類認知范圍內(nèi)的“大數(shù)據(jù)”永遠只是冰山一角?！吨泄仓醒腙P(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》提出了“深化教育領(lǐng)域綜合改革”的戰(zhàn)略部署，是促進教育公平的重大舉措，我們必須懷著謙恭之心、嚴謹之心、證偽之心去認知、挖掘、分析教育大數(shù)據(jù)，找出其內(nèi)在的規(guī)律，為教育領(lǐng)域綜合改革提供科學(xué)的決策依據(jù)，按照中央改革決策部署，銳意進取、勇于創(chuàng)新，加快制度建設(shè)，不斷完善中國特色社會主義現(xiàn)代教育體系，不斷提高中國教育現(xiàn)代化水平，努力辦好人民滿意的教育。

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（編輯：王曉明）