淺談大數據在高校教學中的應用

張超，盛紹頂，汪曉華（.安徽理工大學材料科學與工程學院，安徽淮南300；.安徽理工大學發(fā)展規(guī)劃處，安徽淮南300）

淺談大數據在高校教學中的應用

張超1，盛紹頂1，汪曉華2
（1.安徽理工大學材料科學與工程學院，安徽淮南232001；2.安徽理工大學發(fā)展規(guī)劃處，安徽淮南232001）

摘要：隨著網絡信息技術的高速發(fā)展，大數據已經對社會的各個領域產生重要影響。從大數據的基本概念和主要特征出發(fā)，介紹了大數據對高校教學的影響，并由此提出高校教師和學生如何高效合理利用大數據為教學服務，提高教學質量，同時闡述了大數據在高校應用中的困難并提出了相應對策。

關鍵詞：大數據；高校；教學；應用

當前，大數據已經對社會的各個領域產生重要的影響，諸如教育、醫(yī)療和經濟等。與上世紀90年代的互聯(lián)網技術類似，大數據正在改變人類生活的方方面面，同時它將為社會中的各個行業(yè)帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。

國外部分高?，F正依靠大數據技術來處理實際生活中遇到的難題，例如位于美國南部的德克薩斯大學就依靠大數據數理技術來提取和分析學校教師和學生網絡利用過程中產生的信息數據，判斷學校師生的異常行為，進而采取相應的安全保護方案。當今高校管理者的辦學理念與教師和學生的思想、行為習慣已經在不知不覺中受到大數據的影響[1]。如何將大數據信息資源和技術服務于高校的教學工作，提高學生的學習興趣，是高校教師亟需深入思考的重要課題。

1　大數據的基本概念

1.1大數據的基本概念和主要特征

大數據主要指在高速發(fā)展的網絡信息技術下，所呈現出的巨量數據信息以及伴隨而產生的相關處理技術。大數據的內涵主要包含以下三個方面：第一，數據信息的處理和解讀，難以利用人工勞動來衡量；其次，要從紛繁復雜的數據信息中迅速選取出有重要價值的數據；第三，大數據技術的飛速發(fā)展，廣泛應用于社會的各個領域，同時推動新技術的發(fā)展[2]。

大數據的基本特征主要體現在：①龐大的數據量；②種類繁多的數據類型，涉及到個人的基本信息、社會交往記錄以及地理等信息，這就要求對數據處理的能力較高；③數據價值密度比較低，因此，大數據技術亟需解決從巨量數據信息中抽取出有價值的信息；④要求較高的時效性，對分析數據的實時性與有效性要求較高。

1.2高校中的大數據信息

高校中每時每刻將會有大量的信息呈現在我們的周圍，既包括學生的飲食消費、圖書借閱、學習成績、社團組織的參與情況以及學生的住宿等數據信息，也包括教師的教學內容、教學計劃、課件制作、視頻公開課和論文論著等各個方面的信息。同時，隨著網絡的不斷發(fā)展，依靠某些設備自動收集高校教師和學生產生的數據信息也日益增多，如電子郵件、個人博客、微信等各種交流信息，以及在許多網站的點擊記錄等數據。這些信息表現為龐大的數據量和復雜的結構，最終使得常規(guī)的軟件處理這些數據需要大量的時間，遠遠超過了人們的預期，因此必須尋找合適的大數據處理技術。

對于處理步驟，大數據與一般數據的處理過程一樣：首先是利用相關工具對產生的大量數據信息進行一定的提取和集成，根據規(guī)范化的方式存儲數據；然后，需要依靠相關的分析技術來分析已經存儲的信息數據，并抽取出有價值的數據；最后以可視化的方式將提取出來的結果呈現給用戶[3]。

2　大數據在高校教學中的應用

2.1大數據在教師教學中的應用

（1）教師能夠更好地掌握學科前沿動態(tài)信息。當前，學科發(fā)展日趨復雜，特別是交叉學科的發(fā)展，這對專業(yè)教師而言，難度越來越大，教師不僅要掌握本專業(yè)的課程知識，而且要不斷學習其它學科的發(fā)展動態(tài)以及學科之間的相互關系。在大數據時代中，各種技術手段的飛速發(fā)展使各種信息數據增長呈現爆發(fā)性增長。高校教師將要時刻面對紛繁復雜的巨量數據信息。與此同時，在大數據時代中，信息數據將具有共享性、自由性和開放性等特點。作為高校教師，尤其是青年教師要充分利用大數據時代的巨量資源，不斷挖掘和有效發(fā)揮大數據的功能，快速了解學科前沿信息，并預測學科發(fā)展動態(tài)，為教學服務，提升教師的教學水平。

（2）教師要充分利用大數據時代的巨量資源為教學服務。對于大數據背景下的巨量資源，教師可通過瀏覽和甄別等手段選取適合本學科課堂教學的資料，尤其與課程設置相符合的動畫視頻資源，如果能夠將其應用于電化教學中，將會使教學更加形象、生動。第一，許多視頻動畫都有操作的詳細步驟和注意事項，并且具有三維顯示效果逼真、能夠回放等多種功能，比現場操作更直觀，更真切，能夠讓學生更好地掌握現代化工業(yè)技術，促進其學習積極性。第二，對許多高溫高壓等危險實驗，合理利用這些動畫視頻資料讓學生在掌握知識的同時也避免了危險。第三，有助于節(jié)約資源，節(jié)省財政負擔，這一點尤其適用于實驗條件較弱且經費不足的高校。充分利用大數據時代的巨量資料，將會激發(fā)學生的學習興趣，提高教學質量。

學生們在日常學習過程中都會被攝像系統(tǒng)記錄，如此大的數據信息，通過整合和分離，提取出學生學習情況的宏觀特征和微觀表現，不僅能讓教師了解整個班級的學習情況，而且能夠讓教師做到因材施教，對某些學生進行具體問題具體分析，有利于提高教學質量。

目前許多尖端技術無法通過實驗來讓學生了解，比如國際上一些高精度高難度實驗，即便是實驗條件較好的高校，也很難具有這些高端的實驗設備，對此，充分利用大數據時代的資源和技術，就能夠開闊學生的視野。

（3）教師們可以更好地了解學生的心理特征。在大數據時代，高校教師要通過應用大數據技術，分析和預測學生的心理特征，并對解決學生心理健康過程中遇到的實際問題進行歸納與總結，從而讓教師更好地了解學生，改善師生關系，促進學生學習興趣，提升教學效果。

在傳統(tǒng)教學過程中，教師主要通過以下兩種方式獲取學生心理狀況的信息：一種是通過與學生面談、電話交流、問卷調查、家訪以及其他同學的側面反映等渠道了解學生的心理健康；另一種，根據教師尤其是教學多年的老教師的教學經驗在平時教學過程中對學生的觀察來了解學生的心理健康問題（經驗感知性）。如果依靠大數據技術，可以將每位學生在課堂每時每刻的各種表現都記錄下來，進行處理，歸納出學生學習的狀態(tài)。教師根據獲得的結果制定相應的教學方法，激發(fā)學生的學習積極性，提高教學質量，提升教學效果。

2.2大數據在學生學習中的應用

利用短視頻與交互式練習的大型開放式網絡課程（MOOCs）學習不僅能讓學生有效地學習網絡上的課程，而且能夠讓學生根據自己的生活方式和學習習慣來安排學習的時間和地點，這將提高學生的學習積極性，有助于學生的自主學習。來自北京航空航天大學的吳文峻教授認為MOOCs能夠讓學生由傳統(tǒng)的“逃課”成為現在的網絡“淘課”，從而提高學生的學習主動性和積極性。

對于現在許多畢業(yè)生就業(yè)難的問題也可以依靠大數據來化解。高校教師一方面可以搜集近年來市場需求的就業(yè)信息，存儲、管理并采用相應的數據分析技術，預測未來幾年專業(yè)人才的需求，進而在教學過程中靈活添加相應的教學內容，服務于市場需求。同時，學生可以搜集、挖掘和管理整個市場的專業(yè)需求和人才的需求數量，并利用數據處理技術和建模技術來獲取就業(yè)信息，提升就業(yè)率。

3　高校大數據的處理步驟及其應用難點與對策

在高校的教學過程中，大數據的處理主要包括三大步驟，分別是提取和集成數據、分析數據以及展示數據。對于提取和集成數據，主要是把學生在校的各種情況提取并統(tǒng)一匯成規(guī)范化的信息數據。分析數據是對處理數據的效率和準確率進行平衡，并建立分析數據的模型，傳統(tǒng)分析數據主要有統(tǒng)計分析、機器學習以及數據挖掘三種方法。對展示數據而言，主要是利用變化曲線、多維疊加或者三維空間坐標等方式把分析和處理數據的可視化結果向用戶呈現。

隨著大數據的不斷更新和發(fā)展，當前，大數據技術也存在三個方面的困難：一是數據集成；二是分析數據的方法不足；三是在保護個人隱私方面有待提高。因此，未來高校應深入探索大數據技術的質量，通過高校之間的互相協(xié)作挖掘數據分析處理的新方法和高效合理的個人隱私保護制度。由于大數據在高校教學工作中的應用具有一定的挑戰(zhàn)性，高校教師要想將大數據應用到教學中以更好地掌握和理解，首先，應該樹立大數據重要性的強烈意識，推動大數據在高校教學工作中的廣泛應用；其次，要對大數據的基本概念及其特征進行系統(tǒng)性梳理，并對大數據的動態(tài)變化趨勢進行深入分析，深刻認識到大數據在高校教學過程中應用的重要性和緊迫性；最后，在日常教學過程中，時刻對有關數據信息進行搜集、歸類和整理，進而挖掘重要信息，為以后的教學工作服務，提高教學質量。

參考文獻

[1]李藝全.大數據視域下高校人才工作的適應與創(chuàng)新[J].河北工業(yè)大學學報（社會科學版），2014（2）：70- 74.

[2]相海泉.迎接大數據時代[J].中國信息界，2013（5）：38- 42.

[3]孫其偉，陸春.大數據在高校中的應用研究[J].中國教育網絡，2014（1）：63- 65.□

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2015.02.035

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A

文章編號：1008- 553X（2015）02- 0097- 03

收稿日期：2014- 12- 16

基金項目：國家自然科學基金（項目編號：21471004）；安徽理工大學教學研究基金資助

作者簡介：張超（1984-），男，北京師范大學博士研究生，講師，研究方向：極端條件下材料特性研究，13955434191，jsxzzhangchao@126.com。

Application of the Big Data for the Teaching and Learning in Universities

ZHANG Chao1，SHENG Shao-ding1，WANG Xiao-hua2
（1. College of Mechanical Engineering，Anhui Universityof Science and Technology，Huainan 232001，China；2. Development and Planning Department，Anhui Universityof Science and Technology，Huainan 232001，China）

Abstract:With the rapid development of network technologies，big data has profound impact on every area of society. In this paper，based on the basic concepts and main characteristics of the big data，the impact of the big data on the teaching are introduced，and thus we proposes that howto use the big data efficiently and reasonably for the teachers and students in the the university to improve teaching quality. Furthermore，the difficulties of the application of the big data are expounds，and the correspondingcountermeasures are put forward.

Key words:bigdata；university；teachingand learning；application