基于教育大數(shù)據(jù)的個(gè)性化學(xué)習(xí)模式分析

摘 要 隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)迅速成為各領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的個(gè)性化教育時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。本文對(duì)教育大數(shù)據(jù)概念和特征進(jìn)行分析，構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的個(gè)性化學(xué)習(xí)模式，以期通過(guò)教育大數(shù)據(jù)的分析對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)路徑進(jìn)行干預(yù)和改進(jìn)，最后總結(jié)了應(yīng)用這種學(xué)習(xí)模式可能會(huì)面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞 教育大數(shù)據(jù) 個(gè)性化學(xué)習(xí) 學(xué)習(xí)路徑

教育部2015年工作要點(diǎn)中提出：將進(jìn)一步推進(jìn)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》中的“三通兩平臺(tái)”建設(shè)與應(yīng)用，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)學(xué)?；ヂ?lián)網(wǎng)全覆蓋[1]。教育信息化的推進(jìn)以及教育基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，為大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

大數(shù)據(jù)技術(shù)正在對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活產(chǎn)生深刻的影響，過(guò)去無(wú)法收集和分析的數(shù)據(jù)被大數(shù)據(jù)技術(shù)賦予了新的可能性，其中關(guān)于人們行為和喜好的數(shù)據(jù)挖掘，使大數(shù)據(jù)成為了教育變革與創(chuàng)新的重要推動(dòng)力。傳統(tǒng)的教育決策通常建立在個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)之上，無(wú)法提供給每個(gè)學(xué)生最有效的教學(xué)方式。而大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)海量教育數(shù)據(jù)的留存和深度挖掘，能幫助教師更深入地了解學(xué)生知識(shí)的掌握情況以及學(xué)習(xí)偏好，有助于教育機(jī)構(gòu)和教育工作者彌補(bǔ)或改變現(xiàn)行教育中的不足，將推動(dòng)傳統(tǒng)以“教師為中心”的教學(xué)方式向以“學(xué)生為中心”教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，真正做到以人為本、因材施教。

一、教育大數(shù)據(jù)的概念和特征

教育大數(shù)據(jù)作為大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，至今國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有教育機(jī)構(gòu)給出明確且統(tǒng)一的定義。教育大數(shù)據(jù)可以被理解為所涉及的教育數(shù)據(jù)規(guī)模巨大且種類(lèi)繁多，以至于傳統(tǒng)的處理工具無(wú)法進(jìn)行有效的擷取和處理的教育數(shù)據(jù)集。教育大數(shù)據(jù)主要有以下幾個(gè)特征。

1.海量性

麥肯錫對(duì)大數(shù)據(jù)的定義是指那些規(guī)模大到傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具無(wú)法進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和分析的數(shù)據(jù)集[2]。因此，數(shù)據(jù)量大也是教育大數(shù)據(jù)的首要特征。隨著信息化的發(fā)展，大部分學(xué)校都采用先進(jìn)的信息管理系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)管理，教學(xué)管理與教學(xué)資源的全面整合會(huì)產(chǎn)生和記錄大量的教學(xué)信息。另外，越來(lái)越多的學(xué)習(xí)行為在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生，也導(dǎo)致在線學(xué)習(xí)平臺(tái)所生成的教育數(shù)據(jù)量呈爆發(fā)性增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

2.多樣性

德勤公司專(zhuān)家羅伯特指出：“規(guī)模并不是常規(guī)數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)之間最主要的區(qū)別，大數(shù)據(jù)的重要屬性應(yīng)該是復(fù)雜性和多樣性?！盵3]傳統(tǒng)的教育數(shù)據(jù)具有明顯的結(jié)構(gòu)化特征，但隨著教學(xué)手段和教學(xué)工具的飛速發(fā)展，教育數(shù)據(jù)的品種不斷增加，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，形成了多樣且異質(zhì)的教育大數(shù)據(jù)，如教學(xué)視頻、音頻、日志、郵件等，這些非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)背后隱藏著大量的信息，比如學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、能力和偏好。大數(shù)據(jù)時(shí)代的教育工作者要學(xué)會(huì)利用和分析這些不同類(lèi)型的教育數(shù)據(jù)，以還原學(xué)生學(xué)習(xí)情況的完整性和真實(shí)性。

3.動(dòng)態(tài)性

傳統(tǒng)的教育數(shù)據(jù)更專(zhuān)注于靜態(tài)記錄學(xué)生的考試成績(jī)，而教育大數(shù)據(jù)有能力跟蹤和掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，比如學(xué)生注意力集中時(shí)間、回答問(wèn)題次數(shù)等。這些數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)且高速變化的，教師不僅可以根據(jù)實(shí)時(shí)的教學(xué)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)和學(xué)習(xí)效果；還可以根據(jù)變化的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)整教學(xué)方案。斯坦福大學(xué)吳恩達(dá)教授跟蹤學(xué)生觀看視頻講座的行為發(fā)現(xiàn)：如果學(xué)生中途點(diǎn)擊了關(guān)閉或快播鍵，暗示了講座內(nèi)容晦澀難懂或?qū)W生不感興趣，教師可以據(jù)此對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以期通過(guò)改善教學(xué)內(nèi)容來(lái)提高學(xué)生的理解力和興趣度[4]。

4.價(jià)值性

維克托在《大數(shù)據(jù)時(shí)代》中指出：“大數(shù)據(jù)時(shí)代最重要的是從大數(shù)據(jù)中挖掘價(jià)值?！盵5]目前學(xué)校所產(chǎn)生的教學(xué)數(shù)據(jù)都是由很多學(xué)生行為片段組成且處于分散狀態(tài)，需要使用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和利用，通過(guò)對(duì)這些被鎖在“數(shù)據(jù)孤島”上的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得具有重大價(jià)值的學(xué)生行為分析結(jié)果，并利用它們?yōu)楦纳茖W(xué)生的成績(jī)提供個(gè)性化的服務(wù)。教育大數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生、家長(zhǎng)和教師都具有很高的價(jià)值，它可以幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)成績(jī)、幫助家長(zhǎng)理解學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、幫助教師改進(jìn)教學(xué)方案，以確保每個(gè)學(xué)生獲得有效且高效的定制教育。

5.真實(shí)性

教育大數(shù)據(jù)注重提高數(shù)據(jù)分析的真實(shí)性和可靠性，傳統(tǒng)的教育數(shù)據(jù)由于學(xué)校為了排名、教師為了業(yè)績(jī)等原因可能被修改或粉飾，這樣得到的不真實(shí)數(shù)據(jù)就失去了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況判斷的準(zhǔn)確性。而教育大數(shù)據(jù)由于基數(shù)巨大，不是憑借某一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，而是依靠海量的全息數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行整體評(píng)定，即使某些被修改過(guò)的錯(cuò)誤信息存在，也不會(huì)影響對(duì)學(xué)生的最終評(píng)價(jià)結(jié)果。

二、基于教育大數(shù)據(jù)的個(gè)性化學(xué)習(xí)模式構(gòu)建

個(gè)性化的學(xué)習(xí)模式強(qiáng)調(diào)“一個(gè)尺寸適合一個(gè)人”的教學(xué)方式，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)，使知識(shí)的傳授能夠適應(yīng)特定的教學(xué)環(huán)境、學(xué)習(xí)偏好和學(xué)生能力。個(gè)性化學(xué)習(xí)模式由以下幾個(gè)部分組成。

1.學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)

個(gè)性化學(xué)習(xí)模式強(qiáng)調(diào)“大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”，由學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄和存儲(chǔ)大量實(shí)時(shí)、可靠的學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，例如學(xué)習(xí)路徑、日志、討論、作業(yè)等。大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)在可以對(duì)各種非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，課堂教學(xué)、在線學(xué)習(xí)、輔助教學(xué)工具都可以作為數(shù)據(jù)收集的平臺(tái)，每次學(xué)生的點(diǎn)擊、討論版的互動(dòng)、博客的進(jìn)入或任何微小的活動(dòng)都會(huì)被記錄下來(lái)，生成每生每課的數(shù)以萬(wàn)計(jì)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，并縱向傳遞到分析系統(tǒng)，成為下一步個(gè)性化學(xué)習(xí)分析的重要基礎(chǔ)資源。

2.學(xué)生基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)

學(xué)生基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)包含了學(xué)生的各種基本信息（姓名、年齡、專(zhuān)業(yè)、愛(ài)好等）、學(xué)生的歷史學(xué)習(xí)信息（成績(jī)、先導(dǎo)課程、問(wèn)卷調(diào)查等）。要確保為學(xué)習(xí)者制定最適合的學(xué)習(xí)路徑，不能僅靠學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，還要參照歷史學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)綜合反映學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備、學(xué)習(xí)偏好、努力程度等信息，會(huì)形成更加立體的學(xué)生學(xué)習(xí)影像。

3.分析系統(tǒng)

分析系統(tǒng)是對(duì)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)中跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡所存儲(chǔ)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。分析的內(nèi)容主要包括：學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)、課程與教材選擇是否正確、教學(xué)方法是否合適等。分析過(guò)程首先要對(duì)原始學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納和整理，去除無(wú)關(guān)或難以識(shí)別的冗余數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的真實(shí)性和時(shí)效性是保證最終得出準(zhǔn)確分析結(jié)論的關(guān)鍵。然后通過(guò)大數(shù)據(jù)方法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成可以被洞察和操作的模式，獲取數(shù)據(jù)當(dāng)中潛在的、有效的、規(guī)律性的、可以被理解的信息，并形成可視化分析報(bào)告。

4.自適應(yīng)系統(tǒng)

自適應(yīng)系統(tǒng)主要通過(guò)分析系統(tǒng)得出的反饋對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行自我調(diào)整和管理，學(xué)生基于數(shù)據(jù)收集和分析的可視化結(jié)論來(lái)調(diào)整學(xué)習(xí)路徑，比如更換選修課程和學(xué)習(xí)材料。由于學(xué)生的個(gè)體情況有很大差異，自適應(yīng)系統(tǒng)會(huì)利用人工智能軟件根據(jù)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的接受程度，自動(dòng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為作出響應(yīng)，幫助學(xué)生調(diào)整學(xué)習(xí)方案。在自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)不是被動(dòng)地接受知識(shí)的過(guò)程，而是在更正學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)感興趣和擅長(zhǎng)的知識(shí)的過(guò)程。自適應(yīng)系統(tǒng)增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，調(diào)節(jié)了學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和獨(dú)立思考能力，改變了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的被動(dòng)局面。

5.個(gè)性化干預(yù)

個(gè)性化的學(xué)習(xí)干預(yù)是通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)內(nèi)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，基于分析系統(tǒng)得出的可視化分析結(jié)論，結(jié)合教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)軌跡進(jìn)行修訂和改善的干預(yù)服務(wù)。對(duì)于學(xué)習(xí)效果較差的學(xué)生要通過(guò)互動(dòng)平臺(tái)及時(shí)給予幫助和干預(yù)，其目的在于通過(guò)修訂教學(xué)方案和個(gè)性化資源推送來(lái)提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率，并對(duì)學(xué)習(xí)者未來(lái)的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行智能化預(yù)測(cè)。個(gè)性化的教學(xué)干預(yù)摒棄了傳統(tǒng)的“合格-不合格”的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)評(píng)估學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況并掌握學(xué)習(xí)者思考和解決問(wèn)題的方式，以便為其提供必要的引導(dǎo)和幫助，最終得到學(xué)習(xí)者更全面且精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)。

由圖1可知，個(gè)性化學(xué)習(xí)模式的流程為：由學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)收集原始學(xué)習(xí)軌跡數(shù)據(jù)傳遞到分析系統(tǒng)；分析系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析功能，利用各種大數(shù)據(jù)技術(shù)生成可視化的學(xué)生學(xué)習(xí)行為分析報(bào)告；自適應(yīng)系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析等工具分析出來(lái)的報(bào)告，評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題并進(jìn)行智能干預(yù)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行適應(yīng)性修正；教師整合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)和分析系統(tǒng)得出的結(jié)論，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)干預(yù)系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑進(jìn)行人為的教學(xué)干預(yù)，對(duì)教學(xué)方案進(jìn)行調(diào)整和修訂，對(duì)學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，將傳統(tǒng)的同質(zhì)教育演化成適應(yīng)每位學(xué)生個(gè)性化需求的定制教育。

三、基于教育大數(shù)據(jù)的個(gè)性化學(xué)習(xí)模式面臨的挑戰(zhàn)

大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用于教育領(lǐng)域，為傳統(tǒng)的“批量生產(chǎn)”式的教育模式帶來(lái)了巨大變革，將引領(lǐng)教育進(jìn)入全新的高度個(gè)性化的時(shí)代。但是，個(gè)性化學(xué)習(xí)模式中所有系統(tǒng)相互作用的前提條件是教學(xué)數(shù)據(jù)提供的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，只有在各系統(tǒng)之間保持快速、及時(shí)和準(zhǔn)確的信息傳遞的情況下，大數(shù)據(jù)分析對(duì)教學(xué)的作用才能凸現(xiàn)出來(lái)。但現(xiàn)在許多學(xué)校的教學(xué)仍然以傳統(tǒng)的面對(duì)面課堂教學(xué)為主，數(shù)據(jù)的傳遞、轉(zhuǎn)換和分析可能出現(xiàn)滯后的情況，會(huì)影響最終干預(yù)系統(tǒng)分析結(jié)果的有效性。因此，大數(shù)據(jù)技術(shù)要在教學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮其應(yīng)有的作用，還需要學(xué)校大力推進(jìn)教育信息化的建設(shè)，提高教學(xué)數(shù)據(jù)處理和分析的能力，才能充分發(fā)揮個(gè)性化學(xué)習(xí)模式的作用，真正實(shí)現(xiàn)教育的個(gè)性化培養(yǎng)。

對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡進(jìn)行跟蹤、記錄和挖掘，不可避免地涉及到學(xué)生信息的保護(hù)問(wèn)題，尤其在現(xiàn)有個(gè)人隱私的法律法規(guī)不夠健全的情況下，教育大數(shù)據(jù)領(lǐng)域隱私規(guī)則的制定變得迫在眉睫。教育管理者要意識(shí)到大數(shù)據(jù)的使用將涉及到來(lái)自道德和法律的雙重挑戰(zhàn)，學(xué)生是教育大數(shù)據(jù)的創(chuàng)造者和所有者，在對(duì)教育數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析的時(shí)候，應(yīng)取得學(xué)生和家長(zhǎng)的認(rèn)同和信任，同時(shí)制定有關(guān)學(xué)生隱私保護(hù)的法律法規(guī)，以保證所有收集到的學(xué)生數(shù)據(jù)都應(yīng)用于改善教學(xué)。

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[作者：裴瑩（1980-），女，吉林省吉林市人，西安思源學(xué)院講師，碩士。]

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