基于大數(shù)據(jù)的多源多維綜合素質(zhì)評價模型的構(gòu)建

張治　戚業(yè)國

摘要：普通高中綜合素質(zhì)評價成為當下教育綜合改革的突破口。傳統(tǒng)的教育測評建立在以考試為核心的教學行為基礎(chǔ)上，難以客觀、公正地評估學生學習成效和發(fā)展?jié)撡|(zhì)，大數(shù)據(jù)技術(shù)為全面記錄學生的學習行為和結(jié)果數(shù)據(jù)提供了可能。結(jié)合數(shù)據(jù)分析技術(shù)和學習科學的發(fā)展，該文以上海市綜合素質(zhì)評價改革的行動為背景，嘗試構(gòu)建一個基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的多源多維綜合素質(zhì)評價模型。該模型能綜合考慮多源數(shù)據(jù)的匯聚與整合，試圖將學生客觀信息的采集范圍擴大至課堂內(nèi)外、正式和非正式學習環(huán)境、線下和線上學習、學習活動和生活表現(xiàn)等多個視角，獲取能映射學生綜合素質(zhì)相關(guān)的數(shù)據(jù)，形成系統(tǒng)、完備的學生成長大數(shù)據(jù)。整合并標準化能夠反映學生綜合素質(zhì)的多源數(shù)據(jù)，建立學習分析模型，開展大數(shù)據(jù)分析對學生綜合素質(zhì)進行多維度、全方位的評價，形成基于大數(shù)據(jù)的學生個體和群體的綜合素質(zhì)數(shù)字畫像。模型在多個維度提供價值判斷和結(jié)果輸出，從而為學習改進和學習環(huán)境的改善，為學生發(fā)展和人才的分類遴選提供依據(jù)。該模型將為正在蓬勃開展的普通高中綜合素質(zhì)評價改革提供可資借鑒的解決思路。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；綜合素質(zhì)評價；評價模型；學習分析；數(shù)字畫像

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

2014年9月，國務院發(fā)布《關(guān)于深化考試招生制度改革的實施意見》，提出了“兩依據(jù)一參考”的高考改革基本方向。新一輪的高考改革聚焦綜合素質(zhì)評價，力圖從評價環(huán)節(jié)全面落實素質(zhì)教育，因此，普通高中綜合素質(zhì)評價成為當下教育綜合改革最熱的話題之一。全面實施綜合素質(zhì)評價，對促進學生的自我認知與生涯規(guī)劃、對高中學校辦學改進、對高等學?？茖W遴選和社會創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建都至關(guān)重要。從“素質(zhì)”到“綜合素質(zhì)”，對學生評價的研究一直在發(fā)展。如何運用學習科學和信息技術(shù)的最新發(fā)展成果，為學習者創(chuàng)造能充分反映學生生活和未來實際的評價體系，這是國內(nèi)外教育系統(tǒng)面臨的巨大挑戰(zhàn)。教育與新技術(shù)的創(chuàng)新融合，提供了新的研究視角，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的評價系統(tǒng)不但是改進學習的關(guān)鍵，而且將為各類教育機構(gòu)改革提供數(shù)據(jù)支持。在面對新生代學習者和以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心的信息社會背景下，學生的學習、生活環(huán)境和內(nèi)容都發(fā)生了深刻變革，評價的內(nèi)容和形式是否也需要變革？大數(shù)據(jù)如何用于學生綜合素質(zhì)評價？該做什么才能把綜評政策的理想轉(zhuǎn)化成全體教育相關(guān)人的共同愿景？這是事關(guān)我國新時期教育綜合改革成敗的大事。本文將圍繞模型建立的必要性與可行性、模型理論框架、技術(shù)實現(xiàn)路徑等方面加以闡述。

一、大數(shù)據(jù)技術(shù)應用于綜合素質(zhì)評價的必要性與可行性分析

（一）必要性分析

1.技術(shù)帶來教育的革命性變化。大數(shù)據(jù)具有海量、多源、異構(gòu)、非結(jié)構(gòu)化、連續(xù)性、實時性、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、精準映射等特征，像是一個記錄人類行為的數(shù)字寫真，無限接近本真。新技術(shù)應用于教育方式變革，展現(xiàn)了當代教育的一個重要發(fā)展方向：從“用經(jīng)驗說話”轉(zhuǎn)向“用數(shù)據(jù)說話”。未來的評價離不開現(xiàn)代信息技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)將是未來教育評價的必然選擇。

2.大數(shù)據(jù)技術(shù)為記錄和分析教育教學中的表象信息提供了可能。一個人的素質(zhì)通過多個表象呈現(xiàn)出來。大數(shù)據(jù)技術(shù)為記錄和分析以往無法利用的信息提供了技術(shù)支持。高中綜合素質(zhì)評價需要從多個維度全程記錄學生的成長數(shù)據(jù)，加之作為被評價對象的學生數(shù)量也十分龐大，普通高中綜合素質(zhì)評價是一個需要耗費大量人力、物力的系統(tǒng)工程。相較于通過人力進行紙本操作，基于大數(shù)據(jù)的綜合素質(zhì)評價能夠充分發(fā)揮信息技術(shù)操作便捷、方便處理與傳播等優(yōu)勢，降低成本，提高評價效率。此外，學生是互聯(lián)網(wǎng)時代原住民，他們的生活與學習幾乎離不開電腦、手機等電子設備，互聯(lián)網(wǎng)上遺留下了他們學習與成長的足跡。借助大數(shù)據(jù)能夠在較為真實的環(huán)境下采集學生信息，這些信息在學生自然狀態(tài)下產(chǎn)生，未經(jīng)加工，更加客觀，基于這類信息的評價也有利于避免出現(xiàn)霍桑效應和暈輪效應，反映學生真實面貌。從綜合素質(zhì)評價的價值導向來看，其核心價值還是在于促進學生發(fā)展，用于高校遴選也是為了學生發(fā)展。綜合素質(zhì)評價要能讓學生更了解自己，讓學校更了解學生和自己的服務，讓政府更了解學校和自己的管理。最后，大數(shù)據(jù)引入學生評價有利于打破學生信息孤島，將數(shù)字變成數(shù)據(jù)，在促進學生發(fā)展方面發(fā)揮價值。長周期行為數(shù)據(jù)、大規(guī)?？荚嚁?shù)據(jù)、師生面談數(shù)據(jù)、閱讀數(shù)據(jù)、位置信息數(shù)據(jù)、社交圈及關(guān)鍵詞、檢索行為數(shù)據(jù)、在學習平臺上學習數(shù)據(jù)（如電子教科書、閱讀平臺、MOOC、APP應用、DIS數(shù)字化實驗、每次作業(yè)表現(xiàn)）等，都可以讓我們更好地了解學生，發(fā)現(xiàn)其潛質(zhì)和不足，這既能服務學生成長，又能為教育評價學研究提供資源。大數(shù)據(jù)技術(shù)有望挖掘各類學生數(shù)據(jù)中蘊藏的價值，促使普通高中綜合素質(zhì)評價不再流于形式，真正服務于學生發(fā)展。

3.數(shù)字畫像有利于更加直觀地呈現(xiàn)評價結(jié)果，為個體學習早期干預和教育教學規(guī)律發(fā)現(xiàn)提供依據(jù)。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)能夠最終生成學生個體及群體數(shù)字畫像，這是一種新的綜合素質(zhì)評價結(jié)果呈現(xiàn)方式，更加形象、全面、易懂，方便學生、教師以及教育管理者使用綜合素質(zhì)評價結(jié)果。個體數(shù)字畫像幫助學生看清自己的成長狀態(tài)同時幫助高校遴選，班級群體的數(shù)字畫像幫助教師改進教學；學校群體數(shù)字畫像幫助學校及其他教育管理部門的領(lǐng)導者開展教育治理。學生成長中必要的早期干預需要基于科學決策，學生成長規(guī)律的發(fā)現(xiàn)也要基于數(shù)據(jù)。數(shù)字畫像為此提供了可能。

（二）可行性分析

我國教育信息化經(jīng)過多年發(fā)展，特別是“三通兩平臺”的建設，已顯現(xiàn)一批成果。教育大數(shù)據(jù)用于教育評價的案例不斷涌現(xiàn)，為更大規(guī)模的數(shù)據(jù)挖掘分析指明了方向。“近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，尤其是無線網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，伴隨移動設備的普及化，教育數(shù)據(jù)系統(tǒng)有望采取到更多更全面的數(shù)據(jù)，不但可以讓更多評價主體參與教育評價從而采集到更多維化的評價性數(shù)據(jù)，也可以采集教育過程中累積的過程性數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)尋找關(guān)聯(lián)性的思維模式契合了教育評價情境下對充實依據(jù)與有效證據(jù)的本真需求，讓評價結(jié)果真正成為教育教學決策的重要依據(jù)”。

數(shù)據(jù)采集手段的不斷革新，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)工程的持續(xù)積累，不同部門之間數(shù)據(jù)共享意識的提升，學生通過互聯(lián)網(wǎng)學習行為持續(xù)增加，各級教育管理部門數(shù)據(jù)挖掘需求的不斷強化，學校、教務、學生管理新范式顯現(xiàn)，各類教學管理軟件（批卷系統(tǒng)、網(wǎng)班上課平臺、Moodle課程平臺等）的使用，各種社交產(chǎn)品紛紛涌現(xiàn)、特別是手機APP應用的普及并持續(xù)利用等，這些數(shù)字校園的建設和信息技術(shù)產(chǎn)品的普及為學校打下教育信息化的良好基礎(chǔ)，同時也是進一步研究教育大數(shù)據(jù)的前提。綜合素質(zhì)評價大數(shù)據(jù)挖掘與分析正是基于已有的信息化實踐進行的再探索，是對教育大數(shù)據(jù)的一次集成，也是對教育大數(shù)據(jù)發(fā)展的一次驅(qū)動。

二、多源多維綜評模型理論框架分析

學生在學習和生活中，所有的行為皆有數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)都可以被采集。本模型試圖將學生客觀信息的采集范圍擴大至課堂內(nèi)和課堂外、正式學習環(huán)境和非正式學習環(huán)境、線下學習和線上學習，獲取與學生綜合素質(zhì)相關(guān)的數(shù)據(jù)，形成系統(tǒng)、完備的學生大數(shù)據(jù)倉庫，整合并標準化能夠反映學生綜合素質(zhì)的多源數(shù)據(jù)與信息，建立數(shù)學模型，開展大數(shù)據(jù)分析，對學生綜合素質(zhì)進行多維度、全方位的評估，形成基于大數(shù)據(jù)的學生個體和群體的綜合素質(zhì)數(shù)字畫像。評價結(jié)果不僅服務于高校招生，還服務于學生生涯規(guī)劃、教師因材施教、學校服務改進、政府教育區(qū)域治理優(yōu)化，旨在充分發(fā)揮客觀數(shù)據(jù)的價值，有效加強對學生各維度素質(zhì)與能力的認知與評價水平，調(diào)動學生、教師、高中、高校、政府等各方啟用綜合素質(zhì)評價結(jié)果，充分發(fā)揮評價的導向功能，促進學生全面發(fā)展與健康成長。

結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘的一般流程，筆者嘗試構(gòu)建一套較為完整的基于大數(shù)據(jù)的普通高中綜合素質(zhì)評價模型。數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）的一般流程是數(shù)據(jù)采集、目標數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)挖掘、結(jié)果呈現(xiàn)、反饋應用。數(shù)據(jù)采集往往是首要環(huán)節(jié)，通常大量的時間要花在采集和預處理上；數(shù)據(jù)采集后要根據(jù)業(yè)務需要，確立目標數(shù)據(jù)，才能進行數(shù)據(jù)預處理，形成大數(shù)據(jù)倉庫，根據(jù)教育領(lǐng)域內(nèi)在規(guī)則確立挖掘方法，開展數(shù)據(jù)挖掘，建立數(shù)據(jù)模型，從而呈現(xiàn)挖掘結(jié)果。有時候這個流程并非每個步驟都要做到，有時候某些步驟沒有完成，需要返回重新執(zhí)行。根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘流程，構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)的“多源多維綜合素質(zhì)評價模型”，其結(jié)構(gòu)如下頁圖1所示，本模型的建構(gòu)不關(guān)注其技術(shù)細節(jié)，主要聚焦于在常態(tài)化的情境中較為全面地獲取學生綜合評價信息，以此來獲取對學生綜合素質(zhì)較為客觀、完整的認識。

多源多維評價模型的核心模塊包括以下幾個部分：

（一）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：大數(shù)據(jù)采集的“上帝之眼”

數(shù)據(jù)的采集強調(diào)多種來源的自然采集。采取多種形式、多種方法記錄能映射學生綜合素質(zhì)發(fā)展狀態(tài)的表象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的記錄要強調(diào)全方位、全過程、全納、全員和非干預的自然狀態(tài)采集，數(shù)據(jù)要包括結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，力求其大，不會造成結(jié)構(gòu)性短缺。在這個模型中，把大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)比喻為“上帝之眼”，是因為它能洞悉一切，從行為到結(jié)果，從白天到黑夜，從外在到“靈魂”。把大數(shù)據(jù)比作“上帝之眼”的另外一個意思是數(shù)據(jù)的采集是非干預的、在自然狀態(tài)下被采集的，而不是為了某種功利的目標被采集。本模型嘗試在綜合素質(zhì)評價已有的客觀數(shù)據(jù)之外，采集學生在實際情境中所遺留下來的過程性數(shù)據(jù)。對學生綜合素質(zhì)的評價要將學生放在其學習生活的環(huán)境中，這一環(huán)境包括了線上線下的多源多維數(shù)據(jù)獲取，同時考慮到學生成長的動態(tài)發(fā)展規(guī)律?！岸嘣炊嗑S數(shù)據(jù)可以從三個方面獲取：一是對于線下學習中的人際交互關(guān)系，主要通過問卷調(diào)查、訪談等學習者自報告的方式進行數(shù)據(jù)采集；二是對于網(wǎng)絡環(huán)境下的學習交互數(shù)據(jù)，例如，Coursera、網(wǎng)易公開課、可汗學院以及其他各院校研發(fā)的在線學習平臺等，關(guān)系數(shù)據(jù)通常按照一定的格式存儲在學習系統(tǒng)中；三是社交媒體上遺留的數(shù)據(jù)，比如：Twitter、YouTube、Facebook、微博、微信、QQ等社交平臺都記錄了大量學習者的交互數(shù)據(jù)可利用開發(fā)者提供的數(shù)據(jù)接口API或網(wǎng)頁標簽信息，利用相關(guān)程序進行自動爬取”。

（二）數(shù)據(jù)的清洗

大數(shù)據(jù)采集后，需要進行必要的清洗，剔除無關(guān)的變量，并經(jīng)過一定的格式化處理，用元數(shù)據(jù)標準進行標簽，這樣才能更好被挖掘和分析。數(shù)據(jù)的清洗核心在于尋找評價目標與數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、映射對應關(guān)系，排除“噪音數(shù)據(jù)”。

由于采集的原始數(shù)據(jù)中無意義的成分很多，數(shù)據(jù)來源結(jié)構(gòu)復雜，不同的系統(tǒng)間也存在著不同的標準，加上系統(tǒng)設計的不合理性的存在，時常出現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的重復、冗余和不完整導致的大量模糊信息的現(xiàn)象。而這阻礙了數(shù)據(jù)挖掘的針對性和準確性，影響數(shù)據(jù)挖掘的執(zhí)行效率，不利于挖掘目標的達成。

通常而言，數(shù)據(jù)預處理一般按照以下四個步驟進行：數(shù)據(jù)選取、數(shù)據(jù)表屬性一致化、數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)離散化（數(shù)據(jù)歸約）。數(shù)據(jù)選取是在原始數(shù)據(jù)庫中選取與任務相關(guān)的數(shù)據(jù)表項，通過對數(shù)據(jù)的篩選有效地利用資源。數(shù)據(jù)選取的方式一般通過事先編制好的程序來進行選擇，在數(shù)據(jù)倉庫的基礎(chǔ)上進行選取會讓操作更為便捷。數(shù)據(jù)表屬性一致化是指根據(jù)挖掘的需求把不同呈現(xiàn)樣式的數(shù)據(jù)用統(tǒng)一的標準重新的標識，方便數(shù)據(jù)挖掘人員對于挖掘?qū)ο笥星逦恼J識。數(shù)據(jù)清理是指填補空缺的數(shù)據(jù)、處理錯誤數(shù)據(jù)、消除噪聲數(shù)據(jù)、去除孤立點，以此改善待挖掘數(shù)據(jù)的質(zhì)量，提高挖掘的信度。數(shù)據(jù)離散化（數(shù)據(jù)歸約）是指將待挖掘數(shù)據(jù)進行更深一步規(guī)模上的處理，在保留數(shù)據(jù)完整性的前提下縮小處理的規(guī)模，達到提高數(shù)據(jù)處理效率的效果，主要包括元組歸約（連續(xù)屬性離散化與概念分層）和屬性的歸約。

數(shù)據(jù)預處理的過程是基于大數(shù)據(jù)的學生綜合素質(zhì)評價模型的重要的一環(huán)，通過數(shù)據(jù)預處理，為數(shù)據(jù)挖掘的順利進行開辟了道路，也是高效率的完成數(shù)據(jù)挖掘的前提和基礎(chǔ)，關(guān)系到學生數(shù)據(jù)挖掘的成功與否。

（三）數(shù)據(jù)的挖掘分析模型

根據(jù)數(shù)據(jù)分析模型，進行數(shù)據(jù)分析挖掘，為學生個體和群體進行數(shù)字畫像，從而客觀分析學生綜合素質(zhì)發(fā)展狀態(tài)，并透視其關(guān)聯(lián)性、聚類性和因果性，通過學生數(shù)字畫像，進一步為學校、教師、政府等進行畫像。數(shù)據(jù)分析的模型建立是一個非常復雜的過程，價值觀不同，模型會差異很大。但是模型根據(jù)適用對象的不同和算法的差異，可以分為不同的類型。

1.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。收集、分析并解釋數(shù)據(jù)，是統(tǒng)計學中最基本的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。通過建立基于數(shù)學函數(shù)的統(tǒng)計模型，對目標進行匯總、描述以及預測，也能應用在驗證數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果上。

2.聚類分析與模式識別。利用數(shù)學方法對數(shù)據(jù)樣本進行差異性和相似性的區(qū)分，根據(jù)親疏關(guān)系進行聚類，并從聚集的類別中發(fā)現(xiàn)在事物之間的規(guī)律和典型模式，是當代分類學與多元分析的結(jié)合，直觀的呈現(xiàn)出分析結(jié)果。

3.決策樹分類技術(shù)。決策樹分類技術(shù)是由于分析決策或事件時會產(chǎn)生多個結(jié)果，這些分析形成的不同的結(jié)果如果繪制出來就像樹的枝干一般，用樹形的結(jié)構(gòu)來呈現(xiàn)分類和決策的結(jié)果，并從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

4.人工神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳基因算法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳基因算法通過計算機模擬人類大腦的特性，這種仿生學的研究在人工智能、計算機科學、認知科學等方面的應用中前景被看好，對于客觀規(guī)律的定量描述和網(wǎng)絡設計編碼在數(shù)據(jù)挖掘中有幫助作用。

5.規(guī)則歸納。規(guī)則歸納即是指在數(shù)據(jù)挖掘過程中提取形式規(guī)則，搜索和挖掘以往未知的規(guī)律。可視化技術(shù)是數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果的呈現(xiàn)方式，通過圖片、圖像、表格、動畫等不同的形式便于挖掘結(jié)果的理解，指引后續(xù)的操作。

（四）數(shù)據(jù)分析結(jié)果的呈現(xiàn)和利用

在第一階段，匯聚而來的數(shù)據(jù)可以作為綜評的數(shù)據(jù)提供給使用的人，大學可以用來進行模型分析，可以分層、分類，可以挖掘特長生，中學和政府也可以進行相關(guān)的數(shù)據(jù)挖掘分析，為教學改進服務，學生本人可以發(fā)現(xiàn)自己的特長和不足。

這套模型也許看上去更為理想化，但是，其教育大數(shù)據(jù)不是僅僅采集學生的學籍信息、入學信息、各種考試的分數(shù)等靜態(tài)數(shù)據(jù)，而是充分考慮到數(shù)據(jù)的多源采集、自然采集，注重數(shù)據(jù)的完整、全面，特別是注重學習行為數(shù)據(jù)和學習結(jié)果數(shù)據(jù)，注重結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)合，從而使基于大數(shù)據(jù)的學習分析成為可能。該模型在數(shù)據(jù)清洗的基礎(chǔ)上提供了系統(tǒng)化的學習數(shù)據(jù)分析方法，便于教師將學習行為數(shù)據(jù)、學習結(jié)果、學習資源及其他學習相關(guān)的數(shù)據(jù)進行分析和處理，便于學生、教師、學校、政府能一目了然地了解教育發(fā)生了什么、學生學習發(fā)展情況、學生綜合素質(zhì)評價結(jié)果，從而為教學行為改進指明了方向。下面對該模型在數(shù)據(jù)采集、分析處理等實施路徑加以說明。

數(shù)據(jù)挖掘與分析后的結(jié)果一般通過數(shù)據(jù)可視化的方式呈現(xiàn)。通過可視化的方式，我們可以更直觀地找出我們想要尋求的問題答案，找出隱藏在各種交叉的數(shù)據(jù)中的關(guān)系、趨勢與偏差，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中隱藏的知識與規(guī)律。可視化分析涉及意義建構(gòu)、人機交互分析、分布式認知等認知理論，在大數(shù)據(jù)分析中扮演著尤為重要的角色，也尤其適用于復雜的數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域。

應用在大數(shù)據(jù)分析的可視化技術(shù)主要包括文本的可視化、網(wǎng)絡（圖）的可視化、時空數(shù)據(jù)可視化、多維數(shù)據(jù)可視化等。已經(jīng)面世的側(cè)重于不同的可視化目的的軟件工具數(shù)量眾多，并朝著更好的用戶體驗發(fā)展。一般而言，我們常應用折線圖、柱狀圖、餅圖、氣泡圖、雷達圖，這些圖目標明確、清晰易懂。

（五）評價結(jié)果分類使用——學生、教師、高校、學校、政府

將基于大數(shù)據(jù)的綜合素質(zhì)評價結(jié)果及時用于個體生涯規(guī)劃、學習改進、辦學服務提升、高校分類遴選和持續(xù)跟蹤培養(yǎng)、政府基于數(shù)據(jù)的治理等用途，從而實現(xiàn)綜合素質(zhì)評價的發(fā)展性診斷功能、學習成長導向功能、分類遴選功能、治理服務改進功能等，這是綜合素質(zhì)評價理想模型的潛在價值。

1.學生個體數(shù)字畫像：服務于生涯規(guī)劃和個性發(fā)展

學生是綜合素質(zhì)評價的評價對象。綜評是對學生全面發(fā)展情況的觀察、記錄、分析，是發(fā)現(xiàn)和培育學生良好個性的重要手段。多源多維綜合素質(zhì)評價模型在大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上可以為個體進行數(shù)字畫像。學生個體的數(shù)字畫像對于學生自己、教師和高校都具有重要價值。學生可以更加了解自己，了解自己的能傾、愛好、特長和不足，知道自己的優(yōu)勢所在，為自己的學習以及生涯規(guī)劃做出調(diào)整。教師根據(jù)數(shù)字畫像，對學生進行分類培養(yǎng)，通過分析，發(fā)現(xiàn)學生的優(yōu)勢和薄弱環(huán)節(jié)，引導學生確定個人發(fā)展目標，支持個性化教學。當然，數(shù)字畫像的診斷和激勵功能，能激發(fā)學生的參號性，發(fā)揮正導向作用，從而引導學生更加積極參與到學習活動中來；個體的數(shù)字畫像同樣可以服務到高校，高校能通過申請學生的數(shù)字畫像，遴選出符合自己要求的學生，從而決定該生適合學什么，并進一步?jīng)Q定在高等教育階段如何服務該生的持續(xù)成長，而不是僅僅根據(jù)分數(shù)決定該生是否應該進入某專業(yè)學習。

2.群體數(shù)字畫像——服務于學校辦學改進和政府教育治理

大數(shù)據(jù)支持下的綜合素質(zhì)評價具有重要的服務功能。在個體數(shù)字畫像的基礎(chǔ)上，多源多維綜合素質(zhì)評價系統(tǒng)可以進行聚類分析，繪制群體數(shù)字畫像，即為某校某門課程學習情況的群體畫像（對比圖）。學生學習群體的數(shù)字畫像主要服務于學校和政府的宏觀教育治理。學?？梢园褜W生綜合素質(zhì)評價結(jié)果作為診斷和改進教育教學工作的重要依據(jù)。政府可以據(jù)此進行區(qū)域教育治理，提高政府服務水平，提高財政經(jīng)費使用的邊際效應。在群體數(shù)據(jù)畫像的基礎(chǔ)上，我們可以進一步發(fā)現(xiàn)教育教學和學生成長規(guī)律，從而為教育教學的科學化尋找理論支持。

三、多源多維綜合素質(zhì)評價模型實施的技術(shù)路徑分析

本部分將從技術(shù)支撐體系到數(shù)據(jù)采集源、采集格式和數(shù)據(jù)分析模型等方面具體描述模型是如何運行的。

（一）技術(shù)支撐體系

“評價什么是教育評價的核心”，對學生進行綜合素質(zhì)評價是一個復雜的過程，需結(jié)合學生的過程性數(shù)據(jù)和結(jié)果性數(shù)據(jù)進行綜合考慮。學校需要收集學生的學習過程性數(shù)據(jù)，而不僅僅是結(jié)果，特別是學生“問題解決、批判性思維、團隊合作、創(chuàng)造性”等21世紀技能進行評價?；诩夹g(shù)的評價能夠收集學習過程中的數(shù)據(jù)，驅(qū)動以“什么對每個學生最好”為依據(jù)的決策，為改善學習提供依據(jù)。

該模型以學生學籍數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，多個應用系統(tǒng)作為支持，基于上海市統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)，多個維度相互補充共同形成了一個學生在各個階段的相對完整的學業(yè)結(jié)果性和學習過程性數(shù)據(jù)源。其中，結(jié)果性數(shù)據(jù)屬于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集，過程性數(shù)據(jù)涉及到結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)的采集。本研究從高中綜合素質(zhì)評價管理系統(tǒng)（結(jié)果性數(shù)據(jù)）、數(shù)字課堂（正式學習場景、過程性數(shù)據(jù)）和上海市高中名校慕課平臺（非正式學習場景、過程性數(shù)據(jù)）等多個應用系統(tǒng)作為學生綜合素質(zhì)評價研究的切入點。項目的拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（二）技術(shù)實現(xiàn)框架

整個系統(tǒng)是一個三層架構(gòu)，自下而上分別為數(shù)據(jù)層、分析層和應用層（輔助功能，如任務調(diào)度和監(jiān)控管理等未體現(xiàn)于上圖2）。實現(xiàn)360度學生畫像構(gòu)建、可視化呈現(xiàn)以及分析報告輸出是其核心所在。未來則可以逐步增加完善基于畫像標簽和挖掘模型庫的各類場景落地與平臺整合，具體如

（三）數(shù)據(jù)中心構(gòu)建

1.學生綜合素質(zhì)評價的數(shù)據(jù)源分析

學生綜合素質(zhì)評價是一項系統(tǒng)工程，通過共享的學生基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，匯聚不同業(yè)務系統(tǒng)間學生數(shù)據(jù)。目前涉及到的基于統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)已在運行使用的業(yè)務系統(tǒng)包括：研究性學習平臺（MOOR）、上海市高中名校慕課平臺（MOOC）等。同時，在此基礎(chǔ)上，隨著更多應用系統(tǒng)的接入，匯集更多維度的數(shù)據(jù)：（1）通過學籍系統(tǒng)，統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)匯聚學生的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；（2）通過互動課堂、在線學習平臺匯聚學生課堂學習、在線學習的行為數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)；（3）通過綜合素質(zhì)評價系統(tǒng)匯聚評價數(shù)據(jù)、學業(yè)成績數(shù)據(jù)；（4）通過MOOR匯聚研究性學習的行為數(shù)據(jù)和研究記錄；（5）通過對接實驗平臺，閱讀平臺匯聚學生的實驗行為數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果記錄、學生閱讀行為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源對照如表1所示。

2.數(shù)據(jù)采集格式

數(shù)據(jù)源中過程性數(shù)據(jù)采集使用了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，基本格式：用戶+動作+對象+時間+關(guān)聯(lián)的結(jié)果以及行為對應的結(jié)果數(shù)據(jù)+情境輔助信息。用戶、動作、對象、時間是每一類行為的共性，關(guān)聯(lián)的結(jié)果以及行為對應的結(jié)果數(shù)據(jù)、情境輔助信息依賴于特定的行為。基本格式的描述如下：

（1）用戶——操作行為的發(fā)起者，學生是主要的用戶；

（2）動作——用戶所執(zhí)行的具體操作；

（3）對象——是指行為所施加的對象、目標或受體，可以是構(gòu)成支持學生學習的內(nèi)容、工具、服務、平臺等，用以承載一定的知識點、或是提供學習支持。對象的粒度不一，如“試卷”是一個對象，“試卷”中的某一道題也是一個對象；

（4）時間——用戶作用于特定對象的發(fā)生時間；

（5）關(guān)聯(lián)的結(jié)果以及這些行為對應的結(jié)果數(shù)據(jù)——根據(jù)所作用的對象特征，可以是對錯、成績、評語、文本、圖片、語音、狀態(tài)等；

（6）情境輔助信息——考慮到實際學習的復雜性，除以上其他幾方面信息外，用以輔助完善行為數(shù)據(jù)的其他情境性信息。

3.數(shù)據(jù)采集的環(huán)境

本模型嘗試在綜合素質(zhì)評價已有的客觀數(shù)據(jù)之外，采集學生在實際情境中所遺留下來的過程性數(shù)據(jù)。對學生綜合素質(zhì)的評價要將學生放在其學習生活的環(huán)境中，這一環(huán)境包括了線上線下的多源多維數(shù)據(jù)獲取，同時考慮到學生成長的動態(tài)發(fā)展規(guī)律。

（1）正式學習環(huán)境。在正式學習環(huán)境中，試圖在不影響師生教學活動的情況下實時、持續(xù)地采集更多微觀的教與學的過程性數(shù)據(jù)，比如學生的學習軌跡、在每道作業(yè)題上逗留的時間、教師課堂提問的次數(shù)等。不僅僅是常規(guī)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，即學業(yè)結(jié)果數(shù)據(jù)（如成績、違紀記錄、出勤記錄等），更注重非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，即學生學習行為數(shù)據(jù)（如圖片、視頻等學習資源的學習，計算器、畫板等學習工具的學習及教學軟件等）。

（2）非正式學習環(huán)境。對于高中生的綜合素質(zhì)考量應該基于對素質(zhì)評估訴求，考慮到當前教育領(lǐng)域的主要經(jīng)驗成果和數(shù)據(jù)資源基礎(chǔ)，融合多個渠道的信息，多方位采集學生在特定學習或生活場景下的某一方面數(shù)據(jù)，并對這些信息進行匯聚、綜合、去冗、互補等，以形成對新生代學習者的持續(xù)性一貫性描述?；趯Ξ斍皵?shù)據(jù)資源情況的理解，以及一級綜合指標所規(guī)劃的總體方向，綜合素質(zhì)指標構(gòu)建的實現(xiàn)可以從數(shù)據(jù)內(nèi)容類別視角進行。從結(jié)果類數(shù)據(jù)和行為類數(shù)據(jù)兩個大類對標簽進行構(gòu)建實現(xiàn)。

本研究對學生綜合素質(zhì)評價的研究試圖貫穿學生課堂內(nèi)和課堂外、連通正式學習環(huán)境和非正式學習環(huán)境、整合線下學習和線上學習，對學生綜合素質(zhì)進行多維度、全方位的考察，通過實現(xiàn)對學生綜合素質(zhì)的大數(shù)據(jù)，對整個學生綜合素質(zhì)評價體系進行梳理、采集、分析，整合并標準化現(xiàn)有的反映學生綜合素質(zhì)的多方數(shù)據(jù)與信息，形成基于大數(shù)據(jù)的學生綜合素質(zhì)畫像標簽，充分發(fā)揮現(xiàn)有數(shù)據(jù)的價值，有效加強對學生各大維度素質(zhì)與能力的認知與評價水平，切實促進學生全面發(fā)展與健康成長。學生數(shù)據(jù)源的確定是一個復雜的技術(shù)工作，隨著數(shù)字終端和數(shù)據(jù)記錄工具的普及，越來越多的學習過程和結(jié)果數(shù)據(jù)將被記載，其拓撲結(jié)構(gòu)如圖4所示。

4.數(shù)據(jù)采集標準與指標體系

本項目將綜合素質(zhì)評價本研究采集的數(shù)據(jù)界定為學業(yè)結(jié)果性數(shù)據(jù)和學習過程性數(shù)據(jù)，同時將學習過程性數(shù)據(jù)分為正式學習場景和非正式學習場景，根據(jù)這三方面的研究，形成了一系列數(shù)據(jù)采集的規(guī)范與標準，針對不同維度建立數(shù)據(jù)采集指標體系。

在上海市綜合素質(zhì)評價管理系統(tǒng)學業(yè)結(jié)果數(shù)據(jù)指標中，將綜合素質(zhì)記錄按類型分為學習經(jīng)歷與成績類、品德與公民素養(yǎng)類、身心健康與審美和其他記錄四種，每一個維度根據(jù)其特點，梳理其需要收集的數(shù)據(jù)指標，建立數(shù)據(jù)指標體系，如圖5所示。

5.學生綜合素質(zhì)評價數(shù)據(jù)分析維度

基于多源數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建了如下分析維度（如圖6所示）。

（四）指標體系構(gòu)建

1.指標構(gòu)建架構(gòu)

基于以上對學生綜合素質(zhì)評價體系的整體認識，形成了如下多源多維的綜合素質(zhì)評價三層架構(gòu)模型，如下頁圖7所示。

所有的評價都要確立一定的目標。綜合素質(zhì)評價目標以教育部相關(guān)政策解讀為核心，細化為一定目標體系。這些目標需要通過一定的標簽導人系統(tǒng)，才能成為便于采集和分析的數(shù)據(jù)。目前，標簽的生成方法一般分為三種：第一種是讓普通注冊的學生用戶給自己或其他用戶打上特征標簽；第二種是讓學校管理者或者內(nèi)、外部專家給相關(guān)學生用戶打上特征標簽；最后一種是通過算法模型分析學生用戶的各種行為數(shù)據(jù)而自動生成的用戶標簽，此方法原則上很少受到人為主觀因素的干預。從中小學生綜合素質(zhì)評估的訴求來看，建立大數(shù)據(jù)標簽的方法非常適用于實現(xiàn)這一目標，通過構(gòu)建學生在多個特征維度上的標簽指標，可以讓學生、家長及老師快速地獲取學生在對應素質(zhì)或能力方面的實際表現(xiàn)情況，以及學生對于不同學習模式和知識技能的偏好，使其優(yōu)缺點能夠更快地被發(fā)現(xiàn)和理解，以便于學生自我認知，家長有的放矢，老師因材施教?；趯Ξ斍皵?shù)據(jù)資源情況的理解，以及一級標簽所規(guī)劃的總體方向，標簽構(gòu)建的實現(xiàn)可以從數(shù)據(jù)內(nèi)容類別視角進行，從結(jié)果類數(shù)據(jù)和行為類數(shù)據(jù)兩個大類對標簽進行構(gòu)建實現(xiàn)。

2.二級指標間關(guān)聯(lián)性的檢驗分析

新構(gòu)建的評價指標，要使其發(fā)揮應有的高質(zhì)量信息展示的功能，還需要更好地和當前的綜合素質(zhì)評價體系有效地結(jié)合起來。更具體來說，要能夠充分地對綜合素質(zhì)評價中的客觀結(jié)果進行有效補充，需要建立這些過程數(shù)據(jù)所提煉計算出的指標對于學生結(jié)果性指標的解釋性和因果關(guān)聯(lián)性。具體而言，我們可以認為結(jié)果型數(shù)據(jù)指標是用于表面直觀評估學生素質(zhì)的指標，而過程型數(shù)據(jù)指標則是一般意義上評估人很難直接獲取的一些信息。舉例來說，可以直接通過學生綜合素質(zhì)報告獲取學生的在校成績，包括語、數(shù)、外等核心課程，也包括物理、信息科技等輔助課程，但這些成績并不能很好地反映出學生實際對于什么學科方向有更濃厚的興趣，也很難了解學生是否在相應學科上有更好的基礎(chǔ)積累。同時，對于學生取得的成績，是否存在很多隱性指標能夠預示學生的成功學習？這些規(guī)律不但有助于解釋學生當前綜合素質(zhì)的構(gòu)成，更能夠給出學生將來的培養(yǎng)發(fā)展方向?？梢越柚谙嚓P(guān)分析以及聚類分析算法及貝葉斯算法，挖掘分析學生各個學科成績，以及在線MOOC相關(guān)學科成績與學生線上訪問時長、頻度、課程選擇數(shù)量、研究課題數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；也可以探測學生的時間管理模式與學生取得研究型課程成果間的相關(guān)性。當前主要考慮分析相關(guān)性的指標大致包括了：（1）學習成績表現(xiàn)——學生行為風格、學習延續(xù)性、學習專注度……（2）藝術(shù)修養(yǎng)水平——學生行為風格、學習創(chuàng)新性、興趣廣泛度……（3）體育運動水平——學生行為風格、身體素質(zhì)水平、學習專注度……

（五）構(gòu)建學生綜合素質(zhì)評價體系

通過學生學習結(jié)果性數(shù)據(jù)和學習過程性數(shù)據(jù)的采集與分析，形成了對學生學習表現(xiàn)的評價體系，包含學生學習成效、思維品質(zhì)、學習品質(zhì)、創(chuàng)新精神與實踐能力等方面。

1.學生思維品質(zhì)與表現(xiàn)評價體系

思維品質(zhì)的成分及其表現(xiàn)形式很多，結(jié)合林崇德教授關(guān)于思維的研究，基于學生在在線學習平臺中的表現(xiàn)，從思維的深刻性、靈活性、獨創(chuàng)性、批判性、敏捷性、辯證性、系統(tǒng)性等幾個方面，考察學生在線交流研討時所表現(xiàn)出來的思維品質(zhì)。

2.學生在線學習品質(zhì)與表現(xiàn)評價體系

基于所采集學生的學習數(shù)據(jù)和信息形成了學生在線學習品質(zhì)的數(shù)據(jù)模型和評價指標。

圍繞學生學習品質(zhì)這一內(nèi)容，主要從以下幾個緯度和標準來評。（1）學習的堅持性：對于選擇了的課程是否能夠堅持學完。通過平臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)來呈現(xiàn)，如完成率高、退選率低、中斷率低。（2）學習主動性：學習過程中是否積極主動，是否自覺，主要是通過平臺呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)來呈現(xiàn)，如報名課程數(shù)多、證書數(shù)多、發(fā)帖次數(shù)多、成果展示次數(shù)多。（3）學習認真度：平臺打點提問的首次回答正確率高。（4）學習合作性：平臺中給他人點贊數(shù)、回應他人次數(shù)等。（5）學習傾向性：主要是平臺統(tǒng)計學生的選課門類與門數(shù)、收藏課程的門類與門數(shù)。

以上是多源多維綜合素質(zhì)評價模型的使用平臺案例分析。當然，模型的使用在數(shù)據(jù)采集與分析時不可能僅僅限于這些平臺，而是要兼容更多的平臺、終端和系統(tǒng)，采取多種形式、多種方法記錄能映射學生綜合素質(zhì)發(fā)展狀態(tài)的表象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的記錄要越全面、越詳細就會越好。記錄過程要在自然狀態(tài)下，避免人為干預。數(shù)據(jù)的分析模型要與時俱進，不斷創(chuàng)造教育評價模型，不斷開發(fā)大數(shù)據(jù)挖掘的新模型，這樣才能更加客觀地為學生做數(shù)字畫像。評價結(jié)果的應用要多維分析，多元使用，比如，用于個體生涯規(guī)劃、學習改進、辦學服務提升、高校分類遴選、政府基于數(shù)據(jù)的治理等等用途，從而實現(xiàn)綜合素質(zhì)評價的發(fā)展性診斷功能、學習成長導向功能、分類遴選功能、治理服務改進功能等，從而創(chuàng)造更多的價值。

四、多源多維綜合素質(zhì)評價模型實施建議

“道為術(shù)之靈，術(shù)為道之體；以道統(tǒng)術(shù)，以術(shù)得道?！被诖髷?shù)據(jù)的高中綜合素質(zhì)評價研究反應了道術(shù)合一的辯證關(guān)系，“道”的實現(xiàn)離不開“術(shù)”的支持，大數(shù)據(jù)技術(shù)正是高中綜評創(chuàng)新實踐中的“術(shù)”。教育信息化創(chuàng)新應用與深度融合的轉(zhuǎn)變之一是“教學評價從單純的分數(shù)排隊走向綜合素質(zhì)的大數(shù)據(jù)分析，不僅關(guān)注學生的學業(yè)成果，更關(guān)注學生的品質(zhì)、修養(yǎng)、創(chuàng)新意識、合作能力等。技術(shù)支持下的教育變革，必然會對物理環(huán)境有著客觀的要求?；诙嗑S多源的高中生綜合素質(zhì)評價模型的應用需要以下基礎(chǔ)條件。

1.建立統(tǒng)一身份認證，打破數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)多源系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。以學籍數(shù)據(jù)作為權(quán)威的底層數(shù)據(jù)源，提供統(tǒng)一的用戶管理、用戶認證及安全保障等服務，用戶經(jīng)由統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)登錄，在完成身份認證后無再次登錄就可以使用所有支持統(tǒng)一身份認證服務的其他信息服務系統(tǒng)提供的服務。

2.提供多源數(shù)據(jù)支持，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心。多源多維的綜評模型是基于多個可用的數(shù)據(jù)應用平臺而提出，對軟硬件環(huán)境的配置及其應用量有一定的要求。

3.構(gòu)建可用的數(shù)據(jù)標準，打通多源對接機制。數(shù)據(jù)標準所采用的各類代碼標準和數(shù)據(jù)標準符合國家信息標準、教育行業(yè)標準等，既能滿足當前多源數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換對接，同時也能兼容后續(xù)接入的應用。

4.形成大數(shù)據(jù)的交換共享機制。大數(shù)據(jù)分散在各個應用系統(tǒng)中，如騰訊公司掌握大量的社交數(shù)據(jù)，百度公司掌握大量的檢索數(shù)據(jù)，阿里公司掌握著大量的購物數(shù)據(jù)，移動公司掌握大量的GIS地理位置信息數(shù)據(jù)，還有在各個學習網(wǎng)站、各大學習平臺、各個學習終端上留下的各種學習數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)短時間都因為體制機制的障礙或法律的問題無法被共享?！岸嘣炊嗑S綜合素質(zhì)評價模型”只是一個理想化的模型，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)性短缺依然存在，這需要我們共同面對困難。為了學生的未來，我們需要從更加開放的胸襟面對這些數(shù)據(jù)資源，這也許是未來我們不斷走向理想教育的前提。