大數(shù)據(jù)在軍隊院校教學(xué)管理中的應(yīng)用

郭暉　康洪晶　郭超

摘要摘要：大數(shù)據(jù)在社會經(jīng)濟各領(lǐng)域深入、廣泛應(yīng)用。在簡述大數(shù)據(jù)特征與大數(shù)據(jù)思維基本概念的基礎(chǔ)上，分析軍隊院校教學(xué)管理中大數(shù)據(jù)應(yīng)用的可行性和必要性，并構(gòu)建了以數(shù)據(jù)為中心的教學(xué)管理大數(shù)據(jù)應(yīng)用模型，探討軍隊高校教學(xué)管理中大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，為提高教學(xué)質(zhì)量提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；教學(xué)管理；應(yīng)用模型；數(shù)據(jù)挖掘

DOIDOI：10.11907/rjdk.171063

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）005021903

0引言

隨著信息化的不斷發(fā)展，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為代表的新興計算機信息技術(shù)在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。大數(shù)據(jù)時代，原有的信息系統(tǒng)由以業(yè)務(wù)為中心向數(shù)據(jù)為中心轉(zhuǎn)變，需對數(shù)據(jù)進行智能采集、高效集中、科學(xué)分析，充分挖掘大數(shù)據(jù)價值。軍隊院校教學(xué)訓(xùn)練信息化水平不斷提升，在線教學(xué)平臺、教學(xué)管理信息系統(tǒng)等廣泛運用于教學(xué)訓(xùn)練管理過程中，形成了大量的教學(xué)管理數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)時代，探討軍隊院校在教學(xué)管理中如何有效運用大數(shù)據(jù)具有重要意義。

在大數(shù)據(jù)時代，軍隊院校需圍繞軍事人才培養(yǎng)的中心目標，充分利用大數(shù)據(jù)提升教學(xué)質(zhì)量，完善教學(xué)管理，優(yōu)化教學(xué)制度。本文主要分析利用大數(shù)據(jù)技術(shù)及思維推動信息化教學(xué)管理的應(yīng)用條件，并構(gòu)建教學(xué)管理大數(shù)據(jù)應(yīng)用模型，探討軍隊高校教學(xué)管理中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，從而對提升軍隊院校信息化管理水平，推動軍隊院校教學(xué)管理資源高效利用提供借鑒。

1大數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)思維

大數(shù)據(jù)是一種使用目前現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫管理工具或傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用很難處理的大型而復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，其包括采集、管理、存儲、搜索、共享、分析和可視化等。

2011年，全球著名戰(zhàn)略咨詢公司麥肯錫的全球研究院（MGI）發(fā)布的《大數(shù)據(jù)：創(chuàng)新、競爭和生產(chǎn)力的下一代新領(lǐng)域》研究報告首次提出了大數(shù)據(jù)的概念，分析了當前數(shù)字數(shù)據(jù)和文檔數(shù)據(jù)飛速發(fā)展的形勢和數(shù)據(jù)中隱藏的價值，提出了其在經(jīng)濟活動中的業(yè)務(wù)價值鏈。

大數(shù)據(jù)具有“4V”基本特點，即大量化（Volume）、多樣化（Variety）、快速化（Velocity）、價值（Value）。其中，大量化是指數(shù)據(jù)體量巨大；多樣化指非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一；快速化指數(shù)據(jù)產(chǎn)生、變化速度快；價值體現(xiàn)在兩個方面，一是數(shù)據(jù)源的價值密度低，二是能夠提取新的價值。

維克托·邁爾-舍恩伯格在文獻[1]中提出了大數(shù)據(jù)時代概念，指出伴隨大數(shù)據(jù)在社會經(jīng)濟各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)來臨，并已經(jīng)深刻改變著人們工作、生活系統(tǒng)甚至思維方式。如利用大數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)公眾平臺群眾情緒進行分析可預(yù)警群體社會事件、甚至挖掘暴恐苗頭；通過用戶的網(wǎng)絡(luò)購物習(xí)慣分析可對用戶進行購物推薦、歸納用戶類型；企業(yè)可利用大數(shù)據(jù)開展精準營銷，從而提高企業(yè)的市場競爭力。

我國工程院院士鄔賀銓[2]提出“大數(shù)據(jù)思維”概念，認為大數(shù)據(jù)不僅是一種資源，也是一種方法，伴隨大數(shù)據(jù)產(chǎn)生了數(shù)據(jù)密集型科學(xué)。這一新的科學(xué)研究思維的特點表現(xiàn)為不在意數(shù)據(jù)的雜亂，但強調(diào)數(shù)據(jù)的量；不要求數(shù)據(jù)精準，但看重其代表性；不刻意追求因果關(guān)系，但重視規(guī)律總結(jié)。這一思維模式不僅僅適用于科學(xué)研究，也能夠運用于經(jīng)濟社會各領(lǐng)域，通過外部基本數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)其內(nèi)涵規(guī)律。

2大數(shù)據(jù)在軍隊院校教學(xué)管理中應(yīng)用的可行性及必要性

（1） 教學(xué)管理信息系統(tǒng)產(chǎn)生了大量的教學(xué)管理相關(guān)數(shù)據(jù)。隨著軍隊院校硬件環(huán)境發(fā)展，在教學(xué)管理過程中已運用大量教學(xué)管理信息系統(tǒng)，這些信息系統(tǒng)會產(chǎn)生大量與教學(xué)管理信息密切相關(guān)的數(shù)據(jù)。如海軍工程大學(xué)已經(jīng)運用教務(wù)管理系統(tǒng)、課表管理系統(tǒng)、學(xué)員外出管理系統(tǒng)、評教管理系統(tǒng)等各類信息系統(tǒng)。以課表管理系統(tǒng)為例，每學(xué)期將產(chǎn)生13 500多條本科學(xué)歷教育數(shù)據(jù)，整個教學(xué)管理過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)體量更大。

（2） 現(xiàn)代新興教育信息技術(shù)及訓(xùn)練信息手段催生了大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（DBMS）主要基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型，針對結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。隨著在線教學(xué)等現(xiàn)代新興基于信息技術(shù)以及運動手環(huán)等訓(xùn)練信息手段在教學(xué)管理中的運用，產(chǎn)生了大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。典型的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括：在線學(xué)習(xí)時學(xué)員登錄的地點、時間點，軍事訓(xùn)練時的GPS位置、心率等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)處理需依賴新的大數(shù)據(jù)工具。

（3） 當前教學(xué)訓(xùn)練管理不能很好地適應(yīng)教學(xué)管理信息化發(fā)展。目前使用的教學(xué)訓(xùn)練管理信息系統(tǒng)存在以下3個方面問題：一是缺乏整體性。當前系統(tǒng)大多以獨立業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)為主，各系統(tǒng)間缺乏聯(lián)系，沒能將整個教學(xué)管理過程形成整體貫通；二是缺乏個性化。各系統(tǒng)對教學(xué)訓(xùn)練管理數(shù)據(jù)的分析只針對整體數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)統(tǒng)計分析，缺乏針對個體用戶的預(yù)測指導(dǎo)；三是缺乏知識性。各系統(tǒng)雖然有一些大數(shù)據(jù)，但只進行了簡單的統(tǒng)計分析，缺乏深入的數(shù)據(jù)挖掘，沒有利用大數(shù)據(jù)形成知識（Smart Data）。

當前信息系統(tǒng)不能較好地完成教學(xué)管理全過程智能分析與科學(xué)決策，隨著教學(xué)管理信息化水平的提升，缺少針對大批量、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的行之有效的數(shù)據(jù)管理工具，因此需要從數(shù)據(jù)體量、類型和處理工具3個層面采用大數(shù)據(jù)技術(shù)或思維。

3大數(shù)據(jù)在教學(xué)管理中的應(yīng)用模型

《2013NMC地平線報告（高教版）》認為“大數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)分析”將在未來成為主流技術(shù)。通過教學(xué)訓(xùn)練中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，可評估學(xué)員學(xué)習(xí)表現(xiàn)，科學(xué)評估成績，并發(fā)現(xiàn)潛在的問題。

大數(shù)據(jù)在教學(xué)管理中的應(yīng)用模型構(gòu)建（見圖1）應(yīng)改變當前以某單一教學(xué)業(yè)務(wù)或管理工作為中心的形式，以教學(xué)管理形成的海量數(shù)據(jù)為中心，依托現(xiàn)有信息系統(tǒng)。

（1）數(shù)據(jù)采集層。主要用于對學(xué)員教學(xué)管理數(shù)據(jù)采集，既包括對當前已有數(shù)據(jù)源的采集，也包括通過物聯(lián)網(wǎng)（IOT，Internet of Things）等其它新技術(shù)對教學(xué)管理數(shù)據(jù)的采集。

（2）數(shù)據(jù)處理層。包括數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)分析兩個主要步驟，其中數(shù)據(jù)集成對采集的數(shù)據(jù)源通過數(shù)據(jù)清洗、篩選等步驟將非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等按照統(tǒng)一數(shù)據(jù)模式形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)分析是數(shù)據(jù)處理的核心功能，教學(xué)管理大數(shù)據(jù)主要包括學(xué)習(xí)分析（LA，Learning Analysis）和數(shù)據(jù)挖掘（DM，Data Mining）兩大功能[3]。其中學(xué)習(xí)分析主要對學(xué)員學(xué)習(xí)環(huán)境進行監(jiān)測分析，優(yōu)化學(xué)習(xí)情境；學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘則是通過分類樹、機器學(xué)習(xí)等算法對綜合的海量學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)知識。教育數(shù)據(jù)挖掘方法主要包括統(tǒng)計分析與可視化、聚類（聚類、離群點分析）、預(yù)測（決策樹、回歸分析、時序分析）、關(guān)系挖掘（關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、序列模式挖掘、相關(guān)挖掘）以及針對文檔數(shù)據(jù)的文本挖掘和在線學(xué)習(xí)中的基于Web的日志分析等方法[4-6]。

由于數(shù)據(jù)體量巨大化、來源分散化的特點，可以采用云計算（CC，Cloud Computing）技術(shù)進行具體應(yīng)用。

（3）數(shù)據(jù)應(yīng)用層。包括與具體業(yè)務(wù)密切相關(guān)的數(shù)據(jù)應(yīng)用，不同的業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)關(guān)注的屬性面不一樣。與用戶密切相關(guān)，不同層級用戶需求的數(shù)據(jù)結(jié)果的維度不一樣。目前，對于學(xué)員學(xué)習(xí)習(xí)慣分析、課程管理分析等具體應(yīng)用在地方高校已經(jīng)有部分實踐。

4大數(shù)據(jù)在軍隊院校教學(xué)管理中的應(yīng)用

4.1學(xué)習(xí)習(xí)慣分析：借鑒MOOC選修課的學(xué)習(xí)干預(yù)管理

以MOOC（Massive Open Online Course）為代表的在線學(xué)習(xí)方法在軍隊高校中已有廣泛應(yīng)用，海洋工程大學(xué)在國防科大“夢課”平臺開設(shè)了MOOC課程，并利用MOOC開設(shè)選修課。但是，MOOC高退出率和低完成率是困擾國內(nèi)外MOOC平臺和在線教學(xué)工作者的難題之一，據(jù)統(tǒng)計，“夢課”平臺的平均完成率僅有15%左右。

通過分析MOOC在線平臺的Web數(shù)據(jù)挖掘，分析其日志文件，研究每一名學(xué)員的MOOC學(xué)習(xí)信息，通過時間序列分析各時間段學(xué)員登錄MOOC平臺進行學(xué)習(xí)的時長以及IP地址，從而得到學(xué)員參加MOOC學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，發(fā)現(xiàn)MOOC學(xué)習(xí)周期中的懈怠點，通過加入面對面的線下研討交流，幫助學(xué)員調(diào)整學(xué)習(xí)狀態(tài)，提高MOOC學(xué)習(xí)效率[7]。

4.2課程關(guān)聯(lián)分析：幫助學(xué)員進行課程學(xué)習(xí)預(yù)警

大數(shù)據(jù)分析的特點是注重關(guān)聯(lián)關(guān)系，因此可以更多地在過程中進行干預(yù)。學(xué)員某門課程沒有學(xué)好，后續(xù)課程往往比較吃力，對課程知識預(yù)見不強，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)W(xué)員課程學(xué)習(xí)進行及時預(yù)警。

通過對歷年學(xué)員各科考試成績以及選修課程情況進行大數(shù)據(jù)挖掘，分析課程間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，特別是前置課程成績與后續(xù)課程成績間的強關(guān)聯(lián)關(guān)系，當某前置課程出現(xiàn)低分情況時，給出相應(yīng)的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)。西安電子科技大學(xué)賈文在文獻[8]中提出了課程間相關(guān)性數(shù)據(jù)挖掘算法。

4.3數(shù)據(jù)體系分析：科學(xué)指導(dǎo)學(xué)員進行體能訓(xùn)練

大數(shù)據(jù)分析注重全數(shù)據(jù)，而不是樣本數(shù)據(jù)，其中全數(shù)據(jù)體現(xiàn)在兩個方面：一是數(shù)據(jù)樣本是整個數(shù)據(jù)對象集合；二是數(shù)據(jù)采集面不應(yīng)人為進行裁剪，所有相關(guān)數(shù)據(jù)都可參與分析，但要避免“全息”數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)維度過高不能高效分析。

通過集成學(xué)員教學(xué)數(shù)據(jù)、外出數(shù)據(jù)以及通過運動手環(huán)記錄的GPS等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)形成的運動數(shù)據(jù)，研究運動效果、各時期運動量、科目學(xué)習(xí)任務(wù)量、外出情況等之間的關(guān)系，分析學(xué)員體能情況，從而提出合理科學(xué)訓(xùn)練計劃，使得訓(xùn)練計劃人性化、科學(xué)化，訓(xùn)練任務(wù)安排精準化、智能化。

5結(jié)語

大數(shù)據(jù)已經(jīng)深入廣泛應(yīng)用于社會經(jīng)濟諸多領(lǐng)域，并發(fā)揮了重要作用。在軍隊院校中應(yīng)用大數(shù)據(jù)勢在必行，通過集成教學(xué)業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)源，構(gòu)建基于教學(xué)數(shù)據(jù)為中心的大數(shù)據(jù)應(yīng)用模型。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術(shù)發(fā)展，大數(shù)據(jù)可運用于軍隊院校教學(xué)管理更多層面，成為提高教學(xué)訓(xùn)練管理質(zhì)量的倍增器，推動教學(xué)訓(xùn)練管理改革，對軍隊教學(xué)質(zhì)量提升具有重要意義。

參考文獻參考文獻：

[1]維克托·邁爾-舍恩伯格.大數(shù)據(jù)時代：生活、工作與思維的大變革[J].浙江：浙江人民出版社，2013.

[2]鄔賀銓.大數(shù)據(jù)思維[J].科學(xué)與社會，2014，4（1）：113.

[3]魏順平.Moodle平臺數(shù)據(jù)挖掘研究——以一門在線培訓(xùn)課程學(xué)習(xí)過程分析為例[J].中國遠程教育，2011（1）：2430.

[4]賈文，臧明相，周鴻.基于數(shù)據(jù)挖掘的課程相關(guān)性研究與分析[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2006，16（12）：178180.

[5]伊恩·艾瑞斯.大數(shù)據(jù)思維與決定[M].北京：人民郵電出版社，2014.

[6]阮紹萍.大數(shù)據(jù)背景下高等學(xué)校教學(xué)管理的新思路[J].科技視界，2015（9）：111112.

[7]陳云帆，張銘.MOOC課程學(xué)生流失現(xiàn)象分析與預(yù)警[J].工業(yè)和信息化教育，2014（9）：3336.

[8]葛道凱，張少剛，魏順平.教育數(shù)據(jù)挖掘：方法與應(yīng)用[M].北京：教育科學(xué)出版社，2012.

責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：陳福時）