教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用“獲”與“惑”

楊光

自古中國(guó)便十分重視教育，將其視為民族生存的命脈。以往優(yōu)秀教師能在教書(shū)、育人中做出一番成就，依靠的是豐富經(jīng)驗(yàn)和多次實(shí)踐，而這兩點(diǎn)對(duì)于新教師望塵莫及，教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用能為教師的教育教學(xué)工作提供參考，為學(xué)校的管理決策提供依據(jù)。大數(shù)據(jù)改變的不僅是教育的形式，而是改變了教育的基因。部分學(xué)者認(rèn)為，教育大數(shù)據(jù)是指面向教育全過(guò)程、多種類(lèi)型的全樣本數(shù)據(jù)集合，主要由教學(xué)資源類(lèi)數(shù)據(jù)、教育教學(xué)管理數(shù)據(jù)、教與學(xué)行為數(shù)據(jù)、教育教學(xué)評(píng)估數(shù)據(jù)四類(lèi)數(shù)據(jù)組成。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教育創(chuàng)新、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教育變革已成為不可更改的趨勢(shì)。正如華中師范大學(xué)教授吳砥所言，基于大數(shù)據(jù)的個(gè)性化教學(xué)、科學(xué)化評(píng)價(jià)、精細(xì)化管理、智能化決策、精準(zhǔn)化科研等，將對(duì)促進(jìn)教育公平、提高教育質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有不可估量的作用。

教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用之獲

傳統(tǒng)的教學(xué)模式映射了工業(yè)化時(shí)代的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化的生產(chǎn)方式特征，以“教師、教材、課堂”為中心的“三中心”教學(xué)模式，注重學(xué)科知識(shí)體系的構(gòu)建和教師的主導(dǎo)地位，強(qiáng)調(diào)課堂上知識(shí)的單向傳授，成功解決了工業(yè)社會(huì)發(fā)展所需要的大規(guī)模知識(shí)型、技能型人才培養(yǎng)的問(wèn)題，但很大程度上忽略了學(xué)習(xí)者的個(gè)性化需求。隨著大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，教學(xué)能夠更有效地關(guān)注個(gè)體，真正實(shí)現(xiàn)因材施教，培養(yǎng)出符合信息化時(shí)代所需要的個(gè)性化、創(chuàng)新型人才。

數(shù)據(jù)診斷，可以幫助教師走出經(jīng)驗(yàn)教學(xué)窠臼。寧波市鄞州區(qū)江東中心小學(xué)的體育課上，學(xué)生手腕上都會(huì)佩戴一枚運(yùn)動(dòng)手環(huán)。當(dāng)學(xué)生們運(yùn)動(dòng)時(shí)，他們當(dāng)前的心率、肺活量等數(shù)據(jù)會(huì)在電腦里實(shí)時(shí)更新。一節(jié)課下來(lái)，系統(tǒng)會(huì)分時(shí)段將運(yùn)動(dòng)密度、全班平均心率等數(shù)據(jù)同步分析完成。“有些體育老師之前可能不會(huì)注意，但數(shù)據(jù)會(huì)告訴他們：原先設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)強(qiáng)度比之后的正課環(huán)節(jié)還要高，或者準(zhǔn)備活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量還不夠……根據(jù)這些數(shù)據(jù)，教師再調(diào)整課堂運(yùn)動(dòng)安排?！毙ｉL(zhǎng)胡震珍說(shuō)，“借助大數(shù)據(jù)等智慧教學(xué)手段，老師們的教學(xué)從以往主觀經(jīng)驗(yàn)判斷走向以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的實(shí)證，使老師更加關(guān)注學(xué)生，真正走向以學(xué)生為本?！?/p>

除了學(xué)生學(xué)習(xí)的行為可以被記錄下來(lái)外，學(xué)生在學(xué)習(xí)資源上的數(shù)據(jù)也可以被精確記錄下來(lái)，如點(diǎn)擊資源的時(shí)間、停留多久、問(wèn)題回答正確率、重復(fù)次數(shù)、參考閱讀、回訪率和其他資源信息，通過(guò)大數(shù)據(jù)可以定制個(gè)人學(xué)習(xí)報(bào)告，分析學(xué)習(xí)過(guò)程潛在的學(xué)習(xí)規(guī)律，還可以找到學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、興趣愛(ài)好和行為傾向，并一目了然教育狀態(tài)信息。大數(shù)據(jù)技術(shù)使教育圍繞學(xué)習(xí)者展開(kāi)，使精準(zhǔn)的個(gè)性化學(xué)習(xí)成為可能。

在義烏四中高三年級(jí)上的一節(jié)數(shù)學(xué)課上，課堂第一階段，基于系統(tǒng)預(yù)設(shè)的講評(píng)順序，教師集中講解了備課時(shí)標(biāo)注的典型題目，優(yōu)先解決班級(jí)測(cè)練中的共性問(wèn)題;第二階段，系統(tǒng)把學(xué)生答題情況與數(shù)據(jù)庫(kù)智能匹配、自動(dòng)推薦給每個(gè)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)資源后，教師實(shí)時(shí)查看作答情況，反饋學(xué)生作答中出現(xiàn)的高頻共性問(wèn)題，并走到有疑惑的學(xué)生身邊，進(jìn)行個(gè)性化輔導(dǎo);最后一個(gè)階段，教師動(dòng)態(tài)調(diào)整班級(jí)重難點(diǎn)，再次聚焦共性問(wèn)題，結(jié)合高頻錯(cuò)題的答題情況及時(shí)講解，當(dāng)堂鞏固。一堂課結(jié)束后，學(xué)生各自的疑惑點(diǎn)都得到了有效解決，得分率也有了較大提升。每名學(xué)生的學(xué)習(xí)資源都是系統(tǒng)根據(jù)自身的易錯(cuò)點(diǎn)而量身打造的，可以避免“一刀切”式作業(yè)導(dǎo)致的重復(fù)“刷題”。

當(dāng)前，在學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)中，教育管理者由于無(wú)法及時(shí)掌握教學(xué)與管理綜合情況，難以對(duì)教育系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，對(duì)教育大數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析，將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果融入學(xué)校的日常管理與服務(wù)之中，是為師生提供精細(xì)化與智能化服務(wù)的基礎(chǔ)。

今年9月，西安電子科技大學(xué)運(yùn)用大數(shù)據(jù)計(jì)算，精準(zhǔn)地將用餐補(bǔ)助直接發(fā)放到203名學(xué)生的飯卡中。學(xué)校運(yùn)用大數(shù)據(jù)篩選，使扶貧餐補(bǔ)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)發(fā)放。傳統(tǒng)的篩選貧困生的辦法存在一定缺陷，難以有效地篩選出真正需要幫助的學(xué)生。大數(shù)據(jù)則在無(wú)聲無(wú)息間解決了這個(gè)長(zhǎng)期存在的難題。通過(guò)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，學(xué)校對(duì)于貧困生有了新的界定：每月在學(xué)校用餐60次以上、每天吃飯花銷(xiāo)低于平均值8元。通過(guò)以上數(shù)據(jù)，基本可以確定這200多名學(xué)生在飲食花銷(xiāo)上比較拮據(jù)的事實(shí)，學(xué)?？梢苑判牡?、盡最大可能地覆蓋真正需要幫助的學(xué)生，真正將好政策落到實(shí)處，保障貧困學(xué)生的生活質(zhì)量。

負(fù)責(zé)人表示，之所以“悄悄”地補(bǔ)助，目的是讓學(xué)生享受到國(guó)家政策的同時(shí)，減輕心理負(fù)擔(dān)和壓力。對(duì)于學(xué)校來(lái)說(shuō)，大數(shù)據(jù)助學(xué)也表明了新時(shí)代教育工作的一些變化，為智慧校園建設(shè)提供了一個(gè)新思路。

除了驅(qū)動(dòng)教育管理變革，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用使教育評(píng)價(jià)正從“經(jīng)驗(yàn)主義”走向“數(shù)據(jù)主義”，從“宏觀群體”評(píng)價(jià)走向“微觀個(gè)體”評(píng)價(jià)，從“單一評(píng)價(jià)”走向“綜合評(píng)價(jià)”。

教育大數(shù)據(jù)下教育評(píng)價(jià)的變化，不僅表現(xiàn)在評(píng)價(jià)思想，還包括評(píng)價(jià)方法，不僅包括對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)，還包括對(duì)教學(xué)管理、評(píng)估質(zhì)量等具體水平的評(píng)價(jià)。

教學(xué)評(píng)估不再僅僅是由考試成績(jī)決定的，主觀的、傳統(tǒng)意義上的評(píng)價(jià)，而是由大量的數(shù)據(jù)感知得到，這為實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)價(jià)的客觀公正提供了依據(jù)，促使教育評(píng)價(jià)走向多元化。

三步走好數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)之路

為了更好地提升教學(xué)質(zhì)量，雄縣第一初級(jí)中學(xué)決定與北京101智慧課堂合作，借力信息化，實(shí)現(xiàn)教育重構(gòu)。雄縣第一初級(jí)中學(xué)校長(zhǎng)王瑛認(rèn)為，要想利用大數(shù)據(jù)為教育、教學(xué)服好務(wù)要從三方面著手。

第一，真實(shí)全面的數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)、也是核心。王瑛強(qiáng)調(diào)，只有采集了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中常態(tài)化的海量數(shù)據(jù)，教師才能說(shuō)“了解”每一位學(xué)生，才能看到學(xué)生發(fā)展進(jìn)步的動(dòng)態(tài)過(guò)程，進(jìn)行客觀理性的學(xué)情分析和學(xué)生學(xué)業(yè)水平評(píng)估。

數(shù)據(jù)采集使用“線(xiàn)上數(shù)據(jù)采集”和“線(xiàn)下數(shù)據(jù)采集”兩種方式相結(jié)合，前者采集“電子數(shù)據(jù)”，后者采集“紙質(zhì)數(shù)據(jù)”。

第二，精準(zhǔn)科學(xué)的數(shù)據(jù)分析。一方面，常規(guī)的學(xué)生考試成績(jī)統(tǒng)計(jì)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足需求。另一方面，常態(tài)化的學(xué)生學(xué)習(xí)、考試數(shù)據(jù)是海量的、零碎的，需要專(zhuān)業(yè)人員根據(jù)實(shí)際需要建立數(shù)學(xué)模型，再由軟件開(kāi)發(fā)人員應(yīng)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等手段，進(jìn)行精準(zhǔn)科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，生成對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)、教師教學(xué)、校長(zhǎng)決策有價(jià)值的信息。王瑛表示，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析應(yīng)該包括不同層級(jí)。對(duì)于學(xué)校管理者來(lái)說(shuō)，需要全面監(jiān)控學(xué)校的教學(xué)現(xiàn)狀，適時(shí)調(diào)整學(xué)校的教學(xué)管理;對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，需要精準(zhǔn)分析每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)并進(jìn)行學(xué)情追蹤，找準(zhǔn)課堂教學(xué)的起點(diǎn)、重點(diǎn)和每一位學(xué)生的薄弱點(diǎn)，開(kāi)展精準(zhǔn)教學(xué);對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，需要精準(zhǔn)分析學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，提出個(gè)性化建議。

第三，精準(zhǔn)高效的教學(xué)活動(dòng)。王瑛提到，可以從高效備課、針對(duì)性提問(wèn)、個(gè)性化的補(bǔ)償教學(xué)三方面開(kāi)展精準(zhǔn)高效的教學(xué)活動(dòng)。

高效備課

“教學(xué)的起點(diǎn)至關(guān)重要。起點(diǎn)過(guò)低、過(guò)高都會(huì)影響到整節(jié)課的教學(xué)效果。以往主要靠教師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析，使得教學(xué)起點(diǎn)的選擇更加科學(xué)?！蓖蹒f(shuō)，“以新授課為例，通過(guò)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生前一節(jié)課（章節(jié)）的課后作業(yè)完成情況的精準(zhǔn)分析，教師在備課前就已經(jīng)對(duì)學(xué)生的學(xué)情有了初步了解，可以精準(zhǔn)備課。再通過(guò)101智慧課堂的課前預(yù)習(xí)反饋、基礎(chǔ)測(cè)試等環(huán)節(jié)的在線(xiàn)數(shù)據(jù)分析，教學(xué)的起點(diǎn)選擇就會(huì)非常精準(zhǔn)?！?/p>

針對(duì)性提問(wèn)

什么時(shí)候互動(dòng)、提什么問(wèn)題、讓哪位學(xué)生回答等，都會(huì)對(duì)課堂的教學(xué)效果產(chǎn)生一些影響?！氨热鐝?fù)習(xí)課，可以借助數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和101智慧課堂教學(xué)平臺(tái)里存儲(chǔ)的一個(gè)階段、單元或者章節(jié)的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和分析報(bào)告，教師在完全了解每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況、難點(diǎn)或者學(xué)生錯(cuò)誤率較高的題目、個(gè)別學(xué)困生的問(wèn)題所在等信息后，師生互動(dòng)、課堂提問(wèn)就能做到有的放矢?！蓖蹒e例。

個(gè)性化的補(bǔ)償教學(xué)

學(xué)生的差異性是客觀存在的。對(duì)于學(xué)習(xí)能力弱的學(xué)生，課后需要個(gè)性化的輔導(dǎo)答疑，對(duì)于學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生，課后需要個(gè)性化的激勵(lì)提升。王瑛總結(jié)“借助數(shù)據(jù)信息，教師很容易掌握每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，主動(dòng)開(kāi)展一些補(bǔ)償性教學(xué)，包括錄制一些知識(shí)點(diǎn)或者題目的講解微視頻，推送給相關(guān)學(xué)生，指導(dǎo)他們自主學(xué)習(xí)，并及時(shí)進(jìn)行答疑?！?/p>

解惑教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用

華中科技大學(xué)教授劉三女牙指出，教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用面臨六方面的挑戰(zhàn)：一是教育大數(shù)據(jù)的定義、內(nèi)涵和邊界尚不明確。二是教育情境的多樣化使得建構(gòu)數(shù)據(jù)化認(rèn)知、提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)和構(gòu)筑新的學(xué)習(xí)方式任重道遠(yuǎn)。三是教育大數(shù)據(jù)帶來(lái)的倫理道德問(wèn)題日益凸顯。四是教育大數(shù)據(jù)的科學(xué)研究方法遠(yuǎn)未成熟。五是教育大數(shù)據(jù)服務(wù)運(yùn)營(yíng)模式的缺失，包括教育數(shù)據(jù)的采集表征、存儲(chǔ)管理、傳輸交換、分析應(yīng)用整個(gè)服務(wù)鏈的構(gòu)建。六是教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、產(chǎn)品和人才四個(gè)層面都存在瓶頸。

北德克薩斯大學(xué)教授Michael Spector將大數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)在對(duì)教育產(chǎn)生顯著影響之前需要解決的問(wèn)題歸結(jié)為四個(gè)方面：一是可信度，即分析哪些數(shù)據(jù)、采用哪些方法分析合適;二是隱私性，即如何在保證不侵犯?jìng)€(gè)人數(shù)據(jù)隱私的同時(shí)合理利用數(shù)據(jù)分析的結(jié)果;三是定制化，即如何確定數(shù)據(jù)分析結(jié)論適用的具體情境和問(wèn)題;四是解釋力，即能否對(duì)不同來(lái)源數(shù)據(jù)分析的結(jié)論差異做出合理的解釋。

盡管面臨種種疑惑，但是教育大數(shù)據(jù)對(duì)重塑教育生態(tài)起到的作用毋庸置疑。電子科技大學(xué)教育大數(shù)據(jù)研究所常務(wù)副所長(zhǎng)聶敏認(rèn)為：“我們國(guó)家目前正走在教育信息化到現(xiàn)代化的進(jìn)程中，大數(shù)據(jù)其實(shí)是這個(gè)過(guò)渡階段的一種黏合劑，是促進(jìn)教育現(xiàn)代化的一種催化劑，它既推動(dòng)了教育信息化進(jìn)程的加快以及過(guò)程中的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)它也展望了教育現(xiàn)代化的一些具體的意識(shí)形態(tài)與教育教學(xué)手段。教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)從技術(shù)上來(lái)講，毫無(wú)疑問(wèn)是日新月異、不斷更新迭代的，將來(lái)會(huì)采用更多更復(fù)雜甚至關(guān)聯(lián)度更高的一些算法和理論思想?！?/p>

聶敏表示，未來(lái)大數(shù)據(jù)將從理念方面給教育帶來(lái)四個(gè)重大變化，一是從后置性的應(yīng)急管理到前置性的預(yù)測(cè)預(yù)警?！耙詫W(xué)生的心理問(wèn)題為例，通過(guò)最新的研究發(fā)現(xiàn)，零零后的心理風(fēng)險(xiǎn)是零零后以前學(xué)生心理風(fēng)險(xiǎn)的近三倍以上，大數(shù)據(jù)能夠通過(guò)對(duì)學(xué)生行為的分析之后提前感知到異常，讓相關(guān)的學(xué)生管理部門(mén)進(jìn)行提前的引導(dǎo)，進(jìn)而防止一些意外事件的發(fā)生?！?/p>

二是實(shí)現(xiàn)從定性化到定量化的轉(zhuǎn)變。以前教師對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)、綜合素質(zhì)等各個(gè)維度的刻畫(huà)更多的是憑借一些經(jīng)驗(yàn)性的判斷，或簡(jiǎn)單地通過(guò)成績(jī)的數(shù)字來(lái)進(jìn)行判斷。聶敏強(qiáng)調(diào)：“這種刻畫(huà)是片面的，它并不能夠全面反映或者準(zhǔn)確地反映學(xué)生狀態(tài)，比如說(shuō)學(xué)生的成績(jī)實(shí)際上只是一個(gè)結(jié)果，其實(shí)中間會(huì)涉及很多過(guò)程，對(duì)于過(guò)程性的這種管控，我們可以采用數(shù)據(jù)化定量化的方式去做，進(jìn)而能夠?qū)崟r(shí)地感知到學(xué)生的成績(jī)的變化?！?/p>

三是從離線(xiàn)分析到在線(xiàn)分析。大學(xué)里面基本上每個(gè)學(xué)期會(huì)做學(xué)生成績(jī)的統(tǒng)計(jì)，但其實(shí)這只是通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的考證，去判斷未來(lái)應(yīng)該怎樣引導(dǎo)學(xué)生。聶敏指出：“實(shí)際上學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)波動(dòng)的這種狀態(tài)與其在自習(xí)、借閱、生活規(guī)律這些日常行為都是息息相關(guān)的，我們把這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地接入對(duì)成績(jī)進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而將傳統(tǒng)的離線(xiàn)分析變成在線(xiàn)分析?！?/p>

四是從傳統(tǒng)的規(guī)模性教育到個(gè)性化教育?！皩W(xué)校能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)學(xué)生成績(jī)的預(yù)測(cè)，對(duì)心理異常的情況進(jìn)行感知和預(yù)測(cè)預(yù)警，進(jìn)而對(duì)學(xué)生可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)和管理?！甭櫭艨偨Y(jié)道。

教育一定會(huì)走向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，并最終實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，但最佳路徑還需進(jìn)一步探索?？梢悦鞔_的是讓大數(shù)據(jù)服務(wù)于教育系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，幫助教師服務(wù)于學(xué)生的成長(zhǎng)，才是教育大數(shù)據(jù)存在的意義和永恒追求。