教育大數(shù)據(jù)可視化分析與研究

楊景花

摘要：教育大數(shù)據(jù)是一個(gè)龐大的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，它牽涉政府、企業(yè)、學(xué)校、管理者、教師等，研究教育大數(shù)據(jù)可視化，將形式多樣的數(shù)據(jù)整合在大數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化對教育的發(fā)展起推動(dòng)作用。本文從教育大數(shù)據(jù)現(xiàn)狀開始分析，研究在數(shù)據(jù)可視化方面需要解決的問題，并列舉出數(shù)據(jù)可視化的優(yōu)勢案例。

關(guān)鍵詞：教育;大數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)可視化

一、教育大數(shù)據(jù)研究意義

信息技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的交匯融合引發(fā)了大數(shù)據(jù)的迅猛增長，大數(shù)據(jù)已成為國家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，大數(shù)據(jù)正日益對全球生產(chǎn)、流通、分配、消費(fèi)活動(dòng)以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行機(jī)制、社會(huì)生活方式和國家治理能力產(chǎn)生重要影響。2017年中國信息通信研究院《中國大數(shù)據(jù)發(fā)展調(diào)查報(bào)告》顯示，隨著大數(shù)據(jù)環(huán)境和技術(shù)手段的不斷完善，大數(shù)據(jù)行業(yè)應(yīng)用持續(xù)升溫，大數(shù)據(jù)已成為各行各業(yè)決策的依據(jù)，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈正在加速形成，繼互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)后，教育被認(rèn)定為與大數(shù)據(jù)最相關(guān)的行業(yè)。目前，大數(shù)據(jù)在諸多領(lǐng)域得到成功應(yīng)用，但在教育領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐尚處于初步探索階段。在當(dāng)今形勢下，教育大數(shù)據(jù)是推進(jìn)教育改革和促進(jìn)教育信息化深度發(fā)展的強(qiáng)有力的科學(xué)力量。對教育大數(shù)據(jù)可視化分析可以得到對科研和教學(xué)有幫助的信息。例如，利用大數(shù)據(jù)挖掘?qū)W生在線學(xué)習(xí)相關(guān)信息，結(jié)合每個(gè)學(xué)生的興趣愛好提供有針對性的個(gè)性化學(xué)習(xí);利用大數(shù)據(jù)的預(yù)測功能對高校的招生、就業(yè)和將來的發(fā)展?fàn)顩r等進(jìn)行預(yù)測;通過分析學(xué)生觀看教師制作的在線教學(xué)課程過程中的停頓或重復(fù)觀看記錄，幫助教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的難點(diǎn)、重點(diǎn)，從而幫助教師尋找教學(xué)側(cè)重點(diǎn)，改進(jìn)教學(xué)方式。

二、教育大數(shù)據(jù)研究現(xiàn)狀

大數(shù)據(jù)對教育變革的推動(dòng)基于各種新技術(shù)的誕生和發(fā)展，該研究熱點(diǎn)包括信息技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵詞，數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)的整合形成了新型數(shù)據(jù)分析技術(shù)，在完成海量學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智能化的發(fā)現(xiàn)和預(yù)測，展示了智能化大數(shù)據(jù)技術(shù)背景下的未來教育模式。教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析技術(shù)進(jìn)步顯著，被實(shí)施于諸多教育實(shí)踐之中，并且正在形成一定的規(guī)模效應(yīng)。美國等發(fā)達(dá)國家的教育大數(shù)據(jù)研究方面，主要側(cè)重于大數(shù)據(jù)教育領(lǐng)域應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)作用和面臨的挑戰(zhàn)。研究內(nèi)容聚焦于：根據(jù)教育大數(shù)據(jù)得到的學(xué)生需求定制個(gè)性化教育;教育大數(shù)據(jù)對提高學(xué)習(xí)效率和為學(xué)習(xí)和教育帶來的大轉(zhuǎn)變;教育大數(shù)據(jù)的具體作用落在教育反饋、迎合學(xué)生個(gè)體需求的個(gè)性化教育教學(xué)、基于大規(guī)模數(shù)據(jù)集進(jìn)行的概率預(yù)測3個(gè)方面。國內(nèi)的教育大數(shù)據(jù)教育研究主要以美國等發(fā)達(dá)國家的研究經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，探討將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域的相關(guān)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用實(shí)踐，進(jìn)而提出有助于我國大數(shù)據(jù)教育發(fā)展的建議，并著重結(jié)合大量案例闡釋大數(shù)據(jù)應(yīng)驅(qū)動(dòng)下的教育發(fā)展和變革，分析大數(shù)據(jù)教育在實(shí)際推進(jìn)過程中面臨的挑戰(zhàn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。推動(dòng)大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，是我國教育發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求和未來趨勢。首先，由于受到諸多限制因素的阻礙，我國當(dāng)前正處于教育發(fā)展的瓶頸期;在教育體制機(jī)制方面，教育管理模式與機(jī)制尚待完善，教育不公平問題長期存在，教育資源配置不均衡，教育質(zhì)量亟待提升;在教育投入產(chǎn)出方面，教育經(jīng)費(fèi)使用效率不高，投入產(chǎn)出比較低;在教學(xué)組織形式方面，沿襲工業(yè)化時(shí)代的標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考試制度、學(xué)科設(shè)置及人才培養(yǎng)模式，忽視學(xué)生的個(gè)性特征和認(rèn)知發(fā)展。因此，人們需要新的思維方式、新的方法手段和新的教育模式突破瓶頸、破解難題，加強(qiáng)新一代信息技術(shù)和理念與教育的深度融合，就成了解決當(dāng)前教育發(fā)展面臨的重大現(xiàn)實(shí)問題的必然選擇。

三、教育大數(shù)據(jù)可視化的影響

可視化大數(shù)據(jù)具有直觀性、藝術(shù)性、關(guān)聯(lián)性和交互性等特征，其呈現(xiàn)流程為獲取、分析、過濾、挖掘、表述、修飾與交互。從教學(xué)過程方面，將教育大數(shù)據(jù)可視化落實(shí)到授課、學(xué)習(xí)、考評、管理等各個(gè)方面，大數(shù)據(jù)+人工智能可以使教育在形式和內(nèi)容方面都趨于多樣化。在教學(xué)方式方面，智慧課堂可以為教師提供更為豐富的教學(xué)手段，全時(shí)互動(dòng)、以學(xué)定教，教師上課時(shí)也不再是只有一本教科書，而是可以任意調(diào)取后臺海量的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，以多種形式展現(xiàn)給學(xué)生。比如，語音識別和圖像識別在教育上的應(yīng)用，大大提高了師生的教學(xué)體驗(yàn)。對于某個(gè)英語句子，可以通過手機(jī)拍照上傳到云端，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)海量的語音素材，用合適的語氣和語調(diào)閱讀這句話，還可以與語音測評技術(shù)結(jié)合，讓學(xué)生跟讀這句話，并由系統(tǒng)做出測評并反復(fù)朗讀打分。同時(shí)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與大數(shù)據(jù)的結(jié)合，盡可能還原教育場景，讓學(xué)生愛學(xué)、樂學(xué)，學(xué)習(xí)效果也能有質(zhì)的飛躍。對于學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)過程中，一方面可應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，根據(jù)知識點(diǎn)的相互關(guān)系，制作知識圖譜，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，另一方面，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有助于學(xué)生進(jìn)一步分析個(gè)人學(xué)習(xí)水平，并建立與之相匹配的學(xué)習(xí)計(jì)劃，并由AI系統(tǒng)確定如何為學(xué)生提供個(gè)性化補(bǔ)充指導(dǎo)，以幫助學(xué)生高效學(xué)習(xí)，避免題海戰(zhàn)術(shù)，并有針對性地推薦適合每個(gè)學(xué)生的練習(xí)，節(jié)約時(shí)間，同時(shí)達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，利用圖像識別技術(shù)，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效率。如今，學(xué)生們可以通過手機(jī)拍攝教材內(nèi)容或作業(yè)題目，對其進(jìn)行分析，并顯示相應(yīng)的要點(diǎn)與難點(diǎn)。隨后，也可提供在線課堂、百科鏈接，以及教師上傳的PPT以及PDF文件等，為自主學(xué)習(xí)提供了更多可能性，而整個(gè)過程則是運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)和自然語言處理技術(shù)來處理。在傳統(tǒng)教育中，考試與評價(jià)耗費(fèi)了教師們的大量時(shí)間，通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)與人工智能，教師只需對需要批閱的試卷進(jìn)行掃描，就能實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)并顯示掃描過的試卷份數(shù)、平均分、最高分，以及最集中的錯(cuò)題和對應(yīng)知識點(diǎn)，一目了然，方便進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)分析。學(xué)校教育則需要在教學(xué)之外，進(jìn)一步分析教育行為數(shù)據(jù)，做好管理工作。通過智能技術(shù)，充分考慮包括教務(wù)處、學(xué)生處、校辦、校務(wù)處等部門在內(nèi)的校園管理需求，學(xué)?？蛇M(jìn)一步采集、記錄、分析教與學(xué)及其相關(guān)教育行為，更好地勾勒出教育教學(xué)的真實(shí)形態(tài)，有效推進(jìn)教學(xué)信息化。

四、教育大數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用

本文運(yùn)用文獻(xiàn)研究法和案例調(diào)查分析法，對教育大數(shù)據(jù)可視化進(jìn)行多維度對比分析，總結(jié)大數(shù)據(jù)在教育實(shí)踐中面臨的問題與挑戰(zhàn)，筆者主要在教師資料收集、家庭作業(yè)及后勤管理3個(gè)方面進(jìn)行了積極的探索。

（一）教師資料收集

傳統(tǒng)的資料收集程序是教師定期把相關(guān)的證件復(fù)印件或掃描件送到負(fù)責(zé)人處，利用Excel匯總。該操作方式有很多不足，如負(fù)責(zé)人匯總統(tǒng)計(jì)耗時(shí)較長，其他部門查詢信息比較麻煩等。而隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，負(fù)責(zé)人可以通過大數(shù)據(jù)平臺審批功能打造的“教師資料功能”模塊來收集資料。具體操作為：首先通過平臺審批功能進(jìn)行數(shù)據(jù)表單設(shè)置，建立符合學(xué)校實(shí)際情況的數(shù)據(jù)采集表單，教師利用網(wǎng)絡(luò)按照要求提交相關(guān)資料，審核通過后，負(fù)責(zé)人就會(huì)收到教師提交過來的資料。

通過上述操作，可以達(dá)到如下效果：①隨時(shí)登記和審核，提高信息采集的效率;②通過分類查詢，快速統(tǒng)計(jì)出資料數(shù)量，方便學(xué)校進(jìn)行大數(shù)據(jù)匯總和分析。

（二）大數(shù)據(jù)下的家庭作業(yè)

家庭作業(yè)是學(xué)校日常教學(xué)中的一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的布置方法存在以下弊端：①往往會(huì)有部分孩子沒有及時(shí)記錄作業(yè)。②教學(xué)主管部門、備課組長、班主任如果想了解學(xué)生的作業(yè)情況，只能通過詢問學(xué)生或教師本人才能知曉。③班主任不能很好地了解每個(gè)學(xué)生、每門學(xué)科的作業(yè)整體情況。針對這些痛點(diǎn)，通過大數(shù)據(jù)平臺的日志功能打造“家庭作業(yè)”模塊。教師布置完作業(yè)后，可登錄平臺查看“家庭作業(yè)”模塊，了解作業(yè)完成情況，進(jìn)而對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行有效合理監(jiān)督。同時(shí)，教師通過查看功能，可以系統(tǒng)查看自己在一段時(shí)間內(nèi)布置的家庭作業(yè)，為自己的教學(xué)提供有效的大數(shù)據(jù)支持。

（三）大數(shù)據(jù)下的后勤管理

在學(xué)校的后勤管理中，最常遇到的問題就是設(shè)備的維修，如果設(shè)備出現(xiàn)了問題，教師常通過電話、短信、QQ、微信等方式進(jìn)行上報(bào)，負(fù)責(zé)人登記處理。這樣的方式往往會(huì)出現(xiàn)報(bào)修信息漏掉、沒有現(xiàn)場照片、表單不能自定義、不能自動(dòng)分類到人、校長和管理部門不能及時(shí)動(dòng)態(tài)了解維修情況等問題。大數(shù)據(jù)平臺的“設(shè)備報(bào)修”模塊，能夠方便地進(jìn)行信息上報(bào)、處理、分析、匯總。教師借助網(wǎng)絡(luò)可以隨時(shí)隨地提交報(bào)修申請，不僅可以提交文字還可以提交現(xiàn)場照片，并通過設(shè)置不同的設(shè)備分類，實(shí)現(xiàn)分配到人。例如，學(xué)校可以根據(jù)設(shè)備統(tǒng)計(jì)需要和人員安排的實(shí)際情況，設(shè)置電腦網(wǎng)絡(luò)、廣播音響、投影儀展臺、課桌椅、門窗鎖、水電和其他7個(gè)類別，通過設(shè)置不同的審批人，根據(jù)教師選擇報(bào)修設(shè)備的類別，進(jìn)而將報(bào)修信息自動(dòng)發(fā)送到指定人員，專人處理。通過抄送設(shè)置，后勤負(fù)責(zé)人也會(huì)實(shí)時(shí)收到報(bào)修情況，了解處理情況。

在教育領(lǐng)域，這只是開始，大數(shù)據(jù)、人工智能對教育的變革還將持續(xù)發(fā)酵。未來，以大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)教育個(gè)性化，用人工智能賦能教育，在成倍放大教育產(chǎn)能的同時(shí)，將使優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源得到充分利用，從而做到因材施教、因人施教。

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