大數(shù)據(jù)視域下智慧教學(xué)模式探索

楊鳳霞 劉國(guó)香

（滄州師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 河北·滄州 061000）

0 前言

隨著信息技術(shù)的日益發(fā)展，數(shù)據(jù)的內(nèi)在信息和核心價(jià)值被不斷地深度挖掘，我們已經(jīng)邁入了一個(gè)大數(shù)據(jù)時(shí)代。托馬斯教授指出：“大數(shù)據(jù)及其分析，將會(huì)在未來(lái)10年改變幾乎每一個(gè)行業(yè)的業(yè)務(wù)功能。任何一個(gè)組織，如果早一點(diǎn)著手大數(shù)據(jù)的工作，都可以獲得明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[1]?！睌?shù)據(jù)科學(xué)家舍恩伯格指出：大數(shù)據(jù)和教育的結(jié)合，將超越過(guò)去那些“力量甚微的創(chuàng)新”[2]。教育數(shù)據(jù)對(duì)教學(xué)的改善作用越來(lái)越受到學(xué)術(shù)界和社會(huì)的重視，大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用將幫助我們以前所未有的視角展示教學(xué)層面，增加有效努力、提升個(gè)性化教育教學(xué)和有效的概率預(yù)測(cè)。大數(shù)據(jù)時(shí)代的教育數(shù)據(jù)為教育轉(zhuǎn)變提供了基礎(chǔ)和前提。

1 大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介

大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和發(fā)展是信息技術(shù)領(lǐng)域不同時(shí)期多個(gè)進(jìn)步交互作用的結(jié)果。1998年，“大數(shù)據(jù)”[3]一詞在《科學(xué)》中的《大數(shù)據(jù)處理》一文首次提出。之后，教育數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)迅速發(fā)展。20世紀(jì)70年代人工智能技術(shù)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，80年代末90年代初知識(shí)發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，大數(shù)據(jù)是真正的可持續(xù)利用的資源。

2001年，高德納公司的分析師道格·萊尼用“3V”屬性定義了大數(shù)據(jù)的特征，即Volume（數(shù)量）——數(shù)據(jù)規(guī)模以TB甚至PB為單位；Variety（種類）——包含結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和Web數(shù)據(jù)源的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；Velocity（速度）——數(shù)據(jù)的生成速度和傳輸速率。此后的數(shù)十年間，各大主流機(jī)構(gòu)均沿用該定義。

教育數(shù)據(jù)對(duì)改善教學(xué)起著至關(guān)重要的作用，現(xiàn)在，學(xué)術(shù)界和社會(huì)更關(guān)注如何改進(jìn)人們從海量和復(fù)雜的數(shù)據(jù)中獲取知識(shí)的能力，轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式。

2 大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

大數(shù)據(jù)與教育結(jié)合將導(dǎo)致新的教育形態(tài)——智慧教育[4]。在面向未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中，各國(guó)都在加強(qiáng)大數(shù)據(jù)推廣應(yīng)用，競(jìng)相實(shí)施教育信息化計(jì)劃。2012-2016年我國(guó)迎來(lái)大數(shù)據(jù)市場(chǎng)飛速發(fā)展。北京、上海、廣東、重慶等地作為大數(shù)據(jù)的先行者相繼實(shí)施大數(shù)據(jù)計(jì)劃，2012年廣東率先成立大數(shù)據(jù)管理局。2013年是中國(guó)“大數(shù)據(jù)元年”，大數(shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ)研究被列為“973”計(jì)劃的重要課題。2014年李克強(qiáng)總理在國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議中將在線教育作為未來(lái)重點(diǎn)打造的新興產(chǎn)業(yè)之一。十八大提出實(shí)施大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，以互聯(lián)網(wǎng)為載體，促進(jìn)分享經(jīng)濟(jì)發(fā)展。自2015年，我國(guó)密集出臺(tái)的各類規(guī)劃文件表明未來(lái)信息化發(fā)展、大數(shù)據(jù)運(yùn)用將是重點(diǎn)和熱點(diǎn)，如《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》《國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》及《教育信息化“十三五”規(guī)劃》等等。2016年12月發(fā)改委確定了19個(gè)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，為了充分挖掘大數(shù)據(jù)資源中潛藏的巨大價(jià)值，將大數(shù)據(jù)融入管理、政務(wù)、商業(yè)、教育等各個(gè)領(lǐng)域，起草了《大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化白皮書(shū)》，制定了大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

綜上所述，盡管我國(guó)教育大數(shù)據(jù)領(lǐng)域存在“喬布斯之問(wèn)”的困惑，但在研究教育大數(shù)據(jù)方面具有得天獨(dú)厚的條件，應(yīng)用前景廣闊。通過(guò)大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)規(guī)律，通過(guò)大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)價(jià)值，大數(shù)據(jù)使教育領(lǐng)域采用更加智慧的方式來(lái)激發(fā)和生產(chǎn)新的智慧。利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，優(yōu)化辦學(xué)要素的結(jié)構(gòu)、促進(jìn)教育管理由增量發(fā)展向質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變。

3 大數(shù)據(jù)視域下智慧教學(xué)模式探索

新技術(shù)的應(yīng)用使得教育設(shè)施和教學(xué)手段發(fā)生了改變，相應(yīng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式也要隨之革新。唯有這樣，作為“數(shù)字移民”的教師才能適應(yīng)當(dāng)今“數(shù)字土著”這一代學(xué)生[5]。

3.1 課堂模式探索

1996年聯(lián)合國(guó)教科文組織提出了教育的四大支柱，即教育的四大目標(biāo)：學(xué)會(huì)求知、學(xué)會(huì)做事、學(xué)會(huì)合作和學(xué)會(huì)生存與發(fā)展[6]。這應(yīng)該是教育的最終歸宿。

課堂是教育情境中人與環(huán)境互動(dòng)的基本系統(tǒng)，一個(gè)好的課堂應(yīng)該是鼓舞人心的，應(yīng)該是智慧的。1862年北京京師同文館最早采用班級(jí)授課制，1901年清政府廢科舉、興學(xué)堂，逐步建立了現(xiàn)代意義的課堂?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都在積極探索與研究新型課堂模式，包括政府層面的政策引領(lǐng)、企業(yè)層面的積極投入、學(xué)校層面的項(xiàng)目實(shí)踐。杭州建蘭中學(xué)的“套房式”教室表現(xiàn)了一個(gè)“無(wú)所不在的課堂”；華東師范大學(xué)建成了第一個(gè)未來(lái)課堂實(shí)驗(yàn)室；華東師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、首都師范大學(xué)等高校已經(jīng)著手培養(yǎng)未來(lái)課堂的相關(guān)專業(yè)人才。

未來(lái)課堂應(yīng)該充分體現(xiàn)混合學(xué)習(xí)[7]的理念，將真實(shí)課堂與虛擬課堂融為一體，既有面對(duì)面的教與學(xué)，也有利用交互學(xué)習(xí)終端的自主探究學(xué)習(xí)和合作探究學(xué)習(xí)。未來(lái)課堂是個(gè)人學(xué)習(xí)與情境學(xué)習(xí)的綜合體，注重知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用和解決真實(shí)情境的問(wèn)題。未來(lái)課堂中的活動(dòng)（學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)、教師的教學(xué)活動(dòng)、師生之間的互動(dòng)活動(dòng)）以評(píng)為特征。陳衛(wèi)東認(rèn)為未來(lái)課堂的特征包括人性化、混合性、開(kāi)放性、智能性、生態(tài)性和交互性[8]。所以未來(lái)課堂不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的場(chǎng)所，更是學(xué)生發(fā)展的場(chǎng)所；不僅是傳授知識(shí)的場(chǎng)所，更是探究知識(shí)的場(chǎng)所；不僅是教學(xué)行為運(yùn)作的場(chǎng)所，更是教育智慧展現(xiàn)的場(chǎng)所。

未來(lái)課堂是與網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫鏈接，讓教育大數(shù)據(jù)推動(dòng)學(xué)習(xí)變革，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)。通過(guò)將學(xué)習(xí)者產(chǎn)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)存入學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)；然后從數(shù)據(jù)庫(kù)中采集數(shù)據(jù)，使用特定的分析工具和模型進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分析；最后為學(xué)習(xí)者提供自適應(yīng)學(xué)習(xí)指導(dǎo)和策略，教師和教學(xué)管理者可以根據(jù)分析結(jié)果施以干預(yù)。代表產(chǎn)品如Knewton自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，系統(tǒng)分析基于概念、結(jié)構(gòu)、不同層次以及媒體格式等成千上萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的資料，重要理論和方法包括大量教育數(shù)據(jù)的項(xiàng)目反應(yīng)理論、概率圖形模型、記憶和學(xué)習(xí)曲線。

未來(lái)課堂利用可視化數(shù)據(jù)改善學(xué)習(xí)支持。將大規(guī)模教育數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的信息與價(jià)值以圖形圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、用戶界面等形式進(jìn)行精準(zhǔn)高效的可視化解釋。例如2013年可汗學(xué)院推出的新版學(xué)習(xí)儀表盤(pán)，以精妙的數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)框架和生動(dòng)的用戶體驗(yàn)為學(xué)習(xí)者提供高效的學(xué)習(xí)支持。其后臺(tái)資源數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)生成，內(nèi)聚于學(xué)習(xí)主題的有序演化，具有主題向心性，實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)者對(duì)自身學(xué)習(xí)過(guò)程的管理。實(shí)現(xiàn)了教學(xué)模式從“教”為中心向“學(xué)”為中心的轉(zhuǎn)變。

3.2 評(píng)價(jià)模式探索

教學(xué)評(píng)價(jià)不是各個(gè)指標(biāo)值的機(jī)械匯總，應(yīng)該定位于教學(xué)的未來(lái)發(fā)展和潛在發(fā)展空間，應(yīng)該以一種動(dòng)態(tài)的、模糊的評(píng)價(jià)方式來(lái)指明教學(xué)活動(dòng)實(shí)施過(guò)程的真實(shí)水平。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)推動(dòng)了教育評(píng)價(jià)變革，“靠數(shù)據(jù)說(shuō)話”成為教育評(píng)價(jià)的重要理念。傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式是總結(jié)性評(píng)價(jià)，過(guò)于重視測(cè)試成績(jī)，簡(jiǎn)單的評(píng)判學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)有效性，檢查教學(xué)目標(biāo)是否最終達(dá)成，對(duì)教學(xué)活動(dòng)實(shí)施過(guò)程的指導(dǎo)作用不大，不能確保教學(xué)過(guò)程的有效性。

大數(shù)據(jù)時(shí)代的教學(xué)評(píng)價(jià)以改進(jìn)為目的，及時(shí)反饋為特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中即時(shí)、動(dòng)態(tài)、持續(xù)多次地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以對(duì)教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施及時(shí)調(diào)整，對(duì)教學(xué)過(guò)程具有導(dǎo)向性功能，實(shí)施時(shí)間、地點(diǎn)、評(píng)價(jià)方式和內(nèi)容覆蓋范圍等可以彈性設(shè)定，即形成性評(píng)價(jià)或過(guò)程性評(píng)價(jià)。大數(shù)據(jù)技術(shù)為形成性評(píng)價(jià)提供了技術(shù)基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)思路，在教育數(shù)據(jù)的采集、跟蹤存儲(chǔ)和處理上促進(jìn)了形成性評(píng)價(jià)過(guò)程，評(píng)價(jià)過(guò)程考慮到學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)等多元因素，使教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具備多樣性和增值性。

4 結(jié)束語(yǔ)

大數(shù)據(jù)時(shí)代教育不再被視為由教師向?qū)W生傳遞知識(shí)的單向過(guò)程，而是為包括學(xué)生在內(nèi)的每一個(gè)人提供學(xué)習(xí)、提高和發(fā)展的場(chǎng)所。大數(shù)據(jù)將使教育領(lǐng)域采用更加智慧的方式來(lái)激發(fā)和生產(chǎn)新的智慧，促進(jìn)教育管理由增量發(fā)展向質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變。大數(shù)據(jù)賦予我們重新審視事物的嶄新視角，將會(huì)重塑教育系統(tǒng)，影響整個(gè)系統(tǒng)的決策與規(guī)劃。