教育大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)、現(xiàn)狀與未來趨勢探析*

文 竹，曾海文

（廣西國際商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007）

大數(shù)據(jù)是近年來發(fā)展較為迅速的新技術(shù)，其在各行各業(yè)中都有較多應(yīng)用，對社會(huì)發(fā)展及群眾的生活帶來巨大改變。大數(shù)據(jù)版圖（Big Data Landscape）3.0描繪表示，大數(shù)據(jù)相關(guān)基礎(chǔ)性設(shè)施、工具及系統(tǒng)都處于不斷發(fā)展的重要階段[1]。在教育領(lǐng)域中，大數(shù)據(jù)也有多方面應(yīng)用[1]。例如，大數(shù)據(jù)在研究范式、技術(shù)應(yīng)用及實(shí)踐案例中處于不斷發(fā)展?fàn)顟B(tài)。教育大數(shù)據(jù)已然成為教育事業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)下，教育大數(shù)據(jù)的方式、技術(shù)、工具都不斷迭代，要促進(jìn)教育事業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須對大數(shù)據(jù)技術(shù)有清楚認(rèn)知，在此技術(shù)上分析大數(shù)據(jù)定義、內(nèi)涵、范例、發(fā)展趨勢及挑戰(zhàn)等，掌握大數(shù)據(jù)圖景，促進(jìn)教育事業(yè)系統(tǒng)化發(fā)展。

1 教育大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)分析

教育系統(tǒng)本身獨(dú)立且不受其他系統(tǒng)影響運(yùn)行，教育大數(shù)據(jù)為教育發(fā)展、學(xué)生學(xué)習(xí)提供服務(wù)，記錄學(xué)生學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)結(jié)果的數(shù)據(jù)，諸類數(shù)據(jù)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)。

1.1 圖像識別

互聯(lián)網(wǎng)背景下，大數(shù)據(jù)圖像識別是以“人工智能”技術(shù)為支持的細(xì)化技術(shù)之一，其對圖形圖像分類，并提取特征，排除多余信息，識別圖像，以計(jì)算機(jī)匹配圖像信息并加以處理[2]。該技術(shù)在教育、醫(yī)療、交通、安保方面應(yīng)用廣泛，為相關(guān)的教學(xué)管理工作帶來莫大便利[2]。

1.2 視頻錄制

視頻錄制包含視頻監(jiān)控、情感識別、智能錄播三類內(nèi)容。（1）情感識別應(yīng)用于分析學(xué)生學(xué)習(xí)中的情感。（2）視頻監(jiān)控可實(shí)時(shí)掌握學(xué)生行為，了解校園現(xiàn)狀，為學(xué)生提供安全的學(xué)習(xí)環(huán)境。（3）智能錄播是教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用最廣泛的內(nèi)容，可通過信息技術(shù)，收集教師教學(xué)信息，以數(shù)字化資源強(qiáng)化教育信息教學(xué)。例如，“微課”就是智能錄播的功能體現(xiàn)，其轉(zhuǎn)變了教師教學(xué)觀念，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

1.3 信息采集技術(shù)

信息采集也是教育大數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略建設(shè)之一，各個(gè)學(xué)校、區(qū)域的教育數(shù)據(jù)具有共性、差異性特點(diǎn)，開展數(shù)據(jù)采集需提前做好規(guī)劃，保證數(shù)據(jù)采集連續(xù)性及規(guī)范性。在數(shù)據(jù)采集方面，需遵守國家信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)制定的相關(guān)信息標(biāo)準(zhǔn)[3]。

2 教育大數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)

大數(shù)據(jù)技術(shù)在近幾年發(fā)展速度較快，其應(yīng)用到教育領(lǐng)域還方興未艾，而技術(shù)發(fā)展?jié)摿薮蟮耐瑫r(shí)，也面臨多方面的挑戰(zhàn)。

2.1 教育大數(shù)據(jù)的可視化應(yīng)用

將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)領(lǐng)域中，其為教育教學(xué)帶來了更多新的思維，使教學(xué)以新視角、新技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展[3]。例如，在某工程三維動(dòng)畫知識框架及互聯(lián)體系中，學(xué)生了解通過線上的三維動(dòng)畫平臺(tái)，結(jié)合自身知識，和同學(xué)積極溝通、自我反思，經(jīng)了解后學(xué)生自身觀察力大大提高。對教師而言，可視化的應(yīng)用，可以促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量不斷提高，將真實(shí)的實(shí)踐內(nèi)容落實(shí)到實(shí)際中去，有利于形成良好的教學(xué)氛圍，提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識的興趣，還可采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，建設(shè)線上的相關(guān)學(xué)習(xí)平臺(tái)，大大提高教學(xué)效果。

2.2 教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展優(yōu)勢分析

教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展前景廣闊，將大數(shù)據(jù)技術(shù)融入到教育中去，可推動(dòng)傳統(tǒng)教學(xué)向多元化方向發(fā)展，海量的教育資源融入到教學(xué)中去，可促進(jìn)教育教學(xué)向科學(xué)化方向發(fā)展。例如，教學(xué)之前，教師可以通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、個(gè)性等有一個(gè)全面的了解，進(jìn)而可針對不同的學(xué)生采取不同的教育教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)“因材施教”。學(xué)生也可通過該方式強(qiáng)化自我認(rèn)知，找到真正適合自己的學(xué)習(xí)方式，獲取最大化發(fā)展。

從教師角度思考，教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用到教學(xué)的各個(gè)方面，教師可以對學(xué)生有更深的了解，了解學(xué)生成長信息，進(jìn)而對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程開展科學(xué)的評價(jià)，教師可了解直觀的分析結(jié)果，有助于提高教育信息辨識度及教育治理工作。教育大數(shù)據(jù)可對樣本數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而掌握整體需求，以各個(gè)維度的數(shù)據(jù)分析，找到教育教學(xué)的最佳解決方案。

2.3 教育大數(shù)據(jù)存在的不足及面臨的挑戰(zhàn)

教育大數(shù)據(jù)面臨的挑戰(zhàn)如圖1所示，其需要考慮到數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、隱私、開放共享等多方面因素。

圖1 教育大數(shù)據(jù)需應(yīng)對的挑戰(zhàn)分析

（1）數(shù)據(jù)采集范圍有待提高。當(dāng)下，國家教育管理工作不斷優(yōu)化，取得的成效是有目共睹的。但是，在數(shù)據(jù)采集方面，受一些環(huán)境、技術(shù)因素限制，教育教學(xué)管理數(shù)據(jù)并不能真正反映我國教育情況。對采集中出現(xiàn)的漏洞和不足，部分高校采用校園網(wǎng)、移動(dòng)端設(shè)備等加強(qiáng)智慧校園建設(shè)，為數(shù)據(jù)采集及傳播打下基礎(chǔ)，取得不錯(cuò)效果。但是就教育大數(shù)據(jù)整體發(fā)展來看，其整體設(shè)計(jì)還有較大的完善空間。（2）模型建構(gòu)有待完善。在模型建構(gòu)方面，教育大數(shù)據(jù)實(shí)踐框架對教學(xué)課堂技術(shù)應(yīng)用具有舉足輕重的意義，教育教學(xué)需導(dǎo)入教學(xué)大數(shù)據(jù)完成的模型構(gòu)建，為教學(xué)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)服務(wù)。但是，上文所述，大數(shù)據(jù)屬于近年來新興的技術(shù)之一，教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展歷史較多，相關(guān)專家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，無法發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)真正作用，其教育研究成果也無法完全發(fā)揮出來。（3）未形成有效開放共享機(jī)制。新時(shí)期教育事業(yè)需向高層次、廣泛數(shù)據(jù)開放方向發(fā)展，滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。可通過數(shù)據(jù)接口、網(wǎng)站方式，實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，分享使用權(quán)限，以此體現(xiàn)教育大數(shù)據(jù)實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，也滿足教育組織及個(gè)體實(shí)際需求。但受數(shù)據(jù)泄露影響，當(dāng)前教育大數(shù)據(jù)受數(shù)據(jù)泄露障礙影響，其資源共享機(jī)制沒有形成，一些教育大數(shù)據(jù)大規(guī)模的共享還需要建立相關(guān)的數(shù)據(jù)開放共享規(guī)范。（4）隱私保護(hù)有待完善。在隱私保護(hù)方面，教育大數(shù)據(jù)涉及到的多是教育工作者及受教育群體，包含大量未成年學(xué)生，因此數(shù)據(jù)的安全性就顯得尤為重要。應(yīng)在國家法律方面對教育大數(shù)據(jù)的安全隱私給予明確規(guī)定，規(guī)范公開的數(shù)據(jù)及私有數(shù)據(jù)邊界，有效保護(hù)數(shù)據(jù)的隱私。確保數(shù)據(jù)來源清晰，且權(quán)責(zé)明確后，有序的開展教育大數(shù)據(jù)研究應(yīng)用。

3 教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析

大數(shù)據(jù)對教育開展造成巨大沖擊，其可改變學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，轉(zhuǎn)變其對教育系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及政策的認(rèn)知。站在需求角度，教育大數(shù)據(jù)可分為學(xué)習(xí)、教學(xué)、研究、管理和政策。學(xué)習(xí)及教學(xué)的重點(diǎn)在于適應(yīng)性學(xué)習(xí)，研究則重視總結(jié)教學(xué)規(guī)律。管理方面需重視精細(xì)管理及科學(xué)決策，政策方面要求獲取機(jī)制設(shè)計(jì)依據(jù)，如圖2所示。

圖2 教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用示意圖

3.1 適應(yīng)性教學(xué)

適應(yīng)性教學(xué)是教學(xué)最佳狀態(tài)，其教學(xué)內(nèi)容、方法、過程，可按照學(xué)生狀況定制，滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，學(xué)生可獲取適合自己的程度發(fā)展。適應(yīng)性教學(xué)需對學(xué)生個(gè)體特征、學(xué)習(xí)狀況分析，而大數(shù)據(jù)可對分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，對適應(yīng)性教學(xué)落實(shí)提供支持，如圖3所示。

圖3 適應(yīng)性教學(xué)的構(gòu)成示意圖

一般在線學(xué)習(xí)中多用到適應(yīng)性教學(xué)，管理系統(tǒng)、在線學(xué)習(xí)平臺(tái)中，可以完整記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過程，其記錄按照學(xué)習(xí)風(fēng)格、人口特征等數(shù)據(jù)，清晰表現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)路徑、特征，進(jìn)而可以為學(xué)生提供個(gè)性化服務(wù)。適應(yīng)性教學(xué)是在線學(xué)習(xí)的典型特點(diǎn)，線上學(xué)習(xí)內(nèi)容推薦是適應(yīng)性的表現(xiàn)形式之一。而合適的適應(yīng)性教學(xué)需將知識、行為、特征三系統(tǒng)結(jié)合起來，以此更好的為學(xué)生提供服務(wù)，也可方便教師進(jìn)一步理解學(xué)生學(xué)習(xí)中的個(gè)體差異及學(xué)習(xí)特點(diǎn)。

大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下，教師可按照自身需求對學(xué)生學(xué)習(xí)監(jiān)測，按照自身設(shè)置的目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)自動(dòng)對學(xué)生學(xué)習(xí)評價(jià)。大數(shù)據(jù)背景下，教師還可結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對學(xué)生診斷并干預(yù)。

以Masteryconnect為例，其對教師教學(xué)給予數(shù)據(jù)化支持，從日常教學(xué)入手，提供數(shù)據(jù)采集、分析及數(shù)據(jù)協(xié)作支持，教師可在Masteryconnect軟件中，對自己需要的教學(xué)資源瀏覽、下載，也可以將學(xué)生的歷史數(shù)據(jù)，如課堂表現(xiàn)、答題狀況等進(jìn)行測試分析。采集數(shù)據(jù)后，Masteryconnect提供自動(dòng)分析、可視化呈現(xiàn)，結(jié)果呈現(xiàn)在系統(tǒng)中，從而為其他教師、管理人員分析采用。此外，該軟件還可支持促成形成性評價(jià)，有助于完善教學(xué)結(jié)構(gòu)，為各個(gè)模塊設(shè)計(jì)不同測評方式，測評可以發(fā)布在互聯(lián)網(wǎng)上，學(xué)生按照自己喜歡方式測評，測評結(jié)果可制定成報(bào)告，供教師及家長分析。

3.2 精準(zhǔn)管理支持

學(xué)校教學(xué)中，部分教學(xué)及管理導(dǎo)致的困境往往導(dǎo)致管理人員不能及時(shí)掌握教學(xué)實(shí)際情況，導(dǎo)致教學(xué)管理常處于粗放狀態(tài)。數(shù)據(jù)可幫助學(xué)校實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理及科學(xué)決策，起到支撐教育的作用。而數(shù)據(jù)管理，則需將管理及教學(xué)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來，建立多維度的模型，將學(xué)生信息系統(tǒng)及學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的信息整合起來，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生日常表現(xiàn)的監(jiān)測工作，對學(xué)生綜合狀況分析，從而為優(yōu)化管理和教學(xué)提供方向。例如，Learnsprout就可對學(xué)生信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，可對學(xué)生入學(xué)情況進(jìn)行評價(jià)，對存在異常情況的學(xué)生予以重視，提醒教學(xué)人員進(jìn)行教學(xué)干預(yù)，并給出干預(yù)效果分析。Learnsprout在美國多個(gè)學(xué)校中應(yīng)用廣泛，其還提供自動(dòng)化分析，構(gòu)建由專家和教師構(gòu)成的團(tuán)隊(duì)對數(shù)據(jù)深入分析，形成權(quán)威性分析報(bào)告。通過系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)采集工作，建立科學(xué)的數(shù)據(jù)模型，可幫助相關(guān)教育工作者了解學(xué)校管理的實(shí)際情況，可落實(shí)對管理工作的動(dòng)態(tài)監(jiān)控及綜合評價(jià)，以大數(shù)據(jù)為支持，找到切實(shí)可行的解決方案，有效解決存在的問題。

4 教育大數(shù)據(jù)的未來發(fā)展趨勢分析

教育大數(shù)據(jù)對我國教育事業(yè)造成巨大沖擊，迫使教育事業(yè)轉(zhuǎn)型改革發(fā)展，而新時(shí)期的教育大數(shù)據(jù)將逐漸向智能化、實(shí)時(shí)化、便捷化方向發(fā)展，以下就對其發(fā)展趨勢詳細(xì)分析。

4.1 智能化

教育大數(shù)據(jù)智能化發(fā)展是必然的，近年來智能化技術(shù)發(fā)展迅速，各方面的智能化設(shè)備為人們生活和工作帶來莫大便利，將教育大數(shù)據(jù)和機(jī)器智能學(xué)習(xí)相互結(jié)合，也推動(dòng)人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展。通過海量的數(shù)據(jù)分析，不斷挖掘出更好的算法，可有效提高教育大數(shù)據(jù)的智能化水平。教育大數(shù)據(jù)向智能化方向發(fā)展，還可推動(dòng)教育問題向可視化方向進(jìn)一步發(fā)展，在大量的數(shù)據(jù)支持下，各個(gè)區(qū)域、學(xué)校其教學(xué)情況可以統(tǒng)籌規(guī)劃到系統(tǒng)中，使管理人員切實(shí)了解教學(xué)情況，促進(jìn)教學(xué)管理有針對性的開展。

4.2 實(shí)時(shí)化

實(shí)時(shí)化是教育大數(shù)據(jù)的重要發(fā)展趨勢之一，通過實(shí)時(shí)化的教育大數(shù)據(jù)，可實(shí)時(shí)掌握學(xué)生在學(xué)習(xí)中的各個(gè)思想動(dòng)態(tài)?，F(xiàn)階段，對學(xué)生網(wǎng)絡(luò)行為的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)研究已經(jīng)提上日程，通過構(gòu)建專門的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，獲取學(xué)生上網(wǎng)行為的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可了解學(xué)生喜好、關(guān)注的社會(huì)熱點(diǎn)等，將這些信息通過圖表、文字的方式轉(zhuǎn)化為對學(xué)生上網(wǎng)行為的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，學(xué)校則對報(bào)告內(nèi)容深度分析，而后針對學(xué)生思想動(dòng)態(tài)信息不同，采取有針對性的教育手段，保證各個(gè)學(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)個(gè)人能力都能夠得到大大提升。此外，采用實(shí)時(shí)化的教育大數(shù)據(jù)，可以將更多的教育資源融入到課堂中去，以此滿足學(xué)生多元化的個(gè)性學(xué)習(xí)需求，也為學(xué)生提供更多選擇，符合當(dāng)下以學(xué)生為中心的教學(xué)需求，也可以深度融入到教育工作及學(xué)生生活當(dāng)中去。

4.3 便捷化

相較于傳統(tǒng)教育，將大數(shù)據(jù)融入到教育工作中，其在后續(xù)的教學(xué)模式及評價(jià)體系上，都展現(xiàn)出大數(shù)據(jù)的便捷性和易用性。新時(shí)期學(xué)校教育更關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，而教育大數(shù)據(jù)則在實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化教育方面提供可能性。教師可對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行需求性分析，刻畫出教學(xué)特點(diǎn)，使教師在具體教學(xué)中可更關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，培養(yǎng)當(dāng)今時(shí)代需求的個(gè)性化、創(chuàng)新性人才。在教學(xué)評價(jià)體系方面，大數(shù)據(jù)可便于一些多元化評價(jià)落實(shí)，除去學(xué)習(xí)成績之外，大數(shù)據(jù)可對學(xué)生的身心健康、個(gè)人技能、成長體驗(yàn)等元素進(jìn)行科學(xué)分析，注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的評價(jià)，推動(dòng)云學(xué)習(xí)平臺(tái)及終端的應(yīng)用，挖掘出學(xué)生在學(xué)習(xí)整個(gè)過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，保證評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)束語

綜上所述，我國教育大數(shù)據(jù)發(fā)展正處于重要起步階段，其各項(xiàng)教育技術(shù)內(nèi)容都不成熟，相關(guān)人員需認(rèn)識到教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀，認(rèn)識到教育大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，同時(shí)也了解其面臨的挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)在教育中更好的發(fā)展，應(yīng)深入研究大數(shù)據(jù)技術(shù)，了解當(dāng)下的教育體制、機(jī)制，各方面協(xié)同，促進(jìn)教育大數(shù)據(jù)更好發(fā)展，真正服務(wù)到教育中。