教育大數(shù)據(jù)在高等教育中的應用研究

劉帥兵 孫銘澤 隋新

摘要：近年來，計算機技術的進步，新的應用不斷涌現(xiàn)，數(shù)據(jù)的規(guī)模呈爆炸式的增長，大數(shù)據(jù)、教育大數(shù)據(jù)引起了政府部門、教育部門的關注。在教學過程中充分利用教育大數(shù)據(jù)，可以預測學習、判斷在教學過程中的問題，進行個性化的指導，提高教學效果。本文對教育大數(shù)據(jù)對高等教育產(chǎn)生的影響及帶來的挑戰(zhàn)進行了分析。

關鍵詞：大數(shù)據(jù);教育大數(shù)據(jù);高等教育

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0127-02

Abstract： In recent years， with the progress of computer technology and the emergence of new applications， the scale of data is growing explosively. Big data and education big data have attracted the attention of government departments and education departments. In the teaching process， making full use of education big data can predict learning， judge the problems in the teaching process， carry out personalized guidance， and improve the teaching effect. This paper analyzes the impact and challenges of education big data on higher education.

Key words：big data; education big data; higher education

1 大數(shù)據(jù)

信息技術的發(fā)展產(chǎn)生了大數(shù)據(jù)，不同的領域機構對大數(shù)據(jù)有著不同的定義。維基百科對大數(shù)據(jù)的定義是：規(guī)模龐大、結構復雜，難以通過現(xiàn)有商業(yè)工具和技術在可容忍的時間內(nèi)獲取、管理和處理的數(shù)據(jù)集。

大數(shù)據(jù)不僅是規(guī)模大的數(shù)據(jù)，更是一種技術。大數(shù)據(jù)即海量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括結構化和非結構化的形式。其中非機構化的數(shù)據(jù)占大多數(shù)，一般指文檔、圖片、聲音、視頻等信息，其具有格式多樣性的特點。結構化的數(shù)據(jù)是指可以統(tǒng)一結構表示的信息，如數(shù)字、符號等數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)具有4V的特點，數(shù)據(jù)容量規(guī)模大、類型多樣、價值大、處理速度快。

2 教育大數(shù)據(jù)

教育大數(shù)據(jù)是指整個教育活動過程中所產(chǎn)生的以及根據(jù)教育需要所采集到的，一切用于教育發(fā)展并可創(chuàng)造巨大潛在價值的數(shù)據(jù)集合[1]。

教育大數(shù)據(jù)是教師與學生在整個教育教學活動中所產(chǎn)生的所有的行為數(shù)據(jù)，可以看作大數(shù)據(jù)的一個分支。教育大數(shù)據(jù)包含教職工、學生所有的基本信息;教學活動中課程的基本信息，如培養(yǎng)方案、教學大綱、教學日歷等，以及學生在學習過程中的學習行為等。

3 在線教學平臺

在線教學平臺即網(wǎng)絡學習平臺，該平臺提供了共享的課程教學資源，學生可以自主地進行課程的學習。國內(nèi)比較主流的學習平臺有中國大學MOOC、智慧樹、學堂在線、好大學在線、學銀在線等。在線平臺提供了豐富的學習資源，多種多樣的互動模式。利用MOOC學習不再受時間的限制，學生可以個性化地選擇學習內(nèi)容。利用數(shù)據(jù)挖掘技術對MOOC平臺產(chǎn)生的教育大數(shù)據(jù)進行挖掘分析成了熱點問題。

MOOC平臺能夠記錄學生的學習行為，如登陸平臺的次數(shù)、登陸時間、視頻觀看情況、任務點完成情況比率、參與互動的情況（如教師發(fā)布的討論、問卷、投票、選人、搶答等活動學生完成的情況）。這些是平臺能夠記錄的學生的學習行為，像學生的主觀意愿、學習的動機等學習平臺并不能夠記錄下來。

4 教育大數(shù)據(jù)背景下對高等教育的影響和挑戰(zhàn)

4.1教師的信息素養(yǎng)有待進一步提高

MOOC時代已經(jīng)到來，教師可以結合其學科課程的特點，建設其MOOC課程，或者有效地選取MOOC資源，積極面對大數(shù)據(jù)時代。

4.2在線管理存在一定的不足

MOOC利用信息化對教學活動進行管理，但是受到傳統(tǒng)的教學管理的方式的影響。在MOOC教學過程中，雖然課程團隊花費了大量的人力、物力、時間等，有的課程并沒提供很好的課程資源[2]。在MOOC教學過程中，大多數(shù)教師采用在線的MOOC資源與線下的實體課堂相結合的混合式教學模式。部分教師認為不太好嚴格地針對線上學生自主的MOOC學習進行實時監(jiān)管。并不能真實有效地對學生的所有學習行為進行實時監(jiān)控，不能保證學習行為的真實性。

MOOC的興起，推進了教育技術與信息技術的發(fā)展與融合。MOOC不僅要對教學設施、平臺支持與硬件設施有相應的輔助配套，更要求對在線課程有較為完善的管理機制[3]。

在MOOC開始學習之前，教師設置各種學習資源所占的權重。MOOC平臺自動記錄學生的學習行為。但這僅僅是對學習行為的記錄和管理，并不能對學生的學習效果進行客觀的評價。學生修讀后學分認定存在一定的困難。

教育大數(shù)據(jù)一般只在其內(nèi)部可以共享使用，為了讓更多的高校、社會組織在教育教學領域有所創(chuàng)新，就應當共享其教育大數(shù)據(jù)資源。一方面想構建教育大數(shù)據(jù)共享中心，一方面還要對教育大數(shù)據(jù)采取有效的安全管理措施。

5 教育大數(shù)據(jù)平臺架構的初探

教育大數(shù)據(jù)可以促進教育資源的共享，促進教育的均衡發(fā)展。學生可以獲取優(yōu)質的學習資源，改進學習的方法。

5.1教育大數(shù)據(jù)的應用

通過采集在教學活動中教師教與學生學產(chǎn)生的教育教學數(shù)據(jù)，能夠分析學生的學習行為，并對其學習效果有效地預測，對學生進行有針對性的指導，教師也可以及時改進其教學策略，提高學習效率。

通過在線平臺統(tǒng)計的學生行為數(shù)據(jù)，對其進行分析挖掘，預測學生是否能順利完成某門課程的學習，教師可以有針對性地改變教學策略，使其完成課程的學習，提高教學效果。

以“數(shù)據(jù)庫技術及應用”課程為例，本門課程在超星的學銀在線上線。通過超星的泛雅平臺的后臺服務器能夠記錄學生學習課程的信息。本門課程任務點共計125個，該課程的任務點類型百分比分布如圖1所示，本課程任務點以課程的教學視頻、課程文檔為主。

基礎物理硬件的架構，建立包括各個高校、校內(nèi)資源的互聯(lián)共享網(wǎng)絡。網(wǎng)絡終端應具備比較好的性能。軟件技術層面的架構。實現(xiàn)大數(shù)據(jù)共享，首先要采集數(shù)據(jù)。獲取部分高校的教育大數(shù)據(jù)，主要包括教職員工的基礎信息、學生的基本信息;教學過程中的軟件資源，如教學視頻、教學課件、教學大綱、教案、學生的作業(yè)、實驗報告等。以及在教學活動中產(chǎn)生的教育數(shù)據(jù)，如教師的授課軌跡、學生在學習過程中的行為等。

基礎的教學相關信息可以通過本校的教務管理系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)獲取。學生的學習行為可以通過在線平臺的后臺統(tǒng)計獲取，也可以通過網(wǎng)絡爬蟲獲取學生學習行為的非結構化數(shù)據(jù)。

5.2相關的主要技術

收集教育大數(shù)據(jù)是架構大數(shù)據(jù)的首要任務。教育大數(shù)據(jù)的類型比較多，產(chǎn)生教育大數(shù)據(jù)的主體也比較多，除了結構化的數(shù)據(jù)，還有非結構化的數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)包括靜態(tài)的文檔、課件、教學視頻、學生成績等，還需要掌握學生在學習過程的學習行為，課上的表現(xiàn)，課下參與互動的情況等。

對于類型多樣的非結構化數(shù)據(jù)，主要采用網(wǎng)絡爬蟲技術進行捕捉收集。學習在學習平臺的學習行為、學習成績等可以通過后臺數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡日志獲取。

學生線上考試成績可以通過在線平臺進行統(tǒng)計，本門課程其中一個教學班（會計3、4班）的學生線上考試成績百分比分布如圖2所示。

數(shù)據(jù)的預處理技術，收集到的教育大數(shù)據(jù)類型豐富多樣，要保證數(shù)據(jù)完整性，沒有冗余，需要對收集到的數(shù)據(jù)抽取、清洗、轉換和集成[4]。從而提取實體和實體間的關系，通過關聯(lián)、聚合等操作，為數(shù)據(jù)的存儲做準備。

傳統(tǒng)的課堂教學以教師講授為主，“互聯(lián)網(wǎng)+”大數(shù)據(jù)的到來，學生不僅可以在課堂獲取知識，還可以通過互聯(lián)網(wǎng)MOOC平臺獲取更多的課程資源。學生也不再是被動地學習，而是主動地獲取知識。教育大數(shù)據(jù)的應用已經(jīng)引起了廣泛的重視。在主動學習的過程中，學生學會思考，在掌握知識的同時，收獲學習的方法，能夠構建知識體系。教育大數(shù)據(jù)改變了傳統(tǒng)的教學模式，充分利用智能技術進一步推動教學模式方法的改革、促進應用型人才的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 劉淇，陳恩紅，朱天宇，等.面向在線智慧學習的教育數(shù)據(jù)挖掘技術研究[J].模式識別與人工智能，2018，31（1）：77-90.

[2] 柳泉，車敏，安利.MOOC參與的大學計算機基礎教學模式探索[J].物聯(lián)網(wǎng)技術，2018（12）：108-109.

[3] 曾嘉靈，歐陽嘉煜，紀九梅，等.影響MOOC合格學習者學習效果的行為特征分析[J].開放學習研究，2018（6）：1-9.

[4] 李俊杰，謝志鵬.大數(shù)據(jù)技術與應用基礎項目教程[M].人民郵電出版社，2017.

【通聯(lián)編輯：王力】