大數(shù)據(jù)與在線教育交互式教學(xué)過程探討＊

辛 奇 鄧小華 羅曉萍

（四川開放大學(xué)，四川 成都 610000）

引言

互聯(lián)網(wǎng)各項技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)前，推動了在線教育的日漸普及。與此同時，教育產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也正以幾何形增長。海量的教育資源下，在線教育的平臺暴露出一定程度的低水平重復(fù)建設(shè)問題[1]。在線教育雖然在資源建設(shè)和硬件支持等方面有著長足發(fā)展，但在線教育的教學(xué)過程有繼續(xù)完善和發(fā)展的空間。大數(shù)據(jù)的開發(fā)利用，使得教育數(shù)據(jù)的價值被發(fā)掘，為交互式的教學(xué)過程賦予了新的可能。通過互聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)方法獲取學(xué)習(xí)者的各類信息和行為數(shù)據(jù)，教學(xué)資源數(shù)據(jù)等，根據(jù)不同個體的特點(diǎn)提供精準(zhǔn)的指導(dǎo)性的服務(wù)[2]。因此，利用有效的數(shù)據(jù)和對應(yīng)模型，可以預(yù)測并推斷潛在的問題[3]，美國教育部建議通過教育數(shù)據(jù)分析來促進(jìn)教學(xué)，并作為一種長期政策[4]。在線教育過程中如何優(yōu)化學(xué)習(xí)路徑、實(shí)現(xiàn)交互式的教學(xué)成為研究熱點(diǎn)[5]。學(xué)習(xí)是一種識知的行為，是在學(xué)習(xí)者和環(huán)境的互動中交互完成的[6]。交互式的教學(xué)關(guān)注學(xué)習(xí)和教學(xué)過程，以便實(shí)現(xiàn)智能化的學(xué)習(xí)監(jiān)控、分析與預(yù)測，指導(dǎo)和干預(yù)教學(xué)過程。

一、大數(shù)據(jù)概述

信息化時代，傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)概念在大數(shù)據(jù)技術(shù)的推動下不斷外延，涵蓋了文字、圖像、聲音、視頻等各種形式，是對客觀事物觀察、記錄和處理的結(jié)果[7]。大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，使教育大數(shù)據(jù)同樣紛繁復(fù)雜，同時也成為在線教育的發(fā)展變革的契機(jī)。教育大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。廣義上的教育大數(shù)據(jù)則可以包含日常教育活動中的一系列行為數(shù)據(jù)[8]?，F(xiàn)代教育是依靠數(shù)據(jù)來驅(qū)動的[9]。海量性、多樣性、動態(tài)性、價值性、真實(shí)性等是教育大數(shù)據(jù)本身具有的基本特征[10]，這些特性賦予了大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的獨(dú)特作用，教學(xué)以及學(xué)習(xí)過程中的數(shù)據(jù)可以作為依據(jù)，用以預(yù)測和評估，并反饋結(jié)果。這種教學(xué)過程的交互實(shí)踐，幫助學(xué)員規(guī)范行為、改進(jìn)教師的教學(xué)、提高教學(xué)資源質(zhì)量等，從而優(yōu)化教學(xué)過程。

二、在線教育的發(fā)展現(xiàn)狀

1．在線教育的優(yōu)勢

在教育成本方面，在線教育費(fèi)用低廉，節(jié)省了場地、設(shè)備等費(fèi)用，這表示用相同的學(xué)習(xí)成本可以獲取更多有價值的內(nèi)容。學(xué)習(xí)時間上的便利和碎片化的學(xué)習(xí)方式也大大降低了時間成本，且在線課程通常不需要下載，可以快速地獲取學(xué)習(xí)內(nèi)容，只要能上網(wǎng)即可隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

在教育時效性方面，在線教育的學(xué)習(xí)內(nèi)容會及時更新，便于獲取最新的知識。同時，無須擔(dān)心學(xué)習(xí)資料，對已經(jīng)學(xué)過的內(nèi)容可以反復(fù)學(xué)習(xí)，重復(fù)掌握，能有效地鞏固學(xué)習(xí)效果。

在教育資源配置方面，在線教育的課程資源都能通過合理的方式獲取，學(xué)習(xí)質(zhì)量并不受講師的授課水平、授課條件所限，優(yōu)秀的教師均可分享自己的授課，所有用戶都能平等地享有優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。因此，在線教育可以有更多方案以更好地解決教育資源配置不均的現(xiàn)象。在線教育的獨(dú)特優(yōu)勢推動其成為自主學(xué)習(xí)的有效方式和學(xué)歷教育的重要輔助方法。

2．在線教育的困境

在線教育的眾多商業(yè)模式中，平臺模式是最為常見，其核心產(chǎn)品是教育資源。因此在線教育平臺通常存在大量的學(xué)習(xí)資源，往往同一類型的學(xué)習(xí)項目存在各種不同質(zhì)量水平的資源，對于學(xué)習(xí)者而言想要獲取最符合自己需求的資源變得困難，在線教育過程中，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征不夠明確、平臺對于學(xué)習(xí)的支持和服務(wù)針對性不足，由此還會造成學(xué)習(xí)者的流失。從當(dāng)前在線教育的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀來看，大多教育平臺在對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為、教師行為等進(jìn)行實(shí)時分析的技術(shù)方面還不夠完善，對每個學(xué)習(xí)者個性化的學(xué)習(xí)需求不能給予精準(zhǔn)的服務(wù)，且無法對教師行為提供有效的指導(dǎo)。

在線教育的對象不只是一類人群，而是每一個人，因此關(guān)鍵在于挖掘不同學(xué)員的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，給予學(xué)員差異化體驗(yàn)，使用戶的學(xué)習(xí)能夠和線教育平臺深度融合，幫助其更好更快地完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。利用教育大數(shù)據(jù)的特性，可以打破傳統(tǒng)教育的線性結(jié)構(gòu)，而是通過“非結(jié)構(gòu)化”的數(shù)據(jù)，逐漸建立起更加智能化的教學(xué)模式，在線教育怎樣實(shí)現(xiàn)交互式的教學(xué)，正確引導(dǎo)教師和學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)自我成長，是在線教育潛力挖掘的重要方向。

三、教育大數(shù)據(jù)與在線教育的交互

在國家推進(jìn)并實(shí)施大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的風(fēng)口，教育大數(shù)據(jù)何以推動在線教育的發(fā)展？在線教育本身可以用合理的技術(shù)方法替代一些重復(fù)性的教育工作，帶來諸多便利，在此過程中，無論是教師的授課、資源的建設(shè)、學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)等方面均會產(chǎn)生海量的過程數(shù)據(jù)。如果能對這些教育數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，挖掘數(shù)據(jù)中蘊(yùn)藏的潛在價值，則可以反饋于在線教育的過程當(dāng)中，對教師的教學(xué)行為給予規(guī)范和針對性的幫助，對資源的建設(shè)形成方向性的指導(dǎo)，并對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)提供個性化的指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)式的教學(xué)過程。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)收集教育大數(shù)據(jù)，針對不同的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格，預(yù)測其不同學(xué)習(xí)路徑的最終成果，并根據(jù)反饋結(jié)果指導(dǎo)學(xué)生完善學(xué)習(xí)路徑。形成一個良性循環(huán)的交互式發(fā)展。

著名心理學(xué)家班杜拉基提出的社會學(xué)習(xí)理論中，人的心理和行為是三元交互的，即環(huán)境、人和行為交互作用的產(chǎn)物。依照此理論，在線教育平臺的數(shù)據(jù)主要是從基本特征、行為特征、環(huán)境特征三個方面入手?；咎卣骱托袨樘卣鳂?gòu)成教育平臺的對象數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)，環(huán)境特征則構(gòu)成教育平臺的資源數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)者作為在線教育的學(xué)習(xí)主體，是教育大數(shù)據(jù)的主要來源之一。學(xué)習(xí)者的基本特征包括學(xué)習(xí)者的基本情況、職業(yè)能力、學(xué)力、學(xué)習(xí)動機(jī)及愛好等信息，知識水平可以通過智能算法確定，由此形成學(xué)習(xí)者的對象數(shù)據(jù)[11]。學(xué)習(xí)者的行為特征則包括學(xué)習(xí)者的全程操作、鼠標(biāo)點(diǎn)擊行為、學(xué)習(xí)的過程、參與的評測等行為數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)者的課程資源的學(xué)習(xí)和選擇等，由此形成學(xué)習(xí)者的行為數(shù)據(jù)。教師是教育的重要角色，當(dāng)然也是在線教育的數(shù)據(jù)來源，教師的基本特征形成教師的對象數(shù)據(jù)，反映了不同教師的教學(xué)風(fēng)格、能力、資源建設(shè)等，教師的行為特征涵蓋了整個教學(xué)的過程，形成行為數(shù)據(jù)。教師數(shù)據(jù)，在與學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析時，可以得出不同類型教師適合哪些用戶群體，同時可以對教師的教學(xué)過程中的不足之處給予一定的指導(dǎo)。環(huán)境特征，主要指平臺的資源建設(shè)方面的資源數(shù)據(jù)，作為在線教育的核心產(chǎn)品，學(xué)習(xí)資源的品類和質(zhì)量至關(guān)重要。教育資源數(shù)據(jù)主要包括資源的建設(shè)數(shù)據(jù)，教育資源的品類質(zhì)量和特點(diǎn)等，不僅如此，學(xué)員會對授課水平做出理性的判斷，因此還包含有教學(xué)資源的選擇及點(diǎn)評的數(shù)據(jù)。教育資源的建設(shè)直接與教師數(shù)據(jù)相聯(lián)系，教育資源選擇則與用戶數(shù)據(jù)有著緊密關(guān)系，是在線平臺中不可或缺的數(shù)據(jù)來源。資源數(shù)據(jù)，可以與對象數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)相互聯(lián)系，是學(xué)習(xí)者、教師、平臺之間的紐帶。職業(yè)特點(diǎn)、學(xué)習(xí)能力、教學(xué)風(fēng)格亦或個人愛好等與資源數(shù)據(jù)的交叉分析，可以得出不同類型的用戶學(xué)習(xí)、教學(xué)傾向，在對類似用戶或相同類型的用戶的平臺展示中，可以傾向性的做出推薦，根據(jù)用戶的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并根據(jù)學(xué)習(xí)效率等做出調(diào)整和指導(dǎo)，最終對學(xué)習(xí)效果的評測數(shù)據(jù)，可以為資源建設(shè)的優(yōu)化提供參考。

四、大數(shù)據(jù)環(huán)境下在線教育的交互式教學(xué)實(shí)踐路徑

1．?dāng)?shù)據(jù)收集

在線教育中，多種角色參與其中，由此產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，包括對象數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)。在線平臺在大數(shù)據(jù)環(huán)境下承擔(dān)了核心職能，收集學(xué)員和教師的基本特征（姓名、年齡、專業(yè)、職業(yè)、教育記錄、性格愛好等），分別構(gòu)成立體的用戶畫像和教師畫像，形成對象數(shù)據(jù)；在每個教學(xué)和學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)里，通過對學(xué)習(xí)、教學(xué)過程進(jìn)行全程跟蹤監(jiān)測，任何的學(xué)習(xí)和教學(xué)軌跡都將被跟蹤和記錄，包括用戶登陸、鼠標(biāo)點(diǎn)擊、學(xué)習(xí)行為等操作行為，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對不同角色的參與者和教學(xué)資源等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，由此形成一個覆蓋了完整教學(xué)過程的行為數(shù)據(jù)庫；不同的教學(xué)資源有著各式各樣的“標(biāo)簽”，比如教學(xué)資源的科目、類別、講師、時長、風(fēng)格、學(xué)生的選擇傾向、點(diǎn)評等等，這些數(shù)據(jù)都可以作為資源數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以形成一個數(shù)據(jù)資源庫，實(shí)時的更新并傳遞至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中。

2．?dāng)?shù)據(jù)分析

教育大數(shù)據(jù)是客觀的，其潛在的價值在于如何處理和應(yīng)用。收集到的對象數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)等將形成教育數(shù)據(jù)庫，高速傳遞至平臺數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，進(jìn)行深入的挖掘，通過將數(shù)理統(tǒng)計、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法與方法整合利用，從而將數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和轉(zhuǎn)化[12]。對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和篩選后，甄別出有效數(shù)據(jù)，剔除無關(guān)數(shù)據(jù)。教育大數(shù)據(jù)的分析方法可以將可用的數(shù)據(jù)整合，發(fā)現(xiàn)對象數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系，分析學(xué)員、教師和教學(xué)資源之間的交互，擬合出有效的可用信息。

3．?dāng)?shù)據(jù)的反饋

數(shù)據(jù)分析的最終結(jié)果將會通過多種形式反饋給參與者。通過學(xué)員和教師的對象數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)與資源數(shù)據(jù)的整合分析，可以對學(xué)員的學(xué)習(xí)行為等進(jìn)行有效的干預(yù)，對教師的資源建設(shè)進(jìn)行指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)對學(xué)員將來可能產(chǎn)生的學(xué)習(xí)行為和結(jié)果的預(yù)測，或者將合適的教師、優(yōu)質(zhì)的資源推送至對應(yīng)的學(xué)員，使學(xué)習(xí)者能夠快速獲取到適合自己的教育資源，提高整個學(xué)習(xí)過程的效率，實(shí)現(xiàn)個性化的學(xué)習(xí)[13]。還可通過形成可視化的分析報告，實(shí)時的將學(xué)習(xí)過程、教學(xué)過程等每個環(huán)節(jié)的情況反饋給教師和學(xué)習(xí)者，并指導(dǎo)平臺和教育管理人員參與到在線教育活動中，為學(xué)員、教師、管理員和平臺技術(shù)人員等提供合理的、有意義的教育大數(shù)據(jù)的參考，實(shí)現(xiàn)在線教育的良性互動，改進(jìn)學(xué)習(xí)和教學(xué)行為，并最終提高教育質(zhì)量和效率。如圖1所示。

圖1 大數(shù)據(jù)環(huán)境下在線教育平臺交互模式

五、總結(jié)

在線教育的獨(dú)特優(yōu)勢，打破了時間、環(huán)境、人數(shù)等諸多因素的限制，吸引了大量的用戶，同時也催生了一大批的在線教育平臺。在線教育本身的用戶目的各有不同，這些細(xì)微的差別，便會影響其學(xué)習(xí)行為和路徑。在線教育可以充分利用教育大數(shù)據(jù)的技術(shù)優(yōu)勢，通過數(shù)據(jù)的收集、分析和反饋，實(shí)現(xiàn)交互式的教學(xué)方式。這種大數(shù)據(jù)的分析與反饋，可以有效對用戶加以引導(dǎo)，從而相互適應(yīng)，提高學(xué)習(xí)效率。在線教育要突破未來的發(fā)展困境，需要搭乘大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展浪潮，在傳統(tǒng)方式上探索新的教育模式，以此驅(qū)動在線教育的變革。