數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下大數(shù)據(jù)分析在教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展和日益完善，教育與大數(shù)據(jù)技術(shù)的深度融合進(jìn)一步加速了教育改革的步伐。教師應(yīng)該如何順應(yīng)潮流，認(rèn)真解讀大數(shù)據(jù)、學(xué)會(huì)應(yīng)用大數(shù)據(jù)，成為培養(yǎng)與發(fā)展教師信息素養(yǎng)的關(guān)鍵。基于此，本文以數(shù)字校園為依托，聚焦差異化教、個(gè)性化學(xué)、精準(zhǔn)化管、智能化評(píng)、虛擬化研等需求，打造收集、分析、處理、預(yù)測為一體的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，以精準(zhǔn)教學(xué)為著力點(diǎn)，旨在提升數(shù)據(jù)治理能力和水平，促進(jìn)學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；數(shù)字校園；教育教學(xué)；創(chuàng)新應(yīng)用

在教育數(shù)字化戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型期，學(xué)校要想建設(shè)高質(zhì)量數(shù)字校園，不僅需要先進(jìn)的技術(shù)支持，還需要將先進(jìn)技術(shù)與教育教學(xué)進(jìn)行深度融合創(chuàng)新。隨著學(xué)校信息化程度的不斷提升，在教育教學(xué)過程中產(chǎn)生的大量的信息數(shù)據(jù)將成為學(xué)校重要的資源。在教學(xué)過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)將不斷促進(jìn)教師改變教學(xué)方式，使教學(xué)不斷從經(jīng)驗(yàn)化走向科學(xué)化。教師需要依據(jù)教學(xué)過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，不斷總結(jié)教學(xué)規(guī)律，使教學(xué)呈現(xiàn)更加數(shù)據(jù)化和科學(xué)化。

一、大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

大數(shù)據(jù)是指在一定時(shí)間范圍內(nèi)無法利用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)軟件處理（存儲(chǔ)和計(jì)算）的大規(guī)模比較復(fù)雜數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)的處理過程分為數(shù)據(jù)的采集及預(yù)處理、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及管理、數(shù)據(jù)的處理與分析、數(shù)據(jù)的可視化與應(yīng)用、數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)等多個(gè)層面和環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理是利用ETL工具，將分布的、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、平面文件等，抽取到臨時(shí)中間層后進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換、集成，最后加載到數(shù)據(jù)倉庫或數(shù)據(jù)集市中，成為聯(lián)機(jī)分析處理、數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)[1]。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及管理是利用分布式文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種類型數(shù)據(jù)的規(guī)模性存儲(chǔ)與管理。數(shù)據(jù)處理與分析是利用分布式并行編程模型和分布式計(jì)算框架來處理大規(guī)模計(jì)算任務(wù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理與分析[2]。

數(shù)據(jù)可視化與應(yīng)用是通過可視化技術(shù)，以多種形式直觀地呈現(xiàn)分析結(jié)果，有利于人們更好地理解和利用數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)隱私和安全是在從大數(shù)據(jù)中挖掘一些具有實(shí)用價(jià)值的信息，并按照網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全要求，構(gòu)建起隱私數(shù)據(jù)保護(hù)的安全體系，從而有效保護(hù)信息安全和個(gè)人隱私。

二、校園大數(shù)據(jù)主要來源及主要形式

隨著數(shù)字校園的不斷建設(shè)，大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)成為學(xué)校提升管理、改革教學(xué)等工作的重要手段，為提升學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量起到了重要促進(jìn)作用。數(shù)據(jù)作為大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)單元，是各項(xiàng)工作的基礎(chǔ)元素，數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量會(huì)直接影響數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)的結(jié)果。隨著學(xué)校教學(xué)模式和教學(xué)手段的不斷變化，教學(xué)過程中產(chǎn)生的信息量越來越大，數(shù)據(jù)和信息的存在形式也變得更加多樣化，一種是可以用二維數(shù)據(jù)表進(jìn)行邏輯表達(dá)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；另一種是不能或不能完全用二維表直接進(jìn)行邏輯表達(dá)的半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。產(chǎn)生和收集的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息需要通過技術(shù)手段進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭闪炕治龅臄?shù)據(jù)，從而精準(zhǔn)提取有用信息，有效應(yīng)用于教育教學(xué)評(píng)價(jià)。

三、校園大數(shù)據(jù)帶來的變化

近年來，隨著高質(zhì)量數(shù)字化校園的不斷建設(shè)與發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)在學(xué)校各種場景下的應(yīng)用已逐漸成熟。面對(duì)新的發(fā)展形勢和需求，學(xué)?？梢杂行б劳邢冗M(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)，進(jìn)行精準(zhǔn)和科學(xué)地決策，為師生提供高質(zhì)量的教學(xué)及信息服務(wù)。以校園大數(shù)據(jù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，學(xué)?？梢酝ㄟ^實(shí)時(shí)采集和處理學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、考試成績、活動(dòng)信息等多種關(guān)鍵信息，形成學(xué)生個(gè)人畫像圖譜，再以可視化的方式進(jìn)行直觀展示，從而更加精準(zhǔn)地掌握學(xué)生的整體狀態(tài)，為教學(xué)管理和教學(xué)改革提供更加科學(xué)、精準(zhǔn)的決策依據(jù)。

（一）對(duì)學(xué)校管理模式的改變

大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用有助于改變學(xué)校傳統(tǒng)的管理決策模式，使學(xué)校管理者可以從實(shí)實(shí)在在的數(shù)據(jù)中找出問題并做出科學(xué)的決策。在學(xué)校的日常管理過程中，挖掘?qū)W校的各類數(shù)據(jù)能夠?qū)⒅鸩叫纬煽茖W(xué)決策的閉環(huán)管理，充分體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)的價(jià)值。

在日常管理方面，學(xué)?？梢酝ㄟ^對(duì)各部門、各環(huán)節(jié)工作過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、統(tǒng)計(jì)、分析等，進(jìn)一步規(guī)范學(xué)校的辦事流程，有效匯聚校內(nèi)各終端信息數(shù)據(jù)，并形成可視化報(bào)表，通過觀察校園運(yùn)行情況，使得學(xué)校的管理更有方法、執(zhí)行更有效率、決策更有依據(jù)。通過大數(shù)據(jù)的收集、整合、分析、建模、可視化等過程，學(xué)校可以綜合處理零散的數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)管理的精準(zhǔn)化、動(dòng)態(tài)化、高效化。

（二）對(duì)學(xué)生思想教育模式的改變

在學(xué)生管理方面，通過利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)和分析學(xué)生在校期間各類表現(xiàn)，學(xué)校可以及時(shí)了解學(xué)生思想狀態(tài)、價(jià)值取向、行為特征、學(xué)習(xí)習(xí)慣、生活方式、心理狀況等信息，掌握學(xué)生的發(fā)展和成長狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生之間的差異，再由多個(gè)維度對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為每個(gè)學(xué)生提供不同的職業(yè)生涯和成長規(guī)劃，真正體現(xiàn)學(xué)?！耙陨鸀楸尽钡慕逃砟睿瑢?shí)現(xiàn)學(xué)校的精細(xì)化、精準(zhǔn)化管理。此外，輔導(dǎo)員可以通過線上、線下開展各類活動(dòng)，全面收集學(xué)生在活動(dòng)中的各類信息，有效實(shí)現(xiàn)活動(dòng)信息的資源共享，使各種各樣的相關(guān)的數(shù)據(jù)越積累越多。而管理者則可以利用這些數(shù)據(jù)來支持管理決策，進(jìn)一步提升學(xué)校管理與服務(wù)的水平。

（三）對(duì)學(xué)校教學(xué)模式的改變

在教學(xué)方面，通過統(tǒng)計(jì)和分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的各類信息和數(shù)據(jù)，教師可以根據(jù)學(xué)情及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法和內(nèi)容，從而進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)中，教師可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行多維度分析，使用差異化的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，精準(zhǔn)干預(yù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有效開展個(gè)性化教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。此外，基于大數(shù)據(jù)的學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)有助于教師了解學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)與成長過程中存在的困難，并為其提供優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源，促進(jìn)每一個(gè)學(xué)生全面健康成長。

（四）對(duì)學(xué)生生活方式的改變

在學(xué)校數(shù)字化校園建設(shè)過程中，通過一站式服務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用，通過線上開展大量基礎(chǔ)性管理工作，學(xué)校能夠?qū)崟r(shí)統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)服務(wù)信息；學(xué)生則可以通過各項(xiàng)業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)信息的可視化展示，更加合理地規(guī)劃校園學(xué)習(xí)和生活。此外，隨著一些智能化餐飲設(shè)備、人臉識(shí)別技術(shù)、節(jié)約型監(jiān)管平臺(tái)、智能安防平臺(tái)等服務(wù)的應(yīng)用，現(xiàn)代信息技術(shù)與校園后勤正在不斷融合，并在運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的信息，為學(xué)校的后勤管理和學(xué)生的生活情況提供了大量數(shù)據(jù)支撐，不僅給校園生活帶來巨大變化，同時(shí)也為學(xué)生提供了更好的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用體驗(yàn)感。

四、校園大數(shù)據(jù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

在數(shù)字化時(shí)代，教師可以充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展更加科學(xué)精準(zhǔn)地教學(xué)。在日常的教學(xué)過程中，教師可以將大數(shù)據(jù)分析技術(shù)有效融入課程教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)情特點(diǎn)分析、日常教學(xué)反思等多個(gè)環(huán)節(jié)，并根據(jù)不同學(xué)生的實(shí)際情況，為學(xué)生提供更加精準(zhǔn)、有效地個(gè)性化輔導(dǎo)，快速實(shí)現(xiàn)差異化教學(xué)。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的推動(dòng)下，教與學(xué)的過程不斷向著科學(xué)化、個(gè)性化邁進(jìn)，滿足了新時(shí)代教學(xué)的新需要。

（一）大數(shù)據(jù)在學(xué)情分析和教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)是進(jìn)行學(xué)情分析的重要手段，而學(xué)情分析直接影響到教學(xué)的效果。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師只能把學(xué)生的課堂表現(xiàn)和作業(yè)情況作為學(xué)情診斷依據(jù)，學(xué)情分析也只能關(guān)注到各類不同的群體，很難做到精準(zhǔn)化地高質(zhì)量教學(xué)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷應(yīng)用，教師可以收集和分析學(xué)生各階段的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題，為有針對(duì)性地開展精準(zhǔn)化教學(xué)提供依據(jù)。同時(shí)，教師還可以根據(jù)精準(zhǔn)的學(xué)情特點(diǎn)和分析情況，不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，完善教學(xué)過程和內(nèi)容，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生的自信心，培養(yǎng)學(xué)生的自我管理能力。

教學(xué)設(shè)計(jì)是教師開展高質(zhì)量教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是開展精準(zhǔn)教學(xué)的重要依據(jù)。

首先，教師可以以學(xué)情分析與診斷為前提，合理地規(guī)劃和設(shè)計(jì)教學(xué)各環(huán)節(jié)的教學(xué)方案，并撰寫詳細(xì)的教學(xué)方案。其次，教師可以充分利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)情分析與診斷，有效挖掘?qū)W生的個(gè)性特征，實(shí)現(xiàn)課前、課程、課后的全過程覆蓋。第三，教師可以在課前安排相應(yīng)任務(wù)，設(shè)定合適的教學(xué)目標(biāo)；在課中，通過各種方式和方法，開展個(gè)性化的教學(xué)；在課后，依據(jù)總結(jié)性評(píng)價(jià)結(jié)果給予學(xué)生針對(duì)性地指導(dǎo)，助力學(xué)生的全面發(fā)展。最后，學(xué)?？梢詫?shí)現(xiàn)通過大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)評(píng)估教師的教學(xué)效果。通過收集學(xué)生對(duì)教師的評(píng)價(jià)、學(xué)生成績等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行深入分析，學(xué)?？梢缘贸雒课唤處煹慕虒W(xué)效果以及優(yōu)化的空間，并根據(jù)教師的實(shí)際情況，制定相應(yīng)的培訓(xùn)和提升計(jì)劃。

（二）大數(shù)據(jù)在教學(xué)改革與教學(xué)反思中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師的教學(xué)干預(yù)主要依賴自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和能力，個(gè)人主觀方面的因素較多，對(duì)教學(xué)改革起到的效果并不很明顯。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在教學(xué)中的不斷應(yīng)用，教師可以借助教學(xué)平臺(tái)開展教學(xué)，通過挖掘和分析數(shù)據(jù)，使教學(xué)活動(dòng)的開展更加科學(xué)化。

在課前，教師可以向?qū)W生推送課程的預(yù)習(xí)任務(wù)，根據(jù)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的情況，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，從而有效調(diào)整授課內(nèi)容，實(shí)行個(gè)性化和精準(zhǔn)化地教學(xué)。

在課上，教師可以充分利用信息化教學(xué)手段，開展形式多樣的教學(xué)活動(dòng)，不斷豐富課程教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在課后，教師可以通過平臺(tái)分析學(xué)生在課前與課中的綜合情況，并根據(jù)學(xué)生的不同層次與能力，下發(fā)差異化的學(xué)習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生清楚地認(rèn)識(shí)自我、樹立學(xué)習(xí)信心。

教學(xué)反思是教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中非常重要的一環(huán)。在傳統(tǒng)課堂中，教師通常將上課過程中遇到教學(xué)問題作為反思的主要內(nèi)容，主要依賴自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和觀察。而通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，教師可以依據(jù)教學(xué)過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，分析總結(jié)教學(xué)規(guī)律，反思教學(xué)過程，使其不斷呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)化、科學(xué)化的特征。

在課前反思中，教師可以根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)內(nèi)容反饋情況，查找出學(xué)生自學(xué)存在的問題，精準(zhǔn)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，設(shè)計(jì)合適的課程教學(xué)內(nèi)容。在課中，學(xué)生通過教學(xué)平臺(tái)有效參與課堂活動(dòng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將被直觀有效地顯示出來，能夠真實(shí)有效地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，教師可以及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)等。在課后反思中，教師可以通過教學(xué)平臺(tái)評(píng)價(jià)功能，及時(shí)分析學(xué)生的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，不斷改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，使得教師的課后反思更加科學(xué)化。

（三）大數(shù)據(jù)在行為特征分析與成績預(yù)警中的應(yīng)用

學(xué)習(xí)行為是學(xué)生在校期間按時(shí)通過學(xué)業(yè)考試、完成學(xué)業(yè)目標(biāo)、主動(dòng)調(diào)整自身狀態(tài)的一種綜合能力行為。在傳統(tǒng)的教學(xué)管理中，教師無法準(zhǔn)確地預(yù)判學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，只是在一些情況發(fā)生后，再針對(duì)問題進(jìn)行處理，因此存在針對(duì)性不強(qiáng)、效率不高的問題。隨著校園大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)，學(xué)?？梢酝ㄟ^學(xué)習(xí)記錄、消費(fèi)記錄、考勤記錄等數(shù)據(jù)信息，隨時(shí)了解和掌握學(xué)生的狀態(tài)，并基于學(xué)生的行為數(shù)據(jù)，開展相關(guān)行為的預(yù)測。這種方式既有利于提高學(xué)校的管理效率，又有利于學(xué)生的全面發(fā)展。通過大數(shù)據(jù)監(jiān)測，教師可以對(duì)學(xué)生的異常行為進(jìn)行提前預(yù)警和干預(yù)，有助于提高學(xué)生管理工作的預(yù)見性。

在幫助學(xué)生順利完成學(xué)業(yè)的過程中，成績預(yù)警發(fā)揮了非常重要的作用。在傳統(tǒng)教學(xué)中，通常由輔導(dǎo)員對(duì)成績進(jìn)行匯總分析，對(duì)不合格者進(jìn)行預(yù)警，存在工作效率低、效果不理想等問題。而通過校園大數(shù)據(jù)平臺(tái)，在學(xué)生入學(xué)前，教師就可以通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)綜合分析學(xué)生的家庭情況、學(xué)業(yè)水平等方面，梳理出可能影響學(xué)生學(xué)業(yè)的干擾因素，并針對(duì)干擾因素提前做好預(yù)防工作。在校期間，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測學(xué)生的課堂考勤數(shù)據(jù)，課程成績、綜合評(píng)價(jià)成績等數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)問題，教師就可以及時(shí)與學(xué)生和家長進(jìn)行溝通交流。

在學(xué)期結(jié)束后，教師可以讓學(xué)生對(duì)本學(xué)期的學(xué)業(yè)成績進(jìn)行多維度對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)重心，合理做好下學(xué)期的學(xué)習(xí)計(jì)劃。

五、結(jié)束語

綜上所述，數(shù)字校園建設(shè)中大數(shù)據(jù)技術(shù)的深度應(yīng)用對(duì)于促進(jìn)學(xué)校教育教學(xué)有著非常重要的作用。學(xué)校需要不斷聚焦核心技術(shù)，堅(jiān)持教學(xué)創(chuàng)新，整體推進(jìn)學(xué)校數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，構(gòu)建教育教學(xué)數(shù)字化新形態(tài)，促進(jìn)教育的高質(zhì)量發(fā)展。

作者單位：趙海亮 甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院

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