教育大數(shù)據(jù)標準化的思考與建議

吳 砥，饒景陽，王楊春曉

（華中師范大學 教育部教育信息化戰(zhàn)略研究基地（華中），湖北 武漢 430079）

0 引 言

大數(shù)據(jù)指涉及數(shù)據(jù)量的規(guī)模巨大，無法通過人工在合理時間內達到截取、管理、處理并整理成為人類所能解讀的信息[1]。教育大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的一個子集，目前學者對教育大數(shù)據(jù)的概念界定存在爭議?？傮w來看,教育大數(shù)據(jù)主要包括兩個層面：廣義上的教育大數(shù)據(jù)泛指所有來源于日常教育活動的行為數(shù)據(jù)；狹義的教育大數(shù)據(jù)指學習者行為數(shù)據(jù)，主要來源于學生管理系統(tǒng)、在線學習平臺、課程管理平臺等。

作為基礎性戰(zhàn)略資源，大數(shù)據(jù)成為提升教育質量和優(yōu)化教育管理的重要支撐，教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展規(guī)劃和行動路線受到我國政府部門的高度重視。2014年3月，大數(shù)據(jù)首次出現(xiàn)在《政府工作報告》中；2015年8月，國務院發(fā)布《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》[2]，明確指出大數(shù)據(jù)成為推動經(jīng)濟轉型發(fā)展的新動力、重塑國家競爭優(yōu)勢的新機遇、提升政府治理能力的新途徑；2016年12月，工業(yè)和信息化部正式印發(fā)了《大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》[3]，全面部署“十三五”時期大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展工作，提出以大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵問題為出發(fā)點和落腳點，促進數(shù)據(jù)開放與共享，深化技術的應用創(chuàng)新；2018年4月，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》[4]，提出利用大數(shù)據(jù)技術為學習者提供海量、適切的學習資源服務，深化教育大數(shù)據(jù)應用，助力教育教學、管理和服務的改革發(fā)展。

1 大數(shù)據(jù)政策和法規(guī)

信息技術的進步帶動數(shù)據(jù)挖掘技術的提高，文本分析能力的拓展以及數(shù)據(jù)分析速度的提升，推動教育大數(shù)據(jù)在大規(guī)模開放在線課程、智慧學習環(huán)境、校園信息化管理等方面的運用。主要發(fā)達國家高度重視大數(shù)據(jù)的發(fā)展，頒布一系列政策和法規(guī)標準為教育大數(shù)據(jù)發(fā)展提供良好的外部環(huán)境。

1.1 美國大數(shù)據(jù)相關政策

美國是教育大數(shù)據(jù)研究和應用的領先國家，在技術研究、系統(tǒng)開發(fā)、實踐應用方面都取得了顯著進展。1968年美國聯(lián)邦教育部成立了全美教育數(shù)據(jù)統(tǒng)計中心（National Center for Education Statistics），2002年全美教育數(shù)據(jù)中心與美國教育研究所與合并重組后成立了教育科學研究院（Institute of Educational Science），研究院作為美國重要的教育決策咨詢機構之一，是利用數(shù)據(jù)支持教育教學改革的重要力量。大數(shù)據(jù)在美國教育評價決策中發(fā)揮了重要作用，例如美國聯(lián)邦政府設立全國教育進展測評機構負責監(jiān)測美國中小學生學業(yè)成就現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，該機構對美國中小學的閱讀、數(shù)學、寫作、科學、歷史、地理、公民教育等學科進行了全面測評，其測評結果成為美國聯(lián)邦政府及各州衡量教育發(fā)展、分配教育資源、促進教育改革的重要依據(jù)。

2012年10月，美國教育部發(fā)布《通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學習分析促進教與學》[5]，報告旨在更好地促進美國國內大數(shù)據(jù)教育應用，指出目前教育領域中大數(shù)據(jù)的應用主要有教育數(shù)據(jù)挖掘和學習分析兩大方向。數(shù)據(jù)挖掘和學習分析兩個研究方向雖然同源，卻在研究目的、研究對象和研究方法等方面截然不同[6]。2013年11月，美國信息技術與創(chuàng)新基金會發(fā)布《支持數(shù)據(jù)驅動型創(chuàng)新的技術與政策》報告，報告指出數(shù)據(jù)驅動型創(chuàng)新是一個嶄新的命題，提出政府應大力培養(yǎng)所需的有技能的勞動力，推動數(shù)據(jù)相關技術的研發(fā)。

1.2 歐盟大數(shù)據(jù)相關政策

歐盟國家對大數(shù)據(jù)發(fā)展的支持主要表現(xiàn)在3個方面：一是大力推進開放數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，二是資助大數(shù)據(jù)領域的研究和創(chuàng)新活動，三是支持大數(shù)據(jù)技術與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2011年歐盟公開發(fā)布《大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略》，隨后英國和法國先后發(fā)布大數(shù)據(jù)相關行動計劃，從國家層面頒布一系列戰(zhàn)略規(guī)劃，見圖1。

2011年7月，法國啟動“Open Data Proxima Mobile”項目，該項目希望通過公共數(shù)據(jù)在移動端上的使用，從而最大限度地挖掘其應用價值。2011年11月，英國發(fā)布對外公開數(shù)據(jù)進行研究的戰(zhàn)略政策，并于2012年4月成立世界上首個開放式數(shù)據(jù)研究所（The Open Data Institute,ODI）[7]。2013年2月，法國發(fā)布數(shù)字化戰(zhàn)略圖，明確了大數(shù)據(jù)是未來要大力支持的戰(zhàn)略性高新技術。2014年8月，德國聯(lián)邦政府內閣通過了由聯(lián)邦經(jīng)濟和能源部、內政部、交通與數(shù)字基礎設施建設部聯(lián)合推出的《數(shù)字議程（2014—2017）》。

1.3 日韓大數(shù)據(jù)相關政策

日本和韓國將教育大數(shù)據(jù)作為學校改革創(chuàng)新的重要驅動力。一方面，建立大數(shù)據(jù)分析機構，搭建數(shù)據(jù)收集和分享平臺。例如2013年12月，日本政府推出了data.go.jp網(wǎng)站，目的是提供不同政府部門和機構的數(shù)據(jù)供使用，向數(shù)據(jù)提供者和數(shù)據(jù)使用者開放數(shù)據(jù)；2013年8月，韓國科學、ICT和未來規(guī)劃部與國家信息社會機構協(xié)同成立了韓國大數(shù)據(jù)中心（Korea Big Data Centre），以促進政府開放數(shù)據(jù)的分析與應用，成為服務大數(shù)據(jù)企業(yè)的實驗基地，并為大學培養(yǎng)大數(shù)據(jù)專業(yè)研究人員。另一方面，日本和韓國頒布了大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，為大數(shù)據(jù)的發(fā)展提供政策支持。2012年6月，日本IT戰(zhàn)略本部發(fā)布《電子政務開放數(shù)據(jù)戰(zhàn)略草案》，邁出了政府數(shù)據(jù)公開的關鍵性一步；2014年5月，日本政府出臺了大數(shù)據(jù)應用個人數(shù)據(jù)使用報告，以指導企業(yè)使用大數(shù)據(jù)進行創(chuàng)新產(chǎn)品和服務研發(fā)；2014年12月，韓國未來創(chuàng)造科學部提出了“數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”計劃，以求進一步推動韓國在數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)方面的發(fā)展及創(chuàng)收。

圖1 歐盟教育大數(shù)據(jù)主要政策時間軸

2 大數(shù)據(jù)標準研究現(xiàn)狀

國際知名標準化組織ISO和ITU-T等都已開展了大數(shù)據(jù)領域的標準化工作。2015年，國際電信聯(lián)盟（ITU）批準了首個大數(shù)據(jù)標準《基于云計算的大數(shù)據(jù)需求與能力標準》（編號ITU-T Y.3600）。此國際標準詳細規(guī)定了以云計算為基礎的大數(shù)據(jù)要求、能力和使用案例，以及高級“系統(tǒng)背景”方面的考慮與其他實體間的關系，明確給出了大數(shù)據(jù)的定義，即為一種允許可能在實時性約束條件下收集、存儲、管理、分析和可視化具有異構特征的大量數(shù)據(jù)集的模式。ISO/IEC JTC1 SC32“數(shù)據(jù)管理和交換”分技術委員會是與大數(shù)據(jù)關系最為密切的標準化組織，持續(xù)致力于研制信息系統(tǒng)環(huán)境內及之間的數(shù)據(jù)管理和交換標準，為跨行業(yè)領域協(xié)調數(shù)據(jù)管理能力提供技術性支持。JTC1/SC32現(xiàn)有的標準制訂和研究工作為大數(shù)據(jù)的發(fā)展提供了良好基礎，其標準化技術內容見圖2。

圖2 SC32標準化技術涵蓋內容

此外，ISO/IEC JTC1 SC36專門成立了教育大數(shù)據(jù)相關標準工作組（WG9），基于大數(shù)據(jù)的智能學習環(huán)境建設技術等相關標準成為研究的焦點。

美國在通用教育數(shù)據(jù)標準方面走在發(fā)達國家前列。美國國家教育統(tǒng)計中心于2009年設立技術工作組，為教育核心數(shù)據(jù)元素制定了切實可行的、公共的數(shù)據(jù)規(guī)范。美國通用教育數(shù)據(jù)標準 CEDS（Common Education Data Standard）設計了不同受教育階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的層級模型，提供相應的數(shù)據(jù)匹配和研究工具。CEDS對給定數(shù)據(jù)元素的名稱、定義、選項集和技術說明形成的一套公共集合，包括一個“域”和“實體”的層級模型和一個完全規(guī)范化的邏輯模型，其數(shù)據(jù)模型見圖3[8]。CEDS的基礎教育部分下設12個子項目，包括基礎教育課程、課程單元、當?shù)亟逃龣C構等部門，開發(fā)者可以通過CEDS設計出新的標準數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，或連接到已存在的標準數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。此外，美國國家標準與技術研究院（National Institute of Standards and Technology）建立了大數(shù)據(jù)公共工作組，工作組下設術語和定義、用例和需求、安全和隱私、參考體系結構和技術路線圖5個分組，目前已經(jīng)完成了大數(shù)據(jù)定義、大數(shù)據(jù)分類、大數(shù)據(jù)用例和需求、大數(shù)據(jù)安全和隱私需求、大數(shù)據(jù)參考架構調研白皮書、大數(shù)據(jù)參考架構和大數(shù)據(jù)技術路線圖等輸出物V1.0版本，于2015年5月21日前征求意見，同時進行V2.0版本的工作。

圖3 美國CEDS數(shù)據(jù)模型

我國教育大數(shù)據(jù)標準相關工作也在有序展開。2014年12月，全國信息技術標準化技術委員會大數(shù)據(jù)標準工作組正式成立。工作組主要負責制訂和完善我國大數(shù)據(jù)領域標準體系，組織開展大數(shù)據(jù)相關技術和標準的研究，申報國家、行業(yè)標準，承擔國家、行業(yè)標準制修訂計劃任務，宣傳、推廣標準實施，組織推動國家標準化活動，對口ISO/IEC JTC1/WG9大數(shù)據(jù)工作組。2015年7月，工作組正式成立7個專題組，包括總體專題組、國際專題組、技術專題組、產(chǎn)品和平臺專題組、安全專題組、工業(yè)大數(shù)據(jù)專題組、電子商務大數(shù)據(jù)專題組。

3 教育大數(shù)據(jù)標準化推進建議

1）完善教育大數(shù)據(jù)標準的體系框架。

教育大數(shù)據(jù)標準的體系框架是教育大數(shù)據(jù)的基本標準體系，具體包括教育基礎數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)處理類標準、數(shù)據(jù)分析類標準以及教育大數(shù)據(jù)服務類和道德倫理標準四大類。其中，數(shù)據(jù)分析類標準包括學習分析互操作標準、數(shù)據(jù)序列標準、學習分析可視化標準和參與者畫像標準等內容。

2）注重教育大數(shù)據(jù)隱私保護。

教育大數(shù)據(jù)在帶來便利的同時，也滋生了一系列新的信息安全問題和倫理問題。大數(shù)據(jù)時代的網(wǎng)絡安全要做好網(wǎng)絡硬件的維護和常規(guī)管理，也要做好信息傳播安全以及管理安全的綜合性分析，利用數(shù)據(jù)安全與倫理類標準來保障大數(shù)據(jù)環(huán)境的正常運行。

3）整合優(yōu)勢力量參與標準制訂。

教育大數(shù)據(jù)運用難點主要在于采集、處理和可視化，相關標準的制訂離不開企業(yè)、教育機構以及研發(fā)機構等多個單位的支持和參與。對于標準內容的完善可以采用專業(yè)化分工的方式，由相關領域的專家?guī)ь^，建立涉及教育大數(shù)據(jù)發(fā)展的基礎性、方法性、公共性標準和規(guī)范。