羅惠元 渤海大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院

●大數(shù)據(jù)技術(shù)

1.大數(shù)據(jù)技術(shù)的定義

當(dāng)前，人們對大數(shù)據(jù)技術(shù)的理解主要集中在數(shù)據(jù)規(guī)模、數(shù)據(jù)復(fù)雜性、應(yīng)用價值和技術(shù)實(shí)現(xiàn)四個方面。從數(shù)據(jù)規(guī)模的角度來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)是以海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)而開展的技術(shù)；從數(shù)據(jù)復(fù)雜性程度來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)內(nèi)含多種多樣的數(shù)據(jù)形式，具有豐富的數(shù)據(jù)來源，并且有著動態(tài)復(fù)雜的數(shù)據(jù)體系；從數(shù)據(jù)應(yīng)用價值的角度來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用有著巨大的價值潛力；從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度來看，大數(shù)據(jù)是一種通過數(shù)據(jù)挖掘與交換、數(shù)據(jù)處理與深度分析，從海量數(shù)據(jù)集中獲得巨大應(yīng)用價值的新型技術(shù)體系。

2.大數(shù)據(jù)技術(shù)的特征

（1）數(shù)據(jù)海量性

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)開始爆發(fā)性增長，社交網(wǎng)絡(luò)、移動網(wǎng)絡(luò)、各種智能工具等都成為數(shù)據(jù)的來源。教育大數(shù)據(jù)是在完整的教育活動過程中所產(chǎn)生的以及根據(jù)教育需要收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，其數(shù)據(jù)來源及信息類型豐富多樣。教學(xué)性信息與非教學(xué)性信息綜合在一起，就會形成巨大的數(shù)據(jù)海洋，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的科學(xué)分析。

（2）數(shù)據(jù)完整性

數(shù)據(jù)的完整性是使大數(shù)據(jù)技術(shù)分析出的結(jié)果具有可靠性和準(zhǔn)確性的保障。大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)完整性原則可參考數(shù)據(jù)庫的通用準(zhǔn)則，將其歸納為ALCOA＋CCEA原則。其中ALCOA原則是指教育大數(shù)據(jù)來源可追溯、數(shù)據(jù)記錄清晰可見并與各項(xiàng)操作同步生成、數(shù)據(jù)是第一手精確數(shù)據(jù)。CCEA原則指數(shù)據(jù)完整無遺漏、數(shù)據(jù)與實(shí)際操作相一致、原始數(shù)據(jù)可長久保存、數(shù)據(jù)在審核時可見不被隱藏。

（3）潛在邏輯性

大數(shù)據(jù)分析的意義體現(xiàn)在它所分析的數(shù)據(jù)具有潛在邏輯性。另外，“潛在”二字又代表了使用大數(shù)據(jù)技術(shù)要分析尋找的邏輯關(guān)系通常是隱含的不能被直觀得出，分析出的結(jié)果甚至可能是出人意料的。

3.大數(shù)據(jù)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用內(nèi)涵

大數(shù)據(jù)這一概念最早用于描述數(shù)據(jù)規(guī)模，其含義是指數(shù)據(jù)的量十分龐大。如今，大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵主要體現(xiàn)在以下兩個方面：①大數(shù)據(jù)是一種新型技術(shù)手段。信息技術(shù)的高速發(fā)展促進(jìn)了大數(shù)據(jù)的誕生，而人們對記錄真實(shí)世界的渴望激發(fā)了大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷演變和發(fā)展。近幾年隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)不斷孕育走向成熟，人們處理信息的能力也有了極大提高，不僅能夠在一段時間內(nèi)完成海量數(shù)據(jù)采集，還能挖掘、存儲、分析這些數(shù)據(jù)，從中提取有用信息，實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)，并對現(xiàn)實(shí)進(jìn)行引導(dǎo)。由此可知，大數(shù)據(jù)是把一切事物數(shù)據(jù)化的技術(shù)，且它的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和運(yùn)算。大數(shù)據(jù)技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜、多層面的技術(shù)，可以從多角度、多方面對事物進(jìn)行全面分析，這對于提高人類的認(rèn)知水平、預(yù)測與決策能力起到重大作用。②大數(shù)據(jù)是一種思維方式。大數(shù)據(jù)兼具宏觀與微觀雙重功能，它既能宏觀地判斷某些模糊的事物，又能準(zhǔn)確地觀察到個人，從而有效擴(kuò)大了人們的認(rèn)識范圍和深度。一方面，大數(shù)據(jù)技術(shù)以“更多”“更雜”“更好”的思想為基礎(chǔ)，開創(chuàng)了一種樣本即整體的全數(shù)據(jù)模式，打破了傳統(tǒng)局部分析和樣本分析的局限，可以從巨量的數(shù)據(jù)資料中得到更完整、全面、準(zhǔn)確的總體情況，并預(yù)測其未來發(fā)展，以此輔助決策。另一方面，大數(shù)據(jù)還具有微觀的功能，可對不同個體進(jìn)行量化處理，并將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和記錄，通過特定的處理方法，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后潛藏的規(guī)律，對未來發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，以輔助決策。

●大數(shù)據(jù)技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用特性分析

1.基于海量教育信息建立專門的教育數(shù)據(jù)庫

建立教育數(shù)據(jù)庫需要將教育信息分類，其中包含教師信息和學(xué)生信息。首先，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的不同階段（上課—作業(yè)—考試），同時考慮到家庭教育和課外活動對學(xué)習(xí)成績的影響，最終將學(xué)生信息分為以下六大類：①學(xué)生基本情況。包括學(xué)生姓名、性別、愛好以及曾就讀的學(xué)校和主要經(jīng)歷等。②學(xué)生課堂表現(xiàn)。包括學(xué)生記筆記的頻率、回答問題的頻率、小組討論和展示的情況等。③學(xué)生的作業(yè)反饋。主要包括學(xué)生課下作業(yè)完成情況，是否將規(guī)定內(nèi)容全部完成，包括表達(dá)是否通順、信息是否完整、是否切題、正確率與準(zhǔn)確率等。④學(xué)生的考試成績。將考試題目分為基礎(chǔ)題、能力題、難度題，詳細(xì)記錄學(xué)生完成以上三類題目的得分情況，同時記錄錯題原因。⑤學(xué)生的課外活動情況。包括課外閱讀、購物、運(yùn)動、游戲等一系列的課外活動信息。⑥學(xué)生的家?；忧闆r。包括家訪情況、家長會表現(xiàn)情況、家長與教師溝通的信息等。其次，教師的信息也可根據(jù)“上課—作業(yè)—考試”來劃分。上課信息包括教師課堂講授情況、重難點(diǎn)設(shè)計(jì)及授課詳略安排；課件、課堂板書以及補(bǔ)充材料內(nèi)容；課堂提問和解答的情況等。作業(yè)信息包含知識點(diǎn)分布、作業(yè)量、批注以及作業(yè)講解情況等。考試信息則包括題型新穎度、知識點(diǎn)分布、學(xué)生的正確率等。在教學(xué)過程中，教與學(xué)是密不可分的，因此學(xué)生的表現(xiàn)信息也應(yīng)作為體現(xiàn)教師教學(xué)效果的一種結(jié)果信息，計(jì)入教師信息中。

2.進(jìn)行有效的與教學(xué)強(qiáng)相關(guān)的數(shù)據(jù)篩選

要篩選出有效的、與教育教學(xué)活動具有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性的信息，首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗。數(shù)據(jù)清洗是指在數(shù)據(jù)集中找出并糾正明顯謬誤的最后一道工序，通常是由計(jì)算機(jī)完成，其目的是去重、糾正明顯錯誤，并提供數(shù)據(jù)一致性。數(shù)據(jù)清洗的對象主要包含殘缺數(shù)據(jù)、錯誤數(shù)據(jù)、重復(fù)數(shù)據(jù)三類。殘缺數(shù)據(jù)是指缺失必要信息的數(shù)據(jù)。錯誤數(shù)據(jù)是指亂碼數(shù)據(jù)、不符合格式的數(shù)據(jù)以及從外觀上就可以直接判斷為無效的數(shù)據(jù)。重復(fù)數(shù)據(jù)是指沒有任何差別的完全相同的數(shù)據(jù)。經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗之后的數(shù)據(jù)基本可稱為有效樣本，下一步就是使數(shù)據(jù)與教育教學(xué)產(chǎn)生強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。雖然在教育教學(xué)中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的最終目的是提升教學(xué)質(zhì)量，優(yōu)化教學(xué)效果，但在篩選數(shù)據(jù)時，不應(yīng)只圍繞教學(xué)活動而舍棄非教學(xué)性數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)收集和篩選應(yīng)從反映分析對象性格特點(diǎn)和心理特征的數(shù)據(jù)入手，從源頭分析教師與學(xué)生的主要特點(diǎn)。明確了這一目標(biāo)，許多非教學(xué)性信息就與教學(xué)產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)。

3.分析數(shù)據(jù)的潛在規(guī)律用來指導(dǎo)教學(xué)

根據(jù)信息庫中的數(shù)據(jù)，找出其中潛在的邏輯關(guān)系和規(guī)律指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐。①分析學(xué)生的信息，如結(jié)合作業(yè)和考試的相關(guān)信息推斷出學(xué)生的強(qiáng)項(xiàng)和弱項(xiàng)，教師在教學(xué)時能夠有所側(cè)重，使教學(xué)更有針對性；通過學(xué)生課外活動的信息分析學(xué)生興趣點(diǎn)，教師可在教學(xué)過程中結(jié)合學(xué)生感興趣的信息進(jìn)行講解，采用舉例或引用等方式引起學(xué)生興趣，以達(dá)到更好的教學(xué)效果；通過家?；有畔⒔處熆芍兰议L在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的參與度，并由此判斷是否應(yīng)加強(qiáng)家校聯(lián)系、如何互動才能幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。②分析教師信息多維度地評價教師的教學(xué)水平。例如，分析教師準(zhǔn)備的課件或教案，總結(jié)教師的教學(xué)方法和教學(xué)思路；根據(jù)上課提問和回答總結(jié)的情況反映該教師是否喜歡或擅長課堂互動；布置作業(yè)時知識點(diǎn)的分布是否均勻，難度如何，由此可得出教師布置作業(yè)的合理性和有效性?；诮處熜畔⒌姆治鼋Y(jié)果，幫助教師明確自身教學(xué)的優(yōu)勢和缺陷，平衡自己的教學(xué)能力，提升教學(xué)水平。

●大數(shù)據(jù)技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用場景分析

1.課堂教學(xué)

（1）幫助教師拓展和豐富專業(yè)知識與技能

在教學(xué)中，很多中小學(xué)教師都是根據(jù)教學(xué)大綱、教材和教案來安排教學(xué)內(nèi)容。如果教師能夠利用大數(shù)據(jù)技術(shù)收集自己所在學(xué)科最前沿、最熱門的研究，并將它們?nèi)谌胝n堂教學(xué)，那么這樣既可使自己的教學(xué)更加嚴(yán)謹(jǐn)，又可拓展學(xué)生知識面，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果也能得到增強(qiáng)。

（2）幫助分析學(xué)生特征和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

大數(shù)據(jù)技術(shù)收集記錄的學(xué)生信息是多領(lǐng)域、多維度、多方面的，通過這些信息能夠分析出學(xué)生的性格特征和個人興趣。教師根據(jù)對學(xué)生個性與興趣的分析結(jié)果調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，使自己的課堂講授更貼近學(xué)生喜好，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（3）幫助教師根據(jù)學(xué)生即時信息反饋進(jìn)行教學(xué)調(diào)整

學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)反饋和考試情況是對教師教學(xué)能力、教學(xué)有效性的直觀反饋。運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以自動記錄每一位學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況和考試情況，幫助教師更好地觀察學(xué)生，并將這些信息作為教學(xué)的反饋信息，方便進(jìn)行教學(xué)調(diào)整。

2.課外學(xué)習(xí)

（1）幫助教師掌握學(xué)生課外學(xué)習(xí)情況和進(jìn)度

教師結(jié)合課堂表現(xiàn)、作業(yè)反饋情況以及考試結(jié)果等信息，分析學(xué)生對知識的理解和掌握程度，個性化布置相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)習(xí)任務(wù)更有針對性，更有利于學(xué)生的自我提高。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以記錄學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況，有效跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展和學(xué)習(xí)效果。

（2）幫助學(xué)生更有效地尋找學(xué)習(xí)資源

大數(shù)據(jù)技術(shù)基于海量教育信息建立龐大的教育信息數(shù)據(jù)庫，學(xué)生在查找學(xué)習(xí)資料時，可以根據(jù)自己的專業(yè)特點(diǎn)或其他需求獲取相應(yīng)的資源。另外，大數(shù)據(jù)技術(shù)可收集海量學(xué)生的學(xué)習(xí)評價，并通過他們的學(xué)習(xí)表現(xiàn)以及學(xué)習(xí)后產(chǎn)生的變化，幫助評價該資料的優(yōu)劣，輔助學(xué)生選擇更有效的學(xué)習(xí)材料。

（3）幫助學(xué)生自我評價和自我完善

學(xué)生的自我評價通過對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的橫向?qū)Ρ群涂v向?qū)Ρ葋砩?。橫向?qū)Ρ戎傅氖菍⒃搶W(xué)生與其他學(xué)習(xí)能力相似的學(xué)生進(jìn)行對比，比較其學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)效果，以此來判斷該學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)效果是否符合平均水平。縱向?qū)Ρ戎傅氖菍W(xué)生個人的數(shù)據(jù)收集起來，比較不同時期的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)詳細(xì)記錄了學(xué)生在教學(xué)過程中的完整表現(xiàn)，并保留了歷史數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)可生成學(xué)生的學(xué)習(xí)成長曲線，學(xué)生能夠清晰地看到自己學(xué)習(xí)能力和學(xué)業(yè)水平的變化，有助于學(xué)生進(jìn)行自我評價及自我完善。

3.在線學(xué)習(xí)

（1）收集在線學(xué)習(xí)平臺的海量數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)時代的在線學(xué)習(xí)平臺能夠收集到最多的數(shù)據(jù)，線上學(xué)習(xí)樣本量采集得越多，分析出的結(jié)果就越可靠，師生在教學(xué)判斷與評價方面所獲得的支持就越完備。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以通過學(xué)生的瀏覽次數(shù)、是否倍速、暫停的次數(shù)以及參與互動的情況等分析出大部分學(xué)生對該課程的真實(shí)感受，判斷出該課程的難易程度，以形成更加客觀、有效的課程評價。

（2）快速收集在線學(xué)習(xí)平臺數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)使在線學(xué)習(xí)平臺收集數(shù)據(jù)更加便捷，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可快速分析學(xué)生的解題思路和回答情況，收集多種解題方法，還可以根據(jù)作業(yè)和考試情況向?qū)W生及時推薦更有針對性的課程，生成個性化定制的學(xué)習(xí)方案。在在線學(xué)習(xí)的場景中，無論是收集數(shù)據(jù)還是生成結(jié)果，都比面對面教學(xué)更加快速、便捷、高效。

（3）促進(jìn)新概念與新技術(shù)的誕生

在大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，人們發(fā)展出智慧教育、智慧校園，又衍生出了數(shù)字化學(xué)習(xí)的概念。此外，與其他技術(shù)相融合，大數(shù)據(jù)技術(shù)也可發(fā)揮更大的作用，如在VR教學(xué)中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)、在元宇宙空間應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)等。在在線學(xué)習(xí)的場景中，多種技術(shù)相融合成為可能，從而促進(jìn)了教育技術(shù)的發(fā)展，發(fā)揮出在線學(xué)習(xí)更大的優(yōu)勢。

●結(jié)束語

大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用開啟了教育教學(xué)實(shí)踐發(fā)展的新時代，推動了教育領(lǐng)域的諸多變革。但是隨著應(yīng)用的深入，仍然會出現(xiàn)許多值得討論和思考的問題：①如何實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域教育數(shù)據(jù)庫的共享與整合，是當(dāng)前亟待解決的教育實(shí)踐問題之一?；诤Ａ繑?shù)據(jù)來源，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用應(yīng)建立包含多種不同種類信息的數(shù)據(jù)庫，單純使用教育相關(guān)的數(shù)據(jù)庫是不夠的，并不能充分反映出與教育分析對象相關(guān)的各種信息。②教育大數(shù)據(jù)從業(yè)者必須具有一定的數(shù)據(jù)素養(yǎng)，才能有效地進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。首先，能夠獲取各種優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，并對其進(jìn)行有效的管理與儲存；其次，應(yīng)具備良好的數(shù)據(jù)分析能力，具備一定的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析能力；最后，可對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解釋，并運(yùn)用模型分析對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘。盡管目前仍存在許多問題有待解決，但是以教育大數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的教育決策，已經(jīng)成為現(xiàn)代教育教學(xué)改革的重要基礎(chǔ)保障，成為一種無法改變的教育信息化發(fā)展趨勢。