大數(shù)據(jù)在高校教育信息化中的應(yīng)用

趙亮

摘要：隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，高校信息化教育即將發(fā)生深層次的變革。基于此，介紹大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵和高校教育信息化中存在的大數(shù)據(jù)，分析大數(shù)據(jù)在高校信息化教育中運(yùn)作形式，并對(duì)實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；高校教育；學(xué)習(xí)分析

中圖分類號(hào)：G640文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-7836（2014）09-0014-02

《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》中明確提出必須通過信息化促進(jìn)教育現(xiàn)代化，不斷推動(dòng)現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)的融合，從而最終讓教育理念和教學(xué)方法得到創(chuàng)新，通過信息化教育將現(xiàn)代信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域，促進(jìn)教育事業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新型人才。隨著國(guó)內(nèi)各大高校教育信息化建設(shè)快速發(fā)展，各種校園信息化應(yīng)用影響著師生的學(xué)習(xí)、生活，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的到來，海量數(shù)據(jù)分析處理使高校教育信息化建設(shè)面臨挑戰(zhàn)，同時(shí)也為高校教育信息化的建設(shè)提供了一種全新的機(jī)遇，有助于進(jìn)一步地提升我國(guó)高校教育信息化的水平。

一、大數(shù)據(jù)的含義

大數(shù)據(jù)具體指的是相關(guān)的資料信息量龐大到不能夠通過現(xiàn)有主流工具，在一定的時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行有效的管理，無法短時(shí)間內(nèi)讓其轉(zhuǎn)換成為有價(jià)值的咨詢[1]。大數(shù)據(jù)所具備的特征一般用“3V”概括。即：規(guī)模性、多樣性、高速性。規(guī)模性即數(shù)據(jù)量龐大；多樣性即數(shù)據(jù)類型多樣；高速性，即時(shí)效性，也就是大規(guī)模數(shù)據(jù)處理越快，結(jié)果價(jià)值越大。維克托·邁爾—舍恩伯格基于價(jià)值的觀點(diǎn)出發(fā)來對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，他提出了大數(shù)據(jù)是目前社會(huì)中的一種獨(dú)特的能力，通過一種過去從不曾出現(xiàn)的手段，對(duì)龐大的數(shù)據(jù)信息量分析，進(jìn)而得到擁有巨大價(jià)值的資訊。大數(shù)據(jù)是現(xiàn)代人在龐大數(shù)據(jù)信息量上能夠達(dá)成的一件事，而這些事是在小規(guī)模的數(shù)據(jù)之上不能夠?qū)崿F(xiàn)的[2]。《上海推進(jìn)大數(shù)據(jù)研究與發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》中對(duì)大數(shù)據(jù)提出了下面的解釋：大數(shù)據(jù)具體來說擁有三層內(nèi)涵，首先是數(shù)據(jù)量較大，來源多樣化以及類型多樣的數(shù)據(jù)集；其次是具備現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及數(shù)據(jù)分析能力；最后是通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析獲得所需的價(jià)值。

大數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)資源，不是抽樣數(shù)據(jù)，而是全部數(shù)據(jù)，某種程度上它拋棄了對(duì)精確性與因果關(guān)系的追求，而更加注重事物之間的相互關(guān)系。在高校信息化教育中，高校師生的教與學(xué)有形無形中被記錄下來，這樣的數(shù)據(jù)其客觀性更強(qiáng)，應(yīng)用前景更廣闊。大數(shù)據(jù)的特性，決定了其在教育信息化中的應(yīng)用價(jià)值，并會(huì)對(duì)教育信息化的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。

二、高校信息化教育中的數(shù)據(jù)源

高校校園網(wǎng)絡(luò)、信息化校園、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，以及圖書信息管理系統(tǒng)等不斷產(chǎn)生數(shù)據(jù)；教師的基本信息、教學(xué)教案、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、教務(wù)管理、科研管理等也會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)；學(xué)生進(jìn)行學(xué)籍注冊(cè)、網(wǎng)絡(luò)選課、學(xué)生個(gè)人學(xué)分管理、各種校園卡信息等都會(huì)形成很多的數(shù)據(jù)信息，包括機(jī)房的設(shè)備以及信息通訊數(shù)據(jù)等，因此高校數(shù)據(jù)系統(tǒng)中擁有的數(shù)據(jù)量非常龐大，每天都會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這即是高校數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的“大數(shù)據(jù)”。而這些大數(shù)據(jù)擁有非常高的價(jià)值，可以在很大程度上幫助學(xué)校創(chuàng)新高校教學(xué)模式和教學(xué)方法。在這個(gè)信息非常寶貴的時(shí)代，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用在高校教育信息化中起到越來越重要的地位。

三、高校教育信息化中大數(shù)據(jù)的運(yùn)作形式

高校教育的信息化主要指的是運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)來指導(dǎo)教學(xué)，同時(shí)盡可能地實(shí)現(xiàn)高校教學(xué)活動(dòng)、學(xué)生組織管理以及高校學(xué)生服務(wù)等工作的信息化、網(wǎng)絡(luò)化以及自動(dòng)化，進(jìn)而不斷提高高校的教學(xué)質(zhì)量，構(gòu)成一種符合信息時(shí)代要求的教學(xué)模式[3]。高校教育的信息化會(huì)形成大量數(shù)據(jù)，從而為大數(shù)據(jù)分析提供了基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以應(yīng)用于高校教育信息化的多方面，如教學(xué)評(píng)價(jià)、個(gè)性課程設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)行為分析、網(wǎng)絡(luò)在線教育等。大數(shù)據(jù)在高校信息化教育的運(yùn)作形式主要有教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析兩種。

1.教育數(shù)據(jù)挖掘

教育數(shù)據(jù)挖掘是指從海量數(shù)據(jù)中搜索出隱藏于其中的具有價(jià)值的相關(guān)性信息的過程。教育領(lǐng)域的數(shù)據(jù)挖掘關(guān)注于開發(fā)新的軟件、發(fā)掘數(shù)據(jù)模式，通過快速合理的方法從教育數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)現(xiàn)相關(guān)的有價(jià)值的信息，并通過數(shù)據(jù)分析，以求最大化地開發(fā)數(shù)據(jù)資源的功能、尋找到數(shù)據(jù)的價(jià)值。

信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持以及交互式學(xué)習(xí)的應(yīng)用為收集學(xué)生行為數(shù)據(jù)帶來了新的機(jī)會(huì)。特別是模塊化和更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，能夠帶來很多類型的數(shù)據(jù)信息，其中主要包括數(shù)據(jù)挖掘設(shè)計(jì)必需的變量，利用教育數(shù)據(jù)挖掘可以很容易地從這些不同數(shù)據(jù)之中尋找到它們之間的關(guān)聯(lián)性，建立預(yù)測(cè)模型，為教學(xué)改進(jìn)和學(xué)生個(gè)性學(xué)習(xí)分析提供依據(jù)。結(jié)合學(xué)生個(gè)性特征數(shù)據(jù)，學(xué)期結(jié)束時(shí)針對(duì)學(xué)生開展綜合性的問卷調(diào)查，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分類研究，對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)分析學(xué)生的在校表現(xiàn)、對(duì)教學(xué)的滿意程度以及教學(xué)質(zhì)量之間的內(nèi)在聯(lián)系。教育數(shù)據(jù)在進(jìn)行挖掘的前期主要應(yīng)用于預(yù)測(cè)學(xué)生成績(jī)，隨著物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等信息技術(shù)的發(fā)展，教育數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用越來越廣泛，主要應(yīng)用于以下四個(gè)方面[4]。第一，創(chuàng)建出合適的模型來對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，模型要將學(xué)生的知識(shí)、動(dòng)機(jī)以及態(tài)度融合在一起。第二，對(duì)學(xué)科領(lǐng)域模型進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，從而讓這些模型可以對(duì)教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行概括。第三，對(duì)學(xué)習(xí)軟件能夠發(fā)揮的教學(xué)支持效果進(jìn)行分析。第四，建立計(jì)算模型，包括學(xué)生模型、領(lǐng)域模型以及軟件教學(xué)模型。

2.學(xué)習(xí)分析

學(xué)習(xí)分析一般來說包括了教學(xué)成果分析、學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)分析、學(xué)生學(xué)習(xí)行為分析等內(nèi)容，學(xué)習(xí)分析主要是針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)中所形成的數(shù)據(jù)所展開的研究，對(duì)學(xué)生未來的學(xué)習(xí)表現(xiàn)以及潛在的問題進(jìn)行預(yù)測(cè)。學(xué)習(xí)分析的數(shù)據(jù)主要是來自學(xué)生的顯性行為，例如作業(yè)完成情況、考試成績(jī)等，或者來自學(xué)生的隱形行為，比如參加的課外活動(dòng)以及互聯(lián)網(wǎng)社交情況。學(xué)習(xí)分析所希望實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)主要是幫助高校和教師更好地理解教與學(xué)，為學(xué)生創(chuàng)造個(gè)性化的教育條件。

對(duì)學(xué)生而言，學(xué)習(xí)分析能夠讓他們更好地知道自己在學(xué)習(xí)中所存在的問題，同時(shí)對(duì)自己的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行優(yōu)化，開展個(gè)性化的學(xué)習(xí)；對(duì)于高校教師與管理人員而言，他們利用對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)分析對(duì)課程質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，從而有效地優(yōu)化教學(xué)，促進(jìn)教與學(xué)的融合。

四、大數(shù)據(jù)在高校教育信息化中的實(shí)現(xiàn)途徑

1.教學(xué)質(zhì)量評(píng)估

教學(xué)評(píng)估屬于各個(gè)高校定期必須完成的任務(wù)，教學(xué)評(píng)估的主要目的是更好地發(fā)掘出教學(xué)過程中存在的一些問題，從而及時(shí)地對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的提升。將大數(shù)據(jù)運(yùn)用到高校教學(xué)評(píng)估系統(tǒng)之中，不但能夠在很大程度上提高高校教學(xué)管理的科學(xué)性，同時(shí)還可以提高信息化教學(xué)的實(shí)用性。把基于大數(shù)據(jù)挖掘的算法運(yùn)用在教學(xué)評(píng)估工作之中，找出教學(xué)效果、信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用、師生之間的溝通互動(dòng)等因素之間的聯(lián)系，從而給高校的教學(xué)部門帶來非常科學(xué)的決策信息，同時(shí)讓教師可以更加有效地開展教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量。

比如通過成像系統(tǒng)了解到課率、師生互動(dòng)情況，通過學(xué)生作業(yè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)了解學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況等，從而為提高教學(xué)質(zhì)量做出可科學(xué)決策。

2.教師教學(xué)能力分析

以往的教學(xué)沒有大量數(shù)據(jù)支撐，教學(xué)的質(zhì)量高低主要靠教師自我度的把握。現(xiàn)在，可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，搜集大量課堂情況信息，比如上課教師照本宣科的時(shí)間，停頓的時(shí)間、次數(shù)，學(xué)生課堂紀(jì)律等。通過這些數(shù)據(jù)的分析，了解教師熟悉教案的程度、課堂氛圍等，通過分析改善教學(xué)水平。也可以通過深度分析學(xué)生在觀看網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻的過程中教師的課堂表現(xiàn)，從而發(fā)覺課程的閃光點(diǎn)以及不足，從而讓教師能夠進(jìn)一步地對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行改善，提升教學(xué)質(zhì)量。

3.個(gè)性化課程分析

個(gè)性化學(xué)習(xí)是高校教學(xué)改革希望實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，過去的班級(jí)制教學(xué)中就無法很好達(dá)到這一點(diǎn)，通過把大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)合起來，運(yùn)用在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)就能夠指導(dǎo)學(xué)習(xí)者規(guī)劃學(xué)習(xí)發(fā)展方向，制定學(xué)習(xí)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)功能。通過系統(tǒng)評(píng)估個(gè)人情況，根據(jù)分析結(jié)果推薦可能取得優(yōu)秀成績(jī)的課程方案。系統(tǒng)首先獲取學(xué)生以往的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，然后從已畢業(yè)學(xué)生的成績(jī)庫(kù)中找到與之成績(jī)相似的學(xué)生信息，分析前期成績(jī)和待選課程結(jié)果之間的相關(guān)性，結(jié)合專業(yè)要求和學(xué)生能力進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)學(xué)生選擇的課程中可能取得的成績(jī)，最后綜合權(quán)衡預(yù)測(cè)的學(xué)生成績(jī)和各門課程的重要性，為學(xué)生推薦一份專業(yè)課程清單。

4.學(xué)習(xí)行為分析

通過成像技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以把學(xué)生到課堂時(shí)間、上課表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、自習(xí)情況等學(xué)習(xí)信息記錄下來，進(jìn)行變量分析。當(dāng)一些與學(xué)習(xí)行為有關(guān)的因素（如曠課、紀(jì)律問題、課堂表現(xiàn)）發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示并進(jìn)行分析。通過這種系統(tǒng)分析，可以很好地規(guī)劃學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，提高學(xué)習(xí)效率。

5.勤工助學(xué)需求預(yù)測(cè)

可以通過收集校園卡的交易記錄，并進(jìn)行分析，向可能存在經(jīng)濟(jì)困難的學(xué)生發(fā)送勤工儉學(xué)信息。通過跟蹤學(xué)生校園卡，對(duì)全校學(xué)生早中晚餐進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出男女同學(xué)平均消費(fèi)值，動(dòng)態(tài)分析出平均消費(fèi)后20%的學(xué)生。再經(jīng)過系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)其就餐消費(fèi)明顯偏低，學(xué)校勤工助學(xué)服務(wù)中心確認(rèn)學(xué)生信息后，與其進(jìn)行聯(lián)系。同時(shí)，也會(huì)定期把學(xué)生信息發(fā)至院系輔導(dǎo)員，進(jìn)一步了解學(xué)生是否面臨家庭困難，需要幫助。

6.學(xué)生輿論分析

學(xué)生輿論分析就是根據(jù)特定問題的需要，收集相關(guān)的輿論信息，并進(jìn)行深度的加工以及分析，從而得到結(jié)論的過程。互聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代的輿論市場(chǎng)存在各種論壇、微博等互聯(lián)網(wǎng)交流平臺(tái)，其中所有的交流都屬于大數(shù)據(jù)類型。當(dāng)某一事件發(fā)生之后，很多學(xué)生能夠利用網(wǎng)絡(luò)來得知事件的始末，然后進(jìn)行評(píng)論，或支持或反對(duì)、或理性或感性，當(dāng)某種觀點(diǎn)獲得了大家的廣泛認(rèn)同之后，輿論就很有可能影響到事件的發(fā)展。通過對(duì)輿論的分析，可以做出一些正確的決定，這對(duì)高校政治思想工作和維穩(wěn)工作起著非常重要的作用。