微課、電子書包、魔法教棒背后的想象力：教育大數(shù)據(jù)

河北省唐山市荊各莊小學(xué) 馬永紀(jì)

當(dāng)前的信息技術(shù)逐步朝數(shù)據(jù)主導(dǎo)的方向過度。社會經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域都在不斷地通過數(shù)據(jù)引導(dǎo)進(jìn)入一個新的精細(xì)化管理和運(yùn)營的時代，教育行業(yè)也在這一趨勢的影響下逐步發(fā)展，不斷涌現(xiàn)越來越多的基于數(shù)據(jù)的應(yīng)用，助力教育的進(jìn)一步變革。

“數(shù)據(jù)”與“數(shù)字”的區(qū)別何在?有個簡單的例子，一個學(xué)生考試得了78分，這只是一個“數(shù)字”，如果思考這78分背后的因素：家庭背景、努力程度、學(xué)習(xí)態(tài)度、智力水平等，把它們和78分聯(lián)系在一起，這就成了“數(shù)據(jù)”。國際數(shù)據(jù)公司定義了大數(shù)據(jù)的四大特征：海量的數(shù)據(jù)規(guī)模(vast)、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)和動態(tài)的數(shù)據(jù)體系(velocity)、多樣的數(shù)據(jù)類型(variety)和巨大的數(shù)據(jù)價值(value)。

一、教與學(xué)中的大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

1.大數(shù)據(jù)在題庫中的應(yīng)用

近些年最熱的題庫類應(yīng)用，也是基于大數(shù)據(jù)的教育應(yīng)用細(xì)分行業(yè)。越來越豐富詳盡的知識點(diǎn)體系，不斷優(yōu)化的交互反饋，使其成為很多教師、學(xué)生常用的在線學(xué)習(xí)工具。通過在線的形式，在用戶使用過程中可以積累大量的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅包括答題的結(jié)果，還可以記錄學(xué)習(xí)者的答題過程、時間、速度、停頓甚至部分思路，如果能夠有效的針對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘整理，就可以讓學(xué)習(xí)者更加方便、有效率的提升自己的學(xué)習(xí)效果，將自己寶貴的時間用在對自己最有價值的方面。目前，我們的題庫距離用戶的目標(biāo)底線相較甚遠(yuǎn)。從用戶體驗角度看，移動端的App 相對好些，例如魔方格等。

2.大數(shù)據(jù)在微課、MOOC 及顛倒課堂中的應(yīng)用

以微課、MOOC 為代表的新一代視頻學(xué)習(xí)方式，相比題庫這一類比較標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)的多樣性更強(qiáng)，世界范圍內(nèi)有相同興趣的人結(jié)成學(xué)習(xí)小組，通過互動討論促進(jìn)共同的學(xué)習(xí)和進(jìn)步，其海量的數(shù)據(jù)更具規(guī)模化。這一過程中，我們可以獲取到關(guān)于學(xué)習(xí)者更立體的信息，例如通過觀察視頻播放的過程，通過追蹤在線互動和課后作業(yè)完成的情況，我們可以越來越真實(shí)的建立起學(xué)習(xí)者模型，為更好的課程和更有針對性的教學(xué)服務(wù)提供有力的參考依據(jù)。

教師社區(qū)的岳雷老師講，微課最大的價值之一就是獲得學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，更有效地支持他的學(xué)習(xí)。Coursera(世界三大MOOC 平臺)發(fā)展團(tuán)隊中國區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人伊萊·布林德博士介紹說，他們的平臺會給授課的教授提供數(shù)據(jù)分析工具，通過這個工具，教授能夠看到有多少學(xué)生觀看過他發(fā)布的視頻、學(xué)生看了幾遍這個視頻，教師可以通過監(jiān)測學(xué)生的具體表現(xiàn)，及時調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容。他說應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂，平臺上的數(shù)據(jù)則可以幫助教師甄別哪些是學(xué)生已掌握的內(nèi)容，哪些是學(xué)生需要進(jìn)一步練習(xí)的內(nèi)容。數(shù)據(jù)分析工具還可以應(yīng)用于學(xué)生互評活動，例如，可以通過數(shù)據(jù)把那些花了不到一分鐘就給出的評價去掉，只取可靠的學(xué)生評分。同時，從研究者的角度看，平臺記錄下的所有的學(xué)生行為，可用于對不同教育問題進(jìn)行深入研究。

在國內(nèi)如火如荼的微課、顛倒課堂教學(xué)實(shí)驗中，大批的微課制作出來之后，如果不能生成教學(xué)的大數(shù)據(jù)，那么其價值將大打折扣。要實(shí)施顛倒課堂，教師必須要拿到課前學(xué)生學(xué)習(xí)微課的數(shù)據(jù)，包括前面提到的播放數(shù)據(jù)外還需要獲取到學(xué)生在看微課后的問題，及他們看微課學(xué)習(xí)效果測量的數(shù)據(jù)，簡而言之就是看完微課要有配套的題目測量學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，教師根據(jù)這些數(shù)據(jù)一定要在課前就做出最優(yōu)的教學(xué)設(shè)計，而不能到課上通過常規(guī)的問答、舉手來了解學(xué)生的學(xué)情，如果那樣這個顛倒的價值就沒有體現(xiàn)出來。

大數(shù)據(jù)才是顛倒課堂的核心價值，在這方面學(xué)校、教師需能夠支持顛倒課堂的微課及平臺產(chǎn)品，目前市面上能夠采用免費(fèi)方式的洋蔥數(shù)學(xué)、四葉草頗受矚目，希望能夠有更多精品服務(wù)一線的用戶。

3.大數(shù)據(jù)在電子書包中的應(yīng)用

經(jīng)過多年的努力，電子書包在國內(nèi)部分學(xué)校展開了的實(shí)驗性使用。電子書包最大的改變就是每個學(xué)生都具備了一臺數(shù)字化的終端。學(xué)生擁有數(shù)據(jù)終端是大數(shù)據(jù)在教育行業(yè)中應(yīng)用的一個重要里程碑，當(dāng)學(xué)生有了終端后，其學(xué)習(xí)過程的數(shù)據(jù)采集，才有了堅實(shí)的技術(shù)支持。目前穿戴設(shè)備處于不夠完善的階段，電子書包是連接學(xué)生的最佳硬件媒介。筆者總結(jié)的電子書包七大殺手級應(yīng)用中，“評測和數(shù)據(jù)分析”位列第一。這也是電子書包行業(yè)內(nèi)做的最突出的一個功能。教師、學(xué)生、家長、領(lǐng)導(dǎo)、專家都嘆服于數(shù)據(jù)的瞬時即達(dá)，基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)分析讓用戶實(shí)現(xiàn)了夢寐以求的愿望。

隨著電子書包監(jiān)測能力的提高，其收集的數(shù)據(jù)將不僅是使用學(xué)習(xí)應(yīng)用產(chǎn)生數(shù)據(jù)，還將記錄學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中個體行為表現(xiàn)，例如學(xué)習(xí)時的書本距離、體態(tài)位置、用眼強(qiáng)度等，從而實(shí)現(xiàn)從單純的知識學(xué)習(xí)到健康學(xué)習(xí)的延伸。

4.大數(shù)據(jù)在移動App 上的應(yīng)用

移動App 是最“接近”用戶的應(yīng)用方式之一，更便于用戶應(yīng)用，目前最火爆的學(xué)習(xí)App 莫過于問答類App 了，無論是基于機(jī)器識別還是人工輔助，目前情況看都不樂觀，究其原因還是對用戶的需求滿足切合度有差距。從大數(shù)據(jù)角度講，產(chǎn)品需要提供更有價值數(shù)據(jù)，答案數(shù)據(jù)因為產(chǎn)品題庫和難度的問題，不能夠達(dá)到用戶理想的需求水平，已經(jīng)解決的大量題目數(shù)據(jù)的挖掘依然不夠，這些數(shù)據(jù)中由于大量的用戶數(shù)據(jù)沉淀，實(shí)際上有更多有意思的東西等著大家去挖掘，以專業(yè)的視角提供給用戶，為用戶做出更好的服務(wù)。

除了以上大數(shù)據(jù)的應(yīng)用外，在英語作文批閱，語音在教學(xué)中的應(yīng)用都有激動人心的變革實(shí)現(xiàn)，但這些大數(shù)據(jù)在日常教學(xué)中的應(yīng)用覆蓋度太低，我們期盼有更多基于大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的應(yīng)用滿足師生常態(tài)剛需，解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中具體點(diǎn)的有效應(yīng)用。

另一方面，上述所有的數(shù)據(jù)獲取來源，幾乎都是來自線上通過PC，或者移動端獲取來，對于教學(xué)來說，當(dāng)下還是有大量的學(xué)習(xí)時間，學(xué)習(xí)過程是發(fā)生在線下而非線上。教室中、家庭里、人與人之間真實(shí)的互動反饋，通過線上的交流替代，顯然還是未來的幻想，這就給數(shù)據(jù)采集帶來了另外一個難題：怎樣采集到更多線下發(fā)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)?最近幾年越來越成熟的物聯(lián)技術(shù)和可穿戴設(shè)備，給我們提供了一條新的思路。

二、物聯(lián)網(wǎng)在教育行業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)，其英文名稱是：“Internet of things(IOT)”。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)這種技術(shù)形態(tài)和思路應(yīng)用到教育教學(xué)數(shù)據(jù)采集過程中，具備先天的優(yōu)勢：首先，他的數(shù)據(jù)采集過程，對于使用者來說是“離線”的，而非“在線”的；其次，他所收集的數(shù)據(jù)，大部分學(xué)習(xí)者無法干預(yù)；最后，這些數(shù)據(jù)的收集對傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的改革更小、改善更多，可以大大減少業(yè)務(wù)推進(jìn)的阻力。

近幾年，這種技術(shù)越來越多的被引進(jìn)到教育系統(tǒng)中，從各個角度協(xié)助教育部門調(diào)整、改進(jìn)管理和教學(xué)手段，提升教育服務(wù)質(zhì)量。其中，最早也是最普遍的應(yīng)用，應(yīng)該算使用智能校徽的校園門禁和安全管理系統(tǒng)，這類應(yīng)用多數(shù)基于2.4GHz 通訊的有源卡加接收器件，也有一些通過其他的RFID 無源卡輔以較大功率的有源天線加以實(shí)現(xiàn)。這樣系統(tǒng)使用后，學(xué)生可以方便上、下學(xué)，無需通過校門的時候刻意地到某個刷卡器上刷卡，其位置信息就可以自動記錄下來。類似的技術(shù)解決方案在礦山、物流等需要復(fù)雜的定點(diǎn)定位的系統(tǒng)中也有非常成熟和精巧的案例。

雖然上、下學(xué)簽到這樣的業(yè)務(wù)對于校園日常的教育教學(xué)工作的影響非常有限，為物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入校園開了一個好頭。當(dāng)教師和學(xué)生開始擁有如RFID 卡片這樣的物聯(lián)器件時，我們就有可采取更多、更有效的手段深度挖掘其應(yīng)用空間。

同樣，基于2.4GHz 通訊的搶答器就是一款活躍在很多中小學(xué)課堂的應(yīng)用，它的操作非常簡單，通過幾個簡單的按鈕，可以收集到課堂上學(xué)生對于某個問題的理解或者某個作品的評價，并即時產(chǎn)生出統(tǒng)計圖表，這樣可以更加方便讓教師獲得學(xué)生反饋信息，更好的組織教學(xué)。但其始終未能大面積展開還是因為其提供的數(shù)據(jù)面過窄，數(shù)據(jù)價值達(dá)不到用戶行為遷移的標(biāo)準(zhǔn)。

最近跟著STEAM 系統(tǒng)進(jìn)入一些校園的傳感器實(shí)驗室應(yīng)用則是一種更加Geek 式的操作，它構(gòu)建一個相對封閉獨(dú)立的小環(huán)境，集成溫度、濕度、化學(xué)等多種傳感器，利用攝像頭、麥克風(fēng)和互聯(lián)網(wǎng)的輔助，幫助學(xué)校把一些長期的探究性課程記錄并借助網(wǎng)絡(luò)讓更多學(xué)生參與進(jìn)來。例如可以利用這套系統(tǒng)觀察一株植物的全部生長過程，生成成長圖表，記錄觀察日記等。唯一遺憾的是這類系統(tǒng)對于學(xué)習(xí)者本身的觀測和數(shù)據(jù)記錄相對比較匱乏，更多屬于教學(xué)探究工具。

那么，有沒有直接深入日常課堂教學(xué)流程，采集課堂學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形式呢？

去年的普教展上有一種基于物聯(lián)網(wǎng)的教棒，讓我們看到這種方向的實(shí)踐。這種教棒利用物聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)過程數(shù)據(jù)的采集。它在一根類似于教鞭外形的“棒子”上集成了諸如傳感器，通訊模塊等元器件，可以對學(xué)生的電子學(xué)生卡、ID 卡進(jìn)行掃描和感應(yīng)。只要是利用RFID、NFC 標(biāo)簽做成的卡片，都能被它識別出來，從而實(shí)現(xiàn)教師對學(xué)生的數(shù)據(jù)評價操作。

當(dāng)教師想要表揚(yáng)或者批評某個學(xué)生的時候，只需要用這支教棒輕輕觸碰學(xué)生的學(xué)生卡，相應(yīng)的表揚(yáng)或者批評的數(shù)據(jù)就可以實(shí)時在系統(tǒng)記錄。同時，在教師的電腦屏幕上，還可以出現(xiàn)對應(yīng)操作的動畫效果。例如教師表揚(yáng)學(xué)生時，可以在屏幕上出現(xiàn)一朵小紅花或者五角星。

這種有趣的交互效果對于傳統(tǒng)的課堂評價方式來說，是一種有趣的變化，教師不再需要繁瑣地在黑板上記上名字，等下課再給小朋友發(fā)貼紙或者蓋章，只要用教棒棒輕輕一點(diǎn)，整個操作就可以完成。

每一次評價操作，伴隨著一條線下數(shù)據(jù)的電子化記錄，其中包含了學(xué)科、班級、時間、設(shè)備、教師、學(xué)生、評價操作、評價量值、對應(yīng)維度等非常豐富的信息。系統(tǒng)中針對數(shù)據(jù)還可以做進(jìn)一步的處理，例如給學(xué)生發(fā)花的同時，還可以再給家長發(fā)一條信息，便于家長更好了解孩子學(xué)情；或者針對性的處理發(fā)花數(shù)據(jù)，形成對教師教學(xué)過程或者學(xué)生個人發(fā)展的一些數(shù)據(jù)報表（如圖所示）；或者將發(fā)出的花朵兌換成為積分，給學(xué)生二次激勵，其相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)同樣采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，學(xué)生只要拿著自己的學(xué)生卡即可將自己課上獲得的紅花、積分兌換成自己的獎品、獎勵。

這種基于物聯(lián)網(wǎng)的新一代教學(xué)工具和應(yīng)用的出現(xiàn)，標(biāo)志著物聯(lián)技術(shù)同教學(xué)的一個深度融合，為教學(xué)信息化改革另辟蹊徑，提供了一條更加切實(shí)可行的選擇道路。最為令人驚喜的是筆者所在學(xué)校教師的反饋極富震撼性，每次新的信息化應(yīng)用教師接受時都會有“波折”，這次異乎尋常的順暢，師生對此反響都很強(qiáng)烈，記得上一次出現(xiàn)這種場景還是在多年前教室里面裝投影時才發(fā)生過，著實(shí)讓筆者唏噓。

去年北京和成都就提出了在2015年要實(shí)現(xiàn)100%的無線校園網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)，那么，基于無線環(huán)境下的高價值應(yīng)用必將是眾多學(xué)校在2015年要發(fā)力的方向。如何發(fā)揮無線數(shù)字校園網(wǎng)的作用，除了已經(jīng)初具形態(tài)的移動教學(xué)、移動OA 外，教學(xué)評價、學(xué)生評價的無線網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，必將成為行業(yè)應(yīng)用的熱點(diǎn)。

隨著技術(shù)和教育本身融合的持續(xù)深化，我們相信會有更多、更好的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于教育行業(yè)中，也會有更多深度應(yīng)用的案例出現(xiàn)。這一過程中，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，更多的將線下數(shù)據(jù)整合到線上，促進(jìn)更好的教育個性化和管理精細(xì)化，是一個明確的趨勢，也正有越來越深入教學(xué)過程的產(chǎn)品不斷的涌現(xiàn)出來。

大數(shù)據(jù)時代的到來，讓社會科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和研究，從宏觀群體逐漸走向微觀個體，讓追蹤每一個人的數(shù)據(jù)成為可能，也使研究每一個個體成為可能。對于教育研究者來說，我們將比任何時候都更接近發(fā)現(xiàn)真正的學(xué)生，這正是教育的進(jìn)步。寬帶資本董事長田溯寧博士說：“大數(shù)據(jù)技術(shù)，已經(jīng)不再簡單的是一種工具，而是成為重塑我們社會的一種最重要的力量。”我們堅信——大數(shù)據(jù)在今后必將帶來教育最深刻的變革。