吳南中 黃治虎 曾靚 謝青松 夏海鷹



【摘要】? 《教育信息化2.0行動計劃》將教育信息化作為教育系統(tǒng)性變革的內(nèi)生變量,教育大數(shù)據(jù)的價值期待被無限擴大。教育大數(shù)據(jù)來源成為主要掣肘,探索積極的教育大數(shù)據(jù)生態(tài)體系建設(shè),解決教育大數(shù)據(jù)來源和應(yīng)用問題,提升教育大數(shù)據(jù)對教育教學支持程度顯得尤其重要。文章通過開發(fā)研究與行動研究,歸納了教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈構(gòu)建的基本特征:大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的構(gòu)建是有目標、有計劃、有體系的整體構(gòu)建;蘊含多樣性、廣泛性、全程性、持續(xù)性等特性;反映了人在環(huán)境實踐改造中的能動性;對教育發(fā)展的價值引領(lǐng)性和自身具備一定的成長性。基于此,本研究嘗試構(gòu)建學校層面的“3+3”教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈模型,并開展實踐。結(jié)果表明,“3+3”教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的構(gòu)建對學校理解和應(yīng)用好教育大數(shù)據(jù)有促進作用。
【關(guān)鍵詞】? 大數(shù)據(jù);“互聯(lián)網(wǎng)+教育”;生態(tài)圈;建構(gòu);學習分析;模型;邏輯;實踐;數(shù)據(jù)采集
【中圖分類號】? G434? ? ? ?【文獻標識碼】? A? ? ? ?【文章編號】? 1009-458x(2019)7-0077-09
《教育信息化2.0行動計劃》正式開啟了信息化建設(shè)的第二階段,提出了“信息技術(shù)與智能技術(shù)融入教育全過程,推進改進教學、優(yōu)化管理、提升績效”的發(fā)展目標。“加強教育信息化從研究到應(yīng)用的系統(tǒng)部署、縱深推進”的戰(zhàn)略任務(wù),需要在教育的方方面面落實。在這樣的目標體系下,教育大數(shù)據(jù)作為溝通物化的環(huán)境、符號化環(huán)境和人的反饋的載體,蘊含了更加理性地認識教育本質(zhì)和功能、認識學習者學習過程和心理世界、改進教育研究的方法、提供人本化教育等認知價值和實踐價值,備受學者重視。楊現(xiàn)民等(2016)認為教育大數(shù)據(jù)正在“成為推動教育系統(tǒng)創(chuàng)新和變革的顛覆性力量”。其他學者也提出基于教育大數(shù)據(jù)的教學模式轉(zhuǎn)變(鄭立海, 2015)、學習方式轉(zhuǎn)變(徐鵬, 等, 2013)、研究范式轉(zhuǎn)變(吳南中, 等, 2017)等。也有學者從理論上構(gòu)建教育大數(shù)據(jù)的整合平臺,如徐珊(2014)提出了基于XML的數(shù)據(jù)整合模型;孟玲玲等(2012)基于元數(shù)據(jù)標準設(shè)計了知識共享系統(tǒng);常燕(2013)設(shè)計了基于本體技術(shù)的異構(gòu)教育資源數(shù)據(jù)集成框架。“但鮮有學者對大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)進行統(tǒng)一、完整的設(shè)計”(李振, 等, 2018)。有的從應(yīng)用層面構(gòu)建一些數(shù)據(jù)收集系統(tǒng),起到了一定的數(shù)據(jù)收集效用(劉宏達, 等, 2018),但很多文章對應(yīng)用數(shù)據(jù)捕捉效果和應(yīng)用有效程度語焉不詳。綜上所述,教育大數(shù)據(jù)促成了教育發(fā)展的新愿景,獲取數(shù)據(jù)成為教育大數(shù)據(jù)發(fā)展和利用的掣肘,探討形成大數(shù)據(jù)獲取的環(huán)境構(gòu)建,構(gòu)建教育的數(shù)據(jù)生態(tài)圈,通過對教育大數(shù)據(jù)的捕捉、聚合、理解,促使其成為教育發(fā)展和變革的元素、動力、方法與支撐,進而形成可持續(xù)的信息化發(fā)展機制,積極支持國家信息化新戰(zhàn)略,成為教育研究者關(guān)注的問題。
一、教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用掣肘:數(shù)據(jù)在哪里?
(一)教育大數(shù)據(jù)內(nèi)涵及其來源
1. 教育大數(shù)據(jù)內(nèi)涵
互聯(lián)網(wǎng)時代的經(jīng)濟運行發(fā)現(xiàn),數(shù)據(jù)達到一定量之后,各種相關(guān)關(guān)系和關(guān)聯(lián)關(guān)系隱匿在傳統(tǒng)因果聯(lián)系無法識別和解釋的框架中。隨后,有人總結(jié),大數(shù)據(jù)體現(xiàn)了數(shù)據(jù)量大、輸入和處理速度快、數(shù)據(jù)多樣和精準性等內(nèi)在特性(Doug, 2017),“數(shù)據(jù)的交換、整合、分析,不斷發(fā)現(xiàn)新的知識、創(chuàng)造新的價值,從而帶來了大知識、大科技、大利潤和大發(fā)展”(徐子沛, 2012, p. 12)。教育大數(shù)據(jù)是指在教育體系中的一切數(shù)據(jù),包括了發(fā)生在教育領(lǐng)域內(nèi)各個在線應(yīng)用中的數(shù)據(jù),也包括大教育場景中的其他數(shù)據(jù)(如學校、社會、家庭等),還包括教育管理和教學管理的相關(guān)數(shù)據(jù)等。整個校內(nèi)校外數(shù)據(jù),構(gòu)成了教育大數(shù)據(jù)形成環(huán)境,是一個教育時間發(fā)展和空間拓展的概念。由于教育大數(shù)據(jù)要服務(wù)于特定目標的人群,過于寬泛的內(nèi)涵會限制教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用落地,需要對教育大數(shù)據(jù)進行分層:宏觀層面上,教育大數(shù)據(jù)是指在廣義的教育中發(fā)生的一切數(shù)據(jù),涵蓋全員(所有人)、全過程(從出生到死亡)、全方位(學習、生活、工作和閑暇);中觀層面上,教育大數(shù)據(jù)指的是人在教育體系中發(fā)生的一切數(shù)據(jù),包括學前教育、初等教育、高等教育與職后教育;微觀層面指的是在學校體系所發(fā)生的數(shù)據(jù),包括學習數(shù)據(jù)、生活數(shù)據(jù)和相關(guān)管理數(shù)據(jù)。從現(xiàn)有的研究范疇來看,后兩者是研究的主要領(lǐng)域,前者著重于決策,后者著重于微觀的應(yīng)用。本研究著眼于學校數(shù)據(jù)生態(tài),在研究對象選取上指的是在一個學校中的所有數(shù)據(jù)和與外界的數(shù)據(jù)溝通,包括教學過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、教育管理采取的數(shù)據(jù)、科學研究與校園生活產(chǎn)生的數(shù)據(jù),也包含利用校外資源開展教育教學活動,提升生活體驗等數(shù)據(jù),是一個以學校內(nèi)數(shù)據(jù)為主的數(shù)據(jù)生態(tài)。從實踐來看,教育大數(shù)據(jù)具有三種特色:第一,數(shù)據(jù)來源復(fù)雜化。教育大數(shù)據(jù)既有各類學習者使用終端的數(shù)據(jù),也有主動的情景感知終端的數(shù)據(jù);既有蘊含過程的各類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),也有展示結(jié)果的標準化數(shù)據(jù)和非標準化數(shù)據(jù)。第二,數(shù)據(jù)應(yīng)用對稱化。教育大數(shù)據(jù)在理論上講,既能利用于教學管理,也能利用于學生自主使用;既能便利學生管理的數(shù)據(jù)挖掘,也能適應(yīng)學生學習的自我調(diào)適。可以說,多種教育主體都能通過教育大數(shù)據(jù)找到其用處,這與商業(yè)情境中的數(shù)據(jù)挖掘和利用僅圍繞公司和企業(yè)的利益最大化有一定區(qū)別。第三,數(shù)據(jù)應(yīng)用多層次化。在商業(yè)數(shù)據(jù)中,大數(shù)據(jù)主要用于預(yù)測關(guān)系和相關(guān)關(guān)系的挖掘;在教育大數(shù)據(jù)中,數(shù)據(jù)利用具有多層化的特征:在宏觀層面,可以用于教育政策制定;在中觀層面,可以用于解釋和預(yù)測;在微觀層面,可以用于教學策略的適時調(diào)整和學習方式的即時轉(zhuǎn)變。
2. 教育大數(shù)據(jù)來源
在社會經(jīng)濟領(lǐng)域,大數(shù)據(jù)主要通過社會應(yīng)用(如借助移動終端)來收集數(shù)據(jù),用于識別和預(yù)測日常生活、人際關(guān)系等(Eagle & Pentland, 2006)。這種層面的數(shù)據(jù)收集忽視了環(huán)境信息和個性化信息的處理,在教育應(yīng)用層面的個體畫像中存在缺陷,也無法提供教育大數(shù)據(jù)核心的價值歸旨——服務(wù)于個性化學習。發(fā)揮教育大數(shù)據(jù)的作用,需要圍繞學習者建立一系列的數(shù)據(jù),才能開展基于數(shù)據(jù)的挖掘和分析。研究者進行了大量的探索,比如有學者基于在線教學平臺,通過事先“埋點”的布局,以量化的方式獲取數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)的增益分析學習者的進步程度(Seel, 2012, p.1176)。ADL使用學習管理系統(tǒng),跟蹤學習者與學習資源之間的交互(顧小清, 等, 2014),通過網(wǎng)絡(luò)會話實現(xiàn)對學習經(jīng)歷數(shù)據(jù)的捕捉。傳統(tǒng)的這些數(shù)據(jù)來源依然重要,但在泛在學習的概念和空間中,分析學習者學習進展,提供有針對性的支持,不能借助于簡單的匯總統(tǒng)計和比較分析,需要借助移動通信、云計算、情境感知設(shè)備等,對伴隨性的數(shù)據(jù)進行無感知、實時和持續(xù)的采集,比如學習者學習軌跡、停留時間、游離時刻、主動傾向等。除了學習過程本身,還包括學校的管理信息、狀態(tài)信息(設(shè)備、天氣環(huán)境等)和學校活動等。在某種程度上,微觀的有意義的教育大數(shù)據(jù)需要涵蓋學校生活的方方面面,實現(xiàn)實時的采集,從而挖掘與個性化學習、發(fā)展性評價、學習路徑設(shè)計、教育行為和政策預(yù)測等相關(guān)的數(shù)據(jù),服務(wù)于學校教學、科研、管理和服務(wù)。
(二)教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用掣肘
教育大數(shù)據(jù)展現(xiàn)了豐富的應(yīng)用場景和無法想象的發(fā)展空間,被許多學者認定為“金礦”。但從目前來講,幾個核心的問題始終無法解決。第一,數(shù)據(jù)的采集通道并不健全。在大數(shù)據(jù)視域下,數(shù)據(jù)需要覆蓋教育機構(gòu)全過程的所有數(shù)據(jù)。從實踐來看,可以通過學校Wi-Fi和移動運營商捕捉到學習者的移動數(shù)據(jù),進而判斷學習者的活動地點。但在各種情境中學習者究竟在做什么?投入程度如何?情緒體驗如何?對于當前學校生態(tài)而言,并不具備完整的采集能力。就研究者所在學校而言,部分教室已經(jīng)實現(xiàn)了學習者表情的捕捉,但脫離教室之外的學習者情形很難捕捉。第二,個人身份識別存在技術(shù)難點。對于學習過程而言,參與在線學習的識別始終存在問題。由于越來越多的學習行為通過翻轉(zhuǎn)課堂、混合式學習轉(zhuǎn)移到互聯(lián)網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng)的身份隱匿特征加大了個人身份識別的難度。同時,課堂教學和日常生活的個體識別也有技術(shù)門檻過高、推廣需要一定的硬件和軟件準備等難題,需要從頂層設(shè)計上做足文章,保持框架的包容性,然后逐步進行拓展。第三,各個系統(tǒng)中“孤島”還大量存在。在信息化1.0時代,建設(shè)了大量的應(yīng)用,產(chǎn)生了和正在產(chǎn)生著大量有價值的信息,比如學生管理系統(tǒng)、教育管理系統(tǒng)、教材管理系統(tǒng)、在線學習系統(tǒng)等,要整合各類數(shù)據(jù),對于學校來說是一件浩大的工程。第四,數(shù)據(jù)標準缺乏,導(dǎo)致互操作問題。大數(shù)據(jù)的價值是多維度、多階段數(shù)據(jù)的積累,由于獨立開發(fā)的各種應(yīng)用并沒有相應(yīng)的標準,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)難以被其他系統(tǒng)識別、整合和交換,無法進行互操作,限制了數(shù)據(jù)的有效來源。第五,數(shù)據(jù)采集的實時性、連貫性和伴隨性,考驗了學校的技術(shù)實力和經(jīng)濟實力。大數(shù)據(jù)的“大”不僅體現(xiàn)在“大”的價值上,還體現(xiàn)在“大”的量上。就物理課堂數(shù)據(jù)采集和智慧校園攝像頭系統(tǒng)采集為例,按照可識別的技術(shù)操作,保存相應(yīng)的視頻材料,動輒產(chǎn)生TB計的數(shù)據(jù)量。實現(xiàn)整個學校完整的課堂數(shù)據(jù)采集,從數(shù)據(jù)量來看幾乎是天文數(shù)字,這對教育機構(gòu)而言,考驗其云計算技術(shù)和經(jīng)濟實力。因此,在已有的教育大數(shù)據(jù)研究與實踐中,真正使用大數(shù)據(jù)的典型案例不夠多,更多停留在理論層面。第六,各類教育應(yīng)用并不充分。對于教育而言,數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、學習分析技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)等是教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域,但整體而言,圍繞這些方面的應(yīng)用開發(fā)還停留在初期階段,與成熟的應(yīng)用體系、與教育大數(shù)據(jù)來源形成良好的互動關(guān)系,還相去甚遠。
二、教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈建設(shè):
解決數(shù)據(jù)來源的思路
從已有的研究視野來看,教育大數(shù)據(jù)的來源問題隱匿在數(shù)據(jù)挖掘和學習分析的浪潮里,似乎并不是問題。深究教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展,尤其是“循數(shù)治理”(南旭光, 2016)、“循數(shù)診改”(胡娜, 2017)、學習分析、智慧教育等研究的不斷加深,帶來的困惑和難題,越來越多地來源于教育大數(shù)據(jù)本身的問題。當然,教育大數(shù)據(jù)并非是孤立的因素,而是在復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)中多種因素的相互作用機制,有數(shù)據(jù)獲取的問題,有應(yīng)用的問題,也有意識思維的問題。只有圍繞教育大數(shù)據(jù)產(chǎn)生、挖掘和利用形成一種內(nèi)在統(tǒng)一性、外在平衡性和穩(wěn)定性的體系構(gòu)建,才能促進局域教育大數(shù)據(jù)的深度利用,實現(xiàn)“與教育主流業(yè)務(wù)的深度融合以及持續(xù)推動教育系統(tǒng)的智慧化變革”(楊現(xiàn)民, 等, 2016)。以此為驅(qū)動,課題組提出了教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的概念,也就是圍繞教育大數(shù)據(jù),通過有計劃、有目的、有系統(tǒng)的生態(tài)構(gòu)建,形成以校內(nèi)數(shù)據(jù)為主,溝通校外數(shù)據(jù),努力協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)產(chǎn)生、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)利用之間的關(guān)系,構(gòu)建一個具有內(nèi)在一致性和持續(xù)發(fā)展能力的學校教育大數(shù)據(jù)生態(tài)環(huán)境,基礎(chǔ)在于數(shù)據(jù)的獲取,價值在于數(shù)據(jù)的挖掘和利用,其特征如下。
(一)教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的系統(tǒng)性構(gòu)架
與現(xiàn)有教育大數(shù)據(jù)的來源零散不同,教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的建設(shè)是有目標、有計劃、有體系的整體構(gòu)建,體現(xiàn)了系統(tǒng)的特征:一是數(shù)據(jù)構(gòu)成的多樣性,就學校教育大數(shù)據(jù)生態(tài)而言,其構(gòu)成有學習過程之中,也有學習過程之外。學習過程之中的數(shù)據(jù)指的是在線學習和實體學習數(shù)據(jù)。在線學習過程之中的數(shù)據(jù)主要渠道有門戶學習數(shù)據(jù)、搜索學習數(shù)據(jù)和社交學習數(shù)據(jù)。門戶學習數(shù)據(jù)指的是在學校學習門戶以及與學校相關(guān)的學習平臺的過程數(shù)據(jù);搜索學習數(shù)據(jù)指的是學習者為了解決客觀問題,通過搜索獲取知識所產(chǎn)生的數(shù)據(jù);社交學習數(shù)據(jù)指的是同伴和師長關(guān)系以及校外相關(guān)人員通過松散的或者正式的知識共享體系,共同解決問題所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。實體學習數(shù)據(jù)指的是在教室、圖書館等實體學習空間,通過情景感知、移動終端數(shù)據(jù)挖掘形成的數(shù)據(jù)。學習過程之外的數(shù)據(jù)指的是與學習者相關(guān)、影響學習過程的一切數(shù)據(jù),包括管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、校園消費數(shù)據(jù)、圖書借閱數(shù)據(jù)、校園活動數(shù)據(jù)等。二是數(shù)據(jù)之間存在多維的相互聯(lián)系,形成相互影響和相互制約的關(guān)系。比如圖書借閱數(shù)據(jù)與學習者學習參與存在一定關(guān)系,從校園消費數(shù)據(jù)可以挖掘出學習者的同伴關(guān)系等。除此之外,學校大數(shù)據(jù)生態(tài)的各類數(shù)據(jù),與校園社會環(huán)境有一定的相關(guān)關(guān)系。總之,整個教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈通過數(shù)據(jù)收集的總體布局,形成系統(tǒng)性的生態(tài)設(shè)計。
(二)教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的復(fù)雜性影響
教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在以下幾個方面:第一,影響因素的多樣性和廣泛性。由于教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈關(guān)注的是人的發(fā)展,記錄的是人的活動,人的需求的多樣性和學校生活供給的多樣性都會影響大數(shù)據(jù)生態(tài)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。第二,影響時段的全程性和持續(xù)性。由于人參與學校生活受到環(huán)境(尤其是文化氛圍)的影響是全程的和持續(xù)性的,這些都會促使學習者改變自身情況。比如計劃參與在線學習的學習者由于網(wǎng)頁新聞的影響,投入到了游戲之中;去圖書館的途中受到英語社區(qū)的影響,參與了英語角的活動,等等。第三,影響方式的多樣性和影響效果的多重性。教育大數(shù)據(jù)的影響方式有很多,比如教師對學習者學習成就的判斷,學生對自身感知的理解進而調(diào)整自適應(yīng)學習路徑。從影響效果來講,有的是深層次的影響,有的是表淺的影響;有的是持久的影響,有的是暫時的影響。這就要求我們在設(shè)計感知與采集系統(tǒng)時,充分考慮各個因素之間的相互作用,形成內(nèi)外數(shù)據(jù)與線上應(yīng)用的作用關(guān)系,搭建持續(xù)的交付體系。
(三)教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的建構(gòu)性形成
與其他生態(tài)不同,教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的構(gòu)建更具有建構(gòu)性,反映了人對環(huán)境的實踐改造能動性的發(fā)揮。教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的建構(gòu)性體現(xiàn)在以下三點:第一,教育實踐者的主動布局對生態(tài)圈的形成具有關(guān)鍵作用。隨著信息化的進展,教育大數(shù)據(jù)終究會實現(xiàn)數(shù)據(jù)支持教育教學的行為,會改造現(xiàn)有教學體系。但教育實踐者的主動選擇、頂層設(shè)計和平臺打造,會縮短實效產(chǎn)生的時間。第二,由于使用大數(shù)據(jù)的意識和技術(shù)受限于社會發(fā)展,尤其是教師的意識對教育大數(shù)據(jù)的需求在某段時間內(nèi)釋放不夠,會導(dǎo)致教育大數(shù)據(jù)的作用受限。第三,使用教育大數(shù)據(jù)還需要學習者的主動賦權(quán)。一方面,教育大數(shù)據(jù)的推動者需要清晰自身的倫理義務(wù);另一方面,學習者需要將自身無關(guān)隱私的信息通過授權(quán)的方式共享出來,服務(wù)于教育大數(shù)據(jù)的完善和發(fā)展。同時,教育大數(shù)據(jù)的實踐者還需要設(shè)計好相應(yīng)的隱私保護機制,防止數(shù)據(jù)被濫用,讓數(shù)據(jù)提供者有所信任。這些要素都凸顯了主動性的作用和主動構(gòu)建的價值。
(四)教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的價值引領(lǐng)性
教育大數(shù)據(jù)的價值不斷得到恰當?shù)恼J識和評估,逐漸定位為一種變革教育的戰(zhàn)略資本、科學研究支持和智慧教育發(fā)展的機制。在資本層面,教育大數(shù)據(jù)生態(tài)將海量數(shù)據(jù)聚集在一起,教育決策者不再依賴經(jīng)驗和簡單的統(tǒng)計結(jié)果做決定,而是依托數(shù)據(jù)實現(xiàn)科學決策,提升了決策的科學性,優(yōu)化了資源配置效率,在消解教育公平等社會問題上有了可以依托的工具;在教學過程支持上,教育大數(shù)據(jù)有助于實現(xiàn)智慧教育所追尋的個性化教育、自適應(yīng)學習和發(fā)展性評價;在教育管理層面,教育大數(shù)據(jù)通過各類元素的相關(guān)關(guān)系挖掘,找準制約學習和生活的制度問題,優(yōu)化教育管理模式,在安全管理、精準扶貧、治理體系構(gòu)建等方面有極大的發(fā)展價值;在學習層面,通過教育大數(shù)據(jù)實現(xiàn)個性化路徑設(shè)計,精準學習支持服務(wù),支持教育服務(wù)的人性化;在教學科研方面,在傳統(tǒng)的教育學研究范式中,教育作用機制難以讓人信服,比如學習者的內(nèi)在領(lǐng)悟、高階智慧形成、內(nèi)省感知等。依托生態(tài)圈所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)——尤其是可穿戴設(shè)備、情境感知設(shè)備與腦科學等結(jié)合,各類原本隱匿的、無法測量的關(guān)系通過大數(shù)據(jù)有效展示出來,原本教育教學過程的“黑匣子”變成了“可見系統(tǒng)”(徐子沛, 2012, p.122),如同醫(yī)學有了“核磁共振成像”技術(shù)(吳南中, 等, 2016),學習者的學習過程變成一種可以測量的東西。此外,教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展可以引領(lǐng)教育產(chǎn)業(yè)發(fā)展,加深校企合作,通過校企在信息技術(shù)應(yīng)用于教育教學等方面的合作,加強與企業(yè)的聯(lián)系。
(五)教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的成長性內(nèi)在特征
教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈實際上形成與現(xiàn)存大數(shù)據(jù)產(chǎn)生技術(shù)、捕捉技術(shù)和利用技術(shù)相吻合的結(jié)構(gòu)和形態(tài),在不斷成長中實現(xiàn)平衡。首先,教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的構(gòu)成要素在發(fā)展變化。隨著數(shù)據(jù)產(chǎn)生布局的不斷擴大、感知和采集技術(shù)的不斷提高、教育大數(shù)據(jù)相關(guān)應(yīng)用的不斷拓展,與學習者相關(guān)的數(shù)據(jù)不斷納入生態(tài)圈的范疇,在大數(shù)據(jù)生態(tài)圈內(nèi)流動,同時也提升了生態(tài)圈的層次。其次,教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈元素的相互“斗爭”與“協(xié)同”,促使教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的轉(zhuǎn)型升級。生態(tài)環(huán)境動態(tài)發(fā)展的兩種狀態(tài)是平衡和失衡。在平衡狀態(tài)中,相關(guān)要素體現(xiàn)了和諧共生狀態(tài);在失衡狀態(tài)中,相關(guān)要素不斷“斗爭”,逐漸發(fā)生改變。在教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈中,各類大數(shù)據(jù)應(yīng)用的使用,一方面提升了教育的水平,另一方面挖掘出新的問題,需要在不斷的技術(shù)進步和數(shù)據(jù)使用中尋求新的發(fā)展,通過技術(shù)的使用、挖掘的深度等打破原有的平衡狀態(tài)。隨著問題的逐漸解決,系統(tǒng)又進入到更高層次的平衡,實現(xiàn)了可持續(xù)的成長。這種成長同自然生態(tài)圈一樣,沒有頂點,只有過程。這就要求在教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的構(gòu)建中加強頂層設(shè)計,按照標準化數(shù)據(jù)、模塊化思路、分階段分步驟實施建設(shè),通過標準一致、數(shù)據(jù)互訪等方式,支持教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈不斷升級。
三、“3+3”教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈:
一種基于實踐的解決方案
從實踐層面談教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的構(gòu)建,基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)問題,構(gòu)建則不限于數(shù)據(jù),而是融入多種相關(guān)要素(如大數(shù)據(jù)應(yīng)用),參照生態(tài)系統(tǒng)各個要素的相互關(guān)系,形成相互影響的體系(如大數(shù)據(jù)思維)。教育管理者、教育工作者和學習者對教育大數(shù)據(jù)的關(guān)注,影響了教育大數(shù)據(jù)生態(tài)的整個取向。依托學校轉(zhuǎn)型升級的整體背景,本研究以“建設(shè)3個平臺,構(gòu)建3個體系”為抓手,以“數(shù)據(jù)支撐決策、數(shù)據(jù)優(yōu)化教學、數(shù)據(jù)提升服務(wù)”為目標,積極探索學校教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈,提升學校治理質(zhì)量,促進信息技術(shù)與教育教學深度融合,創(chuàng)造便捷舒適的學習體驗。
(一)“3+3”教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的建構(gòu)思路
1. 以人為本,問題驅(qū)動和頂層設(shè)計相結(jié)合的整體思路。伴隨著教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用的深入,勢必引發(fā)傳統(tǒng)教與學方式的變革;同時,學校管理模式、辦學模式、人才培養(yǎng)模式等不同結(jié)構(gòu)、空間和方式的解構(gòu)與重構(gòu),不可避免地影響到不同主體的增量利益和存量利益,甚至形成各種利益訴求。舉例而言,基于教育大數(shù)據(jù)的專業(yè)評價引導(dǎo)機制建成以來,不同層面的利益相關(guān)者對自身專業(yè)數(shù)據(jù)、專業(yè)地位、專業(yè)前景等的相關(guān)判斷提出質(zhì)疑,這就要求整個教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的構(gòu)建,在問題驅(qū)動和頂層設(shè)計中規(guī)劃不同角色的職責和利益。教育大數(shù)據(jù)解決的是深層次的問題,挖掘的是教與學以及與教與學相關(guān)的問題,強調(diào)的是各個利益主體的整體價值。可以說,教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的運行是圍繞“人”在教育、科研、管理和生活過程中的實際問題。但解決教育生態(tài)圈運行的現(xiàn)實問題不是一蹴而就的,頂層設(shè)計需要考慮技術(shù)發(fā)展的持續(xù)接入性、資金投入的連續(xù)性、人員保障機制和后續(xù)措施的立體化構(gòu)建,逐漸形成“有序”的心理場域、“有效”的政策支持體系、理論與實踐相互適調(diào)的體系,逐步解決教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈構(gòu)建和持續(xù)發(fā)展的動力問題。在課題組所在的學校中,頂層設(shè)計主要體現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+”特色學校的目標定位、獨立的大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究院的構(gòu)建,以及在此基礎(chǔ)上建立的系統(tǒng)化的制度,體現(xiàn)了發(fā)展的整體性和設(shè)計的全面性,既有解決當前問題的問題驅(qū)動意蘊,又有優(yōu)化學校整體辦學效益的頂層設(shè)計,如專業(yè)建設(shè)和課程建設(shè)的大數(shù)據(jù)評價等。
2. 結(jié)構(gòu)優(yōu)化,梳理不同相關(guān)數(shù)據(jù)來源的關(guān)系。普遍認為現(xiàn)有教育體系不是缺乏數(shù)據(jù)(與教育大數(shù)據(jù)的量有區(qū)別),而是數(shù)據(jù)混亂,也就是常說的“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象(李香勇, 等, 2017)。教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的構(gòu)建,結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標是要解決不同相關(guān)數(shù)據(jù)來源的關(guān)系梳理問題。具體而言,在應(yīng)用端,需要按照特定的數(shù)據(jù)標準,構(gòu)建具有互操作能力的應(yīng)用;在處理層,需要將劣構(gòu)、復(fù)雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓤?zhí)行的信息(Global, 2012)。一般而言,來自各種終端的數(shù)據(jù)分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)需要通過人工設(shè)計,教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的建設(shè)將更多富有價值的半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)納入到自身的視野,需要依托一定的數(shù)據(jù)收集模型,同時教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用還需要考慮不同數(shù)據(jù)來源之間的數(shù)據(jù)共享,在數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)倫理的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)各個應(yīng)用專注于自身的責任,在規(guī)范的約束下不斷深入拓展,當用戶需求改變時,不需要改變底層結(jié)構(gòu),只需要改變數(shù)據(jù)來源的接口即可。
3. 良性互動,建立完善的數(shù)據(jù)應(yīng)用運作機制。在教學領(lǐng)域,數(shù)據(jù)挖掘和學習分析方興未艾;在科研領(lǐng)域,大數(shù)據(jù)支持的相關(guān)應(yīng)用逐步建立;在教育管理領(lǐng)域,依托教育大數(shù)據(jù)開展決策成為一種嶄新的思考問題和決策行為方式。人人生產(chǎn)數(shù)據(jù)、人人共享數(shù)據(jù)、人人熱愛數(shù)據(jù)、人人管理數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)全民參與方式,正在改變教育領(lǐng)域數(shù)據(jù)使用的基礎(chǔ)、內(nèi)容和方式,促進了數(shù)據(jù)生產(chǎn)、加工和使用的互動機制的形成。首先,數(shù)據(jù)采集平臺的開發(fā),實現(xiàn)已有數(shù)據(jù)源的整合與利用,為教師、學生和管理者養(yǎng)成數(shù)據(jù)習慣、分享數(shù)據(jù)行為,建立了良好的意識;其次,教師、學生和管理者意識的提升促進了更多數(shù)據(jù)源的需求,促進了更多應(yīng)用的開發(fā)和使用,豐富了教學模式,提高了教學效果。如對基于在線學習開展混合式教學、智慧教室的建設(shè)等,實現(xiàn)了從排斥到喜歡、喜歡到依賴的過程,豐富了數(shù)據(jù)來源;最后,豐富的數(shù)據(jù)來源激發(fā)了管理和科研的積極性,圍繞大數(shù)據(jù)的采集和應(yīng)用的學習分析和教育決策方式大量開展起來,沖擊了原有范式,同時也促使相關(guān)數(shù)據(jù)感知與采集平臺的完善和拓展。
4. 技術(shù)能力提升,通過培訓逐漸實現(xiàn)全員參與和使用。教育大數(shù)據(jù)為教育發(fā)展帶來了新的機遇,然而教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)首先是來源廣泛的教育數(shù)據(jù)的獲取;其次是大量應(yīng)用的投入,與數(shù)據(jù)開展對話和互動;再次是社會對大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的投入,包括建設(shè)大量的基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)標準、應(yīng)用平臺、推廣應(yīng)用等。可以預(yù)見的是,教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈在政策的重點支持下成長,已經(jīng)不能單純依靠信息技術(shù)部門來支持大數(shù)據(jù)的發(fā)展,全員參與、全過程參與、全方位參與是教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈不斷升級和完善的基本條件。培訓教師如何使用各類教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用,理解教育大數(shù)據(jù)思想,依托教育大數(shù)據(jù)設(shè)計自適應(yīng)學習路徑,開發(fā)不同層次和方式的資源,支持教育教學過程,這些都必不可少。在教師群體中,培養(yǎng)教師的數(shù)據(jù)模型建構(gòu)能力,提升技術(shù)水平,是提升全員參與層次的有效方式。對于教育大數(shù)據(jù)的進一步應(yīng)用而言,數(shù)據(jù)模型是對教學與管理進行有效監(jiān)測、評價、診斷和預(yù)測的核心支持(孫洪濤, 2016)。教育大數(shù)據(jù)的模型構(gòu)建,不僅需要正確認識教育大數(shù)據(jù)采集與挖掘系統(tǒng)的技術(shù)水平,還需要具備教育教學知識。而現(xiàn)在的教育大數(shù)據(jù)工作者以技術(shù)人員和科研人員為主,一線教師參與較少,使得其模型建構(gòu)和應(yīng)用開發(fā)不能滿足教與學對教育大數(shù)據(jù)深層次的應(yīng)用。通過全員的理念、技術(shù)、應(yīng)用使用等培訓,配合激勵、制約、引導(dǎo)機制的出臺,促使全員使用教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用并開展科研和教學,尤其是參與到相應(yīng)的模型構(gòu)建中來,是實現(xiàn)教育大數(shù)據(jù)發(fā)展的重要抓手。
(二)“3+3”教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈模型及其內(nèi)容闡述
為了更清晰地闡述“3+3”教育大數(shù)據(jù)生態(tài)理念,課題組設(shè)計了如圖1所示的模型。
整個“3+3”教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的核心是人,分內(nèi)圈和外圈,其目標是人的教學、科研、管理和生活,是建立在系統(tǒng)性、復(fù)雜性、建構(gòu)性、價值引領(lǐng)性和成長性的教育大數(shù)據(jù)整體構(gòu)建思路上的。內(nèi)圈的主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)感知與采集、數(shù)據(jù)匯聚與處理和數(shù)據(jù)分析與決策3大平臺。數(shù)據(jù)感知與采集平臺是通過多種情境感知裝備的投入使用、物聯(lián)網(wǎng)的進一步應(yīng)用、線上應(yīng)用的逐步開發(fā)和整合、外部數(shù)據(jù)的收集等,實施對校園設(shè)施設(shè)備、師生活動、環(huán)境互動的全面感知與采集。數(shù)據(jù)匯聚與處理平臺主要是通過網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)交換中心和云計算中心,實現(xiàn)校園有線、無線、移動互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng),實時匯聚和處理科學、科研、管理和生活服務(wù)全方位的數(shù)據(jù),形成中心數(shù)據(jù)倉庫,并利用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為數(shù)據(jù)的清洗、存儲、挖掘和分析提供高效的基礎(chǔ)平臺。分析與決策平臺是通過360°畫像、數(shù)據(jù)分析、趨勢預(yù)警等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值。基本運作過程是基于中心數(shù)據(jù)倉庫,運用聚類分析、多維分析、報表展示、KPI分析、駕駛艙等技術(shù),進行多層次、多維度的數(shù)據(jù)分析,構(gòu)建實體校園的360°數(shù)據(jù)畫像,實時展現(xiàn)學校的運行狀態(tài),為教學、科研、管理和生活服務(wù)等提供科學、全面的趨勢預(yù)警和決策服務(wù)。
外圈主要是智力支撐、持續(xù)交付和安全保障3大體系。智力支撐體系是依托大數(shù)據(jù)智庫、專家?guī)旖ㄔO(shè),通過提供決策類支持,實現(xiàn)辦學事務(wù)、資源調(diào)度、治理結(jié)構(gòu)優(yōu)化的“數(shù)據(jù)化”。比如通過專業(yè)數(shù)據(jù)庫的建設(shè),形成專業(yè)評價引導(dǎo)的整合數(shù)據(jù),實現(xiàn)專業(yè)評價和調(diào)整(吳南中, 2016)。持續(xù)交付體系指的是通過各類標準化的應(yīng)用開發(fā),以數(shù)據(jù)互訪問、系統(tǒng)模塊化、出入口一致化為目標,支持數(shù)據(jù)的聚合利用,開發(fā)各類教育教學應(yīng)用,縮短教學、科研、管理和生活服務(wù)等信息化應(yīng)用的交付周期,提高應(yīng)用的迭代速度,提升數(shù)據(jù)的共享程度,滿足生態(tài)圈各類主題的應(yīng)用需求。比如學校為跟蹤學習者,建設(shè)了“學習軌道”應(yīng)用,跟蹤和整合學習者在學校生活的軌跡,判斷學習者學業(yè)投入的程度,對偏軌學生進行引導(dǎo)性的提醒。安全保障體系指的是在利用教育大數(shù)據(jù)全過程中,要有信息意識、倫理意識和安全意識。堅持信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全“同步規(guī)劃、同步建設(shè)、同步運行”的原則,從策略方針、管理規(guī)范、技術(shù)和服務(wù)等多個層面入手,完善防護、檢測、響應(yīng)和恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)安全體系。完善防火墻、實名認證等網(wǎng)絡(luò)防護設(shè)施,搭建信息安全的第一道防線;完善病毒檢測、漏洞掃描、入侵檢測、等級保護等檢測設(shè)施和機制,發(fā)現(xiàn)安全薄弱環(huán)節(jié);完善應(yīng)急響應(yīng)、事件處理、調(diào)查取證等制度,確保網(wǎng)絡(luò)安全事件的及時處理;完善備份、恢復(fù)等制度和設(shè)施,確保數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的安全運行;堅持倫理為先,確保教育大數(shù)據(jù)的利用要強化對數(shù)據(jù)倫理的尊重,強化數(shù)據(jù)個人倫理觀,體現(xiàn)為強調(diào)自主性、使用的善意、公平公正和可持續(xù)發(fā)展(吳南中, 等, 2017)。
(三)“3+3”教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈運行成效
1. 初步建成了學校層面的數(shù)據(jù)感知與采集平臺
構(gòu)建了從新生招錄和報到開始的學習者生活數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),涵蓋了校園生活的方方面面,如課程學習計劃、課程學習成績、其他學習成果、獎勵申報與批準情況、課程滿意度、圖書借閱、在線學習情況、食堂超市等后勤體系、智慧長跑等常規(guī)性應(yīng)用的數(shù)據(jù)。在安全領(lǐng)域,對學校校園內(nèi)流動的人員開展了數(shù)據(jù)采集。在學生授權(quán)的前提下,還可以采集學生學校位置數(shù)據(jù)、上網(wǎng)數(shù)據(jù)等,部分教室實現(xiàn)了學生學習全過程數(shù)據(jù)采集,并實現(xiàn)了基于flanders和s-t兩個模型分析學生投入狀態(tài),以表盤方式進行顯示。教師在上課完畢之后,可以對學生表現(xiàn)進行基于整體的查閱,分析課堂結(jié)構(gòu),以優(yōu)化教學。學校與騰訊云和中國移動等公司合作,通過采購云服務(wù)和信息化建設(shè)方面的合作,開發(fā)了數(shù)據(jù)交換中心和云計算中心,加強了數(shù)據(jù)存儲能力和計算能力。
2. 建設(shè)了一大批大數(shù)據(jù)應(yīng)用
開發(fā)了短信系統(tǒng)(用于會議提醒、考試提醒、上課提醒、節(jié)日注意事項、放假提醒等)、迎新系統(tǒng)(新生入籍的相關(guān)環(huán)節(jié))、決策支持系統(tǒng)、教學日志、交通車訂票系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、財務(wù)報賬系統(tǒng)、辦事大廳、大數(shù)據(jù)平臺、學工系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、open-X在線學習系統(tǒng)等一大批應(yīng)用,并設(shè)計了相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集標準,各類數(shù)據(jù)之間可以相互訪問(如圖2所示)。如人事系統(tǒng)可以讀取科研系統(tǒng)的相關(guān)信息,查閱教師的科研進展,用于判斷教師職稱晉升材料真實狀況,分析教師的發(fā)展趨勢等;食堂可以查閱交通車訂票系統(tǒng),用于準備教師工作餐的數(shù)量等;辦事大廳將師生常用應(yīng)用進行整合,登錄上網(wǎng)賬號之后,可以進入相關(guān)應(yīng)用來開展工作,減少了簽字和“跑腿”的次數(shù)。
3. 打通了原有應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)屏障
在原有的框架下,學校建立了一些平臺,如學分銀行平臺、教改平臺、教材管理平臺、質(zhì)量保證控制系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)等,保存了一些數(shù)據(jù)。學校遵循“不破而立”的戰(zhàn)略方針,對具備改造條件的應(yīng)用(如學分銀行平臺和OA管理系統(tǒng))進行改造;不具備條件改造但能有效讀取數(shù)據(jù)的進行數(shù)據(jù)讀取,如教務(wù)系統(tǒng)、教材管理平臺等;對于用處不大甚至沒有用處的應(yīng)用在對數(shù)據(jù)進行清洗、保存后廢棄。經(jīng)過新建、改造、換代等方式,建立了統(tǒng)一入口,規(guī)范了數(shù)據(jù)標準,實現(xiàn)了以單一身份登錄,可以使用學校所有信息化體系應(yīng)用,并對過程進行了數(shù)據(jù)采集。
4. 試點建設(shè)了智慧教室
在部分教室實現(xiàn)了課堂數(shù)據(jù)的全過程采集,通過身份識別(點名、學生座位分布等)、行為識別(教師活動軌跡、PPT采集、板書設(shè)計、學生行為采集)、情緒識別(學生和教師)等,自主分析上課視頻數(shù)據(jù)。申請進入教室上課的教師,需要授權(quán)數(shù)據(jù)采集,可以幫助教師分析教學內(nèi)容的教學效果,引發(fā)學生關(guān)注度提升的學習活動類型等相關(guān)信息,并根據(jù)學生的表現(xiàn)、教學設(shè)計與內(nèi)容的匹配程度、教師的顯著性教學行為等,客觀形成教師課堂質(zhì)量評價報告等。
5. 建成了分析與決策平臺
根據(jù)已有應(yīng)用、已開發(fā)應(yīng)用以及學習平臺相關(guān)數(shù)據(jù)的聚集,以及通過“爬蟲”技術(shù)對相關(guān)網(wǎng)站信息的獲取,形成了“分析與決策平臺”,并逐步擴大應(yīng)用范圍和應(yīng)用層次。現(xiàn)已運行的平臺有實訓室使用情況、科學研究計分情況、科研項目情況、人均借閱情況、專業(yè)發(fā)展情況等相關(guān)平臺(如圖3所示),并按照需求對不同層次的人開放查閱。管理人員和決策者可以根據(jù)數(shù)據(jù)進行決策,開展有針對性的管理工作。
四、結(jié)束語
文章從教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用的問題談起,分析了教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用的掣肘——教育大數(shù)據(jù)本身的缺乏,通過教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈的概念和特征分析,提出了學校層面的“3+3”教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈構(gòu)建模型,并進行了3年多的實踐,在3個平臺和3大體系建設(shè)上都取得了一些進展,體現(xiàn)為數(shù)據(jù)收集和整合能力越來越強、師生使用的大數(shù)據(jù)應(yīng)用越來越多、教與學過程的大數(shù)據(jù)支持越來越廣泛和深入。我們正在開發(fā)和完善基于教育大數(shù)據(jù)校園貸預(yù)警、學習軌跡偏離預(yù)警、職業(yè)潛能與職業(yè)推薦、專業(yè)評價引導(dǎo)機制、質(zhì)量保證體系、校園安全預(yù)警等應(yīng)用。但客觀來說,發(fā)展教育大數(shù)據(jù)、構(gòu)建教育大數(shù)據(jù)局域生態(tài)圈還有較長的路要走。由于教育體系大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才本身不足,深入到學校層面的企業(yè)力量和社會力量不足,教育大數(shù)據(jù)本身的特性也在一定程度上束縛著教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展。“3+3”教育大數(shù)據(jù)生態(tài)圈模型項目的實施,得到了許多同行專家的支持和贊許,但還未能達到預(yù)期的成效。我們深知,取得的成效只是初級階段甚至是萌芽階段。在國家整體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的大背景下,如何進一步落實教育大數(shù)據(jù)的價值和功能,發(fā)揮教育大數(shù)據(jù)與教育教學結(jié)合的增值效應(yīng),仍然需要進一步思考和實踐。
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收稿日期:2018-05-29
定稿日期:2018-08-27
作者簡介:吳南中,博士研究生,副教授;黃治虎,博士,教授;曾靚,碩士,講師;謝青松,博士研究生,副教授。重慶工商職業(yè)學院(401520)。
夏海鷹(本文通訊作者),博士,教授,博士生導(dǎo)師,西南大學教育學部(400716)。
責任編輯 韓世梅