中小学教育中的大数据应用认识

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  大数据就是巨量的数据,典型为PB或者EB存储数量级的数据。Byte、KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB、DB、NB,按照进率1024(2的10次方)递增,按照目前主流硬盘TB单位计算,一个PB概念的存储就不是一个普通机房所能容纳,而EB存储或许只有搜索引擎公司才具备。
  大数据意义之“大”,更深层次的在于对海量数据的采集处理、统计分析、挖掘应用,而且这些分析处理并不是一般数据库和软件技术所能承受,而必然采用分布式架构,依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。
  所以,不能简单地以数据的规模大小来界定大数据,而是要注重是否满足用户需求的数据处理与分析的复杂程度。
  一、教育大数据的资源共享功能
  2012 年9 月29 日,国务委员刘延东在全国教育信息化工作电视电话会议上提出:“‘十二五’期间,要以建设好‘三通两平台’为抓手,也就是‘宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通’,建设教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台。抓住机遇,乘势而上,开拓进取,以信息化带动教育现代化,促进我国教育事业科学发展的重大战略任务。”
  教育信息化目前大力发展,“三通两平台”建设为教育的大数据应用奠定了坚实的基础。教育教学管理涉及的大数据非常广泛。在教育管理平台、资源管理平台、在线学习平台、课程管理平台、视频直录播平台、校园一卡通等等系统中,日常教育教学活动中所产生的管理人员、教师、学生以及家长等各类行为数据,如师生基本信息、教育管理及考勤、学籍学分处理、教学活动信息、教育教学研究、设备仪器管理、各类通讯信息,都可以成为教育大数据。
  在这个信息时代,大数据的资源共享应用在教育信息化中起到越来越重要的作用,在很大程度上帮助了教师创新教学模式和教学方法。而如何用好大数据深层次的功能,是我们面临的重要的课题。
  二、教育大数据的分析应用功能
  有人说:我们正在使用大数据,正在下载文字、图片、视频、课件,正在利用平台及平台资源开展一系列教育教学活动。的确,这是应用,但不是分析应用,不是大数据层次的应用。
  2012年,浙江诸暨、东阳相继出现教育云概念。诸暨区域教育云从软硬件系统需求角度出发,东阳教育云全国规模化应用试点从资源建设角度出发,相继获得了省级、国家级认可。这是教育相对发达省份浙江的两个县级市在教育信息化发展的今天,为适应日益增长的教育教学应用实际需求而进行的新模式的探索。
  大数据用最原始的方式入“云”,简单地说,是每一个人、每一个部门、每一个家庭、每一个行业,不同个体、单位进行各类行为操作的汇总。它记录的不单单是输入的数据本身,而是延伸植入了输入者本身的一切相关联信息。当你在论坛发表一条消息,你的资料同时就被关联,一起被关联的还有你曾经在网络上发布其他信息,以及与你相关的联系人。这不是简单的数据拷贝,也不是数据录入员的简单录入。在这样的情况下,教育资源云技术化,首先就摆在了我们面前。
  (一)云计算与大数据的关系
  2006年8月9日,Google首席执行官埃里克·施密特(Eric Schmidt)在搜索引擎大会上首次提出“云计算”(Cloud Computing)的概念。
  云计算是为适应越来越大的计算、越来越多的数据、越来越快的速度要求而产生的主流IT技术。当云计算出现之后,大数据概念自然而然地进入IT视野,并迅速引发全球范围内深刻的技术变革,乃至应用到各个领域。
  如果说大数据是战略资源,云计算则是调配资源的指挥系统。云计算和大数据关系密切,两者相辅相成,不可分割。大数据是云计算的对象,脱离了大数据的应用实际,云计算就没有生命力。云计算是大数据的基础,为大数据提供了可以自由扩展、相对适宜的存储空间资源,还使得对大数据的分析处理能够及时有效。所以,云计算技术的逐步完善,为教育大数据的深层次应用提供了可能。
  (二)教育大数据应用功能剖析
  1.大数据能有效监控教育教学质量
  中小学教育教学质量监控具有“全要素”“全过程”“全员性”“全方位”等四大特点。“全要素”是指教师教学过程、学生的学习掌握、管理人员工作质量等所有因素;“全过程”是指教育教学的全程,包括教学过程的教学计划、教学实施、教学反思阶段,学生的入学、学习、考核、毕业等等;“全员性”是指有关中小学的教师、学生、管理工勤人员的一切相关内容;“全方位”是指不仅包括教学过程、教学效果,也包括在科学的基础上,对教学过程实施有效控制。有了现代化的教育教学环境下大数据平台的支撑,四“全”问题引刃而解。
  (1)及时准确反馈学生信息
  一般各类课程中心网站提供了学习各学科课程知识的功能,而目前流行的慕课(MOOC)平台,参与者可以在线提问,其他人可以进行交流解答,也有可能穿插一些小测试,能够反馈学习情况。在这样的教学过程中,大量的实时数据被慕课平台记录,并经过相应分析处理,原来杂乱的单个数据累积起来之后,学生的行为就能呈现出规律性,从而科学地反映出学生在整个教学过程中所处的状态及存在的问题。这样就可以有根据地调整学习内容或有针对性地进行学习,大幅提高教学质量。根据大数据总体分析结果,管理部门也可发现传统模式下无法发现的问题,并采取针对性解决方案,进行更有利的课程设计,更好地促进教育的发展。
  在信息化的环境中,教师在设计某课的时候,可以逐步提出问题,并由学生反馈相应的答案到移动终端。在教学过程中,时间节点由教师控制,而这个时候学生只需要在相应的知识点这里点击“A”或者“B”,“是”或者“否”,如同鼠标左右键的点击一般简单,等到讲解完毕之后,教师马上就能知道,多少学生在何时已经出现错误。
  (2)科学比对不同类型的数据
  拥有Nike+标志的耐克鞋,表示内含芯片和传感器,可以记录步伐、步速和跳跃的高度等数据。Nike同时也建立了一种新标准,并赋予一个标准化的数值Nikefuel,它能够不受时间和项目限制,以特定的方式记录个人运动表现及方式,并能将不同个体的不同运动进行对比。此外,Nikefuel也能起到平台的作用,串联整个Nike+社区的人进行合作沟通、比赛交流,再相互激励,进行更多的运动。此种模式下,如果罗杰·费德勒穿戴Nike+打网球,而科比·布莱恩特通过Nike+打篮球,但是他们仍然可以通过Nikefuel值互相进行比赛。   如此,我们便可设想,在教育部门组织开展教师或者学生的各项考评或者比赛时,在组织有困难的情况下就没有必要一定要分组分学科进行。调用中小学各学科以往的成绩统计信息的大数据作为大样本依据,小学组参赛选手成绩与小学组大数据比较,中学组参赛选手成绩与中学组大数据比较,得出各自的相对位次,即可确定胜负。
  即使是严谨如高考,考生也完全可以自主选择考试时间分批进行。高考试卷由电脑随机出卷、自动打印,在经过考生答题和自动回收、智能阅卷,实现一系列全自动化模式,绝对保证公平公正。其中最重要的一点,是考生试题的不同与成绩判定准则。我们可以根据全市、全省、全国的大数据成绩进行比对,考生的试题无论难易程度如何,均可自动分析难度系数评定分数;也可以根据答题时间、答题方式、答题要点掌握作为一些辅助评定指标。如A、B两考生,同样答对了某题,但是大数据记录的时间显示A比B快,则A成绩比B高;假如事先设定甲答题策略优于乙答题策略,则在答题时间差不多的情况下,使用甲答题策略的考生成绩更高。
  2.大数据能综合优化教育教学策略
  在对教育教学质量进行有效监控的前提下,大数据可以及时在调整教育教学策略中提供依据。通过对学习者的反馈信息进行分析,可以适当调整教育教学流程。如在教学设计时,A知识点的教学时间为6分钟,B知识点的教学时间为8分钟,总计14分钟,在进行相应课内测试后,如果得出学生对A知识点的掌握度为80%,对B知识点的掌握度为70%,那么就能在下一堂课调整教学设计,如A知识点5分钟,B知识点9分钟,或者根据不同情况的需求,A知识点7分钟,B知识点7分钟。
  3.大数据能有效建立师生个体模型
  师生个体模型可以包括师生个体的教学状态数据、思想行为数据、知识体系数据等档案记录。教学状态数据,如学生在学校中各学科、各活动的参与度,又如教师在某一课程中的教学信息汇总,包括教学设计、课件制作、课程教授、教学反思等信息,还可以包括网络即时课程评估、再设计;就思想行为数据来说,可包括学生从进校开始的一系列思想行为数据,如按时上课下课、体育课运动量、食堂就餐等信息,甚至是到过的每一个地方、交流过的每一个人员等信息;知识体系数据可以是学生在一系列课程中的表现,如回答各类问题的数量、答案的正确率、花费的时间等等。
  在教育信息化大形势下,教育软件硬件持续投入、智慧校园建设不断加强、教育技术研究深入开展,全国2亿中小学生在学习、工作、生活中衍生的无可估计的大数据,为教育教学改革良性发展提供了充分依据与良好机遇,充分吸收、分析、挖掘和应用这些数据,是教育教学管理信息化发展的必然追求。
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