大數據在高校網絡教育中的應用

黨勛　秦楊碩

一、 大數據改善了高校學習者網絡教育的個人體驗

1.大數據為個人提供更具有針對性的網絡教育。大數據對大學生學習過程中產生的大量數據進行分析，目的是評估學生的學業是否進步、預測未來表現如何、發現潛在問題。數據來自學生的顯性行為，如完成作業和參加考試的情況；數據還可以來自學生的隱性行為，如在線社交，課外活動，論壇發帖以及其他一些不直接作為學生教育進步評價的活動。學習分析模型處理和顯示的數據幫助教師和學校更好地理解教與學，教師和學校掌握了這些數據后將會更有針對性地對大學生進行培訓和教育。

對于學生本身而言，大數據對學習者學習過程的數據來進行分析，并用來優化學習，以基于學習行為數據的分析為學習者推薦學習軌跡，開展適應性學習、自我導向學習。用一個簡單的場景來進行說明，一名學生通過電腦來學習英語閱讀，他每讀一篇文章，電腦就會搜集一系列關于掌握內容用時長短的數據。每次作業后，一個小測驗就會出現在屏幕上，提出一些關于詞匯和閱讀理解的問題。學生在回答每個問題時，他的回答是否正確，以及他的成績在班里處于什么水平，和全國學生相比處在什么位置，都能立即得到反饋。對于那些難題，電腦會告訴他一些網絡鏈接，這些鏈接的網頁對那些詞匯和概念有詳細的解釋。最后，這位同學在一定程度上就可以決定自己怎么樣學習，學習多少，完全針對自己的學習意愿。

2.大數據使網絡教育的過程更為科學。簡單的數據分析并不能全面地反映出網絡教育中的問題，因為影響教育成績監測的因素有很多。比如，一個學生在考試的第一部分耗時太多，是否意味著其接下來就會飛速、凌亂地答題從而降低正確率。一道問題的答題順序、結果、具體情況，都給研究者提供了大量前所未有的數據，而這些是簡單的數據無法反映出來的。運用這些大數據，研究者就能獲悉到底是什么因素為學生構建了最好的學習環境。理解這些重要的問題有助于教育工作者給學生創造一個科學的學習模式。

大數據的應用讓監控學生的每一個網絡學習行為成為可能。為了提高學生的學習成績，老師甚至需要知道他們回答一個問題用了多少時間，回答這個問題使用了哪些資源，哪些問題被忽略了，為了回答這個問題做了哪些研究工作，這個問題與其他已經回答了的問題之間存在什么關系。這些數據的組成，才能讓老師知道對每個學生提供什么樣的建議才是最佳的。學生寫作業和答題的信息能立即自動被網絡監測到，老師能夠在第一時間將這些信息反饋給學生，甚至在線批改和點撥。網絡教育變得不僅科學，而且高效。

3.大數據使網絡教育過程更有趣。被譽為“大數據時代的預言家”舍恩伯格表示大數據使得教育不只是“你講我聽”，或是選修科目更多而已。大數據幫助大學生以前所未有的視角判斷什么可行、什么不可行，展示那些以前不可能觀察到的學習層面，進而可以基于學生的需求實現教育的“私人訂制”。

大數據會幫助老師更好地開展工作。以前老師不知道哪些部分的內容是學生有困難的，哪些學習材料是學生感興趣的，接下來的教授重點應該是什么。大數據可以通過對數據進行分析來提供這些信息。大數據還可以幫助老師們更深入了解學生的學習興趣和學習風格。以前照本宣科式傳授技能，要讓位于組織學生討論的技能，讓位于從數據中獲取學生學習信息的技能，讓位于根據數據對學生進行個別引導的技能。學生可以學習到自己想學習的東西，積極性就會提高，與老師形成良好的課堂互動，讓教學變得更加生動有趣。

蘇迦特的一個觀點很具有代表性：“你能夠想象和確認，你所教的和考核的東西，在今后20年學生們走向工作崗位時還管用嗎？”為此，蘇迦特分析，只有三種最基本的東西在今后的大數據時代是學生用得到和必須學的東西：“第一是閱讀，第二是搜索，第三是辨別真偽”，談到數學，蘇迦特說：“也許數學，將成為一種體育運動”?；灸芰用總€孩子特長的“體育運動”，構成了蘇迦特心目中的未來教育，無論大數據對信息系統是一種顛覆性或是粗略的技術都將成為一種時尚。

二、 大數據優化大學生網絡教育的流程設計

1.優化學習分析系統 。教育環境的設計、教育實驗場景的布置、教育時空的變化、學習場景的變革、教育管理數據的采集和決策，這些過去靠拍腦袋或者理念靈感加經驗的東西，在云、物聯網、大數據的背景下，變成一種數據支撐的行為科學。比如，新一代的網絡學習平臺就多出了行為和學習誘導的部分，這些平臺通過記錄線上學習者鼠標的點擊特征，可以研究學習者的活動軌跡。如鼠標點擊次數、位置、頻率等，可以發現不同學習者對每個知識點的反應，平均時間是多少，哪些學習內容更能吸引學習者，哪些學習內容耗費時間較多，從而知道哪些學習內容需要重復和強調，哪種講述方式或學習工具最有效。這些數據被研究者反復分析，將大大促進教學方案的改進，使教育者對高校學生的學習情況有更為科學準確地評估。

2.優化課程設計。在大數據挖掘技術應用中，通過大數據可以了解到學習者平時的一些習慣和做法，進行分析，從而對擁有相似特點的學習者進行分類。比如區分性格相對活潑和性格稍微內向的學習者，根據不同的性格，進行不同的規劃和管理，將性格和興趣相近的學習者安排在相同的網絡課堂，既能夠因材施教，又能夠節約教育資源。

大數據的應用通過監控學生閱讀電子化的課程材料、提交電子版的作業、智能在線與同學交流、完成考試與測驗，就能讓其計算程序持續、系統地分析每個學生的教育數據。老師得到的不再是過去那種只展示學生分數與作業的結果，而是像閱讀材料的時間長短等更為詳細的重要信息，這樣老師就能及時診斷問題的所在，提出改進的建議，進而優化課程并預測學生的期末考試成績。利用大數據設計出適應性的課程學習系統向學生提供個性化的課程設計服務，并向他們提供真實可信的學習數據，讓學校通過這些數據提高學生的學習效果并降低教學成本，包括數學、英語，以及寫作等技能開發課。

3.優化考試設計。假設一名學生開始“人口遺傳學”這個單元的學習。在線學習系統在學習面板上顯示了20種不同的“人口遺傳學”的學習資源，包括主講教師的講座、可視化方式展示遺傳學概念的視頻、交互式“人口遺傳學”仿真游戲、一個在線協作小組項目、紙面作業和實操作等等。每個學習資源旁邊都顯示了一個評級欄，涉及其涵蓋了多少“人口遺傳學”的內容，以前有多少學生收獲到良好的學習效果，還有學生對這部分資源的難易和喜歡程度的評定。這些評級來自所有學生過去的學習活動，如花費的時間、作業表現、學習活動和考試成績的統計。學生根據評級選擇一個網絡資源來進行學習。在和資源交互的過程中，相關數據被用來持續更新系統的模型，以顯示他到底掌握了多少“人口遺傳學”內容。在學生完成這個資源的學習后，系統會更新每個“人口遺傳學”資源顯示在面板上的評級。這些評級表明了在每個資源的學習中，學生還有多少沒有掌握的內容。在任何時候學生都可以選擇參加一個“人口遺傳學”單元的在線測驗。學生在測驗中的回答讓系統和學生本人能更好地了解他們已經掌握了哪些內容，不同的資源對掌握內容的幫助有多大，以及還有哪些需要加強學習。教師和學校也能訪問這些在線學習數據，以此來了解學生們的學習成就。這樣，學生就不是為了考試而學習，真正實現通過考試更好地進行學習。大數據與網絡教育的結合使考試變得更有意義。

三、大數據推動網絡教育相關技術進步

1.大數據使數據挖掘與“建?！奔夹g統一?！敖！奔夹g可以實現建構主義的建構目標，建構主義可以給學習者創造一個學習情境，讓學習者對知識點從不同角度、不同側面、不同時間入手進行學習，這樣可以更好地形成對問題的深層次理解和解決。數據查詢只能完成淺層次地學習，而想進行深層次地學習則需要數據挖掘。大數據可以通過數據挖掘提取各種數據特征形成學習模型。通過大數據，學習者可以系統地找到各種規律，并能應用到新的學習情境中去使學習者形成一種深刻的數據理解。大數據可以利用立體分析處理能力，對所有的數據之間的關系進行分析，這樣可以激發學習者的主觀能動性。

2.大數據使學習資源庫更為豐富。在信息資源庫建設中，大數據的數據挖掘技術提取和分析來自各種數據源的信息和數據，發現有用的信息，可以揭示知識點之間聯系或者隱藏的學習規律，為學習者提供高效的幫助。在這個過程中，數據挖掘則是最為重要的，挖掘的數據質量越高，那么學習者個體的學習特征和學習結果的分析越真實可靠。

大數據憑借大量的數據，可以對學習者信息數據從個性、能力、發展水平、知識水平、興趣等多個角度進行抽取和清洗，對學習資源數據的篩選和劃分按主題和知識點來進行。所以學習者的學習資源庫將更為豐富，提高學習者解決實際問題的能力。

3.大數據使醫學的虛擬現實技術成為可能。醫學虛擬現實技術應用大致上有兩類：一是虛擬人體，也就是數字化人體；二是虛擬手機系統，用于指導手術的進行。虛擬現實技術應用的基礎就是建立模型，大數據收集大量的人體身體機能的數據和實際操作手術的數據從而使人體數字化、手術虛擬化。借助于HMD和感覺手感，高校的學醫者可以通過對虛擬的人體模型進行手術。這種技術的應用將極大提高醫學院學生的實際操作能力并節約活體實驗成本，提高手術質量。

4.大數據使商業網絡教育產品革新?！跋＞S塔斯學習”是一家專門聚焦于運用預測性分析、機器學習從而提高學生成績的年輕公司。該公司在高等教育領域建立起最大的跨校學習數據庫。通過這些海量數據，能夠看到學生的分數、出勤率、輟學率和保留率的主要趨勢。

在加拿大，總部位于安大略省沃特盧的教育科技公司“渴望學習”面向高校教育領域的學生，推出了“學生成功系統”的新產品名用于預測并改善其未來學習成績的大數據服務項目。

培生高等教育分公司的總裁格雷格·托賓說：“個性化學習是未來教育的一個關鍵點。我們把紐頓的技術整合到‘我的實驗室/高手掌握這個產品中，是整個行業進入個性化教育新時代的引領風氣之舉”。紐頓的創辦人、首席執行官何塞·費雷拉說：“從今年秋季起，培生的課程材料將在紐頓技術的支持下，開始適應性地滿足每個學生獨特的學習需求。學生能夠生成大量有價值的數據，紐頓可以分析這些數據，以此確保學生以最有效、最高效的方式學習。這是教育的一個新的前沿領域”。按照已經達成的協議，這兩家公司2013年將進一步擴大合作，把大學數學、大學統計學、大學一年級作文、經濟學以及科學等領域納入其產品中去。

（作者單位：中國礦業大學文學與法政學院）