教育數據思維應用的五大陷阱

鐘志賢 胡飛 張義

摘要： 教育數據思維是大數據思維在教育領域的應用和體現，是智能時代教育教學中的重要認知和決策方式，更是當下教育數字化轉型之關鍵“轉思維”的重要內容。誠然，教育數據思維具有多元價值意義，也在大數據思維的時代潮流下獲得了廣泛的擁躉。但是，如同大數據對我們的世界觀、認識論、方法論、價值觀和倫理觀帶來深刻變革的同時也帶來嚴峻挑戰一樣，教育數據思維的應用也可能存在認知誤區和陷阱。研究在理解教育數據思維內涵的基礎上，結合教育數據思維的應用場景，認為教育數據思維的應用存在五大陷阱，即數據主義、全數據模式、數據投喂、算法偏見、數據倫理危機。

關鍵詞：教育數據思維；陷阱；教育數字化轉型；算法偏見；數據倫理危機

智能技術的發展推動了各行業、各領域的轉型與變革，重塑了當今世界的教育生態，以大數據、人工智能、元宇宙等為代表的第四次科技革命為教育數字化轉型提供了發展契機與技術條件。數據和數據思維是數字化轉型的核心要素和關鍵思維模型。同樣，數據也是教育數字化轉型的核心驅動力，作為教育數字化轉型主體必備的思維方式——教育數據思維（educational data thinking），目前已在數據驅動的教學、教育數據治理、精準學習分析與評價、優化教育決策等方面得到廣泛應用，如利用教育數據對學生的學業表現或能力進行描述性、診斷性、預測性分析，構建學習者知識、行為、體驗等模型以對其進行精準畫像，并開展自適應和個性化教學等。然而，在教育數據思維的認知與應用中存在諸如數據主義、算法偏見等誤區或陷阱。因此，充分理解教育數據思維可能存在的顯性或隱性陷阱，有利于推動教育數字化轉型向縱深發展。

一、理解教育數據思維

教育數據思維，是數據、教育數據、思維和數據思維幾者的合成概念，是數據思維在教育認知和決策中的應用。

（一）思維與數據思維

思維是人類特有的一種高級認識活動，旨在探索與發現事物的本質聯系與發展規律，是人類認識客觀世界的高階能力。所有人的思維都深受環境和時代等因素的影響。自大數據作為思維運行的要素以來，人們對數據思維進行了多維多面的認識。

數據思維是一種問題求解和創新能力。數據認知素養之父莫羅曾說，數據思維是數字時代人類聽、說、讀、寫之后的第五種基本生存技能。數據思維從本質上來講，是人類利用數據創造價值的一種思維能力^[1]，它涉及數據的采集、數據關聯分析、用戶畫像以及預測等能力^[2]。數據思維是人們在數據基礎上獲得新知和創新的源泉。

數據思維是一種思維過程。它以人們獲得的數據為基礎，通過數據挖掘和數據分析（包括分析、比較、綜合、抽象和概括，形成概念、推理和判斷等系列思維過程），使人們對客觀事物的認知由經驗判斷轉為數據驅動，由直觀感性轉變為客觀理性的一種思維過程。

（二）教育數據思維

1.教育數據思維的內涵

我們認為，教育數據思維是指基于教育數據識別、理解、分析和解決教育問題的認知與決策方式，其本質是教育主體利用教育數據創造價值的一種高階思維能力。教育數據思維是強調教育數據視角下的思維，是指運用數據科學、統計學相關知識，對教育數據進行處理、分析、評價、創新，并形成解決問題思路與方法的思維活動^[3]。

教育數據思維既是一種能力，也是一種思維傾向，具有四個明顯特征：關聯性思考、基于數據的決策、數據結果的辯證審視及數據的價值創造^[4]。關聯性思考是指通過對數據的處理與分析，思考學習者的學習結果與學習內容、學習資源與教學行為等變量間的相關關系^[5]?；跀祿臎Q策是讓客觀數據在教育決策中“說話”。辯證審視數據結果是指用辯證批判的思維判讀與應用數據，體現人的智慧，不被數據所宰制。數據的價值創造是指利用教育數據創新性地解決現實教育問題，讓教師有機會通過數據深度觀察自身的教學行為和每位學生的真實狀態^[6]。

2.教育數據思維的構成

教育數據思維的主要構成是什么？在公共治理體系中的數據思維，主要包括服務性思維、時效性思維、共享性思維和開放性思維^[7]。大數據促進了人類思維方式的轉變，主要體現為總體思維、容錯思維、相關思維和智能思維^[8]。而教育數據思維主要由數據量化思維、數據關聯思維、數據驅動思維及數據反饋思維構成^[9]。

數據量化思維是指“用數據說話”的思維能力^[10]，以及對教育教學行為進行量化分析的一種思維模式。大數據時代，從原來追問“為什么”到現在關注“是什么”，相關關系逐漸替代因果關系^[11]，即從因果思維轉向關聯思維。數據關聯思維的核心是量化兩個數據之間的數理關系，通過數據間的相關關系預測走勢。數據驅動思維是指基于數據進行的各種教育決策、管理、評價，如精準教學、教育治理和教育系統的變革與創新。數據反饋思維是指將數據分析結果用于教育教學干預決策，或將數據反饋給學生，使學生成為教育數據的主宰者、教育狀態的調控者，充分發揮學生的主觀能動性，促進其自我認知與學習能力的提升^[12]。

3.教育數據思維的價值

如同數據思維具有多方面的價值一樣，教育數據思維也不是簡單的思維模式，而是教育主體利用數據推動教育教學創新發展的高階思維能力，具有強烈的時代感和現實需求。它是開展數據驅動教育教學范式發展的基礎，是教育主體數據素養或數字素養培養的重要內容，更是研究型教師在數智時代必備的思維方式。隨著教育信息化2.0行動計劃的實施，研究型教師逐漸成為中小學教師的一個重要發展方向^[13]。這意味著教師要會利用數據開展教學和科學研究，會分析挖掘相關教育數據，進而解決相關教育教學問題。在數據驅動的精準教學新時期，教育數據思維將不再是數據分析師特有的能力，而是每一位研究型教師都應該具備的。

二、教育數據思維的五大陷阱

任何事物都有兩面性，教育數據思維亦如此。思維陷阱，又叫“認知扭曲”，指的是一種非理性的思維模式。思維陷阱會嚴重阻礙人們對現實世界的清醒認知，使人們陷入局限且無效的思考，做出錯誤的決策^[14]。教育數據思維在助力教育變革的同時，也可能使人們的教育認知或決策落入思維陷阱，如數據主義、全數據模式、數據投喂、算法偏見等。

（一）數據主義（dataism）

數據主義，簡單來說就是一切以數據為先，一切讓數據說了算。數據主義者認為世界的一切關系皆可以用數據來表征，世界的本質就是數據，因而世界由哲學意義上的物質和精神關系，變成了物質、精神和數據的關系。數據崇拜是數據主義的極端表現，主要體現為對數據的極度信任、崇拜，甚至癡迷，以致《未來簡史》的作者尤瓦爾·赫拉利稱之為新興宗教，認為它“崇拜的既不是神也不是人，而是數據”^[15]。許多人癡迷于大數據預測未來的能力，從而被推向數據萬能論。

但人類的精神世界能完全被數據化嗎？答案是否定的。數據主義過分強調數據的技術及工具理性，忽視了教育教學過程的價值理性，而超越教育的人文特質、內在心理和情感意識等很難用數據進行量化和表征。

數據思維能促進教師的思維方式由經驗主義向數據主義轉變。教育中的數據主義主要表現為定量導向的教育評估方式、數據至上的教育思維模式及算法驅動的教育決策范式^[16]。在教育數字化轉型向縱深推進的背景下，量化數據固然增強了教學預測的準確性、教育決策的科學性，但同時產生的負面影響是教師更加依賴數據，好像脫離了數據支撐，一切都缺乏說服力。也就是說，在教育教學中適度應用數據無疑是有利于教學活動的，但倘若教師過度堅持數據主義，則只會模糊或縮小其視界，甚至有可能成為數據的奴隸。例如，在基于證據的教學中，絕對信奉數據必然會嚴重影響教師的認知和判斷，對教學和學生形成刻板印象^[17]。因為其獲取的數據不一定是完全精確的，且數據往往只能簡單反映某種結果或事實，卻不能做歸因分析，更存在數據權益、數據隱私、人性自由的倫理與責任問題和信息安全風險。

（二）全數據模式（full data mode）

全數據模式，是指人們對相關數據的獲取不再僅限于樣本數據，而是全部數據。數據規模的“大”與“小”，通常被認為關乎數據分析結論的準確性。大數據會克服小數據在隨機采樣中存在的偏見，能夠從不同角度、更細致地觀察和研究數據的方方面面。因此，人們通常認為小數據的思維具有較強的主觀性、隨機性和不確定性，大數據的思維則更加快速、科學和高效。

但過于強調數據的“大”與“小”會造成大數據與小數據的對立，忽略兩者的相對性和包容性。我們要認識到，所謂“全數據模式”只是一種理想化描述，大數據和小數據是一對互為映射的概念，數據的價值并不取決于它規模的大小，分析大數據必須以小數據為基礎。再者，數據和信息是瞬息萬變的，無論技術發展如何之快，也無法跟上數據變更的速度。因此，教師得到的“全部數據”是具有歷史性和遲滯性特征的。全數據模式的“全”強調數據量龐大，還可能落入“大而不全”的陷阱中，數據的完整性和全面性等維度還有所欠缺。比如，教師掌握最多的是學生歷次考試的成績數據，若將其作為評判學生的重要標準，缺乏對學生生活、心理等方面數據的掌握，則無法實現對學生全維度、全過程、全場景的數據分析。這不僅會影響教師對學生的教育評價，還會干擾教師的教學決策。

（三）數據投喂（data feeding）

數據投喂，是指數據主體被動接受外界投送的數據，主要表現為數據主體在面對數據時不主動思考，不推理和質疑，只被動接受大數據算法的“投喂”。

教育領域的數據投喂現象不勝枚舉。例如，某些教學輔助軟件或學習軟件會讓師生進行興趣選擇并填寫相關信息，然后通過算法精準推送迎合師生興趣的某方面內容，實施精準的數據投喂。這看起來是一種高效的學習方式，實則可能嚴重限制其認知發展和認知自由。又如，教師通過獲得學生的考試成績來判定學生學習水平的高低，但考試成績并不能完全代表學生的真實水平。學生考試時的狀態、外界環境的干擾等因素都會影響其成績表現。另外，教育大數據因其龐大體量和驚人增速，難以逐一驗證，其中不免存在虛假不實的教育數據，教師在未加辨識的情況下很可能被投喂錯誤的教育數據。

數據投喂的危害極大。作為主體的人類已被裹挾進了云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能等技術框架之中。但是人類在享用技術革新帶來的便利的同時，也被智能算法推薦投喂，使得“信息繭房”“回音壁”“井蛙共振”等效應頻發，乃至形成“網絡巴爾干”或圈層固化等現象，甚至成為“缸中之腦”。對于教師而言，被投喂的教育數據是真實的還是虛假的，數據是否準確可靠都不得而知，有數據不一定就有真相。此外，雜亂無章的數據極有可能造成數據混沌化，導致數據整合困難和解釋缺信。作為教育數據應用的主體，教師如果過于依賴數據投喂，可能導致其主觀判斷力、問題洞察力、教學創造力持續弱化，產生視野狹窄、認知受限、偏見嚴重等不良后果。

（四）算法偏見（algorithmic bias）

算法偏見，是指算法程序在信息生產與分發過程中失去客觀中立的立場，造成片面或者與客觀實際不符的信息、觀念傳播，影響公眾對信息的客觀全面認知。人類進入了一個數據可以對人類進行算計的時代。數據驅動的計算容易使人陷入數據算計與算法偏見的泥沼。大數據自身存在的片面性可能導致教育大數據和教育人工智能應用先行就嵌入了無意或未知的偏見，數據偏差必然產生算法系統推薦的偏見。歷史數據的偏見、數據采集不充分和數據集特征選取不當都會落入算法偏見的陷阱。當主觀的算法偏見滲透于教師的教育教學和管理過程，教師的教育決策質量就會降低，導致學生受到不公正對待^[18]。

首先，數據平臺一邊記錄學生的學習數據，一邊為每個學生貼上標簽，且這些標簽會跟隨學生檔案一直存在。這些數據標簽對學生進行簡單粗暴的定義，聚焦和放大學生的缺點與不足，無疑會對學生成長產生負面影響。其次，數據驅動和算法預測只能得到學生學習行為的傾向，并不能準確反映學生的所思所想，且在一定程度上束縛了學生意愿、限制了學生自由?！熬珳省辈坏韧凇皞€性”。海量的教育數據正在以指數式快速增長，數據驅動所產生的結果只是其中的一種可能，并非唯一標準和最終答案。數據提供了擴展思維的空間，從多角度、多層面思考問題，也要求人們解放思想，不斷吸收新的信息，從而形成新的思路和方法^[19]。教師若不能在教育過程中理性審視數據驅動帶來的弊端，必將深陷算法偏見的泥潭。若要合理規避數據算計和算法偏見，教師應改進升級教育數據的收集方式、代表性和質量，精確收集當前數據，合理矯正歷史數據；遵從教育公平公正原則，制定清晰的算法評估標準^[20]。

（五）數據倫理危機（data ethics）

數據倫理，是指對數據生產、治理、使用和共享過程中個人和機構需要遵守的社會道德和科學規范，是數據從業人員和機構應該遵從的職業道德準則。但個人的有限理性、數據權力的形成以及規約機制的滯后等因素致使數據倫理危機的產生，主要表現為：數據濫用和違規共享侵犯用戶隱私、數據霸權催生數據壟斷、數字身份陷入倫理困境、數據疊加算法支配個人、數據作假引發信任危機、數字鴻溝加劇社會不公等。例如，數據的“誰收集誰擁有”“誰投資誰擁有”“誰控制誰擁有”的叢林法則形成了數據壟斷和“跑馬圈地”格局^[21]，甚至會引發數據霸權現象。

在教育領域，互聯網使教師可以獲取大量教育教學數據，但同時也引發了數據隱私和安全等問題。首先，學生的各種數據都被記錄，教室和校園無處不在的監控設備記錄學生的一言一行，使學生完全處在“第三只眼”的監視之下。在一個幾乎完全透明的環境中學習和生活，學生喪失了自我空間，自身隱私無法得到保障。其次，國內缺乏關于教育數據隱私泄漏影響評估的研究，教育數據采集與共享的合法范圍未加明確，監管制度并不完善，容易深陷教育數據倫理與安全的漩渦。比如在過程性評價中，學生通常對智能設備、視頻錄制、線上平臺等渠道收集自身的教育數據缺乏知情權，學生不知道自己的哪些數據會被收集、數據將作何用途；在總結性評價中，在試卷的批改、成績的錄入等過程可能存在人為篡改數據的倫理問題。在教育數據管理上，由于管理的紕漏或管理人員道德倫理的喪失，可能導致師生的教育數據和敏感信息遭受泄露和販賣的風險。在數據分析過程中，算法分析的局限性及“算法黑箱”等問題可能造成技術偏見等倫理問題。學生作為教育數據的主要來源，對其自身數據隱私的知情權和控制權可能受損。

三、結語

數智時代，教育走向數據思維是不可逆的，師生或教育管理者必然要學會與教育數據思維共生共存。上述教育數據思維應用的陷阱可能是顯性的，也可能是隱性的。為避免教育數據思維應用陷阱，首先，我們應樹立正確的教育數據使用意識和使用動機，這是合理利用教育數據的前提，也是發揮教育數據效用的理念引領與價值導向；其次，在堅持教育數據技術理性的基礎上，要融入人文精神以彌補數據主義盛行下人文主義的缺失，使技術理性與價值理性和合共存，切實把握教育數據蘊含的機遇；最后，要培養良好的教育數據思維，如培育教育數據理念、提升數據處理技能、洞察數據與教學的聯系、研判教育教學問題、培養數據批判精神和創新教育教學模式^[22]。當然，最有效的方式是從游泳中學習游泳，因此教師要對數據的應用積極實踐，不斷地利用數據識別、理解、分析和解決教育教學問題。

教育數據思維本質上來說是人機協同的思維，使用中應確保人類“數字主體性”作用機制，如數字自信、數字勝任力、數字問責和數據正義等，確保由人類控制和使用數據思維來為教育教學服務，如診斷問題、復刻現實、精準教學、學情分析、教學決策和教育治理，等等。例如，今天每個人都是主動或被動的數據制造者，數據足跡實時采集、無處不在，但數據的意義判讀取決于數據主體的數字素養。

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