大数据在农村留守儿童学校教育中的应用路径研究

2019-06-27亓建芸杨波崔晓鸾

中国教育信息化·高教职教 2019年5期

亓建芸杨波崔晓鸾

摘要：农村留守儿童是受城乡二元经济结构影响最大的一个社会弱势群体，留守儿童教育是留守儿童存在的核心问题。在留守儿童家庭教育功能弱化的背景下，学校作为有目的、有计划、有组织地对学生施加教育影响的专门教育机构，其教育方式的偏向与乏力使得留守儿童教育问题日益突出。以学习分析与预测为核心的教育大数据能够解决留守儿童学校教育所面临的教学缺乏针对性、干预缺乏及时性以及管理缺乏有效性等难题，从而提高留守儿童学校教育的教学质量，有效发挥学校教书育人的功能。

关键词：大数据;留守儿童;学校教育;学习分析

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2019）09-0050-06

一、引言

随着我国经济的快速发展，大量农村务工人员流动到城市，加上农村地区环境、文化、经济、政治等因素的综合影响，农村留守儿童问题不断显现出来，以教育为核心引发了一系列心理健康、安全等问题。当前农村学校教育发展面临着教育不公平与教育不均衡等诸多挑战，留守儿童的教育问题是影响其社会化发展的重要因素，其中学校教育被赋予了更多的责任，同时也被寄予了更高的期望，因此农村留守儿童学校教育问题的解决显得尤为迫切。

大数据体现了跨领域的数据融合，大数据的体量性、多样性、价值性和速度性等特征决定了大数据使用的重要性和必要性。大数据与教育的深度融合为当今的教育改革带来了契机，同时能够有效地破解教育教学面临的各种难题。基于教育大数据的分析与预测功能可以为学校教育教学问题提供针对性的解决策略，以此提升农村学校教育教学质量，促进留守儿童自身良好的发展。

二、农村留守儿童学校教育存在的问题

农村留守儿童是指由于父母双方或一方外出打工而被留在农村的家乡，并且需要其他亲人或委托他人照顾的处于义务教育阶段的儿童[1]。伴随着经济的发展，农村留守儿童数量也在逐年增多。在宏观层面上，国家出台了《中国儿童发展纲要（2010-2020年）》、《国务院关于加强农村留守儿童关爱保护工作的意见》等相关的文件加强对留守儿童群体的关注，这其中对中小学生的在校巩固率和义务教育入学率等问题给予高度的重视;而在微观层面上，对于学校教育中存在的实际教学难题并没有形成持久有效的解决策略，也没有采取特别的支持关护措施。

学校教育主要包括对学生的学习、心理素质、人格及思想品德等方面的教育。农村留守儿童学校教育问题会受教师、环境、学生、资源等不同程度的影响，主要体现在教育资源、校园人文及教师因素三方面，研究者从不同的角度提出了各自的观点（如表1所示）。

1.教学资源

教学资源是为教学的有效开展提供了各种教学资料，也包括教师资源、教具、基础设施等。农村教学资源的短缺一方面是因为教育基础设施不完善，缺乏硬件设施，单一的教学方式不利于留守儿童学习成绩的提高;另一方面则是因为师资力量、教学基金等资源长期短缺。农村学校面临着巨大的财政压力，教育资金不到位，而受教学基金制约的教育基础设施建设就无法进行。教师资源的短缺首先表现在优秀教师数量的紧缺上，由此形成师生比例的失调，不利于学校对留守儿童的教育与管理;其次，教师教学能力的不足严重影响学校的教育教学成效。留守儿童正处于认知发展的过渡阶段，受学习资源的影响较大，所以教学资源是影响农村留守儿童学校教育的一个重要因素。

2.校园人文

良好温馨的人文校园有助于留守儿童健全人格的养成，有利于他们学习动机的提高、学习态度的培养以及学习能力的提升。远离父母的孩子极容易形成不良的自我心理认知，他们在心理上急需要得到他人的关心与认可，在此情况下，学校环境下人际关系的交往就显得尤为重要，良好的校园人文对留守儿童良好人格与心理的养成是至关重要的。教师给予留守儿童的关心与呵护、教师与学生之间友好的交流，同龄人之间的和谐交往均可弥补留守儿童长期的亲情缺失。而在农村留守儿童学校，教师也面临着多方面的压力，他们没有更多的精力去特别关照“留守学生”，特别是随着近几年“留守儿童”队伍的日益庞大，他们更是心有余而力不足[13]。而教师的不闻不问势必要加剧留守儿童的心理问题，同学之间的矛盾与隔阂，也会使得留守儿童的性格更加孤僻，进而严重影响了留守儿童的学习，致使留守儿童在人际关系和自信心方面显著地不如非留守儿童[14]。

3.教师因素

教师是学校教育的承担者与执行者，学校教育成功与否的关键就在于教师，教师行为、教师效能及教师素养等都会对留守儿童产生影响。首先，教师作为知识的传授者、课堂的管理者和学生的评价者其自身的素质必然影响到留守儿童知识的获得、情感和个性的发展[15]。农村留守儿童学校部分教师的教学能力较城市学校教师来说相对偏低，教学质量不高，学生学习兴趣不强。其次，教师对这一群体没有正确的认知，受应试教育“分数至上”的影响，教师对他們的关注大多只停留在学习成绩上，忽略了心理、安全等问题的教育。“如果学生没有家长管教，老师也很难帮助他变好;教师对留守儿童的影响小于家长;我努力帮助留守儿童，但效果不显著;留守儿童出现的问题较多，使我感到疲劳”等现象占有很大的比率，这也从侧面反映了教师对留守儿童问题的态度与看法[16]。农村山区学校有很大的缺编现象[17]，优秀教师过度集中在城市，使得山区严重缺乏高水平、高素质的教师，滞后了农村教育的发展，影响了留守儿童的学校教育。

针对学校教育出现的问题，教育大数据可以助力于留守儿童学校教育，完善教育手段使留守儿童得到与自身期望相适应学校教育，通过学习分析技术实现留守儿童个性化学习。另外，借助大数据分析技术可以有效地分析出留守儿童产生心理变化的因素，学校与教师对其进行有针对性的心理疏导，建立良好的师生关系与生生关系，创设良好的校园人文环境，促进留守儿童健康发展。

三、大数据促进留守儿童学校教育发展的适切性分析

只有充分掌握留守儿童学习生活的现状，才能有针对性地解决其在教育中存在的诸多问题。而教育大数据能够切合留守儿童学校教育发展，促进留守儿童教育问题的解决。教育大数据对留守儿童教育发展的适切性体现在以下几个方面：

1.教育大数据弥补了留守儿童学校教育资源的不足

基于数据的视角分析，留守儿童在学校学习和生活中所涉及的数据是庞杂无序的，面对大体量、多类型的教育大数据，云技术与教育大数据的结合使得数据的处理变得高效，减少了教师教学与管理的压力。数据分析利用教育大数据的数据挖掘和学习分析技术，为教育干预提供大量有关留守儿童学习能力及学习需求等信息，解决教学活动缺乏针对性、可行性的弊端，为教育活动的个性化、教育管理的人性化提供有价值的参考依据。另一方面，教育大数据极大地丰富了教学资源，实现了资源的扩充与共享，大数据背景下的学校教育可以利用教育平台提供的丰富教学资料、教学案例作为教师与学生借鉴与学习的资源。这些资源为教师提供大量可供参考的教学数据，丰富了教师的专业知识，充分满足了留守儿童的学习需求。

2.教育大数据满足了留守儿童学校教育针对性的需求

数据能够真实地反映某一事件发生的因果关系，这就使得对某一对象或问题的分析有据可依，真实有效地反映彼此之间的联系。教育大数据迎合了留守儿童学校教育发展缺乏针对性的需要，要对学校教育问题进行深度分析并得以有效解决，反映留守儿童自身学习与生活等情况的数据信息的获取是必不可少的。大数据具有从海量复杂的数据中寻找有意义关联、挖掘事物变化规律、准确预测事物发展趋势的特点[18]。教育大数据介入留守儿童学校教育，能够提高留守儿童学习分析的精确性，实现“以人为本”的教育理念，促进学生的个性化学习。

3.教育大数据驱动了留守儿童教育决策与教育管理的科学化

教育大数据背景下，海量的数据资源使得教育决策与教育管理有据可依、有章可循。在学校基础设施完善的情况下，建立留守儿童成长档案，记录留守儿童的学习与性格特征，学校通过对留守儿童各类数据的采集、传输和汇聚，利用大数据技术对采集到的数据进行量化分析，为教育决策者提供有效的决策支持，促进教育决策制定的科学化。另外，通过数据分析，可以及时、准确地反映留守儿童在学习或心理上存在的问题，找到影响留守儿童心理健康与人格发展的源头，有目的性地进行问题的解决。基于教育大数据管理的及时性、前瞻性等特点，完善学校教学管理的弱化之处。

4.教育大数据加强了教师对留守儿童学习过程的有效性干预

学习者在学业上的问题并不是短期内就能够解决的，比如家庭因素，这是留守儿童教育中不可避免的，通过有效的手段完善学校教育，使其在一定程度上能够弥补家庭教育缺失带来的留守儿童问题。利用教育大数据的动态性特点对留守儿童的学习过程进行实时记录，通过学习分析技术对得到的数据进行分析、干预，从而进行有效的过程性评价与总结性评价，教育大数据加强了多元评价体制的构建。对留守儿童数据的收集不仅仅是停留在有关学习成绩数据的采集上，对其各种行为及情绪的掌控也是至关重要的，因为这些因素都会直接或者间接影响他们的学习成绩。教育大数据为留守儿童的学习干预提供了有价值的参考，并为留守儿童学业问题的解决提供了有效途径。

四、大数据在农村留守儿童学校教育中的应用探析

大数据技术支持下的农村留守儿童教育，通过深入挖掘数据价值，了解留守儿童的实际问题，有针对性地提出解决策略，不断提升农村留守儿童学校教育教学质量，实现留守儿童的个性化发展，推动教学改革进程，促进留守儿童教育事业的发展。

由于大数据的价值密度低，要想从大量的数据中及时地获取有价值的信息，必须借助网络环境中的信息化平台，完成包含大量在线或实时数据分析处理的需求[19]。针对留守儿童在学校教育中存在的问题，构建了如图1所示的基于教育大数据的留守儿童学习与行为干预模型。

1.数据来源

对留守儿童数据的采集主要来自于两方面：课堂上的数据及课外生活中产生的数据。其中课堂数据来源于留守儿童在课堂上的表现及学习成績的评定，其中课堂上的表现需要利用监控设备获得如图1中所显示的数据;学习成绩是判定课堂学习成效最直接的方式，在分析留守儿童的过程中，学习成绩固然能说明一些问题，但还需考虑学生的课堂行为。课外数据主要由三方面的数据构成：一是学生网上课程学习的数据，包括学生访问学习资源的路径、登录时间、访问时长、学生的视觉关注点等数据，而这些数据都能够被自动保存;二是与学生学习无直接关联的数据，包括学生经常浏览的与学习无关联的网站、个人倾向的节目或者感兴趣的话题等;三是学生生活中与家长、教师及同伴交流中产生的数据，比如交流的频次、时长、内容等。这些数据从侧面能反映出学生内心的生理与心理诉求，依靠大数据技术对数据进行分析汇总，得到关于留守儿童网络行为的特征。

2.数据预处理

数据预处理包括：数据清理、数据集成、数据变换和数据归纳。按照特定的应用需求，将特定数据源中的信息抽取、识别、整理、规范和存储，并在此基础上实现高效的查询和比较，乃至数据挖掘、知识发现等应用[20]。Beeload是ETL工具，通过标准化产生的数据，向数据仓库提供高质量的数据。数据预处理阶段是对采集到的留守儿童的各种数据进行处理，分析数据间的相关性与整体性，将与其自身发展不相关的冗余数据排除掉。

3.教育数据挖掘

教育数据挖掘是将数据价值化的过程，即将原始数据转化为有用信息的过程。该环节包括聚类分析、社会网络分析、回归分析和学习分析等方法。聚类分析是对模型中的各种数据进行分析，教师可以根据分析结果了解学生的学习状况、心理状况等，并为教师作出合理的教学决策提供依据。社会网络分析是对关系数据进行处理，主要是对学生在学习群体中扮演的角色、关系以及核心度进行分析，来判断学生学习是否积极进行师生、生生互动情况等。回归分析研究的问题包括学生产生的各种数据序列的趋势特征、数据序列的预测以及数据间的相关关系。学习分析是依据采集到的数据，分析、预测留守儿童未来表现并发现潜在的教育、心理及安全等问题进行适应性干预的技术。在学习分析过程中，学习干预作为与教学过程直接相联的部分，是改善、提升学习成效的关键[21]。根据教育数据挖掘的几种方法还可以发现留守儿童在学习中遇到的问题，并根据他们的需求向他们推送合适的学习资源。教育大数据的数据挖掘与学习分析技术相结合，增强数据分析的精确性，优化留守儿童的学习。

4.结果分析

教师通过数据对学生的各种行为进行预测，比如学生的学习效果能否达到预期的目标、学生对课程的学习情况、是否有辍学的倾向、是否有道德失范现象、学生的人际关系情况、是否有严重的心理问题等。教师教学方面，教师根据数据的可视化呈现清晰地了解留守儿童学习行为，及时调整教学进度以及教学方法，当然对于留守儿童学校来说进行个别辅导是不现实的，可以利用微课等资源让学生进行课下知识的巩固与提高;留守儿童的心理问题也是影响其个人发展的重要因素，家庭教育的缺失是其心理问题的主要成因，针对留守儿童存在的心理问题，学校可以根据情况开设心理教育相关课程，构建心理咨询平台，必要时可以对留守儿童进行心理疏导。学校管理方面，现有的学校教育管理模式缺乏创新性与针对性，在学校这个社会化的大背景下，教育管理的不足与失范对学生未来的发展有消极的影响;学校需要根据留守儿童的性格特征，改革教学方法，创新教学管理，给予留守儿童更多的关注。学校环境方面，要开展班级文化娱乐活动，为留守儿童营造良好的氛围，通过各种活动的参与，培养学生彼此之间的情感，提升人际关系。

5.评价反馈

评价的过程包括诊断性评价、过程性评价和总结性评价三种评价方式。诊断性评价是在学生学习前进行评价，主要是了解留守儿童的学习水平，以便于教师针对性的教学;过程性评价是学生学习过程中的评价，主要是对留守儿童的课堂状况以及课堂效果进行反馈，以了解留守儿童阶段性的学习成果，并对学生学习过程中产生的问题进行及时纠正;总结性评价是在课程结束之后进行评价，利用可视化工具把留守儿童的学习情况反馈给教师和管理者，教师可以根據留守儿童的学习情况进行深入的教学分析来调整教学策略或教学方法。

由于农村留守儿童在认知基础、学习动机、学习目标及情绪等方面存在着诸多差异[22]，留守儿童学校教育相比于非留守儿童学校教育无论是教师还是学校都需要付出更多的精力，一方面留守儿童学校教育一定程度上要扮演着一部分家庭教育的角色，另一方面是由留守儿童学校教育的教学形式单一、课程设置具有局限性及教学资源匮乏等教学条件的特殊性决定的。

五、大数据介入农村留守儿童学校教育所面临的挑战

教育大数据助力学校教育，可以为留守儿童问题提供全新的解决思路与方法，但是在大数据真正介入到留守儿童学校教育时又面临着诸多挑战：

1.数据采集的高难度性

对留守儿童进行学习分析的第一步是要进行数据的采集，采集哪方面的数据以及数据以何种方式呈现在某种程度上决定了学习分析的有效性。而在学校教学资源匮乏的情况下，对于留守儿童学习与行为数据的有效获取是一个难题;同时大数据的时效性决定了它的价值性，如果没有及时地进行数据的采集，就会降低数据本身的价值，农村留守儿童学校特点决定了数据获取的滞后性。留守儿童数据的获取需要网络化平台，实现信息化、数字化、网络化建设是农村留守儿童学校需要迫切解决的问题，这也需要社会给予更多的支持。

2.数据处理缺乏技术的支持

大数据所蕴含的价值性其中一方面体现在它的技术性。大数据时代离不开技术的支持，人们在对海量数据进行采集、处理、分析以及应用的过程中都需要技术的支撑[23]。农村学校在对学生数据进行处理时有很大的局限性，一方面是因为学校没有相应的数据处理技术来处理留守儿童产生的庞杂数据;另一方面则是由于缺乏专门处理数据的相关人员，学校对学生数据的处理就显得力不从心。当然这是留守儿童与非留守儿童学校都面临的问题，但尤以留守儿童学校为重。

3.数据分析的片面性

要实现对数据的精确分析与预测，需要有先进技术的支撑以及优秀的大数据分析师，而对于农村留守儿童学校来说，这两方面都是很难实现的。首先，数据采集的不完整性导致了数据分析的片面性;其次，农村学校受教学条件的限制，缺乏相应技术实施的环境，从而导致对留守儿童的数据分析有一定片面性;另外，大数据时代对优秀大数据分析师的需求是极大的，而农村学校要想对留守儿童进行有效的学习分析，对教师来说是一个极大的挑战。

4.数据管理的滞后性

基于大数据的留守儿童学习干预是一个循环往复的过程，需要对留守儿童的学习过程和行为状态进行持续的跟踪与分析，要实现这一路径就需要教育管理者对数据进行及时更新与维护，很显然农村留守儿童学校在数据管理上有明显的滞后性，这就降低了数据的价值。

5.数据隐私的安全性

在利用大数据的过程中，留守儿童个人数据被置于“显微镜”之下，这就增加了数据外泄的威险，而留守儿童是自我保护意识及安全意识极其缺乏的一个群体，他们极易被他人利用或者受到严重的伤害。与家庭教育相对完善的非留守儿童相比，留守儿童的数据一旦被泄，他们在身心安全很难得到保障，所以对于留守儿童数据的保护显得尤为重要。如何保护留守儿童数据隐私的问题需要学校给予更多关注。

学校教育对个体人生观、世界观、价值观以及良好意志品质的形成有至关重要的影响，它是影响留守儿童未来发展最突出的一环。留守儿童教育问题是一个严重的社会性问题，不能将学校教育单独地割裂开进行考虑，留守儿童问题的解决更需要家庭、学校和社会的相互配合，共同努力。创新学校教育和社会教育的管理模式，加大对农村学校教学资源的投入、改善农村学校的教学环境[24]，是解决留守儿童学校教育问题的重要举措。希望大数据与教育的深度融合能够完善学校教育的功能，促进留守儿童的个性化发展，培养其良好的自我认知与坚强的心理品质。

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