大数据视域下智慧教学模式探索

2021-01-02杨凤霞刘国香

科教导刊·电子版 2021年36期

杨凤霞刘国香

（沧州师范学院计算机科学与工程学院河北·沧州 061000）

0 前言

随着信息技术的日益发展，数据的内在信息和核心价值被不断地深度挖掘，我们已经迈入了一个大数据时代。托马斯教授指出：“大数据及其分析，将会在未来10年改变几乎每一个行业的业务功能。任何一个组织，如果早一点着手大数据的工作，都可以获得明显的竞争优势[1]。”数据科学家舍恩伯格指出：大数据和教育的结合，将超越过去那些“力量甚微的创新”[2]。教育数据对教学的改善作用越来越受到学术界和社会的重视，大数据在教育领域的应用将帮助我们以前所未有的视角展示教学层面，增加有效努力、提升个性化教育教学和有效的概率预测。大数据时代的教育数据为教育转变提供了基础和前提。

1 大数据简介

大数据的产生和发展是信息技术领域不同时期多个进步交互作用的结果。1998年，“大数据”[3]一词在《科学》中的《大数据处理》一文首次提出。之后，教育数据挖掘技术迅速发展。20世纪70年代人工智能技术的自适应学习系统，80年代末90年代初知识发现和数据挖掘技术，大数据是真正的可持续利用的资源。

2001年，高德纳公司的分析师道格·莱尼用“3V”属性定义了大数据的特征，即Volume（数量）——数据规模以TB甚至PB为单位；Variety（种类）——包含结构化数据、半结构化数据和Web数据源的非结构化数据；Velocity（速度）——数据的生成速度和传输速率。此后的数十年间，各大主流机构均沿用该定义。

教育数据对改善教学起着至关重要的作用，现在，学术界和社会更关注如何改进人们从海量和复杂的数据中获取知识的能力，转变现有的教学和学习方式。

2 大数据在教育领域的应用现状

大数据与教育结合将导致新的教育形态——智慧教育[4]。在面向未来的竞争中，各国都在加强大数据推广应用，竞相实施教育信息化计划。2012-2016年我国迎来大数据市场飞速发展。北京、上海、广东、重庆等地作为大数据的先行者相继实施大数据计划，2012年广东率先成立大数据管理局。2013年是中国“大数据元年”，大数据计算的基础研究被列为“973”计划的重要课题。2014年李克强总理在国务院常务会议中将在线教育作为未来重点打造的新兴产业之一。十八大提出实施大数据战略，以互联网为载体，促进分享经济发展。自2015年，我国密集出台的各类规划文件表明未来信息化发展、大数据运用将是重点和热点，如《促进大数据发展行动纲要》《国家信息化发展战略纲要》《“十三五”国家信息化规划》及《教育信息化“十三五”规划》等等。2016年12月发改委确定了19个国家工程实验室，为了充分挖掘大数据资源中潜藏的巨大价值，将大数据融入管理、政务、商业、教育等各个领域，起草了《大数据标准化白皮书》，制定了大数据标准体系。

综上所述，尽管我国教育大数据领域存在“乔布斯之问”的困惑，但在研究教育大数据方面具有得天独厚的条件，应用前景广阔。通过大数据预测规律，通过大数据发现价值，大数据使教育领域采用更加智慧的方式来激发和生产新的智慧。利用大数据、云计算和物联网等技术，优化办学要素的结构、促进教育管理由增量发展向质量发展转变。

3 大数据视域下智慧教学模式探索

新技术的应用使得教育设施和教学手段发生了改变，相应的教学方法和教学模式也要随之革新。唯有这样，作为“数字移民”的教师才能适应当今“数字土著”这一代学生[5]。

3.1 课堂模式探索

1996年联合国教科文组织提出了教育的四大支柱，即教育的四大目标：学会求知、学会做事、学会合作和学会生存与发展[6]。这应该是教育的最终归宿。

课堂是教育情境中人与环境互动的基本系统，一个好的课堂应该是鼓舞人心的，应该是智慧的。1862年北京京师同文馆最早采用班级授课制，1901年清政府废科举、兴学堂，逐步建立了现代意义的课堂。现在国内外都在积极探索与研究新型课堂模式，包括政府层面的政策引领、企业层面的积极投入、学校层面的项目实践。杭州建兰中学的“套房式”教室表现了一个“无所不在的课堂”；华东师范大学建成了第一个未来课堂实验室；华东师范大学、华中师范大学、首都师范大学等高校已经着手培养未来课堂的相关专业人才。

未来课堂应该充分体现混合学习[7]的理念，将真实课堂与虚拟课堂融为一体，既有面对面的教与学，也有利用交互学习终端的自主探究学习和合作探究学习。未来课堂是个人学习与情境学习的综合体，注重知识的实践应用和解决真实情境的问题。未来课堂中的活动（学生的学习活动、教师的教学活动、师生之间的互动活动）以评为特征。陈卫东认为未来课堂的特征包括人性化、混合性、开放性、智能性、生态性和交互性[8]。所以未来课堂不仅是学生学习的场所，更是学生发展的场所；不仅是传授知识的场所，更是探究知识的场所；不仅是教学行为运作的场所，更是教育智慧展现的场所。

未来课堂是与网络的无缝链接，让教育大数据推动学习变革，实现自适应学习。通过将学习者产生的学习行为数据存入学习数据库；然后从数据库中采集数据，使用特定的分析工具和模型进行数据挖掘和分析；最后为学习者提供自适应学习指导和策略，教师和教学管理者可以根据分析结果施以干预。代表产品如Knewton自适应学习系统，系统分析基于概念、结构、不同层次以及媒体格式等成千上万个数据点的资料，重要理论和方法包括大量教育数据的项目反应理论、概率图形模型、记忆和学习曲线。

未来课堂利用可视化数据改善学习支持。将大规模教育数据中蕴含的信息与价值以图形图像处理、计算机视觉、用户界面等形式进行精准高效的可视化解释。例如2013年可汗学院推出的新版学习仪表盘，以精妙的数据分析设计框架和生动的用户体验为学习者提供高效的学习支持。其后台资源数据库动态生成，内聚于学习主题的有序演化，具有主题向心性，实现了学习者对自身学习过程的管理。实现了教学模式从“教”为中心向“学”为中心的转变。

3.2 评价模式探索

教学评价不是各个指标值的机械汇总，应该定位于教学的未来发展和潜在发展空间，应该以一种动态的、模糊的评价方式来指明教学活动实施过程的真实水平。大数据时代的到来推动了教育评价变革，“靠数据说话”成为教育评价的重要理念。传统的评价方式是总结性评价，过于重视测试成绩，简单的评判学习者的学习有效性，检查教学目标是否最终达成，对教学活动实施过程的指导作用不大，不能确保教学过程的有效性。

大数据时代的教学评价以改进为目的，及时反馈为特点，在教学过程中即时、动态、持续多次地对学生的学习情况进行评价，可以对教学活动的实施及时调整，对教学过程具有导向性功能，实施时间、地点、评价方式和内容覆盖范围等可以弹性设定，即形成性评价或过程性评价。大数据技术为形成性评价提供了技术基础和设计思路，在教育数据的采集、跟踪存储和处理上促进了形成性评价过程，评价过程考虑到学生知识、能力、素质等多元因素，使教学评价标准具备多样性和增值性。