大数据驱动智慧教育发展模式研究

第３１卷第６期　２０１５年６月　贵州师范学院学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖｏ１．３１．Ｎｏ．６　

Ｊｕｎｅ．２０１５　

大数据驱动智慧教育发展模式研究　高廷红，陈　茜　（贵州大学大数据与信息工程学院，贵州贵阳５５００２５）　摘要：通过描述大数据的特点和发展态势，指出教育将会向智慧教育的方向发展，大数据将会改变传统　的学习方式、教学方式和管理方式。大数据建立智能化数据采集系统获取大规模非结构化教育数据，形成　教育大数据以支持智慧教育的决策、实施、评价等全过程。需要通过丰富的教育资源、丰富的教与学渠道、　针对性的教学方式来构筑大数据教育平台，促进智慧学习。　关键词：大数据；智慧教育；智慧学习　中图分类号：Ｇ４２０　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—７７９８（２０１５）０６—００４３—０３　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ＳＭＡＲＴ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｄｒｉｖｅｎ　ｂｙ　Ｂｉｇ　Ｄａｔａ　ＧＡＯ　Ｔｉｎｇ－ｈｏｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｑｉａｎ　（Ｂｉｇ　Ｄａｔａ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ，５５００２５）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｂｉｇ　Ｄａｔａ，ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｗｉｌｌ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｂｉｇ　Ｄａｔａ　ｗｉｌｌ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｗａｙ　ｏｆ　ｌｅａｒｎｉｎｇ，ｔｅａｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｎ—　ａｇｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｓ．Ｂｉｇ　Ｄａｔａ　ｗｏｕｌｄ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ　ｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｄａｔａ，ａｎｄ　ｆｏｒｍ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｂｉｇ　ｄａｔａ　ｔｏ　ｓｕｐｐｏｄ　ｔｈｅ　ＳＭＡＲＴ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｖａｌ—　ｕａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ　ａｂｕｎｄａｎｔ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｒｉｃｈ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ｃｈａｎｎｅｌｓ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　Ｂｉｇ　Ｄａｔａ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ａｎｄ　ｓｔｉｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ＳＭＡＲＴ　ｌｅａｒｎｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｂｉｇ　Ｄａｔａ；ＳＭＡＲＴ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ；ＳＭＡＲＴ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　

近年来，随着大数据技术的发展和应用领域　的拓宽，人们对大数据有了更清晰的认识，依靠大　数据科学，人们期待现代教育变得更加“智慧”。　大数据技术分析学生的学习行为、考试分数等所　有重要信息从而为学习和职业规划作指导。大数　据所带来的不仅仅是学习方式的变革，教师的教　学方式也会发生翻天覆地的变化，新的教育政策　将会被制定用于指导大数据下的智慧教育发展。　大数据是数据分析的前沿技术，是从各种不　同类型的数据中，快速获得有价值信息的能力。　大数据可分成大数据技术、大数据工程、大数据科　学和大数据应用等领域。大数据科学关注大数据　网络发展和运营过程中发现和验证大数据的规律　及其与自然和社会活动之间的关系。　１　教育发展的必然趋势　智慧教育是应用大数据信息技术，革新传统　“教学工厂”式的学校教育模式，提高教育的整体　效率和智能化程度，根据学生个人的情况培养新　时代人才　Ｊ。智慧教育是以大数据为基础的教　育，ＩＢＭ公司认为未来智慧教育的内涵是：（１）以　学生为中心，教学活动以学生为中心而设计，关注　个性化学习与发展；（２）实时统计与分析，对教　学、教育资源的科学分配、集中管理、实时监测，针　

收稿日期：２０１５—０５—２５　基金项目：贵州大学教育教学改革研究项目（校教发［２０１３］５８号）；贵州大学电子科学与技术品牌特色专业（ＰＴＪＳ２０１３０２）；贵州省重点　学科建设（ＺＤＸＫＩ２０１４］２号）。　作者简介：高廷红（１９８４一），男，贵州沿河人，工学博士，贵州大学副教授，研究方向：材料结构模拟。　通讯作者：陈茜，贵州大学副教授．Ｅ—ｍａｉｌ：ｉｅ．ｘｉｃｈｅｎ＠ｇｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　

ｌ圈　贵州师范学院学｝｝ｉ　２０１５年第６期　对不同角色实时地统计分析，支持管理方（教育　局）、服务方（学校、第三方教育机构）、公众等多　视角多层次的统计分析；（３）集成管理，对教学过　程和管理过程的集成化操作和处理，对教育辅助　设施的智能化管理；对优秀教育教学管理体制、流　程和规范的快速复制和推广，对个人和群体教育　信息的完整性记录和管理；（４）多样化的互动式　体验，多样化的教学工具和方式，无地域和时间限　制的公众在线学习，互动式的、体验式的教学模　式；（５）共享资源，高度集成的资源共享，随处随　时可得的优质资源　ｊ。　现在，我们依然是采用班级制度，所有学生做　相同的作业，但由于学习基础和学习能力的差异，　学生的反应也分成三种，第一种是能够较快较好　地完成学习任务，第二种是题目本身难易适中，通　过一定的努力也可以较好地完成任务，而第三种　即使通过自己努力也难以完成任务。教师就算发　现有这样的问题，在实际教学中也是按照多数学　生的情况，跟着教学计划前进，这样的结果会导致　期末更大差异，对于少部分优生而言，这对他们没　有挑战性，却没有机会接触更深层次的知识；而对　于部分差生，没有得到及时的帮助，不懂的知识越　来越多，渐渐失去学习的热情和兴趣。　当然，学生没有能够学好是有多方面原因的，　比如是因为没有花更多时间学习，或者是因为家　庭原因，或者是缺课次数多，也或者是学习方法不　对等等。当前的教育模式是根据成绩判断学生是　否学习合格，却没有关注到在这个学习过程中，学　生暴露出的很多问题如果不加以解决将会直接导　致的最终结局。这就迫切地需要一个系统的、全　面的、智能的学习系统，它不仅包含了合理的教育　制度和纲领，同时也是一个教育资源平台，能让教　师合理利用并掌握新型教育方法、学生能够接触　更多的学习机会和不同的学习模式。需要以学生　为中心，集成实时管理教学，监测多样化的教学模　式和利用大数据教育资源。可以说，智慧教育是　教育信息化发展的必然趋势。　２大数据对教育带来的变革　２．１学习方式的变革　每个学习者个人经历和知识结构都不同，需　要的最佳学习方式也不同。大数据的教育平台，　可以提供多样化的互助学习模式、多样化的考核　方式、合理的刺激和奖励机制，甚至是通过游戏设　圜　置各种知识的学习。每一个学习者都能根据自己　的特点找到适合自己的学习方式，实现学生的个　性化学习和发展。大数据还提供更加丰富多样的　学习资源，同时也提供多样化的虚拟学习环境，这　些虚拟的学习环境可以让人身临其境，学习兴趣　倍增。　２．２教学方式的变革　信息时代的发展日新月异，单纯依靠传统的　教学方式无法满足日益多样化的需求和不断增长　的知识量。教师需要将更多的精力放在引导式、　开放式的教学上，培养学生的思考本领和学习能　力。在大数据信息的复杂性、多样性和知识网络　共享性的趋势下，高等教育教学受到很大的挑战，　知识和技能可以通过越来越多的渠道来获得，高　等教育就要权衡各方面，不但保证学生学到应有　的知识和技能，同时也能够全面发展成综合素质　良好、人格健全的人。教育方式必须由“灌输式”　向“交互式”转变，打破高等教育仅仅局限于理论　的界限，树立开放式、批判式的教育观念，这样才　能与大数据时代的发展相一致。　２．３教学管理的变革　学校掌握结构化和非结构化的数据越来越　多，数据的价值日益凸显。教育管理层将会更加　注重智慧教育的发展规划与建设，建设智能化数　据采集系统以获得高质量的教学管理数据。对其　数据资源进行挖掘、分析，开发以数据应用为基础　的、数据资源共享的、学校与公众交互式的新一代　教育平台。并从学校管理、教学数据中提取具有　科学价值的信息，进行教学管理决策，减少决策行　为的盲目性。让数据来反映教育制度的合理性，　并逐步进行完善，用大数据为师生服务。教学管　理的变革同样会包含对特定学生的考核方式不同　的可能性，学校不再是“工厂”式的加工，而是根　据学生个人特点，允许更大范围内的发展自由。　大数据时代的学校管理更加强调智能化管理、数　据依赖、灵活的培养方式。大数据教学管理平台　的建设，对学校的教育水平和管理服务质量都将　产生极大的促进作用。　

３如何构建大数据教育系统　大数据对传统的教育信息系统、校园网络系　统进行整合与优化，建构教育大数据平台、智慧校　园管理系统　一　，聚合更大范围的教育资源，结合　学校已有的教育数据，建立智能化数据采集系统　获取大规模非结构化教育数据，形成教育大数据，　以支持教育教学的智能决策、实施、评价等全过　程。构建大数据教学管理系统需要从以下几个方　面进行努力。　３．１　以促进智慧学习为核心　每一个学习者的学习兴趣不同，已有的知识　体系不同，所以他们之间的学习能力有很大差异。　要使学生能够有效完成学习过程，首先要培养一　定的兴趣和爱好，在之后进行持续地学习，而要保　持持续的学习，需要学习的内容和已有的知识体　系相近，从而又具有一定的挑战性，逐渐使学习者　的学习兴趣越来越浓，越来越充满自信，自觉地学　习，如果缺少自学的动力，就始终难以摆脱灌输式　的被动学习，而且学得非常艰苦。　通过智能数据采集系统，对学生学习和考试　行为进行观测，研究其学习行为对结果的影响，包　括学生是如何朝着正确的方向努力的，由于学生　的努力有了哪些收获，在考试中，学生对题目的难　度反应如何，对哪些知识点及其关联的知识面还　没有掌握等信息，将所有的信息形成数据档案，用　于后期数据分析，这些数据的结果同时也是为了　了解学生的真实学习情况，并给他们提供个性化　的学习模式。　３．２　以丰富的教育资源为基础　以数据应用为基础的、数据资源共享的、学校　与公众交互式的大数据教育平台要有丰富的教育　资源，丰富的教与学的渠道。借助开放的大数据　教育平台，学生在课堂进行学习的基础上，大数据　教育平台的各种资源为学生提供了一个自由的课　堂，使得学生可以自由、广泛地选择学习感兴趣的　内容。通过大数据的资源共享平台，学生能够更　快更好地找到自己感兴趣的内容，通过交互式的　学习交流平台，学生又能够及时解决疑惑，及时补　充相关知识，构建新的知识结构，多元化的课程为　学生的进一步学习提供了良好的条件。现实中的　教育课程大多是规定的，也是学生所必须要学好　的核心课程，除了教师需要根据学习内容和学习　对象的特征来教好一门课程之外，更多的内容是　需要设置特定的学习环境、学习场景，只有让学生　身临其境，才可能更好地、有效地进行学习，大数　据的资源共享平台、智能学习平台、交互式学习平　台就要提供特定场景的学习内容和学习氛围。这　些新型的教学方式，糅合了特定教学氛围，将突破　学校教学时空的局限，推动学校的教学模式由封　大数据驱动智慧教育发展模式研究　闭走向开放。在课程教学组织方式上，从结构化　良好的封闭式课堂教学逐步发展到半开放的混合　式课程、完全开放的社会化课程教学，教学时空、　师生关系进一步多元化　Ｊ。　３．３以实现个性化教学为目的　在以学生为本的大数据教育平台下，教师对　教学工作的安排就更需要有针对性，针对性不是　指教师一定是针对某一个学生来设计，而是设计　的内容针对全体所有的学生，做到既统领了全局，　又照顾到了个体差异，从每个人的特殊需求出发　来开展教学工作，极大地提升教学质量。大数据　服务平台，可以根据学生特点来构建教育资源和　学习场景，做到因材施教。该平台同时也包含了　对所有学生采集到的信息，通过数据分析，及时把　相关的合适课程推荐给该学生，比如我们根据学　生所关注的内容或是今后期望的工作岗位，进而　及时将从事该岗位所需的基本知识课程推荐　给他。　通过大数据平台进行学习分析，既能够为每