題庫(kù)、電子書包、魔法教棒背后的想象力：教育大數(shù)據(jù)

　　當(dāng)前的信息技術(shù)已經(jīng)逐步在向著數(shù)據(jù)主導(dǎo)的方向過(guò)度。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都在不斷的通過(guò)數(shù)據(jù)的引導(dǎo)進(jìn)入一個(gè)新的精細(xì)化管理和運(yùn)營(yíng)的時(shí)代，教育行業(yè)也在這一趨勢(shì)的影響下逐步發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出越來(lái)越多的基于數(shù)據(jù)的應(yīng)用，助力教育的進(jìn)一步變革。

　　“數(shù)據(jù)”與“數(shù)字”的區(qū)別何在?有個(gè)簡(jiǎn)單的例子：一個(gè)學(xué)生考試得了78分，這只是一個(gè)“數(shù)字”，但如果思考這78分背后的因素：家庭背景、努力程度、學(xué)習(xí)態(tài)度、智力水平等，把它們和78分聯(lián)系在一起，這就成了“數(shù)據(jù)”。國(guó)際數(shù)據(jù)公司定義了大數(shù)據(jù)的四大特征：海量的數(shù)據(jù)規(guī)模(vast)、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)和動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)體系(velocity)、多樣的數(shù)據(jù)類型 (variety)和巨大的數(shù)據(jù)價(jià)值(value)。

　 教與學(xué)中的大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

　　1)大數(shù)據(jù)在題庫(kù)中的應(yīng)用

　　近些年最熱的“題庫(kù)”類應(yīng)用，也是基于大數(shù)據(jù)的教育應(yīng)用細(xì)分行業(yè)。越來(lái)越豐富詳盡的知識(shí)點(diǎn)體系，不斷優(yōu)化的交互反饋，使其已經(jīng)成為很多教師、學(xué)生常用的在線學(xué)習(xí)工具。通過(guò)在線的形式，在用戶使用過(guò)程中可以積累大量的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅包括答題的結(jié)果，還可以記錄學(xué)習(xí)者的答題過(guò)程、時(shí)間、速度、停頓甚至部分思路，如果能夠有效的針對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘整理，就可以讓學(xué)習(xí)者更加方便、有效率的提升自己的學(xué)習(xí)效果，將自己的寶貴的時(shí)間用在對(duì)自己最有價(jià)值的方面。目前，我們的題庫(kù)距離用戶的目標(biāo)底線還相去甚遠(yuǎn)。從用戶體驗(yàn)角度看，倒是移動(dòng)端的App相對(duì)好些，例如魔方格等。

　　2)大數(shù)據(jù)在微課、MOOC及顛倒課堂中的應(yīng)用

　　以微課、mooc為代表的新一代視頻學(xué)習(xí)方式，相比題庫(kù)這一類比較標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)的多樣性更強(qiáng)，世界范圍內(nèi)有相同興趣的人結(jié)成學(xué)習(xí)小組，通過(guò)互動(dòng)討論促進(jìn)共同的學(xué)習(xí)和進(jìn)步，其數(shù)據(jù)的海量規(guī)模自毋庸置疑。在這一過(guò)程中，我們可以獲取到關(guān)于學(xué)習(xí)者的更立體的信息，比如通過(guò)視頻播放過(guò)程的觀察，通過(guò)在線互動(dòng)和課后作業(yè)完成情況的追蹤，我們可以越來(lái)越真實(shí)的建立起學(xué)習(xí)者模型，從而為更好的課程和更有針對(duì)性的教學(xué)服務(wù)提供有力的參考依據(jù)。

　　教師社區(qū)的岳雷老師講，微課最大的價(jià)值之一就是獲得學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，來(lái)更有效的支持他的學(xué)習(xí)。Coursera(世界三大MOOC平臺(tái))發(fā)展團(tuán)隊(duì)中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人伊萊·布林德博士介紹說(shuō)，他們的平臺(tái)會(huì)給教課的教授提供數(shù)據(jù)分析工具，通過(guò)這個(gè)工具，教授能夠看到有多少學(xué)生看了他發(fā)布的視頻、學(xué)生看了幾遍這個(gè)視頻，教師可以通過(guò)監(jiān)測(cè)學(xué)生的具體表現(xiàn)，及時(shí)調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容。他說(shuō)應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂，平臺(tái)上的數(shù)據(jù)則可以幫助教師甄別哪些是學(xué)生已掌握的內(nèi)容，哪些是學(xué)生需要進(jìn)一步練習(xí)的內(nèi)容。數(shù)據(jù)分析工具還可以應(yīng)用于學(xué)生互評(píng)活動(dòng)，比如，可以通過(guò)數(shù)據(jù)把那些花了不到一分鐘就給出的評(píng)價(jià)去掉，只取可靠的學(xué)生評(píng)分。同時(shí)，從研究者的角度看，平臺(tái)記錄下的所有的學(xué)生行為，可用于對(duì)不同教育問(wèn)題進(jìn)行深入研究。

　　在國(guó)內(nèi)如火如荼的微課、顛倒課堂教學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，大批的微課制作出來(lái)之后，如果不能生成教學(xué)的大數(shù)據(jù)，那么其價(jià)值將大打折扣。要實(shí)施顛倒課堂，老師必須要拿到課前學(xué)生學(xué)習(xí)微課的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括前面提到的播放的數(shù)據(jù)外還需要獲取到學(xué)生在看微課后的問(wèn)題，及他們看微課的學(xué)習(xí)效果測(cè)量的數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)而言之就是看完微課要有配套的題目測(cè)量學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，教師根據(jù)這些數(shù)據(jù)一定要在課前就做出最優(yōu)的教學(xué)設(shè)計(jì)，而不能到課上通過(guò)常規(guī)的問(wèn)答、舉手來(lái)了解學(xué)生的學(xué)情，如果那樣這個(gè)顛倒的價(jià)值就沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。

　　大數(shù)據(jù)才是顛倒課堂的核心價(jià)值，在這方面學(xué)校、老師需要能夠支持顛倒課堂的微課及平臺(tái)產(chǎn)品，目前市面上能夠采用免費(fèi)方式的洋蔥數(shù)學(xué)、四葉草頗為令人注目，希望能夠有更多精品服務(wù)于一線的用戶。

　　3)大數(shù)據(jù)在電子書包中的應(yīng)用

　　經(jīng)過(guò)多年的努力，電子書包在國(guó)內(nèi)部分學(xué)校展開了區(qū)域性的實(shí)驗(yàn)性使用。電子書包最大的改變就是每個(gè)學(xué)生都具備了一臺(tái)數(shù)字化的終端。學(xué)生擁有數(shù)據(jù)終端是大數(shù)據(jù)在教育行業(yè)中應(yīng)用的一個(gè)重要里程碑，當(dāng)學(xué)生有了終端后，其學(xué)習(xí)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集，才有了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持和可能。在目前穿戴設(shè)備上不夠完善理想的階段，電子書包是最佳的連接學(xué)生的硬件媒介。在筆者總結(jié)的電子書包7大殺手級(jí)應(yīng)用中，“評(píng)測(cè)和數(shù)據(jù)分析”位列第一。這也是電子書包行業(yè)內(nèi)做的最突出的一個(gè)功能。老師、學(xué)生、家長(zhǎng)、領(lǐng)導(dǎo)、專家都嘆服于數(shù)據(jù)的瞬時(shí)即達(dá)，基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)分析讓用戶實(shí)現(xiàn)了夢(mèng)寐以求的愿望。

　　將來(lái)，隨著電子書包監(jiān)測(cè)能力的提高，其收集的數(shù)據(jù)將不僅僅是使用學(xué)習(xí)應(yīng)用產(chǎn)生數(shù)據(jù)，還將記錄學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中個(gè)體行為表現(xiàn)，比如學(xué)習(xí)時(shí)的書本距離、體態(tài)位置，用眼強(qiáng)度等，從而實(shí)現(xiàn)從單純的知識(shí)學(xué)習(xí)到健康學(xué)習(xí)的延伸。

　　4)大數(shù)據(jù)在移動(dòng)App上的應(yīng)用

　　移動(dòng)App是最“接近”用戶的應(yīng)用方式之一，更便于用戶應(yīng)用，目前最火爆的學(xué)習(xí)App莫過(guò)于問(wèn)答類App了，無(wú)論是基于機(jī)器識(shí)別還是人工輔助的，目前情況看都不樂(lè)觀，究其原因還是對(duì)用戶的需求滿足切合度有差距。從大數(shù)據(jù)角度講，產(chǎn)品需要提供更有價(jià)值數(shù)據(jù)，答案數(shù)據(jù)因?yàn)楫a(chǎn)品題庫(kù)和難度的問(wèn)題，不能夠達(dá)到用戶理想的需求水平，那么已經(jīng)解決的大量題目數(shù)據(jù)的挖掘依然不夠，這些數(shù)據(jù)中由于大量的用戶數(shù)據(jù)沉淀，實(shí)際上是有更多有意思的東西等著大家去挖掘，以專業(yè)的視角提供給用戶，為用戶做出更好的服務(wù)!

　　除了以上這些大數(shù)據(jù)的應(yīng)用外，在英語(yǔ)作文批閱，語(yǔ)音在教學(xué)中的應(yīng)用都有著令人激動(dòng)人心的變革實(shí)現(xiàn)，但這些大數(shù)據(jù)在日常教與學(xué)的中的應(yīng)用覆蓋度還太低，我們期盼有更多基于大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的，滿足師生常態(tài)剛需，解決學(xué)習(xí)過(guò)程中具體點(diǎn)的強(qiáng)應(yīng)用。

　　另一方面，前述所有的數(shù)據(jù)獲取來(lái)源，幾乎都是來(lái)自“線上”通過(guò)PC，或者移動(dòng)端獲取而來(lái)，而對(duì)于教學(xué)來(lái)說(shuō)，當(dāng)下還是有大量的學(xué)習(xí)時(shí)間，學(xué)習(xí)過(guò)程是發(fā)生在線下而非線上。教室中，家庭里，人與人之間的真實(shí)的互動(dòng)反饋，通過(guò)線上的交流來(lái)替代，顯然還是未來(lái)的幻想，這就給數(shù)據(jù)采集帶來(lái)了另外一個(gè)難題：怎樣采集到更多的線下發(fā)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)?最近幾年越來(lái)越成熟的物聯(lián)技術(shù)和可穿戴設(shè)備，給我們提供了一條新的思路。

　 物聯(lián)網(wǎng)在教育行業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用

　　物聯(lián)網(wǎng)，其英文名稱是：“Internet of things(IoT)”。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)這種技術(shù)形態(tài)和思路應(yīng)用到教育教學(xué)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，具備天然的優(yōu)勢(shì)：首先，他的數(shù)據(jù)采集過(guò)程，對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)是“離線”的，而非“在線”的;其次，他所收集的數(shù)據(jù)，大部分是學(xué)習(xí)者無(wú)法干預(yù)的;最后，這些數(shù)據(jù)的收集對(duì)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的改“革”更小、改“善”更多，可以大大減少了業(yè)務(wù)推進(jìn)的阻力。

　　這樣一種技術(shù)在最近幾年越來(lái)越多的被引進(jìn)到教育系統(tǒng)中來(lái)，從各個(gè)角度協(xié)助教育部門調(diào)整、改進(jìn)管理和教學(xué)手段，提升教育服務(wù)質(zhì)量，這其中，最早也是最普遍的應(yīng)用，應(yīng)該算使用智能校徽的校園門禁和安全管理系統(tǒng)，這類應(yīng)用多數(shù)基于2.4GHz通訊的有源卡加接收器件，也有一些通過(guò)其他的rfid無(wú)源卡輔以較大功率的有源天線加以實(shí)現(xiàn)。這樣的系統(tǒng)使用后，學(xué)生可以自然上下學(xué)，無(wú)需通過(guò)校門的時(shí)候刻意地到某個(gè)刷卡器上刷卡，其位置信息就可以自動(dòng)記錄下來(lái)。類似的技術(shù)解決方案在礦山、物流等需要復(fù)雜的定點(diǎn)定位的系統(tǒng)中也有非常成熟和精巧的案例。

　　雖然上下學(xué)簽到這樣的業(yè)務(wù)對(duì)于校園日常的教育教學(xué)工作的影響是非常有限的，但卻為物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入校園開了一個(gè)好頭。當(dāng)教師和學(xué)生開始擁有如rfid卡片這樣的物聯(lián)器件的時(shí)候，我們就有可能采取更多更有效的手段去深度挖掘其應(yīng)用空間。

　　同樣基于2.4GHz通訊的搶答器應(yīng)用就是一款活躍在很多中小學(xué)課堂的應(yīng)用，它的操作非常簡(jiǎn)單，就是通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的按鈕，就可以收集到課堂上學(xué)生對(duì)于某個(gè)問(wèn)題的理解或者某個(gè)作品的評(píng)價(jià)，并且即時(shí)產(chǎn)生出統(tǒng)計(jì)圖表，這樣可以更加方便的讓教師獲得學(xué)生反饋信息，更好的組織教學(xué)。但其始終未能大面積展開還是因?yàn)槠涮峁┑臄?shù)據(jù)面過(guò)窄，數(shù)據(jù)價(jià)值達(dá)不到用戶行為遷移的標(biāo)準(zhǔn)。

　　最近跟著STEAM系統(tǒng)進(jìn)入一些校園的傳感器實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用則是一種更加Geek式的操作，它構(gòu)建一個(gè)相對(duì)封閉獨(dú)立的小環(huán)境，集成溫度、濕度、化學(xué)等多種傳感器，利用攝像頭、麥克風(fēng)和互聯(lián)網(wǎng)的輔助，幫助學(xué)校把一些長(zhǎng)期性的探究性課程記錄并借助網(wǎng)絡(luò)讓更多學(xué)生參與進(jìn)來(lái)，比如可以利用這套系統(tǒng)觀察一株植物的全部生長(zhǎng)過(guò)程，生成成長(zhǎng)圖表，記錄觀察日記等等。唯一遺憾的，是這類系統(tǒng)對(duì)于學(xué)習(xí)者本身的觀測(cè)和數(shù)據(jù)記錄相對(duì)比較匱乏，更多屬于教學(xué)探究工具。

　　那么有沒(méi)有直接深入日常課堂教學(xué)流程，采集課堂學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形式呢？

　　去年的普教展上有一種基于物聯(lián)網(wǎng)的教棒，讓我們看到了這種方向的實(shí)踐。這種教棒利用物聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)過(guò)程數(shù)據(jù)的采集。它在一根類似于教鞭外形的“棒子”上集成了諸如傳感器，通訊模塊等元器件，可以對(duì)學(xué)生的電子學(xué)生卡、ID卡進(jìn)行掃描、感應(yīng)。只要是利用rfid、NFC標(biāo)簽做成的卡片，都能被它識(shí)別出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)教師對(duì)學(xué)生的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)操作。

　　當(dāng)老師想要表?yè)P(yáng)或者批評(píng)某個(gè)學(xué)生的時(shí)候，只需要用這支教棒輕輕觸碰學(xué)生的學(xué)生卡，相應(yīng)的表?yè)P(yáng)或者批評(píng)的數(shù)據(jù)就可以實(shí)時(shí)在系統(tǒng)記錄，同時(shí)，更加“神奇”地，在老師的電腦屏幕上，還可以出現(xiàn)對(duì)應(yīng)操作的動(dòng)畫效果。比如表?yè)P(yáng)他，可以在屏幕上出現(xiàn)一朵小紅花或者五角星。

　　這種有趣的交互效果對(duì)于傳統(tǒng)的課堂評(píng)價(jià)方式來(lái)說(shuō)，是一種有趣的變化，老師不再需要繁瑣的在黑板上記上名字，等下課再給小朋友發(fā)貼紙或者蓋章，只要用教棒棒輕輕一點(diǎn)，整個(gè)操作就可以完成[圖1]。

圖1

　　每一次評(píng)價(jià)操作，伴隨著一條線下數(shù)據(jù)的電子化記錄，其中包含了學(xué)科、班級(jí)、時(shí)間、設(shè)備、教師、學(xué)生、評(píng)價(jià)操作、評(píng)價(jià)量值、對(duì)應(yīng)維度等非常豐富的信息。系統(tǒng)中針對(duì)數(shù)據(jù)還可以做各種進(jìn)一步的處理，比如發(fā)花的同時(shí)，還可以再給家長(zhǎng)發(fā)一條信息，便于家長(zhǎng)更好了解孩子學(xué)情;或者針對(duì)性的處理發(fā)花數(shù)據(jù)，形成對(duì)教師教學(xué)過(guò)程或者學(xué)生個(gè)人發(fā)展的一些數(shù)據(jù)報(bào)表[圖2] ；

圖2

       或者將發(fā)出的花朵兌換成為積分，給孩子二次激勵(lì)[圖3]，其相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)同樣采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，學(xué)生只要拿著自己的學(xué)生卡即可將自己課上獲得的紅花、積分兌換成自己的獎(jiǎng)品、獎(jiǎng)勵(lì)。

圖3

　　這種基于物聯(lián)網(wǎng)的新一代教學(xué)工具和應(yīng)用的出現(xiàn)，標(biāo)志著物聯(lián)技術(shù)同教學(xué)的一個(gè)深度融合，為進(jìn)一步的教學(xué)信息化改革別開蹊徑，提供了一條更加切實(shí)可行的選擇道路。最為令人驚喜的是筆者所在學(xué)校老師的反饋極富震撼性，每次新的信息化應(yīng)用老師接受時(shí)都會(huì)有“波折”，這次異乎尋常的順暢，反響師生都很強(qiáng)烈，記得上一次出現(xiàn)這種場(chǎng)景還是在N多年前給教室里面裝投影時(shí)才發(fā)生過(guò)，著實(shí)讓作者唏噓。

　　去年北京和成都就提出了在2015年要實(shí)現(xiàn)100%的無(wú)線校園網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)，那么基于無(wú)線環(huán)境下的高價(jià)值應(yīng)用必將是眾多學(xué)校在2015年要發(fā)力的方向。如何發(fā)揮無(wú)線數(shù)字校園網(wǎng)的作用，除了已經(jīng)初具形態(tài)的移動(dòng)教學(xué)、移動(dòng)OA外，教學(xué)評(píng)價(jià)、學(xué)生評(píng)價(jià)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，必將成為行業(yè)應(yīng)用的熱點(diǎn)。

　　隨著技術(shù)和教育本身融合的持續(xù)深化，我們相信會(huì)有更多、更好的大數(shù)據(jù)技術(shù)，應(yīng)用于教育行業(yè)中，會(huì)有更多深度應(yīng)用的案例出現(xiàn)。在這一過(guò)程中，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，更多的將線下數(shù)據(jù)整合到線上，促進(jìn)更好的教育個(gè)性化和管理精細(xì)化，是一個(gè)明確的趨勢(shì)，也正在有越來(lái)越深入教學(xué)過(guò)程的產(chǎn)品不斷的涌現(xiàn)出來(lái)。

　　大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，讓社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和研究，從宏觀群體逐漸走向微觀個(gè)體，讓追蹤每一個(gè)人的數(shù)據(jù)成為可能，從而讓研究每一個(gè)個(gè)體成為可能。對(duì)于教育研究者來(lái)說(shuō)，我們將比任何時(shí)候都更接近發(fā)現(xiàn)真正的學(xué)生。而這，正是教育的進(jìn)步。寬帶資本董事長(zhǎng)田溯寧博士說(shuō)：“大數(shù)據(jù)技術(shù)，已經(jīng)不再簡(jiǎn)單的是一種工具，而是成為重塑我們社會(huì)的一種最重要的力量”。我們堅(jiān)信——大數(shù)據(jù)在今后必將帶來(lái)教育最深刻的變革。

       （本文為投稿，作者馬永紀(jì)，唐山市荊各莊小學(xué)信息化辦公室主任，306552270@qq.com）