馬永紀(jì)

當(dāng)前的信息技術(shù)已經(jīng)逐步在向著數(shù)據(jù)主導(dǎo)的方向過渡。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都在不斷地通過數(shù)據(jù)的引導(dǎo)進(jìn)入一個(gè)新的精細(xì)化管理和運(yùn)營的時(shí)代，教育行業(yè)也在這一趨勢的影響下逐步發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出越來越多的基于數(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)過程中的大數(shù)據(jù)采集和技術(shù)挑戰(zhàn)

近些年最熱的“題庫”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)。越來越詳盡的知識(shí)點(diǎn)體系，不斷優(yōu)化的交互反饋，使其成為很多教師、學(xué)生常用的在線學(xué)習(xí)工具。通過在線的形式，在用戶使用過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，還包括學(xué)習(xí)者的答題過程、時(shí)間、速度、停頓甚至部分思路，這樣就可以讓學(xué)習(xí)者更加方便、有效地提升自己的學(xué)習(xí)效果。在這一方面，我們的題庫還有相當(dāng)多需要努力的地方。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。

相比題庫這一類產(chǎn)品，以微課、MOOC為代表的新一代視頻學(xué)習(xí)載體，則幫助學(xué)習(xí)者快速地獲取學(xué)習(xí)資料，與全世界范圍內(nèi)有相同興趣的人結(jié)成學(xué)習(xí)小組，通過互動(dòng)討論，促進(jìn)共同的學(xué)習(xí)和進(jìn)步。在這一過程中，我們可以獲取到更立體的關(guān)于學(xué)習(xí)者的信息。比如，通過視頻播放過程的觀察，通過在線互動(dòng)和課后作業(yè)完成情況的追蹤，我們可以越來越真實(shí)地建立起學(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)。正如岳雷老師在網(wǎng)上教師實(shí)名互助社區(qū)中所說，微課最大的價(jià)值之一就是獲得學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)，更有效地支持他們的學(xué)習(xí)。Coursera（世界三大MOOC平臺(tái)之一）發(fā)展團(tuán)隊(duì)中國區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人伊萊·布林德博士介紹說，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;教師可以通過監(jiān)測學(xué)生的具體表現(xiàn)，及時(shí)調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容。他說，若學(xué)生不直接使用Coursera平臺(tái)，而采取翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)方式，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)生的互評(píng)活動(dòng)。比如，可以通過數(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)不同教育問題進(jìn)行深入研究。

電子書包經(jīng)過多年的努力，在國內(nèi)部分學(xué)校展開了實(shí)驗(yàn)性使用。電子書包最大的改變就是每位學(xué)生都配備了一臺(tái)數(shù)字化的終端。當(dāng)學(xué)生有了這臺(tái)終端后，對(duì)其學(xué)習(xí)過程的數(shù)據(jù)采集，才有了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持和可能性。在筆者分析的電子書包7大殺手級(jí)應(yīng)用中，“評(píng)測和數(shù)據(jù)分析”位列第一。這也是電子書包行業(yè)內(nèi)做得最突出的一個(gè)功能，讓教師、學(xué)生、家長、領(lǐng)導(dǎo)、專家都嘆服于數(shù)據(jù)的瞬時(shí)即達(dá)?；跀?shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)分析讓用戶實(shí)現(xiàn)了夢(mèng)寐以求的愿望。將來，隨著電子書包監(jiān)測能力的提高，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)眼到書本的距離、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)的轉(zhuǎn)變。

所有這些數(shù)據(jù)的處理基礎(chǔ)在于構(gòu)建于云端的數(shù)據(jù)中心集群和新形式的結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)挖掘工具。這些工具能夠讓我們更便捷地搭建起有力的數(shù)據(jù)模型，不論是基于群體行為的“大”數(shù)據(jù)模型，還是針對(duì)學(xué)習(xí)個(gè)體或者典型學(xué)習(xí)群組的“小”數(shù)據(jù)倉庫。

然而，無論“大”還是“小”，所有這些應(yīng)用都存在一個(gè)前提，就是我們能否用一種更有效的方式獲取到更多的全面、真實(shí)的數(shù)據(jù)。而這一點(diǎn)，對(duì)于教育行業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，則尤其需要重視。

獲取數(shù)據(jù)的真實(shí)性需求，意味著數(shù)據(jù)的提供者不能“主觀地”提供“假”的數(shù)據(jù)給系統(tǒng)，否則基于此的數(shù)據(jù)挖掘和分析就變得越來越有局限性。這點(diǎn)在題庫類型的應(yīng)用中會(huì)表現(xiàn)得比較突出，學(xué)習(xí)者為了得到較好的結(jié)果，往往會(huì)嘗試通過一些手段“欺騙”系統(tǒng)。比如，筆者曾在一次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，某個(gè)班級(jí)的學(xué)生在在線試卷的完成過程中，有相當(dāng)比例的學(xué)生完成試卷的連貫性非常不好，甚至在提交作業(yè)后又會(huì)主動(dòng)要求教師重新布置作業(yè)讓其重做。深度訪談后發(fā)現(xiàn)，這其中很多學(xué)生為了獲得足夠好的成績，會(huì)主動(dòng)通過其他途徑取得答案（比如提交一次，記下答案，要求重做，或者QQ上向其他已經(jīng)提交的同學(xué)要答案）。這種情況下獲得的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，多少會(huì)有一些失真。真實(shí)數(shù)據(jù)的獲取，最佳的狀態(tài)應(yīng)該是提供者根本意識(shí)不到數(shù)據(jù)被采集，或者至少?zèng)]有主動(dòng)作偽的動(dòng)機(jī)，而學(xué)生為了取悅教師、家長，則經(jīng)常有作偽的動(dòng)機(jī)。從這個(gè)意義上來說，獲取高可信度的數(shù)據(jù)是有困難的，需要從技術(shù)策略上對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。

物聯(lián)網(wǎng)在教育教學(xué)數(shù)據(jù)采集過程中具有天然優(yōu)勢

前述所有的數(shù)據(jù)獲取來源，幾乎都是“線上”通過PC或者移動(dòng)終端獲取而來。對(duì)于教學(xué)來說，當(dāng)下還是有大量的學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)過程是發(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，通過線上的交流來替代，顯然還是一種幻想。這就給數(shù)據(jù)采集帶來了另外一個(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，越來越成熟的物聯(lián)網(wǎng)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)技術(shù)應(yīng)用到教育教學(xué)數(shù)據(jù)采集過程中，具備天然的優(yōu)勢：首先，數(shù)據(jù)采集過程，對(duì)于使用者來說是“離線”的，而非“在線”的;其次，數(shù)據(jù)的收集，大部分是學(xué)習(xí)者無法干預(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，可以大大減少業(yè)務(wù)推進(jìn)的阻力。

這樣一種技術(shù)在最近幾年越來越多地被引進(jìn)到教育系統(tǒng)中來，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，也有一些通過其他的Rfid無源卡輔以較大功率的有源天線加以實(shí)現(xiàn)。使用這樣的系統(tǒng)后，學(xué)生可以自然上下學(xué)，無需在通過校門的時(shí)候刻意地到某個(gè)刷卡機(jī)器上刷卡，其位置信息就可以自動(dòng)記錄下來。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)工作的影響非常有限，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)課堂中的應(yīng)用。它的操作非常簡單，就是通過幾個(gè)簡單的按鈕，收集課堂上學(xué)生對(duì)于某個(gè)問題的理解或者對(duì)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，這樣可以更加方便地讓教師獲得學(xué)生的反饋信息，更好地組織教學(xué)。

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)校記錄一些長期性的探究性課程，并借助網(wǎng)絡(luò)讓更多學(xué)生參與進(jìn)來。比如，可以利用這套系統(tǒng)觀察一株植物的全部生長過程，生成成長圖表，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？2014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。

圖1 ?蘭尺魔法教棒

案例：蘭尺魔法教棒

蘭尺魔法教棒利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)過程中數(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，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)教師想要表揚(yáng)或者批評(píng)某位學(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)的表揚(yáng)或者批評(píng)的數(shù)據(jù)就可以實(shí)時(shí)記錄在系統(tǒng)中。更加神奇的是，在教師的電腦屏幕上，還可以出現(xiàn)對(duì)應(yīng)操作的動(dòng)畫效果。比如，表揚(yáng)學(xué)生可以在屏幕上出現(xiàn)一朵小紅花或者五角星。這種交互效果對(duì)于傳統(tǒng)的課堂評(píng)價(jià)方式來說，是一種有趣的變化。教師不再需要煩瑣地在黑板上記上名字，等下課再給學(xué)生發(fā)貼紙或者蓋章，只要用“教棒”輕輕一點(diǎn)，整個(gè)操作就可以完成（如圖1）。每一次評(píng)價(jià)操作，會(huì)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)小紅花的同時(shí)，還可以給家長發(fā)一條信息，便于家長更好地了解孩子學(xué)情;或者有針對(duì)性地處理發(fā)小紅花的數(shù)據(jù)，形成對(duì)教師教學(xué)過程或者學(xué)生個(gè)人發(fā)展的一些數(shù)據(jù)報(bào)表（如圖2）;或者學(xué)生可以將獲得的小紅花兌換成為積分，實(shí)現(xiàn)二次激勵(lì)（如圖3）。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小紅花、積分兌換成獎(jiǎng)品、獎(jiǎng)勵(lì)。

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)網(wǎng)技術(shù)與教學(xué)的深度融合，為進(jìn)一步的教學(xué)信息化改革提供了一條更加切實(shí)可行的選擇道路。2014年北京和成都就提出了在2015年要實(shí)現(xiàn)100%的校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)，那么基于無線環(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)揮校園無線網(wǎng)絡(luò)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)。

圖2

圖3 ?學(xué)生兌換積分

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)。在這一過程中，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，更多地將線下數(shù)據(jù)整合到線上，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)教育個(gè)性化和管理精細(xì)化，是一個(gè)明確的趨勢。越來越深入教學(xué)過程的產(chǎn)品正在不斷地涌現(xiàn)出來。

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，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)于教育研究者來說，我們將比任何時(shí)候都更接近學(xué)生。而這，正是教育的進(jìn)步。寬帶資本董事長田溯寧博士說：“大數(shù)據(jù)技術(shù)，已經(jīng)不再是一種簡單的工具，而是成為重塑我們社會(huì)的一種最重要的力量?！蔽覀儓?jiān)信，大數(shù)據(jù)在今后必將帶給教育最深刻的變革。

（作者單位：河北唐山市荊各莊小學(xué)）