張華

近年來(lái)，以云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等為基礎(chǔ)的大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)，為教育研究帶來(lái)了數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、分析和決策等支持，技術(shù)與教育的深度融合推動(dòng)了教育的變革與創(chuàng)新。

雖然大數(shù)據(jù)日益升溫，但大數(shù)據(jù)的基本概念、特點(diǎn)及其要解決的核心問(wèn)題，目前尚無(wú)統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。大數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、處理、分析等方面仍存在一定爭(zhēng)議，大數(shù)據(jù)概念有過(guò)度炒作的嫌疑。本文對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了辨析，并描述了大數(shù)據(jù)時(shí)代基礎(chǔ)教育信息化面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，最后提出了區(qū)級(jí)基礎(chǔ)教育信息化建設(shè)的應(yīng)對(duì)策略，希望為各區(qū)級(jí)教育信息化建設(shè)單位提供參考。

大數(shù)據(jù)的概念及特點(diǎn)

目前，大數(shù)據(jù)沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的定義，不同的定義基本都是從大數(shù)據(jù)的特征出發(fā)給出的。比如國(guó)際數(shù)據(jù)公司認(rèn)為大數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)具有價(jià)值性，大數(shù)據(jù)的價(jià)值往往呈現(xiàn)稀疏性的特點(diǎn)。IBM認(rèn)為，大數(shù)據(jù)必然具有真實(shí)性。維基百科對(duì)大數(shù)據(jù)的定義為：大數(shù)據(jù)是指利用常用軟件工具捕獲、管理和處理數(shù)據(jù)所耗時(shí)間超過(guò)可容忍時(shí)間的數(shù)據(jù)集。大數(shù)據(jù)具有“4V”特點(diǎn)，即數(shù)據(jù)量大（Volume ）、數(shù)據(jù)類(lèi)型多樣性（Variety）、數(shù)據(jù)處理速度快（Velocity）和數(shù)據(jù)價(jià)值密度低（Value） 。

1. 數(shù)據(jù)量大

數(shù)據(jù)規(guī)模超大，這是大數(shù)據(jù)的基本屬性。數(shù)量級(jí)別從TB （1TB=1024GB）級(jí)別，躍升到PB （1PB=1024TB）、EB （1EB =1024PB）乃至ZB （1ZB =1024 EB）級(jí)別。導(dǎo)致數(shù)據(jù)規(guī)模激增的原因有很多，首先，隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，使用網(wǎng)絡(luò)的人、企業(yè)、機(jī)構(gòu)增多，數(shù)據(jù)獲取、分享變得相對(duì)容易。其次，各種傳感器數(shù)據(jù)獲取能力的大幅提升，使得人們獲取的數(shù)據(jù)越來(lái)越接近原始事物本身，描述同一事物的數(shù)據(jù)量激增。再次，數(shù)據(jù)量大還體現(xiàn)在人們處理數(shù)據(jù)的方法和理念發(fā)生了根本的改變。在某些特定的應(yīng)用領(lǐng)域，采樣數(shù)據(jù)遠(yuǎn)不能描述整個(gè)事物，可能丟掉大量重要細(xì)節(jié)，甚至?xí)玫酵耆喾吹慕Y(jié)論。因此，直接處理所有數(shù)據(jù)而不是只考慮采樣數(shù)據(jù)，可以帶來(lái)更高的精確性，從更多的細(xì)節(jié)來(lái)解釋事物屬性，同時(shí)必然使得要處理的數(shù)據(jù)量顯著增多。

2. 數(shù)據(jù)類(lèi)型多樣

數(shù)據(jù)類(lèi)型繁多、復(fù)雜多變是大數(shù)據(jù)的重要特性。在數(shù)據(jù)激增的同時(shí)，新的數(shù)據(jù)類(lèi)型層出不窮，已經(jīng)很難用一種或幾種規(guī)定的模式來(lái)表征日趨復(fù)雜、多樣的數(shù)據(jù)形式。這樣的數(shù)據(jù)己經(jīng)不能用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表格來(lái)整齊地排列與表示，大數(shù)據(jù)正是在這樣的背景下產(chǎn)生的。大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理最大的不同就是，重點(diǎn)關(guān)注非結(jié)構(gòu)化信息，大數(shù)據(jù)關(guān)注包含大量細(xì)節(jié)信息的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，強(qiáng)調(diào)小眾化、體驗(yàn)化的特性使得傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式面臨巨大的挑戰(zhàn)。

3. 要求更快的數(shù)據(jù)處理速度

要求數(shù)據(jù)的快速處理，是大數(shù)據(jù)區(qū)別于傳統(tǒng)海量數(shù)據(jù)處理的重要特性之一。包含大量或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)分析處理的時(shí)間要求非常短，符合1秒定律。在許多應(yīng)用中要求能夠?qū)崟r(shí)處理新增的大量數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)流的形式產(chǎn)生、快速流動(dòng)、迅速消失，且數(shù)據(jù)流量通常不是平穩(wěn)的，會(huì)在某些特定的時(shí)段突然激增，數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)特征明顯。對(duì)于大數(shù)據(jù)應(yīng)用而言，很多情況下都必須在1秒鐘內(nèi)形成結(jié)果，否則結(jié)果就會(huì)過(guò)時(shí)和無(wú)效。在這種情況下，要求計(jì)算機(jī)快速、持續(xù)地實(shí)時(shí)處理大數(shù)據(jù)。對(duì)不斷激增的海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理要求，是大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)的關(guān)鍵差別之一。

4. 數(shù)據(jù)價(jià)值密度低

數(shù)據(jù)價(jià)值密度低是大數(shù)據(jù)關(guān)注的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的重要屬性。以視頻為例，連續(xù)不間斷的監(jiān)控過(guò)程中，可能有用的數(shù)據(jù)僅有一兩秒鐘。盡管數(shù)據(jù)價(jià)值密度低，但商業(yè)價(jià)值高。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)與大數(shù)據(jù)也有明顯的區(qū)別，兩者在數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)處理方式和數(shù)據(jù)思維等方面都有很大的變化。正像孟小峰所言，兩者的區(qū)別就是“池塘捕魚(yú)”和“大海捕魚(yú)”的區(qū)別，前者代表著數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)代的數(shù)據(jù)管理方式，后者則對(duì)應(yīng)著大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)管理方式，其在數(shù)據(jù)規(guī)模、數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)模式、數(shù)據(jù)對(duì)象、處理工具上都有巨大的差異。

大數(shù)據(jù)要解決的核心問(wèn)題

與傳統(tǒng)海量數(shù)據(jù)的處理流程相類(lèi)似，大數(shù)據(jù)的處理也包括獲取與特定的應(yīng)用相關(guān)的有用數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)聚合成便于存儲(chǔ)、分析、查詢(xún)的形式；分析數(shù)據(jù)的相關(guān)性，得出相關(guān)屬性；采用合適的方式將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果展示出來(lái)等過(guò)程。大數(shù)據(jù)要解決的核心問(wèn)題與相應(yīng)的這些步驟相關(guān)。

1. 獲取有用數(shù)據(jù)

規(guī)模巨大、種類(lèi)繁多、包含大量信息的數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)本身的優(yōu)劣對(duì)分析結(jié)果有很大的影響。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)，并不是數(shù)據(jù)越多越好。獲取大量數(shù)據(jù)的目的是，盡可能正確、詳盡地描述事物的屬性。對(duì)于特定的應(yīng)用數(shù)據(jù)，必須包含有用的信息。擁有包含足夠信息的有效數(shù)據(jù)，才是大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。

2. 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析是大數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵。大量的數(shù)據(jù)本身并沒(méi)有實(shí)際意義，只有針對(duì)特定的應(yīng)用來(lái)分析這些數(shù)據(jù)，使之轉(zhuǎn)化成有用的結(jié)果，海量的數(shù)據(jù)才能發(fā)揮作用。大數(shù)據(jù)的一類(lèi)重要應(yīng)用是利用海量的數(shù)據(jù)，通過(guò)運(yùn)算分析事物的相關(guān)性，進(jìn)而預(yù)測(cè)事物的發(fā)展?，F(xiàn)在，隨著數(shù)據(jù)的不斷積累，通過(guò)簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法就可能找到數(shù)據(jù)的相關(guān)性，找到事物發(fā)展的規(guī)律，指導(dǎo)人們的決策。

3. 數(shù)據(jù)顯示

數(shù)據(jù)顯示是將數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析得到的結(jié)果以可見(jiàn)或可讀形式輸出，以方便用戶(hù)獲取相關(guān)信息。利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理的可視計(jì)算技術(shù)是大數(shù)據(jù)顯示的重要手段之一。數(shù)據(jù)顯示以準(zhǔn)確、方便地向用戶(hù)傳遞有效信息為目標(biāo)，顯示方法可以根據(jù)具體應(yīng)用的需要來(lái)選擇。

4. 實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的能力

大數(shù)據(jù)需要充分、及時(shí)地從大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)中獲取有意義的相關(guān)性，找出規(guī)律。數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性要求是大數(shù)據(jù)區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的重要特征之一。一般而言，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用對(duì)時(shí)間的要求并不高。運(yùn)行1～2天獲得結(jié)果依然是可以接受的。而大數(shù)據(jù)領(lǐng)域相當(dāng)大的一部分應(yīng)用需要在1秒鐘內(nèi)或瞬間得到結(jié)果。

大數(shù)據(jù)時(shí)代，區(qū)級(jí)基礎(chǔ)教育信息化面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

基礎(chǔ)教育階段的中小學(xué)校是數(shù)據(jù)生產(chǎn)大戶(hù)。在學(xué)校里上學(xué)的學(xué)生，從招生、學(xué)籍、成績(jī)、考勤、選課到活動(dòng)等都會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)；教師的上課音視頻、課件、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等也會(huì)有龐大的數(shù)據(jù)；校務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行、圖書(shū)館、微博、博客等都會(huì)產(chǎn)生很大的數(shù)據(jù)。尤為重要的是管理和教學(xué)數(shù)據(jù)，它們是基礎(chǔ)教育兩大核心功能的重要數(shù)據(jù)來(lái)源。只有用好這些數(shù)據(jù)，才能更好地幫助教學(xué)、管理，做好招生推廣、學(xué)生管理等工作。用好這些數(shù)據(jù)，無(wú)疑也將大大提高中小學(xué)校的信息化水平。大數(shù)據(jù)時(shí)代呼嘯而至，在“喧囂”背后，在人員素質(zhì)、使用方法、支撐條件以及數(shù)據(jù)本身等方面還存在諸多亟待解決的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

第一，要解決教育管理者的數(shù)據(jù)素養(yǎng)與能力問(wèn)題，即教育管理者必須轉(zhuǎn)變觀(guān)念，提高數(shù)據(jù)意識(shí)，具備必要的數(shù)據(jù)分析與運(yùn)用能力。大數(shù)據(jù)時(shí)代，人才培養(yǎng)可采取標(biāo)準(zhǔn)化教育與個(gè)性化教育等多種方式。未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)化教育將主要由網(wǎng)絡(luò)完成，學(xué)校將在學(xué)生個(gè)性化發(fā)展方面承擔(dān)更重要的角色。學(xué)校教育將逐步擺脫大校、大班、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與程序等工業(yè)化時(shí)代的烙印。這些都需要在教育發(fā)展中不斷改革創(chuàng)新。

第二，數(shù)據(jù)共享的難度也是切實(shí)存在的問(wèn)題。數(shù)據(jù)不融合就發(fā)揮不出數(shù)據(jù)的大價(jià)值，大數(shù)據(jù)面臨的一個(gè)非技術(shù)性的重要問(wèn)題就是數(shù)據(jù)的融合。我區(qū)教育均衡發(fā)展?fàn)顩r還不是很理想，城鄉(xiāng)差異、區(qū)域差異、校際差異在一定程度上仍然存在，必須加強(qiáng)相應(yīng)的硬件與軟件建設(shè)，最大限度地促進(jìn)和實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)時(shí)代的信息共享，進(jìn)而促進(jìn)教育管理的科學(xué)化與信息化。必須徹底打通數(shù)據(jù)孤島，只有通過(guò)有效融合，才能形成高質(zhì)量的大數(shù)據(jù)，才能發(fā)揮大數(shù)據(jù)時(shí)代基礎(chǔ)教育信息化對(duì)學(xué)校發(fā)展的具體推動(dòng)作用。

第三，大數(shù)據(jù)集成與分析對(duì)信息化建設(shè)的從業(yè)人員提出了更高的要求。大數(shù)據(jù)的多樣性特點(diǎn)源于數(shù)據(jù)來(lái)源的廣泛性、復(fù)雜性，這種數(shù)據(jù)環(huán)境給大數(shù)據(jù)的處理帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，必須對(duì)多種數(shù)據(jù)來(lái)源進(jìn)行抽取集成，先進(jìn)行數(shù)據(jù)的清洗，經(jīng)過(guò)關(guān)聯(lián)和聚合，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)分析無(wú)疑是整個(gè)大數(shù)據(jù)時(shí)代的核心所在，因?yàn)榇髷?shù)據(jù)的價(jià)值就產(chǎn)生于數(shù)據(jù)分析過(guò)程中。

第四，大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)帶來(lái)資金等問(wèn)題，需要研究低成本、高效率的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。眾所周知，低成本一般意味著低效率，但是在大數(shù)據(jù)時(shí)代，如果處理效率低下，大數(shù)據(jù)將毫無(wú)意義。因此，必須打破常規(guī)，處理好大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。另外，還要做好數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的管理問(wèn)題，因?yàn)榇鎯?chǔ)空間巨大，無(wú)疑給存儲(chǔ)硬件帶來(lái)壓力。

大數(shù)據(jù)時(shí)代我們的應(yīng)對(duì)策略

為適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展，各行各業(yè)都面臨著改革，教育行業(yè)也不例外。如果要在大數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢(shì)下占據(jù)有利位置，大數(shù)據(jù)人才隊(duì)伍建設(shè)、大數(shù)據(jù)時(shí)代的技術(shù)學(xué)習(xí)與運(yùn)用、數(shù)據(jù)管理、文化建設(shè)、政府、研究機(jī)構(gòu)和專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)分析公司的合作等成為了關(guān)鍵問(wèn)題。面對(duì)這些問(wèn)題與挑戰(zhàn)，作為區(qū)級(jí)基礎(chǔ)教育管理者和信息化從業(yè)人員，必須堅(jiān)持不懈地做好如下工作。

1. 做好大數(shù)據(jù)人才隊(duì)伍建設(shè)

面對(duì)大數(shù)據(jù)這一新概念，以及大數(shù)據(jù)時(shí)代涉及的各種新興的信息處理技術(shù)，人們?cè)絹?lái)越多地關(guān)注信息技術(shù)和資源提升的重要性，但在教育信息化建設(shè)的過(guò)程中，最重要的還是“人”。即使再好的資源、再先進(jìn)的系統(tǒng)，沒(méi)有懂得運(yùn)用和支配的實(shí)施者，對(duì)于教育資源也是一種浪費(fèi)。實(shí)施者必須提高自身的軟實(shí)力，引入優(yōu)秀的信息人才，加強(qiáng)人才素質(zhì)提升，做好合理的人才規(guī)劃部署。教育信息化的發(fā)展對(duì)于教育管理者和教師提出了更高層次的要求，這就需要建立龐大的教學(xué)信息化培訓(xùn)體系，培養(yǎng)出具有更高教學(xué)和管理水平，可以將信息化更加熟練地應(yīng)用于教學(xué)和管理工作中的人才隊(duì)伍。

2. 做好大數(shù)據(jù)時(shí)代的技術(shù)學(xué)習(xí)與運(yùn)用

教育信息化建設(shè)的從業(yè)者應(yīng)該努力學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)時(shí)代的基礎(chǔ)平臺(tái)和支撐技術(shù)。了解這些技術(shù)，方便我們實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)低成本、高效率的存儲(chǔ)，也方便我們對(duì)存儲(chǔ)進(jìn)行管理。

3. 做好大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)管理

大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)管理不是采用以前大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的管理方式，而是以NoSQL為代表的新型數(shù)據(jù)模型的一類(lèi)技術(shù)。這種改變是因?yàn)殛P(guān)系型數(shù)據(jù)模型不能應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代的種種挑戰(zhàn)，而新型的數(shù)據(jù)模型就是為了迎合多樣性、異構(gòu)性等這些大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)特征而出現(xiàn)的。當(dāng)然，新的數(shù)據(jù)模型是與以往截然不同的理論。這就需要我們數(shù)據(jù)管理者積極學(xué)習(xí)，應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。同時(shí)，要積極升級(jí)、改造相關(guān)存儲(chǔ)設(shè)備，以滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)時(shí)代的要求。

4. 做好區(qū)級(jí)基礎(chǔ)教育系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)文化建設(shè)

在區(qū)級(jí)基礎(chǔ)教育信息化建設(shè)過(guò)程中，關(guān)鍵在于通過(guò)在教育系統(tǒng)內(nèi)形成數(shù)據(jù)文化，來(lái)建立一套持久運(yùn)作的收集和分析數(shù)據(jù)及將數(shù)據(jù)分析結(jié)果轉(zhuǎn)換成教育決策和實(shí)踐的體系。數(shù)據(jù)文化是指一個(gè)教育組織或系統(tǒng)內(nèi)部，崇尚數(shù)據(jù)對(duì)于各個(gè)層面決策過(guò)程的重要性的環(huán)境，它包括相應(yīng)的價(jià)值觀(guān)、態(tài)度和行為準(zhǔn)則。形成數(shù)據(jù)文化的學(xué)校和教育系統(tǒng)的一個(gè)重要特征是，其每位成員具有較高的數(shù)據(jù)素養(yǎng)，善于在自己的工作崗位上收集高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，并且懂得如何提出通過(guò)數(shù)據(jù)收集和分析可以解決的問(wèn)題，懂得數(shù)據(jù)分析的基本原理和方法，以及數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)的基本形式，并能夠在有限的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果做出最合理的決策。計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)分析方法只能提供技術(shù)支持，收集數(shù)據(jù)也不能是盲目的，數(shù)據(jù)的匯總和分析方法是由所要解決的教育問(wèn)題所決定的。

5. 做好學(xué)校和專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)分析公司的合作

專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)分析公司負(fù)責(zé)軟件開(kāi)發(fā)并提供數(shù)據(jù)分析模型方面的支持。這其中會(huì)涉及數(shù)據(jù)安全和存儲(chǔ)問(wèn)題，尤其是學(xué)生的個(gè)人信息，大數(shù)據(jù)可以重復(fù)利用，所以在合作中必須用合同的方式來(lái)確保學(xué)生個(gè)人信息的安全，不被用作商業(yè)用途（例如學(xué)習(xí)產(chǎn)品廣告推送），還要確定數(shù)據(jù)由誰(shuí)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和維護(hù)，誰(shuí)有權(quán)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)利用。

積極推動(dòng)教育管理各項(xiàng)業(yè)務(wù)的深入融合，梳理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，形成“大數(shù)據(jù)”，然后利用這些“大數(shù)據(jù)”進(jìn)行深入、全面的分析得出高質(zhì)量信息，為教育管理者的決策提供依據(jù)?？傊?，隨著教育信息化的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)時(shí)代的基礎(chǔ)教育管理和教學(xué)給我們提出了更高的要求，有些需要科研人員進(jìn)行研究，有些非技術(shù)挑戰(zhàn)，需要我們積極努力，有效進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合、業(yè)務(wù)的整合，充分利用科研人員的最新研究成果，盡快改變傳統(tǒng)的管理模式，應(yīng)用現(xiàn)代化手段進(jìn)行科學(xué)管理，加快基礎(chǔ)教育信息化建設(shè)已成為現(xiàn)代教育需要解決的重要任務(wù)。