戴紅++安繼芳+侯爽

摘 要：目前，利用軟件工具和網(wǎng)絡(luò)平臺能夠產(chǎn)生和收集大量教育教學(xué)大數(shù)據(jù)。高校教師如何利用這些數(shù)據(jù)，開展科學(xué)、有效的教學(xué)研究，干預(yù)和指導(dǎo)教學(xué)與學(xué)習(xí)行為、提供個性化學(xué)習(xí)服務(wù)、預(yù)測和評估學(xué)習(xí)趨勢與成果，是大數(shù)據(jù)時代為教師提出的新的重要課題。文章將視角放在大數(shù)據(jù)之下，在分析國內(nèi)外教育教學(xué)大數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以教學(xué)有效性理論為依據(jù)，探討了構(gòu)建教學(xué)研究方法模型的應(yīng)用價值和關(guān)鍵問題，提出了一種大數(shù)據(jù)視角下的教學(xué)研究方法模型。該模型以在教學(xué)研究中的科學(xué)方法和技術(shù)手段為核心，適用于普遍的教學(xué)研究，具有一定的范式作用。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；教學(xué)研究方法；模型

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-4107（2017）08-0043-03

目前，國內(nèi)外對于教育教學(xué)大數(shù)據(jù)的價值都有充分的認(rèn)識。國外，特別是美國在政府層面，以及高校、企業(yè)、教育者和教育教學(xué)研究者對大數(shù)據(jù)的利用都有著比較多的實踐，產(chǎn)生出較多的已經(jīng)投入使用的應(yīng)用系統(tǒng)。而國內(nèi)的教育教學(xué)研究者多停留在理論研究的層面，而實用系統(tǒng)，多為企業(yè)行為，如一些網(wǎng)站，也僅僅在局部應(yīng)用上提供一些基于大數(shù)據(jù)分析的個性化服務(wù)。國內(nèi)高校大數(shù)據(jù)視角下的教學(xué)研究主要是對MOOC/SPOC平臺上產(chǎn)生數(shù)據(jù)的分析，主要關(guān)注對于在線課程的教學(xué)實施提供幫助。利用教育教學(xué)大數(shù)據(jù)進(jìn)行教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)兩個方面的線上線下、全過程、全方位的支持和服務(wù)的研究，還正在起步階段。

國內(nèi)外對于大數(shù)據(jù)視角下教學(xué)研究方法的討論較少，特別是新視角下教學(xué)研究的一般過程、規(guī)律和方法的涉及較少。長期以來，教學(xué)方法的研究得到教育教學(xué)工作者的普遍關(guān)注，產(chǎn)生了大量的教學(xué)法和教育教學(xué)技術(shù)，也形成了專門的學(xué)科——教育技術(shù)。但是對于教學(xué)研究方法論的關(guān)注不夠，多數(shù)教學(xué)研究還只是停留在經(jīng)驗總結(jié)和實驗實證研究層面。隨著大數(shù)據(jù)時代的計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集及處理技術(shù)、分析方法的發(fā)展和進(jìn)步，教學(xué)模式的變革、大數(shù)據(jù)視角下的教學(xué)研究的方法論研究越來越得到關(guān)注。筆者試圖將視角放在大數(shù)據(jù)之下，探索這一新視角下的教學(xué)研究的新方法、新范式，發(fā)現(xiàn)教學(xué)研究的一般性過程和規(guī)律，建立教學(xué)研究方法模型，用于指導(dǎo)教學(xué)研究，從而最終在教學(xué)中發(fā)揮科學(xué)方法和技術(shù)手段的優(yōu)勢。

一、國內(nèi)外對于教育教學(xué)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用綜述

（一）國外利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)過程和行為分析，學(xué)習(xí)評價、學(xué)習(xí)干預(yù)、學(xué)習(xí)引導(dǎo)和學(xué)習(xí)成績預(yù)測，設(shè)計學(xué)習(xí)自適應(yīng)系統(tǒng)

國外的學(xué)者已經(jīng)通過對學(xué)生的在線課程資料閱讀、作業(yè)提交、學(xué)生之間的溝通交流、考試測驗成績等過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，對學(xué)生的不良學(xué)習(xí)成績表現(xiàn)給予干預(yù)性指導(dǎo)，從而有效、高效地改善學(xué)生的出勤率、輟學(xué)率等，提高學(xué)習(xí)成績，改進(jìn)教學(xué)。如，美國Harford和MIT對EDX平臺上產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究世界各國學(xué)習(xí)者的行為模式，增加了行為評價和學(xué)習(xí)誘導(dǎo)的成分，以便打造更好的在線平臺；美國DreamBox Learning公司和Knewton公司，已經(jīng)成功設(shè)計發(fā)布了利用大數(shù)據(jù)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，旨在為學(xué)生提供個性化學(xué)習(xí)服務(wù)；美國McGraw-Hill公司、英國的Pearson集團(tuán)共同開發(fā)的“課程精靈”系統(tǒng)，能夠跟蹤學(xué)生的學(xué)業(yè)進(jìn)展，并顯示學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度和學(xué)習(xí)成績等大量的數(shù)據(jù)信息；加拿大的Desire2Learn公司面向高等教育領(lǐng)域的學(xué)生推出“學(xué)生成功系統(tǒng)”，系統(tǒng)地分析每個學(xué)生的在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，從而及時診斷學(xué)習(xí)問題，提出改進(jìn)建議，并預(yù)測學(xué)生的期末考試成績；等等[1]。

美國教育部在《通過教育數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析促進(jìn)教與學(xué)》的簡報中指出，大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面：學(xué)習(xí)分析（LA，Learning Analytics，以下簡稱LA）和教育數(shù)據(jù)挖掘（EDM，Educational Data Mining，以下簡稱EDM）。EDM的目的是研究和利用統(tǒng)計學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘方法來分析教和學(xué)的過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；LA的目的是理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)以及學(xué)習(xí)情境，其中一個重要應(yīng)用是監(jiān)測和預(yù)測學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，并據(jù)此做出干預(yù)以預(yù)防學(xué)生在某一科目或課程學(xué)習(xí)中產(chǎn)生風(fēng)險。國外學(xué)者對于大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的研究幾乎側(cè)重于這兩個方面的研究[2]。應(yīng)用LA 和EDM數(shù)據(jù)分析結(jié)果，教師可以更好地了解學(xué)生、理解和觀測學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、發(fā)現(xiàn)最合適的教學(xué)方法和順序，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行干預(yù)，以提供個性化的學(xué)習(xí)服務(wù)[3]。

（二）國內(nèi)集中在在線教育網(wǎng)站或所有引擎網(wǎng)站為學(xué)習(xí)者或用戶提供個性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)和個性化需求服務(wù)方面

相比而言，國內(nèi)的研究者針對大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用研究相對少些。少數(shù)學(xué)者從理論層面進(jìn)行了大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)分析在考試評價、促進(jìn)高校教師專業(yè)發(fā)展等方面的研究。部分從事在線教育的網(wǎng)站利用大數(shù)據(jù)，跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，為學(xué)習(xí)者提供個性化學(xué)習(xí)方案、個性化考試指導(dǎo)，報告學(xué)習(xí)問題、學(xué)習(xí)能力的增長、學(xué)習(xí)狀況的預(yù)警等。一些搜索引擎網(wǎng)站利用對搜索數(shù)據(jù)的分析，利用大數(shù)據(jù)與自然語言算法將搜索數(shù)據(jù)與個性化需求相匹配，為用戶提供個性化幫助，如高考估分、專業(yè)選擇和學(xué)校報考。一些國內(nèi)著名高校，如清華大學(xué)，它利用在MOOC/SPOC教學(xué)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行分析，從而對在線課程內(nèi)容、順序、進(jìn)度進(jìn)行改進(jìn)，為學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)體驗和服務(wù)[4]。

二、教學(xué)研究方法模型構(gòu)建視點和依據(jù)

（一）模型構(gòu)建的視點

1.時代特征在教育教學(xué)領(lǐng)域的投影帶來教學(xué)和教

學(xué)研究實踐的變革。大數(shù)據(jù)時代的突出表現(xiàn)之一是對思維方式和工作方式的重大變革，帶來了在教育教學(xué)研究領(lǐng)域的思維方式和研究方式、方法的變革。大數(shù)據(jù)時代：（1）研究事物的全面性，即非采樣性的全面數(shù)據(jù)模式；（2）研究事物之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系而非因果關(guān)系；（3）數(shù)據(jù)的價值在于利用和創(chuàng)新等思維方式和工作方式在教育教學(xué)研究領(lǐng)域帶來的變革主要體現(xiàn)在：教學(xué)研究不再僅僅是經(jīng)驗的總結(jié)和體驗的提煉，而是在采集到所有教與學(xué)數(shù)據(jù)的前提下，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘，找出學(xué)生學(xué)習(xí)過程、行為、習(xí)慣的特征，發(fā)現(xiàn)規(guī)律和聯(lián)系，使教學(xué)和教學(xué)研究趨向量化、科學(xué)化和智慧化。

2.在教學(xué)和教學(xué)研究實踐中，關(guān)注和重新認(rèn)知大數(shù)據(jù)的價值。根據(jù)IBM、Gartner等定義的大數(shù)據(jù)一般具有4V特征，包括數(shù)據(jù)體量大（Volume）、數(shù)據(jù)種類繁多 （Variety）、實時性強(qiáng)所要求的處理速度快 （Velocity）和數(shù)據(jù)提純后的價值高 （Value）。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動技術(shù)、傳感器技術(shù)等的不斷發(fā)展，MOOC、SPOC、微課等在線課程在教學(xué)中發(fā)揮著越來越大的作用，在教與學(xué)的過程中產(chǎn)生出越來越多的教育教學(xué)大數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)除了量大之外，種類也多，有傳統(tǒng)方式產(chǎn)生的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，如考勤數(shù)據(jù)、測驗數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)、考試成績數(shù)據(jù)等也有利用網(wǎng)絡(luò)平臺或移動互聯(lián)技術(shù)自動采集的學(xué)生學(xué)習(xí)觀看視頻、課件等學(xué)習(xí)資料的時間、時長、頻數(shù)數(shù)據(jù)；學(xué)生檢索和瀏覽主題或頁面的數(shù)據(jù)；學(xué)生交流討論、分享等日志、Wiki、討論區(qū)記錄數(shù)據(jù)等。而這些數(shù)據(jù)所具有的潛在的“大價值”正是教育教學(xué)工作者在教學(xué)研究中建立數(shù)據(jù)意識的意義。

大數(shù)據(jù)促進(jìn)信息化教學(xué)變革，產(chǎn)生出新的資源觀、教學(xué)觀和教師發(fā)展觀。教學(xué)資源向?qū)W習(xí)資源轉(zhuǎn)變，MOOC、SPOC、微課和翻轉(zhuǎn)課堂使教育教學(xué)信息化前移，教師信息素養(yǎng)的要求進(jìn)一步提高，教學(xué)研究中科學(xué)方法和數(shù)據(jù)分析技術(shù)得到更多的運(yùn)用。

與“教育教學(xué)+大數(shù)據(jù)”不同，“大數(shù)據(jù)+教育教學(xué)”是從根本上改變傳統(tǒng)教學(xué)研究觀念和模式，并充分認(rèn)識和利用數(shù)據(jù)價值服務(wù)于教育教學(xué)，這正是構(gòu)建教學(xué)研究方法模型的基本視點。

（二）模型構(gòu)建的理論依據(jù)

教學(xué)研究通常是以教學(xué)問題為研究對象，運(yùn)用科學(xué)的理論和方法，有目的、有意識地對教學(xué)領(lǐng)域中的現(xiàn)象進(jìn)行研究，以探索和認(rèn)識教學(xué)規(guī)律，提高教學(xué)質(zhì)量。19世紀(jì)末出現(xiàn)了“教學(xué)是一種藝術(shù)還是一種科學(xué)”的爭論。前者認(rèn)為教學(xué)是一種教師個性化的、沒有“公共方法”的行為；后者認(rèn)為教學(xué)不僅有科學(xué)的基礎(chǔ)，而且還可以用科學(xué)的方法來研究。20世紀(jì)上半葉西方出現(xiàn)了教學(xué)科學(xué)化運(yùn)動，產(chǎn)生了后來著名的“教學(xué)有效性理論”。在教學(xué)研究理論的發(fā)展過程中，無論是巴班斯基的教學(xué)過程最優(yōu)化理論，還是奧蘇貝爾的有意義接受學(xué)習(xí)理論，都與教學(xué)有效性理論有著密切的關(guān)系和相關(guān)的闡述。教學(xué)有效性理論所倡導(dǎo)的教學(xué)科學(xué)化，教學(xué)研究的目的要改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和方法、促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)的觀點，正是大數(shù)據(jù)視角下進(jìn)行教學(xué)研究所秉承的思想方法和目的。

（三）模型構(gòu)建的應(yīng)用價值

隨著國內(nèi)外高?；诰W(wǎng)絡(luò)平臺和在線課程管理系統(tǒng)開展教學(xué)活動越來越普遍，MOOC和SPOC理念下的教學(xué)研究和教學(xué)實踐正在蓬勃開展。在此條件和環(huán)境下，教學(xué)中產(chǎn)生和采集大數(shù)據(jù)成為可能，教師充分有效地利用這些數(shù)據(jù)也成為目前迫切要探索和實踐的。利用哪些數(shù)據(jù)、怎樣獲取和利用、利用效果評價等問題的解決是大數(shù)據(jù)視角下教學(xué)研究的任務(wù)，也是這類教學(xué)研究方法論要研究和解決的問題。

三、教學(xué)研究方法模型的關(guān)鍵問題

模型本身就是對某個實際問題或客觀事物、規(guī)律進(jìn)行抽象的形式化表達(dá)。大數(shù)據(jù)視角下的教學(xué)研究方法模型就是用形式化方法，抽象表達(dá)大數(shù)據(jù)觀念下的、以教學(xué)有效性理論為指導(dǎo)的教學(xué)研究方法。故該模型要描述的關(guān)鍵問題包括如下幾個方面。

1.面向數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用問題的研究維度，包括數(shù)

據(jù)、操作、過程和應(yīng)用四個維度。

2.面向科學(xué)化方法的科學(xué)體系問題的研究體系，包括主題、研究方法、研究框架、研究指標(biāo)和人員結(jié)構(gòu)。

3.面向大數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用的復(fù)雜性問題的研究保

障，包括政策保障、人員保障、技術(shù)保障、軟/硬件保障和時間保障。

四、大數(shù)據(jù)視角下的教學(xué)研究方法模型

（一）研究維度

多個維度描述教學(xué)研究過程中的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)維度為數(shù)據(jù)種類，如使用傳統(tǒng)方式收集的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)，如學(xué)生和教師的基本數(shù)據(jù)、學(xué)生作業(yè)測驗考試數(shù)據(jù)、問卷調(diào)查數(shù)據(jù)等；大數(shù)據(jù)，特指使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺或其他交互式交流討論平臺自動采集的數(shù)據(jù)；元數(shù)據(jù)，即描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，對研究系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的含義、特征、指標(biāo)、取值范圍、有效性、處理和應(yīng)用方法等進(jìn)行描述的數(shù)據(jù)。操作維度主要描述整個數(shù)據(jù)處理過程及其各處理階段的技術(shù)和工具，包括數(shù)據(jù)的采集、集成、清洗、表示和存儲，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化與半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的表示和存儲，多種采集方式下、不同格式的數(shù)據(jù)集成，冗余、缺失和噪聲數(shù)據(jù)的處理等；面向主題的數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計和實現(xiàn)，數(shù)據(jù)分析和挖掘結(jié)果的利用方式，如學(xué)習(xí)內(nèi)容的選取和推送，學(xué)習(xí)途徑的設(shè)計、學(xué)習(xí)模型的建立等。過程維度主要描述大數(shù)據(jù)視角下的研究過程，可以從個別→一般→個別的歸納→演繹的過程入手。可從具體課程入手，研究其特點、一般過程、規(guī)律、環(huán)境等，在大數(shù)據(jù)視角下，研究開展教學(xué)研究的方法，找到一般性規(guī)律和過程，形成教學(xué)研究范式或模型。在將該模型用于教學(xué)研究工作中，并將教學(xué)研究結(jié)果應(yīng)用于具體課程的教學(xué)實踐中，評價驗證模型。應(yīng)用維度的應(yīng)用目的很大程度體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值，包括學(xué)生學(xué)習(xí)行為和過程的可視化、學(xué)習(xí)成績預(yù)測、學(xué)習(xí)干預(yù)和指導(dǎo)、學(xué)生學(xué)習(xí)的個性化服務(wù)以及評估等。

（二）研究體系

科學(xué)化教學(xué)研究體系的要素，包括問題邊界明確的研究主題，規(guī)范化和系統(tǒng)化的研究方法、自然科學(xué)研究模式下的研究框架和研究指標(biāo)以及人員結(jié)構(gòu)[5]。其中自然科學(xué)研究模式主要對各種事實和現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分類、歸納、演繹、分析、推理、計算和實驗，從而發(fā)現(xiàn)規(guī)律， 并對各種定量規(guī)律予以驗證和公式化。在人員結(jié)構(gòu)中除了學(xué)生和教育工作者外，數(shù)據(jù)工程師在整個研究體系中也扮演著重要角色。

（三）研究保障

大數(shù)據(jù)視野下的教學(xué)研究因其內(nèi)容和過程的復(fù)雜性，使得研究保障尤為重要。為了保證教學(xué)研究的順利開展，從政策層面到具體的技術(shù)層面，以及支撐的軟硬件條件和人員配備，都需要有嚴(yán)格的要求。

五、教學(xué)研究方法模型的應(yīng)用評估

（一）模型的應(yīng)用

在研究保障具備的情況下，選擇具體課程或教學(xué)活動，確定研究主題，在一定的研究框架下，在研究方法的指導(dǎo)下，選取和應(yīng)用操作技術(shù)和方法，獲取各類數(shù)據(jù)，依照研究過程，獲取符合研究指標(biāo)的研究成果，包括分析數(shù)據(jù)、模型、模式、報告等。圍繞應(yīng)用目的，依據(jù)一定的應(yīng)用方法在設(shè)定的時空下，應(yīng)用于研究對象，獲得應(yīng)用評價。

（二）模型的評估

它可以從兩個方面評估模型——定性評估和量化評估。

1.定性評估。在應(yīng)用評價中，可調(diào)查研究者（教育工作者）和研究對象（學(xué)生或受教育者）對模型應(yīng)用的主觀感受，來進(jìn)行質(zhì)性分析和評估。研究者深入教學(xué)活動，而不是人為設(shè)定的實驗環(huán)境，充分地收集資料，對各種教學(xué)和學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行整體性的研究，與研究對象進(jìn)行實際互動，對資料進(jìn)行歸納分析，通過理解他們的行為，得出模型的有效程度、可信程度、可推廣程度等定性結(jié)論。

2.量化評估。依據(jù)研究指標(biāo)的量化以及應(yīng)用評價的量化結(jié)果，通過對數(shù)據(jù)的特征、數(shù)據(jù)之間的關(guān)系、數(shù)據(jù)的變化趨勢等進(jìn)行分析，從而對模型進(jìn)行量化評估。

六、結(jié)語

把握時代脈搏，建立大數(shù)據(jù)意識，轉(zhuǎn)變教學(xué)研究觀念，改革教學(xué)研究方法，使教學(xué)研究更趨于科學(xué)化、規(guī)范化和系統(tǒng)化，指導(dǎo)和規(guī)范符合時代要求的教學(xué)研究，是建立大數(shù)據(jù)視角下的教學(xué)研究方法模型的目的。使用大數(shù)據(jù)視角下的教學(xué)研究方法模型，利用多種數(shù)據(jù)采集、處理、分析和挖掘技術(shù)，開展教學(xué)研究工作，為學(xué)生提供個性化教學(xué)服務(wù)、指導(dǎo)和干預(yù)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、科學(xué)評價學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和預(yù)測學(xué)習(xí)成績，體現(xiàn)建立大數(shù)據(jù)視角下的教學(xué)研究方法模型的價值。模型僅為概念模型，根據(jù)具體的問題，還需進(jìn)一步具體化。

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