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五大角度剖析教育大数据价值的分析与挖掘

发布: 2017-06-05 浏览:

       随着大数据在社会各行各业产生的影响不断加深,“大数据”+教育的发展与应用也逐渐成为教育研究者、教育工作者以及教育机构关注的焦点。分析与挖掘教育教学过程产生的海量数据资源,将其转化为有意义、有价值的教学信息与知识,是教育大数据的价值所在。
       国务院2015年8月31日印发的《促进大数据发展行动纲要》的通知,提出要“推动教育基础数据的伴随式收集和全国互通共享;探索发挥大数据对变革教育方式、促进教育公平、提升教育质量的支撑作用”;教育部办公厅2015年9月2日印发的关于征求对《关于“十三 五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意 见 稿)》意见的通知,指出“要实现学生学习过程、实践经历记录的网络学习空间呈现;依托网络学习空间逐步实现对学生日常学习情况的大数据采集和分析,优化教学模式”。

世界万维网之父蒂姆·伯 纳 斯· 李 曾 经 说 过:“数 据 是 宝贵的,它的 生 命 力 比 收 集 它 的 软 件 系 统 还 要 持 久。”众 所 周知,教育教学 过 程 产 生 的 海 量 数 据 蕴 藏 丰 富 的 与 教 学 密 切相关的知识与信息,那么,如 何 将 这 些 含 有 巨 大 价 值 的 教 育 数 据 资 源 转 换 成 有 意 义 的 教 学 信 息 与 知 识,从 而 优 化 学 习效果,提升 教 学 质 量,促 进 个 性 化 学 习 的 实 现,是 目 前 教 育 领 域 内 亟 待 解 决 的 重 要 问 题。

为 了 能 够 从 零 碎 的、多 源 的、低质量的 海 量 教 育 数 据 资 源 中 提 炼 完 整 的、高 质 量 的、 高价值的信息与知识,本研 究 从 大 数 据 的 角 度 出 发,以 数 据 收集、数 据存 储 与 管 理、数 据 清 洗 与 整 合、数 据 分 析 和 数 据 可 视 化 的 一 般 大 数 据 分 析 流 程 为 基 础,探 讨 了 原 始 教 育 大 数 据 资 源经历采集、量 化 和 质 量 提 升 的 环 节 转 换 为 有 效 的 教 育 大 数据资产,再经过分析与可 视 化 处 理,将 教 育 大 数 据 资 产 转 换成教育大数 据 价 值,最 终 成 功 提 取 教 育 大 数 据 隐 藏 的 潜 在价值。


1、数据收集

近年来,MOOC等 网 络 学 习 平 台 的 快 速 发 展 与普 及,使 教 学 与 学 习 方 式 发 生 巨 大 改 变,随 之 而 来 的 海 量 教 育 数 据 的 种 类 也 日 益 广 泛,不 仅 包 含 课 堂 教 学 信 息、学 生 学 籍 信 息、学 校 管 理 信 息 等 传 统 教 学 数 据 源,还 包 括 各 类 网 络 学 习 平 台、移 动 学 习 APP、浏 览 器 等 互 联 网 数 据 源。杨 现 民 等 学 者 认 为 教 育 大 数 据 有 四 大 来 源:一 是 教 学 活 动 过 程 中直接产生的数据,二是教 育 管 理 活 动 中 采 集 到 的 数 据,三 是科学研究过 程 中 采 集 到 的 数 据,四 是 校 园 活 动 中 产 生 的 数 据。

目前大数据在教 育 领 域 的 应 用 价 值 大 多 数 集中于 对教育教学过程产生的相 关 数 据 的 分 析 与 挖 掘,因此,需要收集的教育数 据 主 要 是 与 教 育 教 学 相 关 的 全 部 数 据,如传 统课堂教学数据、在线学习数据、移 动 学 习 数 据 等 等。由于 数据来源的多样化、复杂化,所 收 集 的 数 据 多 是 格式不一、 大小不等,为了保证数据的 一 致 性 与 同 一 性,将 数 据 按 照 结 构 化 数据、半 结 构 化 数 据、非 结 构 化 数 据 进 行 分 类。


2、数据存储与管理

为了保证数 据 的 时 效 性 与 完 全 性,将 收 集 到 的 海 量 数 据进行存储与管理。目 前,大 多 数 学 校 收 集 的 教 育 数 据 资 源 大 部 分 都 是 异 构 的,且 多 数 是属 于 半 结 构 化 数 据 或 者 非 结 构 化 数 据,这 就 给 教 育 大 数 据 的 存 储 与 管 理 带 来 了 困 难,传 统 的 结 构 化 数 据 仓 库 已 经 不能 满 足 当 前 教 育 数 据 资 源 的 需 求。NoSQL(NotOnly SQL)是基于云计算环 境 下 发 展 起 来 的 非 关 系 型 的 数 据 库, 它 具 有 易 伸 缩 性、可 扩 展 性 的 特 征,支 持 Key-Value存 储、列 存 储、文 档、Graph等 数 据 模 型,能 够 很 好 地 利 用云 计 算 系 统 的 并 行 计 算 技 术 解 决 教 育 数 据 资 源 的 存 储 与 管 理 难 题。


3、数据清洗与整合

存 储 在 数 据 库 中 的 海  量 数 据 是 没 有 遵 循 一 定 数 据 规 则 的,数 据 之 间 也 充 满 着 混乱 和 矛 盾,这 样 的 数 据 资 源 如 果 不 经 过 清 洗 与 整 合 将 会 成 为 无 任 何 价 值 的 数 据 垃 圾,因 此,为 了 防 止 数 据 垃 圾 问 题 的 出 现,有 必 要 对 数 据 库 中 的 教 育 数 据 资 源 进 行 清 洗 和 整 合。数 据 整 理 过 程 中,首 先 需 要 利 用 过 滤 技 术对数据集进行过滤,以去 除 干 扰 和 冗 余 数 据;之 后 对 数 据 集进行聚类和 关 联 规 则 的 处 理,使 数 据 按 照 一 定 的 标 准 整 合在一起,有 规 则 地 存 储 于 数 据 库 中。经 过 整 理 和 清 理 的 教育数据资源,不仅其数据 质 量 得 到 了 提 升,数 据 的 关 联 性 与合规性得到 了 保 障,而 且 完 成 了 教 育 大 数 据 资 源 到 教 育 大 数 据 资 产 的 转 化,为 数 据 能 够 进 行 高 效 快 速 地 分 析 提 供 了可靠的依据。


4、数据分析

数 据 分 析 作 为 大 数 据 在 教 育 领 域 应 用 中 最 核 心 的 环 节,是 教 育 大 数 据 直 接 产 生 价 值 的 一 部 分。通 过 对 教 育 大 数 据 进 行 分 析 可 以 将 存 储 在 数 据 库 中 的 海 量 数 据 转 换 成 有 价 值、有 意 义 的 教 学 信 息 与 知 识,同 时 还 可 能 会 揭 示 教 育 教 学 中 蕴 含 的 学 习 规 律。在 教 育 大 数 据 分 析 方 面,常 用 的 关 键 技 术 包 括 学 习 分 析 技 术 和 教 育 数据 挖 掘 两 大 类,Lián和 Pérez在 研 究 教 育 数 据 挖 掘 与 学 习 分 析 技 术 之 间 的 异 同 时 指出这两者之间可以运用共 同 的 技 术 方 法 对 教 育 教 学 数 据 进行分析,从 而 发 现 教 育 教 学 中 存 在 的 问 题。 教 育 大 数 据 分 析 的 过 程 实 际 上 是 将 教 育 数 据 资 产 转 换 成 教 育 数 据 价 值 的 关 键 性 环 节,成 功 实 现 了 从 数 据 世 界 中 提 炼 出 知 识 与 信息,然而其最 终 呈 现 在 用 户 面 前 的 分 析 结 果 则 需 要 进 一 步 借 助 可 视 化 技 术 来 完 成。


5、数据分析

通 过 对 教 育 大 数 据 进 行 的 数 据 收 集、数 据 存 储 与 管 理、 数 据 整 理 和 数 据 分 析 等 环节 而 得 到 的 分 析 结 果 是 机 器 语 言 的形式,还不 能 被 教 育 管 理 者、教 师、学 生 等 相 关 用 户 认 可 和接 受,这 就 需 要 进 行 教 育 大 数 据 分 析 的 最 后 一 个 环 节,即 数 据 的 可 视化。利 用 可 视 化 技 术 将 教 育 大 数 据 分 析 得 到 的 结 果 以 图 形、表 格、图 画 等 可 理 解 的 形 式 呈 现 给 用 户,可 以 辅助教育管理者作出更为 科 学、智 能 的 教 学 决 策,帮 助 教 师 发现存在学习危机的学生,并 向 其 发 出 学 业 预 警 信 号、提 供 适当的教学干 预,同 时 依 据 学 生 不 同 的 学 习 需 求 为 其 推 荐 个性化的学 习 资 源,促 进 个 性 化 学 习 的 实 现。数 据 可 视 化 环 节 的 完 成 标 志 着 教 育 大 数 据 价 值 的 成 功 提 取。

总结

“数 据 驱 动 教学,分 析 变 革 教 育。”通 过 分 析 与 挖 掘 教 育 大 数 据 的 潜 在 价 值,推 动教 育 决 策 的 科 学 化、教 学 方 式 的 多 样化、教 学效 果 的 最 优 化,促 进 教 学 质 量 的 提 升,实 现 真 正 意 义 上 的 个 性 化 学 习。本 研 究 依 据 教 育 大 数 据 分 析 的 一 般 流程,从 大 数 据 视 角 阐 述 了 海 量 教 育 数 据 资 源 化、资 产 化 的 过程,揭 示 了 教 育 大 数 据 背 后 隐 含 的 巨 大 教 学 信 息 与 知 识, 有 助 于 教 育 大 数 据 潜 在 价 值 的 分 析 与 挖 掘,有 利 于 充 分 发 挥 大 数 据 在 教 育 领 域 内 的 作 用,以 促 进 教 学 方 式 的 变 革,提 升 教 学 质 量。