大数据在教育领域如何应用

大数据在教育领域如何应用？[转]

数据（data），一般而言是指通过科学实验、检验、统计等方式所获得的，用于科学研究、技术设计、查证、决策等目的的数值。通过全面、准确、系统地测量、收集、记录、分类、存储这些数据，再经过严格地统计、分析、检验这些数据，就能得出一些很有说服力的结论。大规模、长期地测量、记录、存储、统计、分析这些数据，所获得的海量数据就是大数据（big data）。在制作大数据时，需要严格的方案设计、变量控制和统计检验等，不然所获得的大数据就是不全面、不准确、无价值或价值不大的。

在教育特别是在学校教育中，数据成为教学改进最为显著的指标。通常，这些数据主要是指考试成绩。当然，也可以包括入学率、出勤率、辍学率、升学率等。对于具体的课堂教学来说，数据应该是能说明教学效果的，比如学生识字的准确率、作业的正确率、多方面发展的表现率——积极参与课堂科学的举手次数，回答问题的次数、时长与正确率，师生互动的频率与时长。进一步具体来说，例如每个学生回答一个问题所用的时间是多长，不同学生在同一问题上所用时长的区别有多大，整体回答的正确率是多少，这些具体的数据经过专门的收集、分类、整理、统计、分析就成为大数据。

分析大数据助力教学改革

近年来，随着大数据成为互联网信息技术行业的流行词汇，教育逐渐被认为是大数据可以大有作为的一个重要应用领域，有人大胆地预测大数据将给教育带来革命性的变化。

大数据技术允许中小学和大学分析从学生的学习行为、考试分数到职业规划等所有重要的信息。许多这样的数据已经被诸如美国国家教育统计中心之类的政府机构储存起来用于统计和分析。

而近年来越来越多的网络在线教育和大规模开放式网络课程横空出世，也使教育领域中的大数据获得了更为广阔的应用空间。专家指出，大数据将掀起新的教育革命，比如革新学生的学习、教师的教学、教育政策制定的方式与方法。

教育领域中的大数据分析最终目的是为了改善学生的学习成绩。成绩优异的学生对学校、对社会、以及对国家来说都是好事。学生的作业和考试中有一系列重要的信息往往被我们常规的研究所忽视。而通过分析大数据，我们就能发现这些重要信息，并利用它们为改善学生的成绩提供个性化的服务。与此同时，它还能改善学生期末考试的成绩、平时的出勤率、辍学率、升学率等。

现在，大数据分析已经被应用到美国的公共教育中，成为教学改革的重要力量。为了顺应并推动这一趋势，美国联邦政府教育部2012年参与了一项耗资2亿美元的公共教育中的大数据计划。这一计划旨在通过运用大数据分析来改善教育。联邦教育部从财政预算中支出2500万美元，用于理解学生在个性化层面是怎样学习的。部分综述了该计划的数据和案例已经在美国教育部教育技术办公室2012年4月10日发布的《通过教育数据挖掘和学习分析增进教与学（公共评论草案）》中披露出来。

美国教育部门对大数据的运用主要是创造了“学习分析系统”——一个数据挖掘、模化和案例运用的联合框架。这些“学习分析系统”旨在向教育工作者提供了解学生到底是在“怎样”学习的更多、更好、更精确的信息。举例来说，一个学生成绩不好是由于他因为周围环境而分心了吗？期末考试不及格是否意味着该学生并没有完全掌握这一学期的学习内容，还是因为他请了很多病假的缘

故？利用大数据的学习分析能够向教育工作者提供有用的信息，从而帮助其回答这些不太好回答的现实问题。

许多人因此会问，大数据能拯救美国的公立教育吗？全球最大的电脑软件提供商微软公司（Microsoft）的创始人、前首席执行官比尔·盖茨（Bill Gates）今年3月7日在得克萨斯州首府奥斯汀举行的一个教育会议上打赌说，利用数据分析的教育大数据能够提高学生的学习成绩，拯救美国的公立学校系统。他称过去十几年里教育领域的技术发展陷入了停滞，研发投入远远不够。盖茨充满信心地认为，教育技术未来发展的关键在于数据。在这次大会上，5000多名参会者讨论了教育数据应用的前景。

教育大数据市场前景广阔

美国高中生和大学生的糟糕表现——高中生退学率高达30%（平均每26秒就有一个高中生退学），33%的大学生需要重修，46%的大学生无法正常毕业——在让教育部门忧心忡忡的同时，也让教育科技公司找到了淘金的机会。近些年来，许多教育科技公司纷纷开始抢滩大数据学习分析的市场，竞争极为激烈。

美国的一些企业已经成功地商业化运作教育中的大数据。全球最大的信息技术与业务解决方案公司IBM就与亚拉巴马州的莫白儿县公共学区进行大数据合作。结果显示，大数据对学校的工作具有重要作用。当IBM刚刚开始与这一学区合作时，除了学生成绩不好之外，该县还面临着辍学率已增加到48%的严峻情况。根据联邦政府的《不让一个孩子掉队法》（No Child Lift Behind，NCLB），学生成绩糟糕的地方政府将受到惩罚。为了应对这一巨大的挑战，该县此前已经在学生数据的基础上建立了一个辍学指示工具，并将其用于全县层面的决策。但IBM认为这仍不足以改善莫白儿县窘迫的现状，需要借助IBM的技术支持重新建立大数据，进而利用大数据分析来改善学区内所有学生的整体成绩。

在美国的教育大数据领域，除了处于领先地位的IBM，还有像“希维塔斯学习”（Civitas Learning）这样的新兴企业。“希维塔斯学习”是一家专门聚焦于运用预测性分析、机器学习从而提高学生成绩的年轻公司。该公司在高等教育领域建立起最大的跨校学习数据库。通过这些海量数据，能够看到学生的分数、出勤率、辍学率和保留率的主要趋势。通过使用100多万名学生的相关记录和700万个课程记录，这家公司的软件能够让用户探测性地知道导致辍学和学习成绩表现不良的警告性信号。此外，还允许用户发现那些导致无谓消耗的特定课程，并且看出哪些资源和干预是最成功的。

在加拿大，总部位于安大略省沃特卢的教育科技公司“渴望学习”（Desire 2 Learn）已经面向高等教育领域的学生，推出了基于他们自己过去的学习成绩数据预测并改善其未来学习成绩的大数据服务项目。这家公司的新产品名为“学生成功系统”（Student Success System）。“渴望学习”声称加拿大和美国的1000多万名高校学生正在使用其学习管理系统技术。“渴望学习”的产品通过监控学生阅读电子化的课程材料、提交电子版的作业、通过在线与同学交流、完成考试与测验，就能让其计算程序持续、系统地分析每个学生的教育数据。老师得到的不再是过去那种只展示学生分数与作业的结果，而是像阅读材料的时间长短等这样更为详细的重要信息，这样老师就能及时诊断问题的所在，提出改进的建议，并预测学生的期末考试成绩。

像美国的“梦盒学习”（Dream Box Learning）公司和“纽顿”（Knewton）公司这类领先性的开发者们，已经成功创造并发布了各自版本的利用大数据的适应性学习（adaptive learning）系统。在2012年国际消费电子展的高等教育技术