题库、电子书包、魔法教棒背后的想象力：教育大数据

　　当前的信息技术已经逐步在向着数据主导的方向过度。社会经济的各个领域都在不断的通过数据的引导进入一个新的精细化管理和运营的时代，教育行业也在这一趋势的影响下逐步发展，不断涌现出越来越多的基于数据的应用，助力教育的进一步变革。

　　“数据”与“数字”的区别何在?有个简单的例子：一个学生考试得了78分，这只是一个“数字”，但如果思考这78分背后的因素：家庭背景、努力程度、学习态度、智力水平等，把它们和78分联系在一起，这就成了“数据”。国际数据公司定义了大数据的四大特征：海量的数据规模(vast)、快速的数据流转和动态的数据体系(velocity)、多样的数据类型 (variety)和巨大的数据价值(value)。

　 教与学中的大数据的应用

　　1)大数据在题库中的应用

　　近些年最热的“题库”类应用，也是基于大数据的教育应用细分行业。越来越丰富详尽的知识点体系，不断优化的交互反馈，使其已经成为很多教师、学生常用的在线学习工具。通过在线的形式，在用户使用过程中可以积累大量的学习行为数据。这些数据不仅包括答题的结果，还可以记录学习者的答题过程、时间、速度、停顿甚至部分思路，如果能够有效的针对这些数据进行挖掘整理，就可以让学习者更加方便、有效率的提升自己的学习效果，将自己的宝贵的时间用在对自己最有价值的方面。目前，我们的题库距离用户的目标底线还相去甚远。从用户体验角度看，倒是移动端的App相对好些，例如魔方格等。

　　2)大数据在微课、MOOC及颠倒课堂中的应用

　　以微课、mooc为代表的新一代视频学习方式，相比题库这一类比较标准化的结构，其数据的多样性更强，世界范围内有相同兴趣的人结成学习小组，通过互动讨论促进共同的学习和进步，其数据的海量规模自毋庸置疑。在这一过程中，我们可以获取到关于学习者的更立体的信息，比如通过视频播放过程的观察，通过在线互动和课后作业完成情况的追踪，我们可以越来越真实的建立起学习者模型，从而为更好的课程和更有针对性的教学服务提供有力的参考依据。

　　教师社区的岳雷老师讲，微课最大的价值之一就是获得学习者的学习数据，来更有效的支持他的学习。Coursera(世界三大MOOC平台)发展团队中国区业务负责人伊莱·布林德博士介绍说，他们的平台会给教课的教授提供数据分析工具，通过这个工具，教授能够看到有多少学生看了他发布的视频、学生看了几遍这个视频，教师可以通过监测学生的具体表现，及时调节学习内容。他说应用翻转课堂，平台上的数据则可以帮助教师甄别哪些是学生已掌握的内容，哪些是学生需要进一步练习的内容。数据分析工具还可以应用于学生互评活动，比如，可以通过数据把那些花了不到一分钟就给出的评价去掉，只取可靠的学生评分。同时，从研究者的角度看，平台记录下的所有的学生行为，可用于对不同教育问题进行深入研究。

　　在国内如火如荼的微课、颠倒课堂教学教学实验中，大批的微课制作出来之后，如果不能生成教学的大数据，那么其价值将大打折扣。要实施颠倒课堂，老师必须要拿到课前学生学习微课的学习数据，包括前面提到的播放的数据外还需要获取到学生在看微课后的问题，及他们看微课的学习效果测量的数据，简而言之就是看完微课要有配套的题目测量学生学习的情况，教师根据这些数据一定要在课前就做出最优的教学设计，而不能到课上通过常规的问答、举手来了解学生的学情，如果那样这个颠倒的价值就没有体现出来。

　　大数据才是颠倒课堂的核心价值，在这方面学校、老师需要能够支持颠倒课堂的微课及平台产品，目前市面上能够采用免费方式的洋葱数学、四叶草颇为令人注目，希望能够有更多精品服务于一线的用户。

　　3)大数据在电子书包中的应用

　　经过多年的努力，电子书包在国内部分学校展开了区域性的实验性使用。电子书包最大的改变就是每个学生都具备了一台数字化的终端。学生拥有数据终端是大数据在教育行业中应用的一个重要里程碑，当学生有了终端后，其学习过程的数据采集，才有了坚实的技术支持和可能。在目前穿戴设备上不够完善理想的阶段，电子书包是最佳的连接学生的硬件媒介。在笔者总结的电子书包7大杀手级应用中，“评测和数据分析”位列第一。这也是电子书包行业内做的最突出的一个功能。老师、学生、家长、领导、专家都叹服于数据的瞬时即达，基于数据库的数据分析让用户实现了梦寐以求的愿望。

　　将来，随着电子书包监测能力的提高，其收集的数据将不仅仅是使用学习应用产生数据，还将记录学生在学习活动中个体行为表现，比如学习时的书本距离、体态位置，用眼强度等，从而实现从单纯的知识学习到健康学习的延伸。

　　4)大数据在移动App上的应用

　　移动App是最“接近”用户的应用方式之一，更便于用户应用，目前最火爆的学习App莫过于问答类App了，无论是基于机器识别还是人工辅助的，目前情况看都不乐观，究其原因还是对用户的需求满足切合度有差距。从大数据角度讲，产品需要提供更有价值数据，答案数据因为产品题库和难度的问题，不能够达到用户理想的需求水平，那么已经解决的大量题目数据的挖掘依然不够，这些数据中由于大量的用户数据沉淀，实际上是有更多有意思的东西等着大家去挖掘，以专业的视角提供给用户，为用户做出更好的服务!

　　除了以上这些大数据的应用外，在英语作文批阅，语音在教学中的应用都有着令人激动人心的变革实现，但这些大数据在日常教与学的中的应用覆盖度还太低，我们期盼有更多基于大数据基础上的，满足师生常态刚需，解决学习过程中具体点的强应用。

　　另一方面，前述所有的数据获取来源，几乎都是来自“线上”通过PC，或者移动端获取而来，而对于教学来说，当下还是有大量的学习时间，学习过程是发生在线下而非线上。教室中，家庭里，人与人之间的真实的互动反馈，通过线上的交流来替代，显然还是未来的幻想，这就给数据采集带来了另外一个难题：怎样采集到更多的线下发生的学习数据?最近几年越来越成熟的物联技术和可穿戴设备，给我们提供了一条新的思路。

　 物联网在教育行业的大数据应用

　　物联网，其英文名称是：“Internet of things(IoT)”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。物联网这种技术形态和思路应用到教育教学数据采集过程中，具备天然的优势：首先，他的数据采集过程，对于使用者来说是“离线”的，而非“在线”的;其次，他所收集的数据，大部分是学习者无法干预的;最后，这些数据的收集对传统业务流程的改“革”更小、改“善”更多，可以大大减少了业务推进的阻力。

　　这样一种技术在最近几年越来越多的被引进到教育系统中来，从各个角度协助教育部门调整、改进管理和教学手段，提升教育服务质量，这其中，最早也是最普遍的应用，应该算使用智能校徽的校园门禁和安全管理系统，这类应用多数基于2.4GHz通讯的有源卡加接收器件，也有一些通过其他的rfid无源卡辅以较大功率的有源天线加以实现。这样的系统使用后，学生可以自然上下学，无需通过校门的时候刻意地到某个刷卡器上刷卡，其位置信息就可以自动记录下来。类似的技术解决方案在矿山、物流等需要复杂的定点定位的系统中也有非常成熟和精巧的案例。

　　虽然上下学签到这样的业务对于校园日常的教育教学工作的影响是非常有限的，但却为物联网进入校园开了一个好头。当教师和学生开始拥有如rfid卡片这样的物联器件的时候，我们就有可能采取更多更有效的手段去深度挖掘其应用空间。

　　同样基于2.4GHz通讯的抢答器应用就是一款活跃在很多中小学课堂的应用，它的操作非常简单，就是通过几个简单的按钮，就可以收集到课堂上学生对于某个问题的理解或者某个作品的评价，并且即时产生出统计图表，这样可以更加方便的让教师获得学生反馈信息，更好的组织教学。但其始终未能大面积展开还是因为其提供的数据面过窄，数据价值达不到用户行为迁移的标准。

　　最近跟着STEAM系统进入一些校园的传感器实验室应用则是一种更加Geek式的操作，它构建一个相对封闭独立的小环境，集成温度、湿度、化学等多种传感器，利用摄像头、麦克风和互联网的辅助，帮助学校把一些长期性的探究性课程记录并借助网络让更多学生参与进来，比如可以利用这套系统观察一株植物的全部生长过程，生成成长图表，记录观察日记等等。唯一遗憾的，是这类系统对于学习者本身的观测和数据记录相对比较匮乏，更多属于教学探究工具。

　　那么有没有直接深入日常课堂教学流程，采集课堂学习数据的物联网技术形式呢？

　　去年的普教展上有一种基于物联网的教棒，让我们看到了这种方向的实践。这种教棒利用物联技术实现了教学过程数据的采集。它在一根类似于教鞭外形的“棒子”上集成了诸如传感器，通讯模块等元器件，可以对学生的电子学生卡、ID卡进行扫描、感应。只要是利用rfid、NFC标签做成的卡片，都能被它识别出来，从而实现教师对学生的数据评价操作。

　　当老师想要表扬或者批评某个学生的时候，只需要用这支教棒轻轻触碰学生的学生卡，相应的表扬或者批评的数据就可以实时在系统记录，同时，更加“神奇”地，在老师的电脑屏幕上，还可以出现对应操作的动画效果。比如表扬他，可以在屏幕上出现一朵小红花或者五角星。

　　这种有趣的交互效果对于传统的课堂评价方式来说，是一种有趣的变化，老师不再需要繁琐的在黑板上记上名字，等下课再给小朋友发贴纸或者盖章，只要用教棒棒轻轻一点，整个操作就可以完成[图1]。

图1

　　每一次评价操作，伴随着一条线下数据的电子化记录，其中包含了学科、班级、时间、设备、教师、学生、评价操作、评价量值、对应维度等非常丰富的信息。系统中针对数据还可以做各种进一步的处理，比如发花的同时，还可以再给家长发一条信息，便于家长更好了解孩子学情;或者针对性的处理发花数据，形成对教师教学过程或者学生个人发展的一些数据报表[图2] ；

图2

       或者将发出的花朵兑换成为积分，给孩子二次激励[图3]，其相关业务系统同样采用物联网技术实现，学生只要拿着自己的学生卡即可将自己课上获得的红花、积分兑换成自己的奖品、奖励。

图3

　　这种基于物联网的新一代教学工具和应用的出现，标志着物联技术同教学的一个深度融合，为进一步的教学信息化改革别开蹊径，提供了一条更加切实可行的选择道路。最为令人惊喜的是笔者所在学校老师的反馈极富震撼性，每次新的信息化应用老师接受时都会有“波折”，这次异乎寻常的顺畅，反响师生都很强烈，记得上一次出现这种场景还是在N多年前给教室里面装投影时才发生过，着实让作者唏嘘。

　　去年北京和成都就提出了在2015年要实现100%的无线校园网建设目标，那么基于无线环境下的高价值应用必将是众多学校在2015年要发力的方向。如何发挥无线数字校园网的作用，除了已经初具形态的移动教学、移动OA外，教学评价、学生评价的无线网络大数据应用，必将成为行业应用的热点。

　　随着技术和教育本身融合的持续深化，我们相信会有更多、更好的大数据技术，应用于教育行业中，会有更多深度应用的案例出现。在这一过程中，采用物联网技术进行数据采集，更多的将线下数据整合到线上，促进更好的教育个性化和管理精细化，是一个明确的趋势，也正在有越来越深入教学过程的产品不断的涌现出来。

　　大数据时代的到来，让社会科学领域的发展和研究，从宏观群体逐渐走向微观个体，让追踪每一个人的数据成为可能，从而让研究每一个个体成为可能。对于教育研究者来说，我们将比任何时候都更接近发现真正的学生。而这，正是教育的进步。宽带资本董事长田溯宁博士说：“大数据技术，已经不再简单的是一种工具，而是成为重塑我们社会的一种最重要的力量”。我们坚信——大数据在今后必将带来教育最深刻的变革。

       （本文为投稿，作者马永纪，唐山市荆各庄小学信息化办公室主任，306552270@qq.com）