隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的加速發(fā)展和應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、社交網(wǎng)絡(luò)等大大拓展了互聯(lián)網(wǎng)的疆界和應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)據(jù)正以前所未有的速度在不斷地增長和累積，大數(shù)據(jù)時代的大幕已經(jīng)開啟。大數(shù)據(jù)在社會經(jīng)濟(jì)、政治、文化、生活等各方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，將給各行各業(yè)的發(fā)展模式和決策帶來前所未有的革新與挑戰(zhàn)。教育行業(yè)也不例外，教育管理、思維方式、學(xué)習(xí)行為、教學(xué)評估等，無不受到大數(shù)據(jù)的影響。

　　【摘要】互聯(lián)網(wǎng)時代的數(shù)據(jù)正在迅速地膨脹，大數(shù)據(jù)成為信息技術(shù)發(fā)展的新熱點(diǎn)。本文分析了大數(shù)據(jù)技術(shù)的概念及時代背景，闡述了大數(shù)據(jù)具有規(guī)模巨大、類型多樣、產(chǎn)生速度快、價值密度低、存儲要求高、管理復(fù)雜等特點(diǎn)，在教育領(lǐng)域應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)有利于革新教育理念和教育思維，實(shí)現(xiàn)個性化教育，重新構(gòu)建教學(xué)評價方式，加強(qiáng)學(xué)校基于數(shù)據(jù)的管理，促進(jìn)教育信息化深入發(fā)展。

　　【關(guān)鍵詞】教育信息化,大數(shù)據(jù)技術(shù),應(yīng)用

　　大數(shù)據(jù)的概念及時代背景

　　大數(shù)據(jù)是一個正在發(fā)展中的概念。到目前為止，學(xué)術(shù)界對于“大數(shù)據(jù)”一詞還沒有準(zhǔn)確、統(tǒng)一的定義。著名學(xué)者涂子沛在《大數(shù)據(jù)》一書中指出：“大數(shù)據(jù)（BigData）是指那些大小已經(jīng)超出了傳統(tǒng)意義上的尺度，一般的軟件工具難以捕捉、管理和分析的大容量數(shù)據(jù)，一般以‘以太節(jié)’為單位。大數(shù)據(jù)之大，并不僅僅在于容量之大，更大的意義在于通過對海量數(shù)據(jù)的交換、整合和分析，發(fā)現(xiàn)新的知識，創(chuàng)造新的價值，帶來‘大知識’、‘大科技’、‘大利潤’和‘大發(fā)展’。”最早提出“大數(shù)據(jù)”時代到來的是全球知名咨詢公司麥肯錫。麥肯錫全球研究院報告《大數(shù)據(jù)：創(chuàng)新、競爭和生產(chǎn)力的下一個前沿》則對“大數(shù)據(jù)”定義如下：大數(shù)據(jù)是指大小超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具的抓取、存儲、管理和分析能力的數(shù)據(jù)群。麥肯錫稱：“數(shù)據(jù)，已經(jīng)滲透到當(dāng)今每一個行業(yè)和業(yè)務(wù)職能領(lǐng)域，成為重要的生產(chǎn)因素。人們對于海量數(shù)據(jù)的挖掘和運(yùn)用，預(yù)示著新一波生產(chǎn)率增長和消費(fèi)者盈余浪潮的到來。”可見，大數(shù)據(jù)就是指蘊(yùn)涵著巨大價值的、可有效利用的、多樣化的海量數(shù)據(jù)集。

　　進(jìn)入2012年以來，世界各國大數(shù)據(jù)的關(guān)注度與日俱增。在2012年1月份的達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇上，大數(shù)據(jù)是主題之一，并特別針對大數(shù)據(jù)發(fā)布了報告BigData，BigImpact：NewPossibilitiesforInternationalDevelopment，探討了新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生方式下，如何更好地利用數(shù)據(jù)來產(chǎn)生良好的社會效益。2012年3月，美國奧巴馬政府投資2億美元，正式啟動“大數(shù)據(jù)發(fā)展計劃”，這一計劃是美國政府繼信息高速公路計劃之后在信息科學(xué)領(lǐng)域的又一重大舉措。同時，聯(lián)合國一個名為GlobalPulse的倡議項(xiàng)目在2012年5月發(fā)布報告《大數(shù)據(jù)發(fā)展：挑戰(zhàn)與機(jī)遇》，闡述大數(shù)據(jù)時代各國特別是發(fā)展中國家在面臨數(shù)據(jù)洪流時的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并對大數(shù)據(jù)的應(yīng)用進(jìn)行了初步的解讀。目前，一些發(fā)達(dá)國家、著名研究機(jī)構(gòu)以及大集團(tuán)公司已將大數(shù)據(jù)作為獲取有效信息和知識的重要來源、調(diào)整和部署戰(zhàn)略決策的重要依據(jù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)則成為信息挖掘、整理和分析的重要工具。

　　大數(shù)據(jù)時代對人類的數(shù)據(jù)駕馭能力提出了新的挑戰(zhàn)，也為人們獲得更為深刻、全面的洞察能力提供了前所未有的空間。互聯(lián)網(wǎng)時代的數(shù)據(jù)正在迅速膨脹，它決定著組織的未來發(fā)展，隨著時間的推移，人們將越來越意識到數(shù)據(jù)對組織的重要性。對于企業(yè)組織來講，大數(shù)據(jù)的價值體現(xiàn)在兩個方面：分析使用和二次開發(fā)。對大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析能揭示隱藏其中的知識信息，對大數(shù)據(jù)的二次開發(fā)則是通過大數(shù)據(jù)創(chuàng)造出新產(chǎn)品和服務(wù)。例如，F(xiàn)acebook通過結(jié)合大量用戶信息，定制出高度個性化的用戶體驗(yàn)，并創(chuàng)造出一種新的廣告模式。大數(shù)據(jù)這股洶涌浪潮正在興起，將給各行各業(yè)的發(fā)展模式和決策帶來前所未有的革新與挑戰(zhàn)，教育領(lǐng)域同樣不可避免，面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

　　大數(shù)據(jù)的主要特點(diǎn)

　　大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)存在著以下幾個主要特點(diǎn)。

　　規(guī)模巨大。個人和組織面臨著數(shù)據(jù)量的大規(guī)模增長，呈現(xiàn)為海量數(shù)據(jù)。典型個人計算機(jī)硬盤的容量為TB量級，一些大企業(yè)的數(shù)據(jù)量已經(jīng)接近EB量級。而根據(jù)麥肯錫全球研究院（MGI）估計，全球企業(yè)2010年在硬盤上存儲了超過7EB（1EB等于10億GB）的新數(shù)據(jù)。2015年全球移動終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將達(dá)到6300PB。目前，大數(shù)據(jù)的規(guī)模尚是一個不斷變化的指標(biāo)，單一數(shù)據(jù)集的規(guī)模范圍從幾十TB到數(shù)PB不等。此外，各種意想不到的來源都能產(chǎn)生數(shù)據(jù)。

　　類型多樣。數(shù)據(jù)來自多種渠道，如網(wǎng)絡(luò)日志、社交媒體、互聯(lián)網(wǎng)搜索、手機(jī)通話記錄及傳感器網(wǎng)等，內(nèi)容包括所有格式的辦公文檔、文本、圖片、XML、HTML、各類報表、圖像和音頻/視頻信息等。這些實(shí)際是多視角的，不僅有正規(guī)的數(shù)據(jù)、媒體新聞數(shù)據(jù)、時效性的數(shù)據(jù)，還有帶有個人情感的數(shù)據(jù)。而這些數(shù)據(jù)又打破了之前限定的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)范疇，包含著結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化以及非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，并且半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)所占份額越來越大。

　　產(chǎn)生速度快。即數(shù)據(jù)被創(chuàng)建和移動的速度快，時效性要求高，這是大數(shù)據(jù)區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘最顯著的特征。在高速網(wǎng)絡(luò)時代，通過基于實(shí)現(xiàn)軟件性能優(yōu)化的高速電腦處理器和服務(wù)器，快速創(chuàng)建實(shí)時數(shù)據(jù)流已成為流行趨勢。如一天之內(nèi)谷歌公司處理幾十PB的數(shù)據(jù)，F(xiàn)acebook新產(chǎn)生約10億張照片、300TB以上的日志，淘寶網(wǎng)進(jìn)行數(shù)千萬筆交易、產(chǎn)生20TB以上的數(shù)據(jù)，新浪微博的約3億用戶可產(chǎn)生上億條微博。

　　價值密度低。隨著物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，信息感知無處不在，數(shù)據(jù)信息海量，但其價值密度較低。價值密度的高低與數(shù)據(jù)總量的大小成反比，大數(shù)據(jù)中單條數(shù)據(jù)可能無價值，無用數(shù)據(jù)多，但綜合價值大。例如，視頻數(shù)據(jù)中，1小時的視頻中有用的數(shù)據(jù)可能僅有一兩秒鐘，其余的可能是無用的數(shù)據(jù)，價值密度相對較低。因此，如何通過強(qiáng)大的數(shù)據(jù)挖掘算法更迅速地完成數(shù)據(jù)的價值“提純”，是大數(shù)據(jù)時代亟待解決的難題。存儲要求高。種類多樣的數(shù)據(jù)源，既提供了大量的數(shù)據(jù)，又帶來了科學(xué)存儲的問題。大數(shù)據(jù)通常可達(dá)到PB級的數(shù)據(jù)規(guī)模，因此，海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)也一定要有相應(yīng)等級的擴(kuò)展能力。當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)向著異質(zhì)異構(gòu)、無結(jié)構(gòu)趨勢發(fā)展，新數(shù)據(jù)類型不斷涌現(xiàn)，用戶需求呈現(xiàn)出多樣性。目前的存儲架構(gòu)難以解決數(shù)據(jù)的異質(zhì)異構(gòu)、爆炸性增長帶來的存儲問題，靜態(tài)的存儲方案滿足不了數(shù)據(jù)的動態(tài)演化所帶來的挑戰(zhàn)。因而在海量分布式存儲和查詢方面仍然需要進(jìn)一步研究。

　　管理復(fù)雜。大數(shù)據(jù)的規(guī)模和復(fù)雜結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)IT架構(gòu)所面臨的直接挑戰(zhàn)，使得傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)不適合處理海量異構(gòu)數(shù)據(jù)。許多公司已經(jīng)擁有大量的存檔數(shù)據(jù)，卻沒有能力來處理它。傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫無法處理大數(shù)據(jù)的規(guī)模，目前可選擇的方法包括大規(guī)模并行處理架構(gòu)、數(shù)據(jù)倉庫，或類似Greenplum的數(shù)據(jù)庫以及ApacheHadoop解決方案等。

　　大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的主要應(yīng)用

　　1.革新教育理念和教育思維

　　隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，教育大數(shù)據(jù)深刻改變著教育理念、教育思維方式。新的時代，教育領(lǐng)域充滿了大數(shù)據(jù)，諸如學(xué)生、教師的一言一行，學(xué)校里的一切事物，都可以轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)。當(dāng)每個在校學(xué)生都能用計算機(jī)終端學(xué)習(xí)時，包括上課、讀書、寫筆記、做作業(yè)、發(fā)微博、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、討論問題、參加各種活動等，這些都將成為教育大數(shù)據(jù)的來源。大數(shù)據(jù)比起傳統(tǒng)的數(shù)字具有深刻的含義和價值。例如，對于一張試卷、一次考試，考試得分為90分，它可以是簡簡單單的一個傳統(tǒng)的數(shù)字，但如果換一個角度來分析，把它作為一個數(shù)據(jù)來看待，就可以得到其背后所隱含的許多充滿想象力的數(shù)據(jù)信息：可以是每一大題的得分，每一小題的得分，每一題選擇了什么選項(xiàng)，每一題花了多少時間，是否修改過選項(xiàng)，做題的順序有沒有跳躍，什么時候翻卷子，有沒有時間進(jìn)行檢查，檢查了哪些題目，修改了哪些題目，等等，這些信息遠(yuǎn)遠(yuǎn)比一個90分要有價值得多。不單是考試，課堂、課程、師生互動的各個環(huán)節(jié)都滲透了這些大數(shù)據(jù)。教育將不再是靠理念和經(jīng)驗(yàn)來傳承的社會科學(xué)，大數(shù)據(jù)時代的教育將步入實(shí)證時代，變成一門實(shí)實(shí)在在的基于數(shù)據(jù)的實(shí)證科學(xué)。大數(shù)據(jù)使得教育者的思維方式發(fā)生了深刻變化，傳統(tǒng)的教育大多是教育主管部門和教育者通過教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)、總結(jié)和繼承來展開的，但是有些經(jīng)驗(yàn)是不具有科學(xué)性的，常識有時會影響人們的判斷。大數(shù)據(jù)時代將可以通過對教育數(shù)據(jù)的分析，挖掘出教學(xué)、學(xué)習(xí)、評估等符合學(xué)生實(shí)際與教學(xué)實(shí)際的情況，這樣就可以有的放矢地制定、執(zhí)行教育政策，制定出更符合實(shí)際的教育教學(xué)策略。

　　2.實(shí)現(xiàn)個性化教育

　　大數(shù)據(jù)帶來的一個變化在于實(shí)施個性化教育具有了可能性，真正實(shí)現(xiàn)從群體教育的方式轉(zhuǎn)向個體教育。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，我們可以去關(guān)注每一個學(xué)生個體的微觀表現(xiàn)，比如，他在什么時候翻開書，在聽到什么話的時候微笑點(diǎn)頭，在一道題上逗留了多久，在不同學(xué)科的課堂上提問多少次，開小差的次數(shù)分別為多少，會向多少同班同學(xué)發(fā)起主動交流，等等。這些數(shù)據(jù)的產(chǎn)生完全是過程性的，包括課堂的過程、作業(yè)的過程、師生或生生互動的過程，等等，是對即時性的行為與現(xiàn)象的記錄。通過這些數(shù)據(jù)的整合能夠詮釋教學(xué)過程中學(xué)生個體的學(xué)習(xí)狀態(tài)、表現(xiàn)和水平。而且這些數(shù)據(jù)完全是在學(xué)生不自知的情況下被觀察、收集的，只需要一定的觀測技術(shù)與設(shè)備的輔助，而不影響學(xué)生任何的日常學(xué)習(xí)與生活，因此其采集非常自然、真實(shí)，可以獲得學(xué)生的真實(shí)表現(xiàn)。大數(shù)據(jù)技術(shù)將給教師提供最為真實(shí)、最為個性化的學(xué)生特點(diǎn)信息，教師在教學(xué)過程中可以有針對性地進(jìn)行因材施教。比如，在課堂學(xué)習(xí)過程中，哪些學(xué)生注意基礎(chǔ)部分，哪些學(xué)生注意實(shí)踐內(nèi)容，哪些學(xué)生完成某一練習(xí)，哪些學(xué)生可以閱讀推薦書目，等等。不僅如此，當(dāng)學(xué)生在完成教師布置的作業(yè)時，也能通過數(shù)據(jù)分析強(qiáng)化學(xué)習(xí)。比如，通過電子設(shè)備做作業(yè)時，某一類型的題目有幾次全對，就可以把類似的題目跳過；如果某個類型的題目犯錯，系統(tǒng)則可進(jìn)行多次強(qiáng)化，這樣不僅提高了學(xué)習(xí)效率，也減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

　　3.重新構(gòu)建教學(xué)評價方式

　　在教學(xué)評價中利用大數(shù)據(jù)分析，可以通過技術(shù)層面來評價、分析，進(jìn)而提升教學(xué)活動，從依靠經(jīng)驗(yàn)評價轉(zhuǎn)向基于數(shù)據(jù)評價。教學(xué)評價的方式不再是經(jīng)驗(yàn)式的，而是可以通過大量數(shù)據(jù)的“歸納”，找出教學(xué)活動的規(guī)律，更好地優(yōu)化、改進(jìn)教學(xué)過程。比如新一代的在線學(xué)習(xí)平臺，具有行為記錄和學(xué)習(xí)誘導(dǎo)的功能。通過記錄學(xué)習(xí)者鼠標(biāo)的點(diǎn)擊，可以研究學(xué)習(xí)者的活動軌跡，發(fā)現(xiàn)不同的人對不同知識點(diǎn)有何不同反應(yīng)，用了多長時間，以及哪些知識點(diǎn)需要重復(fù)，哪些知識點(diǎn)需要深化等。對于學(xué)習(xí)活動來說，學(xué)習(xí)的效果體現(xiàn)在日常行為中，哪些知識沒有掌握、哪類問題最易犯錯等成為分析每個學(xué)生個體行為的直接依據(jù)。通過大數(shù)據(jù)分析，還可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生思想、心態(tài)與行為的變化情況，可以分析出每個學(xué)生的特點(diǎn)，從而發(fā)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)，規(guī)避缺點(diǎn)，矯正不良思想行為。此外，大數(shù)據(jù)通過技術(shù)手段，記錄教育教學(xué)的過程，實(shí)現(xiàn)了從結(jié)果評價轉(zhuǎn)向過程性評價。例如，基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺或電子課本，能記錄下學(xué)生完成作業(yè)情況、課堂言行、師生互動、同學(xué)交往等數(shù)據(jù)，教師在期末時將這些數(shù)據(jù)匯集起來，有了更加豐富的素材與數(shù)據(jù)依據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)成長過程的特點(diǎn)，能對學(xué)生的發(fā)展提出建議。同時，這些數(shù)據(jù)也可以促使教師進(jìn)行教學(xué)反思，自己在哪些方面需要改進(jìn)，從而促進(jìn)和優(yōu)化教學(xué)實(shí)施過程。

　　4.加強(qiáng)學(xué)校基于數(shù)據(jù)的管理

　　大數(shù)據(jù)對于學(xué)校管理具有重要的價值，有利于實(shí)現(xiàn)學(xué)校管理的精確化、科學(xué)化。學(xué)校管理離不開信息，學(xué)校是培養(yǎng)各類專門人才、傳授知識和創(chuàng)造知識的場所，擁有眾多的專業(yè)學(xué)科，與國內(nèi)外聯(lián)系廣泛，每天進(jìn)行著各種教學(xué)、科研及其管理活動，蘊(yùn)藏著十分豐富的信息資源。學(xué)校管理中的各種決策和控制活動，如培養(yǎng)目標(biāo)的確定、教學(xué)計劃的制定、教學(xué)組織指揮、教學(xué)質(zhì)量控制、教學(xué)評估、教師管理、學(xué)生管理等，都是以大量的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，并不斷產(chǎn)生各種新的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的處理和挖掘?qū)τ趯W(xué)校管理具有關(guān)鍵作用。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，著眼于管理決策、管理活動、管理過程控制，全面歸集學(xué)校管理大數(shù)據(jù)。比如，針對教務(wù)管理、行政管理、科研管理、人事管理、財務(wù)管理、后勤管理等各類領(lǐng)域，進(jìn)行全校系統(tǒng)的規(guī)劃、梳理，具體細(xì)化數(shù)據(jù)收集標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，及時歸集，形成全校管理大數(shù)據(jù)。同時，針對重要管理對象的數(shù)據(jù)，由多個源頭、從不同方向?qū)ν�一個對象進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)之間可以互相印證，形成多源的管理對象大數(shù)據(jù)。此外，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，為學(xué)校網(wǎng)絡(luò)信息安全管理也提供了重要的手段。比如，利用大數(shù)據(jù)幫助分析學(xué)校信息網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行日志數(shù)據(jù)，據(jù)此學(xué)校信息安全管理人員能夠?qū)徲嬀W(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并觀察到故障點(diǎn)的位置，然后生成報告，幫助他們升級或安裝防病毒解決方案，進(jìn)行程序修補(bǔ)，或采取其他安全措施，提升學(xué)校的信息安全防護(hù)能力。

　　注：本文為全國教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)課題《面向服務(wù)的數(shù)字化校園理念、策略及平臺構(gòu)建研究》研究成果（項(xiàng)目編號：136121252）。

　　（作者單位：江蘇南京陸軍指揮學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心安徽訊飛皆成信息科技有限公司）

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