隨著網絡信息技術的加速發(fā)展和應用，物聯(lián)網、移動互聯(lián)、社交網絡等大大拓展了互聯(lián)網的疆界和應用領域，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)時代的大幕已經開啟。大數(shù)據(jù)在社會經濟、政治、文化、生活等各方面產生深遠的影響，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、學習行為、教學評估等，無不受到大數(shù)據(jù)的影響。

　　【摘要】互聯(lián)網時代的數(shù)據(jù)正在迅速地膨脹，大數(shù)據(jù)成為信息技術發(fā)展的新熱點。本文分析了大數(shù)據(jù)技術的概念及時代背景，闡述了大數(shù)據(jù)具有規(guī)模巨大、類型多樣、產生速度快、價值密度低、存儲要求高、管理復雜等特點，在教育領域應用大數(shù)據(jù)技術有利于革新教育理念和教育思維，實現(xiàn)個性化教育，重新構建教學評價方式，加強學校基于數(shù)據(jù)的管理，促進教育信息化深入發(fā)展。

　　【關鍵詞】教育信息化,大數(shù)據(jù)技術,應用

　　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，學術界對于“大數(shù)據(jù)”一詞還沒有準確、統(tǒng)一的定義。著名學者涂子沛在《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)，已經滲透到當今每一個行業(yè)和業(yè)務職能領域，成為重要的生產因素。人們對于海量數(shù)據(jù)的挖掘和運用，預示著新一波生產率增長和消費者盈余浪潮的到來。”可見，大數(shù)據(jù)就是指蘊涵著巨大價值的、可有效利用的、多樣化的海量數(shù)據(jù)集。

　　進入2012年以來，世界各國大數(shù)據(jù)的關注度與日俱增。在2012年1月份的達沃斯世界經濟論壇上，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)產生方式下，如何更好地利用數(shù)據(jù)來產生良好的社會效益。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領域的又一重大舉措。同時，聯(lián)合國一個名為GlobalPulse的倡議項目在2012年5月發(fā)布報告《大數(shù)據(jù)發(fā)展：挑戰(zhàn)與機遇》，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)洪流時的機遇與挑戰(zhàn)，并對大數(shù)據(jù)的應用進行了初步的解讀。目前，一些發(fā)達國家、著名研究機構以及大集團公司已將大數(shù)據(jù)作為獲取有效信息和知識的重要來源、調整和部署戰(zhàn)略決策的重要依據(jù)，大數(shù)據(jù)技術則成為信息挖掘、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)造出新產品和服務。例如，F(xiàn)acebook通過結合大量用戶信息，定制出高度個性化的用戶體驗，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)，教育領域同樣不可避免，面臨新的挑戰(zhàn)和機遇。

　　大數(shù)據(jù)的主要特點

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

　　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)。典型個人計算機硬盤的容量為TB量級，一些大企業(yè)的數(shù)據(jù)量已經接近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年全球移動終端產生的數(shù)據(jù)量將達到6300PB。目前，大數(shù)據(jù)的規(guī)模尚是一個不斷變化的指標，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生數(shù)據(jù)。

　　類型多樣。數(shù)據(jù)來自多種渠道，如網絡日志、社交媒體、互聯(lián)網搜索、手機通話記錄及傳感器網等，內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構化數(shù)據(jù)范疇，包含著結構化、半結構化以及非結構化的數(shù)據(jù)，并且半結構化和非結構化數(shù)據(jù)所占份額越來越大。

　　產生速度快。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。在高速網絡時代，通過基于實現(xiàn)軟件性能優(yōu)化的高速電腦處理器和服務器，快速創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)流已成為流行趨勢。如一天之內谷歌公司處理幾十PB的數(shù)據(jù)，F(xiàn)acebook新產生約10億張照片、300TB以上的日志，淘寶網進行數(shù)千萬筆交易、產生20TB以上的數(shù)據(jù)，新浪微博的約3億用戶可產生上億條微博。

　　價值密度低。隨著物聯(lián)網的廣泛應用，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)，又帶來了科學存儲的問題。大數(shù)據(jù)通常可達到PB級的數(shù)據(jù)規(guī)模，因此，海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)也一定要有相應等級的擴展能力。當前互聯(lián)網中的數(shù)據(jù)向著異質異構、無結構趨勢發(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。目前的存儲架構難以解決數(shù)據(jù)的異質異構、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一步研究。

　　管理復雜。大數(shù)據(jù)的規(guī)模和復雜結構是傳統(tǒng)IT架構所面臨的直接挑戰(zhàn)，使得傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理技術不適合處理海量異構數(shù)據(jù)。許多公司已經擁有大量的存檔數(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、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)在教育領域中的主要應用

　　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，教育領域充滿了大數(shù)據(jù)，諸如學生、教師的一言一行，學校里的一切事物，都可以轉化為數(shù)據(jù)。當每個在校學生都能用計算機終端學習時，包括上課、讀書、寫筆記、做作業(yè)、發(fā)微博、進行實驗、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，每一題花了多少時間，是否修改過選項，做題的順序有沒有跳躍，什么時候翻卷子，有沒有時間進行檢查，檢查了哪些題目，修改了哪些題目，等等，這些信息遠遠比一個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驗來傳承的社會科學，大數(shù)據(jù)時代的教育將步入實證時代，變成一門實實在在的基于數(shù)據(jù)的實證科學。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經驗的學習、總結和繼承來展開的，但是有些經驗是不具有科學性的，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、學習、評估等符合學生實際與教學實際的情況，這樣就可以有的放矢地制定、執(zhí)行教育政策，制定出更符合實際的教育教學策略。

　　2.實現(xiàn)個性化教育

　　大數(shù)據(jù)帶來的一個變化在于實施個性化教育具有了可能性，真正實現(xiàn)從群體教育的方式轉向個體教育。利用大數(shù)據(jù)技術，我們可以去關注每一個學生個體的微觀表現(xiàn)，比如，他在什么時候翻開書，在聽到什么話的時候微笑點頭，在一道題上逗留了多久，在不同學科的課堂上提問多少次，開小差的次數(shù)分別為多少，會向多少同班同學發(fā)起主動交流，等等。這些數(shù)據(jù)的產生完全是過程性的，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過程中學生個體的學習狀態(tài)、表現(xiàn)和水平。而且這些數(shù)據(jù)完全是在學生不自知的情況下被觀察、收集的，只需要一定的觀測技術與設備的輔助，而不影響學生任何的日常學習與生活，因此其采集非常自然、真實，可以獲得學生的真實表現(xiàn)。大數(shù)據(jù)技術將給教師提供最為真實、最為個性化的學生特點信息，教師在教學過程中可以有針對性地進行因材施教。比如，在課堂學習過程中，哪些學生注意基礎部分，哪些學生注意實踐內容，哪些學生完成某一練習，哪些學生可以閱讀推薦書目，等等。不僅如此，當學生在完成教師布置的作業(yè)時，也能通過數(shù)據(jù)分析強化學習。比如，通過電子設備做作業(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)則可進行多次強化，這樣不僅提高了學習效率，也減輕了學生的學習負擔。

　　3.重新構建教學評價方式

　　在教學評價中利用大數(shù)據(jù)分析，可以通過技術層面來評價、分析，進而提升教學活動，從依靠經驗評價轉向基于數(shù)據(jù)評價。教學評價的方式不再是經驗式的，而是可以通過大量數(shù)據(jù)的“歸納”，找出教學活動的規(guī)律，更好地優(yōu)化、改進教學過程。比如新一代的在線學習平臺，具有行為記錄和學習誘導的功能。通過記錄學習者鼠標的點擊，可以研究學習者的活動軌跡，發(fā)現(xiàn)不同的人對不同知識點有何不同反應，用了多長時間，以及哪些知識點需要重復，哪些知識點需要深化等。對于學習活動來說，學習的效果體現(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)學生思想、心態(tài)與行為的變化情況，可以分析出每個學生的特點，從而發(fā)現(xiàn)優(yōu)點，規(guī)避缺點，矯正不良思想行為。此外，大數(shù)據(jù)通過技術手段，記錄教育教學的過程，實現(xiàn)了從結果評價轉向過程性評價。例如，基于網絡學習平臺或電子課本，能記錄下學生完成作業(yè)情況、課堂言行、師生互動、同學交往等數(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)學生學習成長過程的特點，能對學生的發(fā)展提出建議。同時，這些數(shù)據(jù)也可以促使教師進行教學反思，自己在哪些方面需要改進，從而促進和優(yōu)化教學實施過程。

　　4.加強學校基于數(shù)據(jù)的管理

　　大數(shù)據(jù)對于學校管理具有重要的價值，有利于實現(xiàn)學校管理的精確化、科學化。學校管理離不開信息，學校是培養(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)學科，與國內外聯(lián)系廣泛，每天進行著各種教學、科研及其管理活動，蘊藏著十分豐富的信息資源。學校管理中的各種決策和控制活動，如培養(yǎng)目標的確定、教學計劃的制定、教學組織指揮、教學質量控制、教學評估、教師管理、學生管理等，都是以大量的數(shù)據(jù)為基礎的，并不斷產生各種新的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的處理和挖掘對于學校管理具有關鍵作用。利用大數(shù)據(jù)技術，著眼于管理決策、管理活動、管理過程控制，全面歸集學校管理大數(shù)據(jù)。比如，針對教務管理、行政管理、科研管理、人事管理、財務管理、后勤管理等各類領域，進行全校系統(tǒng)的規(guī)劃、梳理，具體細化數(shù)據(jù)收集標準規(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、從不同方向對同一個對象進行數(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，為學校網絡信息安全管理也提供了重要的手段。比如，利用大數(shù)據(jù)幫助分析學校信息網絡運行日志數(shù)據(jù)，據(jù)此學校信息安全管理人員能夠審計網絡環(huán)境，并觀察到故障點的位置，然后生成報告，幫助他們升級或安裝防病毒解決方案，進行程序修補，或采取其他安全措施，提升學校的信息安全防護能力。

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

　　（作者單位：江蘇南京陸軍指揮學院實驗中心安徽訊飛皆成信息科技有限公司）

　　參考文獻

　　涂子沛.大數(shù)據(jù)[M].廣西：廣西師范大學出版社，2012.7.

　　嚴霄鳳，張德馨.大數(shù)據(jù)研究[J].計算機技術與發(fā)展，2013（4）.

　　安暉等.大數(shù)據(jù)：下一個創(chuàng)新、競爭和生產力的前沿[J].賽迪譯叢，2012（25）.