大数据时代的教育创新 余 胜 泉 教授 2016年5月于北京 北京师范大学教育技术学院 “移动学习”教育部-中国移动联合实验室 余 胜 泉 教授 yusq@bnu.edu.cn http://mllab.bnu.edu.cn 2016年5月于北京 北京师范大学教育技术学院 “移动学习”教育部-中国移动联合实验室

大数据时代正式到来

“大数据”的時代 资金 工业时代 信息时代 劳力 数据 农业时代 数据（信息）逐渐代 替原有稀缺资源，成为现代组织、经济活动的核心要素。 土地 数据（信息）逐渐代 替原有稀缺资源，成为现代组织、经济活动的核心要素。

一、大数据改变人类认知方式

数据与信息过载，将改变人类认知 混合时代：在这个数据世界里，人与人的关系将让位于人与技术共同进化，技术将不仅转变人类社会的经济形态，更将从更深远的意义上改变我们对自身存在的认识。

技术促进分布式认知 分布式认知超越了”认知是个体级别上的信息加工过程”传统的认知观点，认为认知的本性是分布式的，认知现象不仅包括个人头脑中所发生的认知活动，还涉及人与人之间以及人与技术工具之间通过交互实现某一活动（比如计算）的过程。 分布式认知理论认为认知是通过内部表征（如个体的记忆）与外部表征（如计算机或纸表征的信息和知识）之间的传播和转移发生的，因此各种不同表征系统或表征状态之间的交互是知识产生和传播的重要特征。

人机结合的新人类 人——机结合的思维体系取代原来以个人为主的体系； 人脑和计算机都是信息处理的工具，人脑通过经验积累与形象思维，擅长不精确的、定性的把握，而计算机则以极快的速度，擅长准确的、定量的计算，两者充分发挥各自的优势，又互相结合，既能达到集智慧之大成，又由于通过反馈的作用，来提高人的思维效率，从而增强人的智慧。 ——戴汝为《社会智能科学》

人机结合的思维体系是现代人认知世界的基本方式 60 160

现代人适应世界认知方式正在发生根本性变革 现代社会的知识爆炸与我们每个人的学习时间与学习能力的鸿沟越来越大，人要很好的适应越来越复杂的社会，人类的认知世界、驾驭世界的认知方式会越来越多的依赖人与智能设备的分布认知、协同思维。

假舆马者,非利足也,而致千里;假舟楫者,非能水也,而绝江河。君子生非异也,善假于物。 借助智能设备而生存的时代已经到来 假舆马者,非利足也,而致千里;假舟楫者,非能水也,而绝江河。君子生非异也,善假于物。 　　——荀子《劝学》 IQ

认知是构建教育大厦的基础，人的认知方式的裂变，必然导致教育的革新。

二、大数据帮助发现真正的学生

教育大数据发现学生个性 90分 90分 教育大数据不仅仅是数据量大，也强调全样本、全过程的数据，主要来源于过程性、即时性的行为与现象记录，可以分析微观、个体的学生的特征，发现共性背后的个性

教育大数据 传统数据的目的在于凸显群体水平：学生整体的学业水平，身体发育与体质状况，社会性情绪及适应性的发展等。这些数据不可能也没有必要进行实时地采集，而是在周期性、阶段性的评估中获得。 教育大数据的目的在于关注每一个个体学生的微观表现： 他在什么时候翻开书，先做哪道题、后做那道题、某题目思考了多久、修改了几次，会首先向哪位同学发起交流、什么时候眉头紧皱、什么时候露出笑容等。这些数据对其他个体都没有意义，是高度个性化表现特征的体现。同时，这些数据的产生完全是过程性的：在每时每刻发生的动作与现象中产生。

大数据洞察真实的学生

数据将成为学校最重要的资产 学校将成为教育大数据生态系统的基石， 班级、实验室、课本和课程是最重要的数据平台，连接各种孤岛式的系统，在教育业务流程中形成无缝的数据流，既使用数据又生成数据，是未来学校信息化的重点。

数据分析产生教育智能 描述性统计（Descriptive Analytics）：根据历史数据进行统计归纳，可以实现现象的准确描述 诊断性分析（Diagnostic Analytics）:在数据中发现规律、发现表象背后的问题 预测性分析（Prescriptive Analytics ）如何在多变、不确定、动荡的 背景下作出智能化决策，形成洞察

可汗学院（Khan Academy）核心价值点不是微视频，是学习数据

基于教育大数据，建立促进个性发展的教育体系，是未来学校发展的基本趋势 学生 一刀切的统一模式 教师 完备的学习数据记录与分析 个性化、选择性的学习 学习社区 精准的学习内容 与学习活动 线上、线下融 合的学习空间 权威知识群 领域专家 学习同伴 教师精准教学 面向学习过 程的评价 学生 模式变革

未来教育高精尖创新中心的研究 智慧学伴平台 全学习过程数据的采集 学习问题的诊断与改进 知识与能力结构的建模 学科优势的发现与增强

发现个性的数据框架 学科领域核心知识 学科核心素养 通用心理、认知能力 体质健康 人格特征 心理健康 认知能力 学习品质 学科素养 学科知识 教育环境 发展倾向 学科领域核心知识 学科核心素养 通用心理、认知能力 体质健康

二个轨道的数据分析 数据挖掘 信息采集 数据化 数据建模 服务汇聚 群体分析报表 教育质量地图 教育统一战线 双师服务 个体分析报表 聚类 分类 频繁模式 离群点 关联分析 相关性分析 判别分析 比较汇总 趋势分析 偏差分析 模式发现 群体分析报表 教育质量地图 数据挖掘 诊断测试 平时作业 综合实践 在线学习 教育统一战线 数据化 信息采集 双师服务 在线交互 学习作品 视频录像 课堂交互 移动交互 穿戴设备 智能装备 传感网络 信息系统 数据建模 编码分析 文本分析 语义分析 模式识别 语音识别 图像分析 视频分析 个体分析报表 智能教育服务

学习问题诊断与改进 掌握熟练 掌握良好 掌握较差 撰写学习反思 课件内容学习 课件内容学习 发布作品 参与讨论交流 参与提问答疑 根据基础能力测验结果分析报告，了解学习者的不同掌握水平，从而推荐难、中、易的学习内容 撰写学习反思 发布作品 贡献学习资源 课件内容学习 参与讨论交流 继续完成测验 课件内容学习 参与提问答疑 参与操练活动 绘制概念图

学科优势发现与增强 个人认知地图 推荐引擎 推荐教师服务 微课 在线辅导 作文批改 作业批阅 综合实践指导、兴趣发展指导

公平（每个人都有、每个人都合格）与质量（跟每个人能力匹配） 建立适合学生个性发展的教育公共服务体系 大规模化 个性化 公平（每个人都有、每个人都合格）与质量（跟每个人能力匹配）

三、打造大数据的生态：连接与数据流

核心困境：割裂和孤岛

分离的信息系统，一个个数据小池塘，要推进数据无缝流转的信息化环境建设 教务管理系统 学生管理系统 财务管理系统

要打破不同终端、不同网络、不同设备、不同系统之间的技术壁垒，从网络互联到应用互联，实现透明的协同计算

各种系统要融入主流业务，要连接起来，贯通信息流，在业务流转中使用数据、生成数据

数据无缝流转，形成以数据流转为核心的信息生态链条

连接产生价值 把孤岛式业务和服务连接起来，形成数据流，数据流转起来了，价值就产生了。

连接将打碎传统流程，数据流转将促进结构重塑，教育组织的权力、议事规则、话语权将不断发生变化。 连接会重塑结构 时间 空间 渠道 终端 网络 主导 跟随 消费 模式 标准 形态 媒体 流程 连接将打碎传统流程，数据流转将促进结构重塑，教育组织的权力、议事规则、话语权将不断发生变化。

点->线->面->生态 连接将重构生态 机构内 局部应用 机构内部整合 重新设计业务流程 重新设计业务模式 重新设计业务领域 新的业务形态 互联网+ 点->线->面->生态

形成虚实融合智慧教育生态 学习者在这种生态圈中，他们彼此之间、与教师之间、与家长之间以及与社会专业人士之间存在着不同于现在形态的互动关系，学生的主体地位明显凸显出来了。使学习内容的来源、学习方式发生了根本性变革，每个人既是知识的生产者，也是知识的消费者。 学校和教育机构不再是封闭的社会单元，而是通过网络汇聚作用，形成集体智慧聚变的节点，是一个充满活力、人性化和高度社会化的地方；不再是静态知识的仓储，而是开放的、流动的、社会性的、分布的、连接的智慧认知网络与个性化发展空间。 这种生态环境不是一个割裂的学习空间，而是通过网络连接全球性社会的，连接学生日常生活经验与未来生活，学习也不仅仅发生教室和学校里，而是终身的、全面的、按需获得的。 ——NETP2010

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