我國教育大數(shù)據(jù)的研究現(xiàn)狀、問題與對策-基于CNKI學(xué)術(shù)期刊的內(nèi)容分析_2

1、    我國教育大數(shù)據(jù)的研究現(xiàn)狀、問題與對策基于cnki學(xué)術(shù)期刊的內(nèi)容分析    摘要：教育大數(shù)據(jù)現(xiàn)已成為促進(jìn)教育變革與創(chuàng)新的技術(shù)力量和思維方式，也成為當(dāng)前教育技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點問題。但目前國內(nèi)教育大數(shù)據(jù)的研究主題相對分散，缺乏系統(tǒng)性的梳理總結(jié)。鑒于此，以cnki 20102018年刊發(fā)的相關(guān)學(xué)術(shù)論文為研究對象，采用內(nèi)容分析法，從基礎(chǔ)理論、分析模型、關(guān)鍵技術(shù)與方法、典型應(yīng)用等方面對其進(jìn)行分析、歸納，以構(gòu)建國內(nèi)教育大數(shù)據(jù)研究的全景框架。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國教育大數(shù)據(jù)研究形態(tài)以模型構(gòu)建為主，基礎(chǔ)理論研究不足、關(guān)鍵技術(shù)方法有待突破、應(yīng)用及實證研究有待加強(qiáng)等問題突

2、出。針對這些問題，我國教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展急需強(qiáng)化跨學(xué)科探索性研究，加強(qiáng)研究數(shù)據(jù)融合等關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)基于深度學(xué)習(xí)的教育大數(shù)據(jù)智能分析，強(qiáng)化大數(shù)據(jù)的常態(tài)化應(yīng)用并開展廣泛的實證研究。關(guān)鍵詞：教育大數(shù)據(jù)，教育數(shù)據(jù)科學(xué)，分析模型，學(xué)科交叉，深度學(xué)習(xí)【基金項目】2017年度吉林省科技發(fā)展計劃項目“智能移動終端教學(xué)軟件平臺構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用示范”（編號：20170204001gx）。引言大數(shù)據(jù)作為“互聯(lián)網(wǎng)+”時代教育發(fā)展的新引擎，其思維與技術(shù)正推動著教育中科學(xué)化決策、智能化管理、精準(zhǔn)化教研、個性化學(xué)習(xí)等方面的變革與創(chuàng)新，促使教育從粗放型、規(guī)?；?、經(jīng)驗化向精細(xì)化、個性化、智能化方向轉(zhuǎn)型。教育大數(shù)據(jù)帶來教育信息

3、化發(fā)展的新機(jī)遇，為提升教育決策質(zhì)量以及教育治理能力提供了重要的支撐，成為推動教育信息化和教育現(xiàn)代化發(fā)展的重要驅(qū)動力。然而，目前國內(nèi)教育大數(shù)據(jù)研究涉及的主題相對分散，缺乏系統(tǒng)性的梳理，導(dǎo)致廣大研究者難以厘清與教育大數(shù)據(jù)相關(guān)的基礎(chǔ)理論、分析模型、關(guān)鍵技術(shù)方法等相關(guān)問題。因此，采用內(nèi)容分析法對國內(nèi)近年來發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行歸納，從而構(gòu)建國內(nèi)教育大數(shù)據(jù)研究的全景框架。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析當(dāng)前我國教育大數(shù)據(jù)發(fā)展所面臨的問題，提出相應(yīng)的對策，以期為后續(xù)研究與實踐提供參考和借鑒。一、國內(nèi)教育大數(shù)據(jù)研究文獻(xiàn)概況（一）數(shù)據(jù)來源與初步分析“大數(shù)據(jù)”的概念最早可以追溯到1980年的第三次浪潮一書，但真正進(jìn)入人們的視

4、野是2008年9月自然雜志推出的“大數(shù)據(jù)”專欄，2010年正式進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。因此，本文以2010年1月至2018年6月期間我國cssci期刊所刊發(fā)的文章為研究對象，以“教育大數(shù)據(jù)”“教育數(shù)據(jù)挖掘”“教育數(shù)據(jù)分析”“學(xué)習(xí)分析”為關(guān)鍵詞，在中國知網(wǎng)進(jìn)行主題檢索，共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)2127篇，涉及教育理論與管理、計算機(jī)軟件及應(yīng)用和信息資源管理等學(xué)科領(lǐng)域。根據(jù)圖1所示的論文發(fā)表年度趨勢，可將國內(nèi)教育大數(shù)據(jù)的研究分為以下三個階段。（1）起步階段（2010年2012年）。此階段學(xué)界對教育大數(shù)據(jù)的關(guān)注度較弱，發(fā)文量較少。以顧小清等發(fā)表的論文為標(biāo)志，首次將學(xué)習(xí)分析技術(shù)引入國內(nèi)1。（2）快速發(fā)展階段（2013年

5、2015年）。這一階段關(guān)注教育大數(shù)據(jù)的論文數(shù)量日漸增加，國內(nèi)教育大數(shù)據(jù)的研究進(jìn)入快速上升期。以徐鵬等學(xué)者發(fā)表的論文為重要標(biāo)志2。（3）穩(wěn)定發(fā)展階段（2016年以后）。近年來，隨著促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要和國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃等相關(guān)文件的印發(fā)以及國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略地位的確立，教育大數(shù)據(jù)的研究在經(jīng)歷了爆炸式增長后，逐漸進(jìn)入一個平穩(wěn)發(fā)展期。圖1 教育大數(shù)據(jù)文獻(xiàn)年度分布情況如圖2所示，從期刊來源角度對論文進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果發(fā)現(xiàn)載文量較多的期刊都是教育技術(shù)領(lǐng)域最具代表性的cssci來源期刊，可見教育大數(shù)據(jù)的研究群體比較集中。從研究機(jī)構(gòu)角度進(jìn)行分析，北京師范大學(xué)和華東師范大學(xué)的發(fā)文量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他高校，這不

6、僅說明了這兩所高校對于教育技術(shù)新事物的接受能力強(qiáng)，同時也體現(xiàn)了這兩所高校對國內(nèi)教育信息化的引領(lǐng)作用。圖2 教育大數(shù)據(jù)文獻(xiàn)期刊來源分析（二）分析框架的確定為了解當(dāng)前國內(nèi)教育大數(shù)據(jù)的研究主題，通過采用文獻(xiàn)計量軟件citespace對獲取的文獻(xiàn)進(jìn)行聚類分析，具體過程如下：設(shè)置時間分片為2010年2018年，篩選標(biāo)準(zhǔn)為top100的關(guān)鍵詞，剪枝方式為路徑發(fā)現(xiàn)，可視化方式為靜態(tài)聚類視圖和顯示合并網(wǎng)絡(luò)，最終生成的關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜如圖3所示。聚類結(jié)果主要包括教育變革、研究范式、個性化學(xué)習(xí)、智慧教育、分析模型、學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)者分析、感知數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析、分析方法、社會網(wǎng)絡(luò)分析、人工智能、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)

7、器學(xué)習(xí)、知識可視化等。圖3 國內(nèi)教育大數(shù)據(jù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜對上述聚類結(jié)果進(jìn)一步總結(jié)歸納，可將其分為以下幾類：基礎(chǔ)理論研究類、分析模型構(gòu)建類、關(guān)鍵技術(shù)與方法研究類、應(yīng)用研究類。其中基礎(chǔ)理論研究類主要探討教育大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵、特點、作用和價值等本體層面的問題；分析模型構(gòu)建類主要研究教育大數(shù)據(jù)的分析要素、分析過程以及針對具體分析目標(biāo)的概念模型，其中以學(xué)習(xí)行為分析模型為主；關(guān)鍵技術(shù)與方法研究類主要研究教育大數(shù)據(jù)開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)、分析方法，為教育大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)提供必要的技術(shù)支持和算法基礎(chǔ)；應(yīng)用研究類則從應(yīng)用角度探索教育大數(shù)據(jù)對個性化學(xué)習(xí)、精準(zhǔn)教學(xué)、精細(xì)化管理等方面的促進(jìn)作用。圖4 教育大數(shù)據(jù)文獻(xiàn)分析框架

8、二、教育大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)理論研究（一）教育大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵厘清教育大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵是開展相關(guān)研究的基礎(chǔ)性工作，國內(nèi)的楊現(xiàn)民、孫洪濤、方海光等學(xué)者都從不同角度對教育大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵進(jìn)行了闡述。綜合而言，教育大數(shù)據(jù)至少具有三方面的內(nèi)涵。（1）教育大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)屬性。教育大數(shù)據(jù)是蘊(yùn)藏著巨大價值，能夠為學(xué)習(xí)績效提升、教學(xué)流程優(yōu)化、教育決策支持提供依據(jù)的信息資產(chǎn)。（2）教育大數(shù)據(jù)具有技術(shù)屬性。教育大數(shù)據(jù)從采集、存儲、分析、挖掘到可視化應(yīng)用的整個生命周期過程，都必須依托專門的高性能分析技術(shù)和工具來進(jìn)行3。（3）教育大數(shù)據(jù)具有思維屬性。教育大數(shù)據(jù)時代的到來，使數(shù)據(jù)成為驅(qū)動教育方式變革、促進(jìn)教育公平與質(zhì)量提升的核心動力，教育

9、大數(shù)據(jù)已成為教育科學(xué)研究的“第四范式”。從教育大數(shù)據(jù)特征的角度看，教育大數(shù)據(jù)除了具有一般大數(shù)據(jù)4v的共性特征外，還具有明顯的領(lǐng)域特征，如多學(xué)科性、多語義性和層級性、情境性、追蹤性、時序性等4。其中，情境性指的是教育大數(shù)據(jù)產(chǎn)生于真實的學(xué)習(xí)情境；層級性指教育大數(shù)據(jù)包括人機(jī)交互層、問題回答層、會話層、學(xué)生層、教室層、教師層和學(xué)校層等多層面的數(shù)據(jù)；追蹤性是指通過教育大數(shù)據(jù)可追蹤學(xué)習(xí)者的“數(shù)字足跡”；時序性是指教育大數(shù)據(jù)隨時間呈現(xiàn)序列變化規(guī)律。（二）教育大數(shù)據(jù)的四大價值教育大數(shù)據(jù)作為教育信息化發(fā)展新階段的產(chǎn)物，使傳統(tǒng)教育產(chǎn)生了顛覆性的革命，對學(xué)習(xí)、教學(xué)、管理、教育科學(xué)研究進(jìn)行了全方位的數(shù)字化重塑。（1）

10、從學(xué)習(xí)視角看，教育大數(shù)據(jù)為個性化學(xué)習(xí)提供數(shù)據(jù)支持，將引導(dǎo)教育回歸“因材施教”的本質(zhì)?；趯W(xué)習(xí)者全方位、大規(guī)模學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)的采集，精準(zhǔn)測量并智能診斷學(xué)習(xí)者知識狀態(tài)、問題解決能力、思維特征、學(xué)科素養(yǎng)，助力個性化教育的發(fā)展。（2）從教學(xué)視角看，教學(xué)范式正從傳統(tǒng)經(jīng)驗感知以及計算輔助教學(xué)走向數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準(zhǔn)化教學(xué)，教育大數(shù)據(jù)為精準(zhǔn)化設(shè)定教學(xué)目標(biāo)、控制教學(xué)過程、選擇教學(xué)策略以及評測與干預(yù)教學(xué)提供了數(shù)據(jù)支撐。（3）從管理視角看，教育大數(shù)據(jù)為提升教育管理能力和教育治理水平提供科學(xué)依據(jù)，使教育管理模式由事后干預(yù)轉(zhuǎn)向事前調(diào)控，促使教育治理模式由靜態(tài)化向動態(tài)化管理轉(zhuǎn)型。（4）從教育科學(xué)研究視角看，教育大數(shù)據(jù)作為教育

11、研究的新視角，推動教育科學(xué)研究范式從假設(shè)檢驗向數(shù)據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)型，由基于理論的演繹推理向基于數(shù)據(jù)的歸納推理轉(zhuǎn)變。（三）教育大數(shù)據(jù)背后的科學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)是伴隨著大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)而興起的一門科學(xué)，是大數(shù)據(jù)背后的科學(xué)，具體研究內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、獲取、存儲、傳輸、處理、可視化、利用等5。數(shù)據(jù)科學(xué)在教育領(lǐng)域的具體應(yīng)用被稱為教育數(shù)據(jù)科學(xué)（educational data science，簡稱eds），其研究對象是教育環(huán)境中收集的數(shù)據(jù)，研究目標(biāo)是通過教育大數(shù)據(jù)解決教育面臨的重大問題。教育數(shù)據(jù)科學(xué)的研究范疇可以劃分為四個子領(lǐng)域：學(xué)習(xí)者分析、學(xué)習(xí)分析/教育數(shù)據(jù)挖掘、制度分析、系統(tǒng)化教學(xué)改進(jìn)。其中，學(xué)習(xí)分析/教育數(shù)據(jù)

12、挖掘是教育大數(shù)據(jù)研究和應(yīng)用的主要范疇6。從學(xué)科角度來說，教育大數(shù)據(jù)是一個跨學(xué)科的領(lǐng)域，與學(xué)習(xí)技術(shù)、學(xué)習(xí)科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、決策科學(xué)、組織管理學(xué)和統(tǒng)計學(xué)等領(lǐng)域緊密相關(guān)。其中，計算機(jī)科學(xué)是教育大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，直接為上層提供創(chuàng)新的原動力。三、教育大數(shù)據(jù)的分析模型研究模型作為科學(xué)研究的有效手段，能夠通過抽象的方式揭示被研究對象的結(jié)構(gòu)、形態(tài)及其運行過程。教育大數(shù)據(jù)的分析模型主要針對教育大數(shù)據(jù)的分析對象、分析要素、分析環(huán)節(jié)等方面建立相應(yīng)的概念模型、邏輯模型，不僅對教育大數(shù)據(jù)的平臺構(gòu)建和系統(tǒng)開發(fā)具有理論指導(dǎo)意義，而且對應(yīng)用實踐也具有重要的參考價值。（一）分析要素與分析過程模型在學(xué)習(xí)分析研究初期，國內(nèi)學(xué)者以翻譯和

13、介紹國外學(xué)習(xí)分析模型為主要研究內(nèi)容，這些模型包括brown、siemens、elias、greller、chatti等人提出的學(xué)習(xí)分析五要素模型、學(xué)習(xí)分析過程模型、學(xué)習(xí)分析持續(xù)改進(jìn)環(huán)模型、學(xué)習(xí)分析六個要素模型、學(xué)習(xí)分析參考模型等7。表1 教育大數(shù)據(jù)分析要素與分析過程模型對比領(lǐng)域?qū)W者/機(jī)構(gòu)分析模型要素/過程學(xué)習(xí)分析領(lǐng)域brown等學(xué)習(xí)分析的五要素模型13數(shù)據(jù)收集、分析、學(xué)生學(xué)習(xí)、受益方和干預(yù)siemens學(xué)習(xí)分析過程模型14教育數(shù)據(jù)、分析模型、學(xué)習(xí)預(yù)測、個性化干預(yù)elias學(xué)習(xí)分析持續(xù)改進(jìn)環(huán)模型15四個技術(shù)資源（計算機(jī)、理論、人力、組織因素）、三個循環(huán)階段（數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、知識應(yīng)用）grel

14、ler等學(xué)習(xí)分析六個要素模型16目標(biāo)、數(shù)據(jù)來源、分析方法、內(nèi)外部約束、利益相關(guān)者chatti學(xué)習(xí)分析參考模型17數(shù)據(jù)與環(huán)境、技術(shù)、利益相關(guān)者、目標(biāo)學(xué)習(xí)分析領(lǐng)域李艷燕等學(xué)習(xí)分析概念模型8學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)環(huán)境、教育環(huán)境、受眾、數(shù)據(jù)分析祝智庭等面向智慧教育的學(xué)習(xí)分析過程模型11目標(biāo)、理論基礎(chǔ)、獲取數(shù)據(jù)、處理分析、結(jié)果呈現(xiàn)、干預(yù)措施劉清堂等教育大數(shù)據(jù)視角下的學(xué)習(xí)分析過程模型9數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、評估、預(yù)測和干預(yù)鄭曉薇等面向?qū)ο蟮膶W(xué)習(xí)分析模型10目標(biāo)、數(shù)據(jù)、干預(yù)數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域daimlerchrysler、spss、ncrcrisp-dm模型18業(yè)務(wù)理解、數(shù)據(jù)理解、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、建模、評估、部署spss等組織5

15、a模型19評估需求、獲取數(shù)據(jù)、完備分析、模型演示、結(jié)果展現(xiàn)通用電氣公司dmaic模型20定義需求、測量數(shù)據(jù)、分析建模、解決問題、反饋控制sas研究所semma模型21數(shù)據(jù)抽樣、數(shù)據(jù)探索、數(shù)據(jù)調(diào)整、模型研發(fā)以及模型評估在借鑒國外研究成果的基礎(chǔ)上，國內(nèi)學(xué)者結(jié)合自身實踐提出了一些本土化的分析模型。李艷燕等提出了改進(jìn)的學(xué)習(xí)分析概念模型8，劉清堂等提出了教育大數(shù)據(jù)視角下的學(xué)習(xí)分析過程模型9。鄭曉薇等基于軟件工程面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的理論，提出了面向?qū)ο蟮膶W(xué)習(xí)分析模型10。隨著研究的不斷深入，國內(nèi)對于分析模型的研究逐步走向細(xì)化，并結(jié)合智慧教育、電子書包等教學(xué)情境提出了一些具體的應(yīng)用模型，如祝智庭等提出的面向智慧教育的學(xué)習(xí)分析過程模型11；武法提等提出的電子書包學(xué)習(xí)環(huán)境下基于大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)者個性化分析模型12。此外，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域提出的一些過程模型也為教育大數(shù)據(jù)的模型構(gòu)建提供了借鑒與參考，如crisp-dm模型、5a模型、dmaic模型、semma模型等。其中，由spss等組織開發(fā)提煉的crisp-dm