一、大數(shù)據(jù)科學(xué)與教育發(fā)展

(一)大數(shù)據(jù)科學(xué)的興起

在當(dāng)今時(shí)代，信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)的普遍應(yīng)用產(chǎn)生了前所未有的海量多樣數(shù)據(jù)。維基百科將此類用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方式無法處理的大量的、復(fù)雜的數(shù)據(jù)稱之為“大數(shù)據(jù)”?！度A爾街日?qǐng)?bào)》在2012年2月的一篇文章中，將大數(shù)據(jù)列為引領(lǐng)人類走向繁榮的三大技術(shù)變革之一。2012年3月，美國(guó)奧巴馬政府宣布投資2億美元啟動(dòng)“大數(shù)據(jù)研究和發(fā)展計(jì)劃”，將“大數(shù)據(jù)研究”上升為國(guó)家意志。同年，聯(lián)合國(guó)全球脈動(dòng)(UN Global Pulse)組織發(fā)布《大數(shù)據(jù)促發(fā)展：機(jī)遇與挑戰(zhàn)》一文，指出大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)來臨[1]。

大數(shù)據(jù)科學(xué)的興起是信息時(shí)代的產(chǎn)物。Jim Gary在《第四范式：數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)》一書中將數(shù)據(jù)密集科學(xué)(大數(shù)據(jù))作為繼實(shí)驗(yàn)研究(實(shí)證式)、理論推演(理論式)、電腦計(jì)算(仿真式)之后的科學(xué)研究第四范式[2-3]。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)不同，大數(shù)據(jù)具有4V的特征，即巨量(Volume)，指數(shù)據(jù)不斷增加的、很容易積累到百萬兆字節(jié)甚至千兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)；迅變(Velocity)，即及時(shí)處理大數(shù)據(jù)的必要性；多樣(Variety)，即數(shù)據(jù)形式的多樣性；真實(shí)(Veracity)，即提供信息的可信度，以及據(jù)此決策的可靠程度[4]。

數(shù)據(jù)處理自18世紀(jì)末期統(tǒng)計(jì)學(xué)興起時(shí)就存在，并隨著技術(shù)的發(fā)展不斷地進(jìn)化[5]。Thomas H.Davenport認(rèn)為數(shù)據(jù)分析經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代[6]。分析1.0時(shí)代是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的誕生和發(fā)展而產(chǎn)生的。在1.0時(shí)代，數(shù)據(jù)分析的重點(diǎn)主要集中在數(shù)據(jù)收集和準(zhǔn)備階段——這一階段往往耗時(shí)最長(zhǎng)，但數(shù)據(jù)的規(guī)模卻并不大。數(shù)據(jù)分析報(bào)告往往側(cè)重于對(duì)于過去的陳述，但缺乏解釋以及預(yù)測(cè)。在互聯(lián)網(wǎng)和社交媒體產(chǎn)生之后，數(shù)據(jù)分析進(jìn)入了2.0時(shí)代。在分析2.0時(shí)代中，大數(shù)據(jù)已經(jīng)和傳統(tǒng)的“小規(guī)模數(shù)據(jù)”區(qū)分開來。大數(shù)據(jù)的來源不再僅限于企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)，而是擴(kuò)大到了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。為處理這些大量而多樣化的數(shù)據(jù)，人們研發(fā)了多種新的數(shù)據(jù)處理軟件和方法。在分析3.0時(shí)代，數(shù)據(jù)來源不再局限于互聯(lián)網(wǎng)，而是拓展到物聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)處理的威力拓展到幾乎無邊無際的“數(shù)據(jù)宇宙”。

從數(shù)據(jù)分析的時(shí)代發(fā)展中可以看出，信息技術(shù)的發(fā)展促使了大數(shù)據(jù)科學(xué)的產(chǎn)生，而大數(shù)據(jù)科學(xué)不僅改變了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)來源，也影響了數(shù)據(jù)分析的模式。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析相比，大數(shù)據(jù)科學(xué)不再局限于對(duì)過去的描述和解釋，更側(cè)重于對(duì)未來的預(yù)測(cè)。在大數(shù)據(jù)科學(xué)中，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著的價(jià)值也被挖掘出來。這種價(jià)值存在并非是被預(yù)先設(shè)計(jì)的，而是通過計(jì)算被發(fā)現(xiàn)的。因此，在大數(shù)據(jù)科學(xué)范式中，不依靠預(yù)設(shè)的模型(Model)和小樣本，而是依靠全樣本數(shù)據(jù)，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)“模式”(Pattern，或“樣式”)。因?yàn)槟Ｊ骄哂姓w關(guān)聯(lián)性和非凡洞見性(理解力)，所以更具客觀性和智慧性。

雖然國(guó)際上人工智能研究已有60多年歷史，但把數(shù)據(jù)與智慧聯(lián)系起來的研究則不到20年，而且是由于知識(shí)管理、數(shù)據(jù)挖掘研究而引發(fā)的。中國(guó)科學(xué)院顧基發(fā)院士(著名運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)工程專家，曾為錢學(xué)森副手)于2013年撰文考證了數(shù)據(jù)—信息—知識(shí)—智慧四層譜系DIKW(代表Data-Information-Knowledge-Wisdom)，認(rèn)為文獻(xiàn)中最早見于1987年，后經(jīng)若干學(xué)者演繹，到了2004年才形成以理解力為紐帶的DIKW譜系[7]。沿著這些線索，綜合多位國(guó)際學(xué)者(L.Ackoff，G.Bellinger等)的觀點(diǎn)，我們可以得到以理解力為紐帶的DIKW圖譜(如圖1所示)。

Bellinger等人對(duì)數(shù)據(jù)智慧的DIKW譜系作了進(jìn)一步修訂，在知識(shí)與智慧之間增加了“領(lǐng)悟/頓悟”(Understanding/Insight)，變成DIKUW五層演進(jìn)模型，并將其與演進(jìn)的外部條件、內(nèi)在形態(tài)、結(jié)果價(jià)值聯(lián)系起來，形成一個(gè)比較綜合的視圖(如圖2所示)[8]。在人工智能的“強(qiáng)規(guī)則”領(lǐng)域(如機(jī)器下棋、語言翻譯)，通過嵌入“深度學(xué)習(xí)”機(jī)制，已經(jīng)朝著領(lǐng)悟全局優(yōu)化策略方向前進(jìn)了一大步。但在教育這樣的“弱規(guī)則”領(lǐng)域，目前主要依賴專家經(jīng)驗(yàn)來解析/領(lǐng)悟各種大數(shù)據(jù)模式中所蘊(yùn)含的教育因素，進(jìn)而尋求較優(yōu)的教育干預(yù)或?qū)W習(xí)處方。筆者認(rèn)為，在教育大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用發(fā)展中，總的發(fā)展趨向是通過人機(jī)協(xié)同的努力，將數(shù)據(jù)智慧轉(zhuǎn)化為“行動(dòng)智慧”。

　　圖2 數(shù)據(jù)智慧演進(jìn)綜合圖解

(二)大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用需求與挑戰(zhàn)

作為大數(shù)據(jù)科學(xué)的一個(gè)分支，教育大數(shù)據(jù)目前還沒有一個(gè)公認(rèn)的定義。隨著大數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展，很多學(xué)者已經(jīng)嘗試在教育領(lǐng)域使用大數(shù)據(jù)的方法來提高教學(xué)質(zhì)量，例如學(xué)習(xí)分析、個(gè)性化學(xué)習(xí)、教育科學(xué)決策等。

美國(guó)教育部教育技術(shù)署于2014年發(fā)布了一份《通過數(shù)據(jù)挖掘與學(xué)習(xí)分析改進(jìn)教與學(xué)》的專題報(bào)告[9]，描述了教育數(shù)據(jù)分析的基本方法，并作了應(yīng)用需求分析，包括應(yīng)用領(lǐng)域、待答問題以及所需數(shù)據(jù)類型(見表1)。

然而，雖然大數(shù)據(jù)的概念在教育領(lǐng)域的熱度日趨增加，真正利用大數(shù)據(jù)來解決教育問題的實(shí)踐活動(dòng)和成功案例卻并不多。如何將大數(shù)據(jù)有機(jī)地與教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)管理結(jié)合起來，還需要方法論上的進(jìn)一步探索。目前，大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用主要存在以下問題。

首先，在數(shù)據(jù)采集上缺乏全面性。在很多實(shí)踐案例當(dāng)中，雖然學(xué)校希望借助大數(shù)據(jù)的方法來提升教學(xué)管理和教學(xué)實(shí)踐，但在實(shí)際操作中采用的還是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集方式，例如學(xué)生成績(jī)、學(xué)生出勤率等。這些數(shù)據(jù)在一定程度上還屬于被設(shè)計(jì)出來的數(shù)據(jù)，無法適應(yīng)大數(shù)據(jù)的分析方式。

其次，在數(shù)據(jù)整合上存在技術(shù)難題。隨著教育信息化的發(fā)展，越來越多的學(xué)校開始采用課程管理系統(tǒng)、電子書包、電子白板等信息化教學(xué)環(huán)境。在使用這些信息化工具時(shí)，大量的數(shù)據(jù)自然地產(chǎn)生了。然而，由于一個(gè)學(xué)校往往使用多個(gè)平臺(tái)，各平臺(tái)生成的數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)簽(元數(shù)據(jù))，造成數(shù)據(jù)整合的困難，因此國(guó)際上有專家呼吁開展學(xué)習(xí)分析互操作(Learning Analytics Interoperability)標(biāo)準(zhǔn)的研制[10]。

再次，是數(shù)據(jù)分析結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用的分離。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，除了形成相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告，其結(jié)果往往無法及時(shí)而有效地用于指導(dǎo)實(shí)踐。

綜上可見，大數(shù)據(jù)在教育中的應(yīng)用，最主要的問題并非是數(shù)據(jù)的采集和統(tǒng)計(jì)分析方法，而是缺乏相應(yīng)的方法論指導(dǎo)。雖然學(xué)校和教師都能夠意識(shí)到大數(shù)據(jù)科學(xué)的重要性，但對(duì)其在教育當(dāng)中應(yīng)用的角度卻并不清楚，因此才帶來了數(shù)據(jù)采集缺乏全面性、數(shù)據(jù)分析上缺乏針對(duì)性、結(jié)果應(yīng)用缺乏有效性等問題。

究其原因，目前的教育數(shù)據(jù)采集與分析僅限于學(xué)生行為的表象，無法洞察教育/學(xué)習(xí)問題產(chǎn)生的深層次因素。著名教育家顧明遠(yuǎn)先生曾在《中國(guó)教育的文化基礎(chǔ)》一書中說：“教育有如一條大河，而文化就是河的源頭和不斷注入河中的活水，研究教育，不研究文化，就知道這條河的表面形態(tài)，摸不著它的本質(zhì)特征。”[11]。

本文將從文化的角度來解讀大數(shù)據(jù)在教育中的應(yīng)用，希望能夠通過這種探索來為教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供有參考價(jià)值的理論指導(dǎo)。

二、文化模式與文化計(jì)算

(一)文化與模式

荷蘭跨文化專家Greet Hofstede將文化定義為：“文化是人類思維的集體編程，這種編程將屬于不同類別的人們區(qū)分開來。”[12]Hofstede認(rèn)為，在人類天性的生物屬性基礎(chǔ)之上，文化是人們從社會(huì)環(huán)境習(xí)得的屬性，而個(gè)性是個(gè)體特有的、受到遺傳和習(xí)得共同影響的個(gè)人屬性(如圖3所示)[13]。

　　圖3 Hofstede關(guān)于文化的圖解

文化對(duì)人類行為的影響?yīng)q如冰山現(xiàn)象：在水平面上人們可見的行為，是依托在水下龐大的不可見文化體系之上的。

在對(duì)文化的解讀上，許多學(xué)者不約而同地將模式(Pattern)和文化聯(lián)系到一起。Glenn Adams和Rose Markus提出，文化應(yīng)該被構(gòu)想成模式，而不是群組[14]。明尼蘇達(dá)大學(xué)語言習(xí)得高等研究中心將跨文化研究中的文化定義為，“文化是在社會(huì)化過程中習(xí)得的共有模式，包括習(xí)慣于交流、認(rèn)知構(gòu)建以及情感上的共識(shí)。[15]。Damen L.認(rèn)為，文化是人們?cè)谏钪辛?xí)得并共享的模式，這些模式滲透在人類社會(huì)交流的方方面面[16]。

(二)教育中的文化過程

美國(guó)著名教育學(xué)家布魯納在《教育文化》一書中指出，心靈、文化、教育三者之間是緊密聯(lián)系在一起的[17]。如果只把學(xué)生看成一個(gè)孤立的個(gè)體，而不去關(guān)注學(xué)生所處的文化環(huán)境，教育將存在很大的缺陷。教育不只是現(xiàn)有文化的簡(jiǎn)單復(fù)制，還為文化的發(fā)展提供了源源不斷的活力[17]。

在解讀教育中的文化過程之前，首先要理解“濡化”和“涵化”兩個(gè)文化作用機(jī)制。如圖4所示，濡化(Enculturation)是指?jìng)€(gè)人對(duì)某種文化的適應(yīng)，即一個(gè)人有意或無意地學(xué)習(xí)某種文化模式，并成為此文化群體一分子的過程。濡化的過程往往是和教育過程融合在一起的，在時(shí)間維度上體現(xiàn)出人類文明的傳承關(guān)系。涵化(Acculturation)是指不同文化體成員之間在空間維度上的互相滲透，即在多文化交流當(dāng)中不同文化互相影響的過程。涵化作用可以視為本體文化的外力沖擊，當(dāng)沖擊影響累積到一定強(qiáng)度時(shí)，往往促進(jìn)本體文化發(fā)生進(jìn)化嬗變或派生多種子文化或微文化。

　　圖4 文化的過程作用機(jī)制

在一個(gè)大的宏文化之下(Macro-culture)，因?yàn)闀r(shí)間、空間、地域、性別、宗教、年齡、社會(huì)階層的不同，往往會(huì)形成多種微文化(Micro-culture)。這些微文化互相影響，共同構(gòu)成了宏文化的生態(tài)圈。組成一個(gè)宏文化的微文化越多樣化，此宏文化便越具有活力。

在傳統(tǒng)時(shí)空當(dāng)中，由于交通和通信的不便，濡化在教育的文化過程當(dāng)中占主導(dǎo)作用，即文化的傳播主要是通過同一個(gè)宏文化中自上而下的教育過程和個(gè)人對(duì)文化的適應(yīng)。而在信息時(shí)代，由于互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生使人類之間的交流前所未有的便利，不同文化體成員之間的交流互動(dòng)大為增加，從而增強(qiáng)了涵化的力量，促使多樣化微文化的產(chǎn)生，這就形成了涵化作用逐漸增強(qiáng)而濡化作用逐漸減弱的趨勢(shì)。在涵化強(qiáng)力作用下產(chǎn)生的多樣化微文化使教育過程變得更加復(fù)雜。

(三)文化與文化計(jì)算

自計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生之初，人與計(jì)算機(jī)的關(guān)系就一直是研究的熱點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，文化在人機(jī)交互中的作用逐漸增強(qiáng)。Rauterberg認(rèn)為，人機(jī)交互領(lǐng)域近五十年的發(fā)展可以分為四個(gè)階段：個(gè)人計(jì)算(Personal Computing)、合作計(jì)算(Cooperative Computing)、社會(huì)計(jì)算(Social Computing)及文化計(jì)算(Cultural Computing)。個(gè)人計(jì)算是指人與單個(gè)電腦之間的交流；合作計(jì)算是指以計(jì)算機(jī)為媒介的交流；社會(huì)計(jì)算是指以社區(qū)為媒介的交流；文化計(jì)算是指以潛意識(shí)文化決定為媒介的交流[18-19]。

隨著移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與普及，人們已經(jīng)可以做到隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)。Rauterberg指出，在人機(jī)交互發(fā)展的歷史上存在著三大趨勢(shì)：一是電腦的存在感越來越弱；二是機(jī)器用起來越來越簡(jiǎn)單便利；三是社區(qū)的形成[19]。這三個(gè)趨勢(shì)的共同特點(diǎn)是機(jī)器角色的逐漸弱化和用戶角色的逐漸增強(qiáng)。而文化計(jì)算正是在這種強(qiáng)調(diào)用戶為中心的背景下產(chǎn)生的。

(四)小結(jié)

綜上可知，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，文化，即人們?cè)谏钪辛?xí)得并共享的模式，與信息技術(shù)的融合在逐漸加強(qiáng)。一方面，信息技術(shù)的應(yīng)用加快了全球化進(jìn)程，強(qiáng)化了涵化的力量，增加了微文化的活力及復(fù)雜性；另一方面，隨著技術(shù)壁壘的不斷突破，簡(jiǎn)單易用的設(shè)備使文化元素在人機(jī)交互中扮演起越來越重要的角色。

三、教育大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析與教育可計(jì)算化

(一)從教育大數(shù)據(jù)到學(xué)習(xí)分析

學(xué)習(xí)分析是大數(shù)據(jù)時(shí)代的產(chǎn)物。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，隨著學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)、智能家教系統(tǒng)、電子作品集等信息化技術(shù)在教學(xué)當(dāng)中越來越廣泛的應(yīng)用，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程或多或少地被記錄下來，形成電子數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不同于通過問卷調(diào)研、訪談等采集而來的數(shù)據(jù)，是自然伴隨生成的。學(xué)習(xí)分析正是在對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和利用的過程當(dāng)中形成的領(lǐng)域。第一屆國(guó)際學(xué)習(xí)分析與知識(shí)會(huì)議(1st International Conference on Learning Analytics and Knowledge 2011)將學(xué)習(xí)分析學(xué)定義為：“以理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)及學(xué)習(xí)發(fā)生之環(huán)境為目的，所進(jìn)行的有關(guān)學(xué)習(xí)者及其環(huán)境的數(shù)據(jù)之測(cè)量、采集、分析和報(bào)告。”[20]。

Katie Lepi將學(xué)習(xí)分析分為四個(gè)遞進(jìn)的層次，即描述、診斷、預(yù)測(cè)、處方。描述是指通過數(shù)據(jù)如實(shí)詳細(xì)敘述學(xué)習(xí)過程中發(fā)生了什么；診斷是指分析學(xué)習(xí)過程的細(xì)節(jié)是為什么發(fā)生的；預(yù)測(cè)是指通過改變學(xué)習(xí)過程中不同的元素來預(yù)測(cè)可能的結(jié)果；處方是指通過利用學(xué)習(xí)過程中某個(gè)特殊的元素來達(dá)到特定目的。[21]

Greller和Drachsler認(rèn)為，在學(xué)習(xí)分析當(dāng)中有六個(gè)重要的維度，即：關(guān)益者、目標(biāo)、數(shù)據(jù)、手段、外部限制以及內(nèi)部限制。[22]關(guān)益者既包括學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)、教師等數(shù)據(jù)客戶(Data Client)，也包括學(xué)生等數(shù)據(jù)對(duì)象(Data Subject)。目標(biāo)分為反思和預(yù)測(cè)兩部分。反思是指數(shù)據(jù)客戶通過對(duì)他們自身數(shù)據(jù)進(jìn)行批判性的自我評(píng)判來達(dá)到提高自我認(rèn)識(shí)的目的；預(yù)測(cè)是指對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)的預(yù)測(cè)及建模，以便進(jìn)行早期干預(yù)或調(diào)整課程。數(shù)據(jù)即包括公開數(shù)據(jù)、也包括非公開數(shù)據(jù)；手段是指對(duì)學(xué)習(xí)分析過程中用到的技術(shù)、算法、理論等進(jìn)行分析的工具。外部限制主要是指隱私、數(shù)據(jù)應(yīng)用倫理等慣例，以及法律、條文等規(guī)定。內(nèi)部限制主要是指關(guān)益者所具有的學(xué)習(xí)分析相關(guān)能力以及對(duì)學(xué)習(xí)分析的接受度。[22]在學(xué)習(xí)分析過程中，這六個(gè)維度相互作用與影響，以達(dá)到精準(zhǔn)決策、個(gè)性服務(wù)、優(yōu)化成果為目的。

(二)從學(xué)習(xí)分析到教育可計(jì)算化

目前，學(xué)習(xí)分析在教學(xué)中已得到了多方面的應(yīng)用。其中最為典型的代表是“學(xué)習(xí)儀表盤”的應(yīng)用。學(xué)習(xí)儀表盤是個(gè)人信息系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)時(shí)代的升級(jí)，它通過可視化的模式，根據(jù)學(xué)生和教師的需求，以數(shù)字和圖標(biāo)來呈現(xiàn)對(duì)個(gè)人學(xué)習(xí)信息的分析[23]。許多在線公開課程平臺(tái)都采用了學(xué)習(xí)儀表盤系統(tǒng)。例如，可汗學(xué)院于2013年9月開始在數(shù)學(xué)課程中使用學(xué)習(xí)儀表盤。該系統(tǒng)將課程的知識(shí)點(diǎn)切割成不同的小塊，并用不同顏色來標(biāo)示學(xué)生的掌握程度。學(xué)習(xí)者可以通過自己的先驗(yàn)知識(shí)與興趣來選擇不同的知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)建不同的學(xué)習(xí)路徑[23]。

在大眾在線公播課(Massive Open Online Course，MOOC，簡(jiǎn)稱“慕課”)中，學(xué)習(xí)分析的作用也日漸顯現(xiàn)。一些學(xué)者用結(jié)構(gòu)方程等方法來建立學(xué)習(xí)者下載資料、登錄頻率等在線學(xué)習(xí)行為與課程完成率之間的聯(lián)系，從而達(dá)到通過觀察學(xué)習(xí)者的行為來預(yù)測(cè)學(xué)業(yè)成績(jī)的目的[24]。普渡大學(xué)將課程管理系統(tǒng)與學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)Signals相融合，根據(jù)學(xué)生的學(xué)業(yè)表現(xiàn)自動(dòng)生成反饋郵件，來達(dá)到提高學(xué)生成績(jī)的目的[25]。

隨著學(xué)習(xí)分析技術(shù)的應(yīng)用與推廣，在信息化環(huán)境下實(shí)現(xiàn)教育可計(jì)算化已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)的條件。最初，計(jì)算機(jī)技術(shù)在教育中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)上，如通過模擬軟件來進(jìn)行操作練習(xí)；隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為以網(wǎng)絡(luò)教育、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室等方式為代表的教育信息化，其特點(diǎn)是在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行人機(jī)交互；在大數(shù)據(jù)時(shí)代，學(xué)習(xí)分析技術(shù)的發(fā)展使教育信息化逐漸向教育可計(jì)算化轉(zhuǎn)變，即通過信息化技術(shù)的幫助，實(shí)現(xiàn)泛在與個(gè)性化學(xué)習(xí)[26]。

四、基于大數(shù)據(jù)文化的教育策略

大數(shù)據(jù)的中性特征，決定了它不具有任何的價(jià)值傾向，這使得關(guān)益者可根據(jù)不同的目的對(duì)同一教育大數(shù)據(jù)作出不同的解讀，而這些解讀并不一定都是明智的。因此，大數(shù)據(jù)需要文化中的理念價(jià)值的引領(lǐng)。另外，智慧教育強(qiáng)調(diào)的智慧是特定文化境域中的智慧，因?yàn)橐环N文化中的智慧決策，在另一種文化中可能會(huì)顯得愚笨。信息技術(shù)支持的智慧教育與數(shù)字教育的最大區(qū)別也在于對(duì)文化中理念價(jià)值的重視。這兩點(diǎn)使得教育信息化進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代后，教育對(duì)文化的訴求非但沒有減弱，反而有日趨加強(qiáng)之勢(shì)!在人本主義理念下，技術(shù)的引用和教育的變革均是為了實(shí)現(xiàn)個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)，智慧教育的一大關(guān)鍵特征也是個(gè)性。對(duì)此，筆者從文化的視角，探討大數(shù)據(jù)文化的教育策略，并解讀大數(shù)據(jù)微文化模式中的個(gè)性化學(xué)習(xí)適配處方。

(一)基于大數(shù)據(jù)文化的教育策略框架

在教育領(lǐng)域中，大數(shù)據(jù)文化可從層級(jí)結(jié)構(gòu)和模式粒度兩個(gè)維度解讀。從層級(jí)結(jié)構(gòu)來看，大數(shù)據(jù)文化與學(xué)習(xí)文化一樣，具有三層結(jié)構(gòu)：理念價(jià)值、行為方式和制品符號(hào)[27]。教學(xué)設(shè)計(jì)過程即是依據(jù)教學(xué)目標(biāo)(理念價(jià)值)設(shè)計(jì)適宜的學(xué)與教活動(dòng)(行為方式)，形成學(xué)與教材料(教案、學(xué)案等)的過程；學(xué)與教過程即是借助形成的學(xué)與教材料，實(shí)施預(yù)設(shè)的學(xué)與教活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的過程。從模式粒度來看，大數(shù)據(jù)文化可分為宏觀模式、微觀模式和個(gè)人模式[28]三個(gè)不同層次的粒度，由宏觀模式至個(gè)人模式即是教學(xué)的逐步個(gè)性化、精細(xì)化的體現(xiàn)。由此，可從這兩個(gè)維度設(shè)計(jì)基于大數(shù)據(jù)文化的教育策略框架(如圖5所示)。

　　圖5 基于大數(shù)據(jù)文化的教育策略框架

智慧學(xué)習(xí)生態(tài)中將學(xué)習(xí)目標(biāo)分為四層[29]：基礎(chǔ)知識(shí)與技能、綜合應(yīng)用能力、個(gè)人特長(zhǎng)與知能和群體智慧?；A(chǔ)知識(shí)與技能是面向所有學(xué)習(xí)者的基礎(chǔ)目標(biāo)，它對(duì)學(xué)習(xí)者群體具有統(tǒng)一的要求，從大數(shù)據(jù)文化模式粒度看，處于宏觀模式層面。因此，教育策略方面?zhèn)戎赜诩w學(xué)習(xí)模式，這些集體應(yīng)盡量趨向于“同質(zhì)”(黑色曲線左部)。

綜合應(yīng)用能力是對(duì)學(xué)生不同能力的綜合衡量，團(tuán)隊(duì)模式具有成員“術(shù)業(yè)有專攻”的特性和成員間較強(qiáng)的協(xié)作性，有利于取長(zhǎng)補(bǔ)短，非常適合綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)。因此綜合應(yīng)用能力處于微觀模式層面，教育策略方面應(yīng)采用協(xié)作學(xué)習(xí)模式，團(tuán)隊(duì)成員應(yīng)盡量“異質(zhì)”化(黑色曲線中部)。個(gè)人特征與知能注重個(gè)體的獨(dú)特性，處于個(gè)人模式層面，因此，適合采用個(gè)體學(xué)習(xí)模式，并且應(yīng)關(guān)注學(xué)習(xí)的適應(yīng)性(黑色曲線右部)。群體智慧是教育的最高目標(biāo)，是教育群體、學(xué)習(xí)群體的共識(shí)。達(dá)成共識(shí)的過程(即新文化形成過程)即是知識(shí)成熟化(Knowledge Maturing)的過程。知識(shí)成熟化過程是個(gè)人層面的知識(shí)模式通過互動(dòng)、討論、協(xié)商等活動(dòng)得到修正、理解，并最終形式化、標(biāo)準(zhǔn)化為宏觀模式的過程。因此，群體智慧是通過不同文化模式間的涵化動(dòng)態(tài)生成的，教育策略方面宜采用群體互動(dòng)生成性學(xué)習(xí)模式(灰色曲線)。

大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域中的主要應(yīng)用是學(xué)習(xí)分析和教育數(shù)據(jù)挖掘[30]。教育數(shù)據(jù)挖掘關(guān)注如何從大數(shù)據(jù)中提取有用的信息，而學(xué)習(xí)分析關(guān)注如何優(yōu)化學(xué)習(xí)[31]。在基于大數(shù)據(jù)文化的教育策略框架中，教育數(shù)據(jù)挖掘主要針對(duì)學(xué)習(xí)文化的三層結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是教學(xué)設(shè)計(jì)過程和學(xué)與教過程的表征。通過業(yè)務(wù)理解、數(shù)據(jù)理解、數(shù)據(jù)預(yù)處理、建模、模型評(píng)估、模型部署[32]，教育數(shù)據(jù)挖掘?yàn)閷W(xué)習(xí)分析提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)模型。學(xué)習(xí)分析在教育數(shù)據(jù)挖掘提供的模型的基礎(chǔ)上，通過對(duì)不同的文化模式粒度中的學(xué)習(xí)進(jìn)行描述、診斷、預(yù)測(cè)和處方，為教育決策的制定提供精準(zhǔn)、適性的決策。

(二)大數(shù)據(jù)微文化模式中的個(gè)性化學(xué)習(xí)適配處方

1.微文化模式與個(gè)性化教學(xué)

通過大數(shù)據(jù)方法及其他信息技術(shù)來分析每位學(xué)習(xí)者的個(gè)體特征、學(xué)習(xí)方式、心理狀態(tài)等多方面影響因素，在此基礎(chǔ)上為每位學(xué)習(xí)者制定不同的教學(xué)方案，進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)，是個(gè)性化教學(xué)的理想狀態(tài)。然而，由于資源和精力的限制，在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，完全從個(gè)體特性出發(fā)為每一位學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)個(gè)性化學(xué)習(xí)干預(yù)方案幾無可能。在這種情況下，利用微文化模式的方法可以增強(qiáng)個(gè)性化教學(xué)的可行性。

Plant在《個(gè)性與文化模式》(Personality and the Cultural Pattern)一書中提出，一個(gè)人個(gè)性的形成是與個(gè)人成長(zhǎng)中的文化模式密不可分的，且文化模式的改變將影響個(gè)性[33]。Pata和Bardone提出了基于慕課的文化模式配適學(xué)習(xí)生態(tài)圈模型，模型當(dāng)中指出個(gè)人學(xué)習(xí)的認(rèn)知過程與課程文化模式適應(yīng)過程是相輔相成的：在整個(gè)課程文化圈當(dāng)中，個(gè)人的認(rèn)知過程也是根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求形成個(gè)人模式的過程；與此同時(shí)，個(gè)人模式也將為整個(gè)課程文化模式注入新鮮的血液[34]。由此可見，在個(gè)性化學(xué)習(xí)當(dāng)中，文化模式，尤其是微文化模式起到了至關(guān)重要的作用。

2.基于微文化模式的個(gè)性化學(xué)習(xí)適配處方模型

基于大數(shù)據(jù)文化的教育策略框架，以及上述對(duì)微文化模式與個(gè)性化學(xué)習(xí)的分析，筆者提出基于微文化模式的個(gè)性化學(xué)習(xí)適配處方模型(如圖6所示)。從文化模式角度看，學(xué)習(xí)過程是良好的個(gè)人模式形成的過程。因此，基于微文化模式的個(gè)性化學(xué)習(xí)適配處方旨在促使微文化模式中的理念價(jià)值(教學(xué)目標(biāo))得以被學(xué)習(xí)者個(gè)體傳承與發(fā)展，并培養(yǎng)微文化需求的個(gè)人模式。

在微文化境域中，通過感知/領(lǐng)悟理念價(jià)值所蘊(yùn)含的智慧，可協(xié)同建構(gòu)各種各樣的制品符號(hào)，這些制品符號(hào)可作為個(gè)性化學(xué)習(xí)中的資源。個(gè)性化學(xué)習(xí)后，這些制品符號(hào)得到更新和演化，對(duì)其去情境化、驗(yàn)證價(jià)值、協(xié)商/研磨以達(dá)成共識(shí)，最后標(biāo)準(zhǔn)化，便可形成新型的微文化模式。因此，圖6描繪的是一種微文化模式與個(gè)人模式協(xié)同進(jìn)化的個(gè)性化學(xué)習(xí)適配處方。由于完全從個(gè)體特性出發(fā)為每一位學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)個(gè)性化學(xué)習(xí)干預(yù)方案幾無可能，所以圖6中的個(gè)性化學(xué)習(xí)適配處方分為三個(gè)層級(jí)：班級(jí)層、小組層和個(gè)體層。在班級(jí)層面，首先感知/領(lǐng)悟微文化中的價(jià)值理念所蘊(yùn)含的智慧，并進(jìn)行情景化設(shè)計(jì)。之后，借助大數(shù)據(jù)挖掘形成的個(gè)人模式，將學(xué)習(xí)者進(jìn)行同質(zhì)分層，并進(jìn)行差異教學(xué)。這種班級(jí)層面的差異化教學(xué)作為粗略的個(gè)性化教學(xué)可以解決大部分學(xué)習(xí)者的基礎(chǔ)知識(shí)與技能問題。

信息技術(shù)的引入使得教學(xué)者可實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)習(xí)者的狀態(tài)。篩選出學(xué)習(xí)出現(xiàn)異常的學(xué)習(xí)者，并進(jìn)入小組層面的教學(xué)。在小組層面，首先要重新分析這些學(xué)習(xí)者的個(gè)人模式，并對(duì)他們進(jìn)行異質(zhì)分組，異質(zhì)分組的成員具有“術(shù)業(yè)專攻”的特點(diǎn)，因此有利于探討交流、協(xié)作創(chuàng)造等高階認(rèn)知活動(dòng)。這種小組層面的合作研創(chuàng)型學(xué)習(xí)采用“創(chuàng)造驅(qū)動(dòng)認(rèn)知”的理念來幫助在班級(jí)層面學(xué)習(xí)時(shí)有異常的學(xué)習(xí)者。對(duì)于小組層學(xué)習(xí)后，依然有學(xué)習(xí)異常的個(gè)別學(xué)習(xí)者，給予個(gè)體層面的適性學(xué)習(xí)。首先重新分析學(xué)習(xí)者的最新個(gè)人模式，基于學(xué)習(xí)者的個(gè)人模式，解析、適配學(xué)生特質(zhì)，精準(zhǔn)推送適切的資源，開展適宜的活動(dòng)，并輔以個(gè)別指導(dǎo)。個(gè)體層面的適性學(xué)習(xí)是最為精細(xì)的個(gè)性化學(xué)習(xí)，它不但需要較高的技術(shù)支持，也需要教師投入較多的精力，因此在班級(jí)層面、小組層面開展較為粗略的個(gè)性化學(xué)習(xí)是有必要的。在這三個(gè)層面的學(xué)習(xí)中，均需要實(shí)時(shí)測(cè)查學(xué)習(xí)者的個(gè)人模式，并將學(xué)習(xí)者的個(gè)人模式在微文化中去情景化，并驗(yàn)證是否達(dá)到了微文化中的理念價(jià)值(教學(xué)目標(biāo))的要求。

(三)個(gè)性化學(xué)習(xí)適配處方的靈活應(yīng)用

圖6刻畫了借助大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習(xí)分析技術(shù)，通過分析微文化模式開展個(gè)性化教學(xué)的藍(lán)圖。常規(guī)課堂往往止于班級(jí)層面的差異教學(xué)，而圖6則描繪了一個(gè)相對(duì)比較完美的個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，并且成本較低，可操作性較高。當(dāng)然在實(shí)際的應(yīng)用中，并非一定要按照從班級(jí)到小組再到個(gè)體的順序，根據(jù)學(xué)習(xí)者的人數(shù)，我們可以靈活處理。例如，在學(xué)生數(shù)較少的小班中，可以直接進(jìn)行小組層面的研創(chuàng)型學(xué)習(xí)，根據(jù)需要決定是否開展個(gè)體層面的適性學(xué)習(xí)。如果是學(xué)生數(shù)較多的大班，則可以嘗試將班級(jí)拓展至年級(jí)，在年級(jí)層面實(shí)現(xiàn)同質(zhì)分層，然后將每個(gè)同質(zhì)層組成臨時(shí)的一個(gè)或若干個(gè)班級(jí)，在此基礎(chǔ)上，再考慮班級(jí)層面、小組層面和個(gè)體層面的教學(xué)。這種方案是一種個(gè)性化學(xué)習(xí)適配的“走班制”。

另外，班級(jí)層面的學(xué)習(xí)與個(gè)體層面的學(xué)習(xí)是否需要小組的連接，也需視具體情況而定。一般而言，可以采用圖7所示的學(xué)習(xí)者適性分配策略，班級(jí)層面的差異化教學(xué)是較為粗略的個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，它采用較為通用的措施，其特點(diǎn)是大而全，缺點(diǎn)是無法照顧到每位學(xué)生的個(gè)體差異。所以，它適合幫助解決大多數(shù)學(xué)習(xí)者共同面臨的問題(傳播型文化模式)，一般講，80％以上的學(xué)習(xí)者面臨的共同問題適合采用此方法。小組層面的合作研創(chuàng)型學(xué)習(xí)適用于解決10％～20％的學(xué)習(xí)者面臨的共同問題(研創(chuàng)型文化模式)。一般小組規(guī)模4～6人為宜(有研究顯示在線學(xué)習(xí)的最適同伴規(guī)模不大于5人[35])。而個(gè)體層面的適性學(xué)習(xí)需要較高的文化智慧、數(shù)據(jù)智慧、教學(xué)智慧作支柱，也需要專家智慧作個(gè)別化分析、制定特定處方，因此個(gè)體層面的適性學(xué)習(xí)需要投入較高的成本、較多的精力，較為適合解決5％以下的學(xué)習(xí)者面臨的問題(個(gè)人適需模式)。由所述可知，在班級(jí)層面的學(xué)習(xí)后，如果只有不到5％的學(xué)習(xí)者存有異常，則需直接進(jìn)入個(gè)體層面的適性學(xué)習(xí)。

　　圖7 學(xué)習(xí)者適性分配策略

當(dāng)然，圖6描繪的個(gè)性化學(xué)習(xí)適配處方，也可融入現(xiàn)有的各種教學(xué)模式中，如精準(zhǔn)教學(xué)[36]、翻轉(zhuǎn)課堂、創(chuàng)客教育等。在翻轉(zhuǎn)課堂中，基于大數(shù)據(jù)分析解析出的微文化模式，課前可實(shí)現(xiàn)班級(jí)層面的差異自主學(xué)習(xí)，從而使得學(xué)生觀看的視頻和所做的練習(xí)具有一定的針對(duì)性。對(duì)于大數(shù)據(jù)挖掘與分析顯示出的有學(xué)習(xí)異常的學(xué)生，及其無法解決的問題，可在微文化模式與個(gè)體模式的指引下，精準(zhǔn)地決策制定小組層面、個(gè)體層面的個(gè)性化學(xué)習(xí)方案來處理。所以，基于微文化模式的個(gè)性化學(xué)習(xí)適配處方也為翻轉(zhuǎn)課堂提供了另一種發(fā)展思路。

五、大數(shù)據(jù)文化的教育機(jī)遇與挑戰(zhàn)

綜上可知，微文化模式在教育大數(shù)據(jù)的分析中起著至關(guān)重要的作用。微文化模式與個(gè)性化學(xué)習(xí)密不可分。利用大數(shù)據(jù)分析來發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的微文化模式，并以此為基礎(chǔ)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行干預(yù)，是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)的最優(yōu)解。微文化模式為教育大數(shù)據(jù)分析提供了路徑及方向，可以解決目前教育大數(shù)據(jù)分析缺乏全面性和針對(duì)性的問題，并加強(qiáng)其與教學(xué)一線的結(jié)合。

當(dāng)然，信息化技術(shù)與教育大數(shù)據(jù)為教育領(lǐng)域帶來機(jī)遇的同時(shí)，也帶來了風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。首先，教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用使信息更具透明度，讓學(xué)生和教師具有了更多的知情權(quán)。但與此同時(shí)，也讓隱私泄露成了問題。教育數(shù)據(jù)的權(quán)限與公開需要怎樣的程序與監(jiān)督，是信息化時(shí)代面臨的新問題。這也與數(shù)據(jù)的分類與采集過程密切相關(guān)。

其次，教育大數(shù)據(jù)的文化中，對(duì)文化與微文化模式的分析可以支持全局視野，使教育過程具有整體性和規(guī)劃性。然而，對(duì)模式的分析與解讀存在著困難與不確定性。這不但需要學(xué)習(xí)分析技術(shù)的支持，也需要依賴教育者對(duì)教學(xué)過程、學(xué)生特點(diǎn)及微文化模式的了解。

第三，在教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用中，自動(dòng)獲得的過程性數(shù)據(jù)可使評(píng)價(jià)更具公正性，以多維分類的形成性評(píng)估取代單調(diào)等級(jí)評(píng)估。然而，僅憑線上數(shù)據(jù)無法反映學(xué)習(xí)生活的全貌。如何擴(kuò)大數(shù)據(jù)收集的維度及方法，并將線上數(shù)據(jù)與其他學(xué)習(xí)過程相結(jié)合，是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的一大挑戰(zhàn)。

最后，大數(shù)據(jù)研究的應(yīng)用推動(dòng)了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的教育教學(xué)決策與管理流程革新。在教學(xué)實(shí)踐中，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)決策需要教師對(duì)信息化技術(shù)的熟練掌握，以及對(duì)學(xué)習(xí)分析及信息化教學(xué)模式的深入理解。然而，我國(guó)教師的信息技術(shù)應(yīng)用能力及信息化教學(xué)觀念還有待提高，而師資隊(duì)伍未就緒將影響大數(shù)據(jù)技術(shù)的實(shí)用價(jià)值。

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