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1、大数据时代与现代教育变革黄开福摘要: 在我们还在谈论着信息时代给我们带来的各种新变化的时候，大数据时代已悄然来临。大数据给各行各业的发展模式和决策带来前所未有的革新与挑战，教育行业同样不可避免。然而，当前人们对大数据的认识尚处于初始阶段，特别是大数据在教育领域的研究和实践才刚刚开始，真正的将大数据完美地应用于教育，造福于教育，仍然有很长的路要走，这需要我们共同的努力！一、何为大数据自然杂志在2008年9月推出了名为“大数据”的封面专栏，讲述了数据在数学、物理、生物、工程及社会经济等多个学科扮演了愈加重要的角色。纽约时报2012年2月的一篇专栏中称，“大数据时代”已经降临，在商业、经济及其他领域
2、中，决策日益基于数据和分析而做出，而非基于经验。哈佛大学社会学教授加里金说：“这是一场革命，庞大的数据资源使得各个领域开始了量化进程，无论学术界、商界还是政府，所有领域都将开始这种进程。”旅美信息专家涂子沛著有汉语著作大数据，以科普读物的形式，围绕美国政府基于数据的管理历史线条展开，介绍了大数据以及大数据时代的有关知识。2012年12月8日在我国工信部发布的物联网十二五规划上，把信息处理技术作为4项关键技术创新工程之一被提出来，其中包括了海量数据存储、数据挖掘、图像视频智能分析，这都是大数据的重要组成部分。而另外3项关键技术创新工程，包括信息感知技术、信息传输技术、信息安全技术，也都与大数据密
3、切相关。“大数据”成为学术界、商界、政府频繁提及的词汇，关于大数据的会议和论坛如雨后春笋层出不穷，那么到底什么是大数据呢？ 大数据也称巨量资料，指的是所涉及的资料量规模巨大到无法透过目前主流软件工具，在合理时间内达到撷取、处理、并整理成为帮助企业更好经营决策的各种资讯，同时与大数据相关的数据存储、数据安全、数据分析等领域也都属于大数据范畴。大数据的的特点业界将其归纳为4个“V”Volume（体量大），Variety（类型杂），Value（价值大），Velocity（快速化），或者说特点有四个层面：第一，数据体量巨大。从TB级别，跃升到PB级别；第二，数据类型繁多。网络日志、视频、图片、地理位置
4、信息等等。第三，价值密度低，商业价值高。以视频为例，连续不间断监控过程中，可能有用的数据仅仅有一两秒。第四，处理速度快。1秒定律。最后这一点也是和传统的数据挖掘技术有着本质的不同。大数据到底有多大？随着信息技术和互联网、物联网以及管理的精细化、全球化和社交圈扩大，数据呈现了指数级的增长。2009年美国的数据，离散制造业966PB，政府848PB，传媒行业715PB，这是麦肯锡2011年出版的一份报告大数据：下一代创新，竞争和生产率的前沿里面的一个估算。一组名为“互联网上一天”的数据告诉我们，一天之中，互联网产生的全部内容可以刻满1.68亿张DVD；发出的邮件有2940亿封之多（相当于美国两年的
5、纸质信件数量）；发出的社区帖子达200万个（相当于时代杂志770年的文字量）；卖出的手机为37.8万台，高于全球每天出生的婴儿数量37.1万为了衡量数据的海量，数据的存储单位也由传统的Bit、B、KB、MB、GB，逐渐升级，到2012年，数据量已经从TB（1024GB=1TB）级别跃升到PB（1024TB=1PB）、EB（1024PB=1EB）乃至ZB(1024EB=1ZB)级别。下列表格给我们一个理解数据单位提示。数据存储单位单位英文标识数据大小含 义 和 例 子位Bit1或0计算机用二进位制存储和处理数据，一位指二进数位0或1，是信息储存的逻辑单元字节Byte8位二进制数据单元是计算机上存
6、储信息的基本物理单位。一个英文字母存储在计算机上，大小为一字节。千字节KB1024字节一页纸上的文字，约为5千字节兆字节MB1204千字节一首普通MP3格式的流行歌曲大概为4兆字节吉字节GB1204兆字节一部电影大概为1吉字节太字节TB1204吉字节美国国会图书馆所有登记的印刷版书本的信息总计为15太字节；20年的网络备份数据两位280太字节，这个数据现在每月以5太的速度递增拍字节PB1204太字节美国邮政局一年处理信件大约为5拍；谷歌每小时处理数据为1拍艾字节EB1204拍字节相当于13亿中国人人手一册500页的书的信息总量泽字节ZB1204艾字节截止至2010年，人类拥有的信息总量约为1.
7、2泽字节尧字节YB1204泽字节数据之大，目前难以准确描述二、大数据给现代社会和人们的生活带来的影响和变化位于佛罗里达圣彼得斯堡的卡塔利娜营销公司有一个2.5PB的大型客户忠诚度数据库，里面存有1.9亿多家美国杂货店多年来的购买历史记录。其中最大的一个单数据库里就有多达4250亿行数据，通过分析这些数据，卡塔利娜公司帮助消费商品主要生产商和大型连锁超市预测消费者可能买什么，以及谁会对新产品感兴趣。沃尔玛一家分店的营销经理对超市的销售数量进行设定跟踪，有一次他发现了一个很奇怪的现象，啤酒与尿不湿的销量在周末总会出现成比例增长。他们立即对这个现象进行了分析和讨论，最后，谜底终于水落石出，发现啤酒和
8、尿不湿多为男人在周末采购，而且购买这两种产品的顾客一般都是年龄在25至35周岁的青年男子，由于孩子尚在哺乳期，多数男人都接到了夫人的“圣旨”，下班后带尿不湿回家，而周末正是美国体育比赛的高峰期，喝啤酒看比赛是多么惬意的事！这位营销经理从中受到启发，他对超市的物品摆放进行了调整，将卖场内原来相隔很远的妇婴用品区与酒类饮料区的空间距离拉近，减少顾客的行走时间，将啤酒与尿不湿摆放在一起，同时将牛肉干等一些简便的下酒食品也摆放在一起，这样全年下来，营业额增加了几百万美元。洛杉矶警察局和加利福尼亚大学合作利用大数据预测犯罪的发生；Google利用搜索关键词预测禽流感的散布；统计学家Nate Silver
9、利用大数据成功预测2012年美国选举结果；麻省理工学院利用手机定位数据和交通数据建立城市规划。国家电网智能电表的数据可以估计房屋空置率，淘宝销售数据可以判断经济走势，微博上的关注关系和内容信息可以利用于购物推荐和广告推送数据已经深入到我们生活的各个环节，电商、快递、微博、社交等都承载了大量的个人信息;大型超市、卖场、商场、银行等集聚了大量交易信息，各种数据传感器出现在社会的各个角落，比如交通、医疗等等，如此巨量的数据，蕴含的信息量和价值可想而知。大数据浪潮，汹涌来袭，与互联网的发明一样，这绝不仅仅是信息技术领域的革命，更是在全球范围启动透明政府、加速企业创新、引领社会变革的利器。十余年潜心研究
10、数据科学的技术权威，全球最早洞见大数据时代发展趋势的数据科学家之一，拥有在哈佛大学、牛津大学、耶鲁大学和新加坡国立大学等多个互联网研究机构工作、任教经历的教授、专家维克托 迈尔 舍恩伯格，早在2010年就对大数据应用进行了前瞻性的研究，在经济学人上发表了长达14页对大数据应用研究的文章，被誉为“大数据商业应用第一人”，他的著作大数据时代是世界上大数据研究的先河之作，在书中他前瞻性地指出，大数据带来的信息风暴正在变革我们的生活、工作和思维，大数据开启了一次重大的时代转型，并用三个部分讲述了大数据时代的思维变革、商业变革和管理变革。他最具洞见之处在于，明确指出大数据时代最大的转变就是，放弃对因果关
11、系的渴求，取而代之以关注相关关系。也就是说只要知道“是什么”，而不需要知道“为什么”，颠覆了千百年来人类的思维惯例，对人类的认知和与世界交流的方式提出了全新的挑战。舍恩伯格认为大数据的核心就是预测。大数据将为人类的生活创造前所未有的可量化的维度。大数据已经成为了新发明和新服务的源泉，而更多的改变正蓄势待发。大数据的应用不仅在商业、IT等行业，也已经覆盖了政府，金融，电信，医疗，教育，能源，军工，军队等重要领域。现代管理学之父德鲁克早有所言，预测未来最好的方法，就是去创造未来。而“大数据战略”，则是当下领航全球的先机。三、大数据给现代教育带来的新机遇和挑战 中国原始社会时期，“燧人之世，天下多水
12、，故教民以渔”，“宓羲氏之世，天下多兽，故教民以猎”，法家思想的集大成者韩非子也有“世异则事异,事异则备变”的观点，足见教育是需要根据现实变化的。始于清末民初的班级授课制模式沿用至今，其优势自不必说，但缺点也显而易见，不能发挥学生的主动性；只能针对一个班级学生的总体需求设计教学方案，难以制定具有针对学生个性学习需求的指导措施；老师的教案设计更多是从自己的主观预测、教育教学经验出发，甚至是借鉴教参，这样就使得教学的针对性和实效性大打折扣。“不得不承认，对于学生，我们知道的太少。”这是卡耐基梅隆大学教育学院研究所介绍中的一句自白，也同样是美国十大教育类年会中出镜率最高的核心议题。这也是至今为止我们
13、的教育现状的真实写照。大数据时代的到来，使得我们有机会和能力去弥补或改变现行教育中的不足。以往我们是怎样去“知道”学生呢？我们对教育教学过程和学生的学习情况进行数据采集和分析，包括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，对学校的满意度等等。这些数据是在周期性、阶段性的评估中获得的。数据反应的是教育的结果，学生的学科学习状况如何，生理健康与心理健康状态如何，对学校的主观感受如何等。大数据有能力去关注每一个个体学生的微观表现他在什么时候翻开书，在听到什么话的时候微笑点头，在一道题上逗留了多久，在不同学科课堂上开小差的次数分别为多少，会向多少同班同学发起主动交流？等等，这些
14、数据的产生完全是过程性的：课堂的过程，作业的过程，师生或生生的互动过程这些高度个性化的数据在每时每刻发生的动作与现象中产生，被完整的记录储存下来。经过整合这些数据能够给我们以启示：课堂应该如何设计才符合学生心理特点？课程是否吸引学生？哪个学生需要个别指导？怎样的师生互动方式受到欢迎？最重要的是，这些数据的收集只需要一定的观测技术与设备的辅助，在学生完全不自知的情况下就可以完成，不影响学生任何的日常学习与生活，是最自然、最真实的数据。所以，在教育领域中，大数据除体现传统数据的所有宏观功能外，还能收集分析详尽的微观个性化数据，大数据的优势立显。传统数据与大数据对比：传统数据诠释宏观、整体的教育状况
15、；大数据还可以分析微观、个体的学生与课堂状况，用于调整教育行为与实现个性化教育；传统数据挖掘方式，采集方法，内容分类，采信标准等都已存在既有规则，方法论完整；大数据还可挖掘没有形成清晰的方法、路径、以及评判标准的新鲜事物；传统数据来源于阶段性的，针对性的评估，其采样过程可能有系统误差；大数据来源于过程性的，即时性的行为与现象记录，以第三方、技术型的观察采样的方式误差较小。传统数据分析所需要的人才、专业技能以及设施设备都较为普通，易获得；大数据挖掘需要的人才，专业技能以及设施设备要求较高，并且从业者需要有创新意识与挖掘数据的灵感而不是按部就班者。利用目前较为成熟的信息技术设施，对学生个人在学习活
16、动中的数据进行高粒度和频度的记录积累、分析处理，从而为定量分析提供丰富的数据资源，这样就能够为我们提供大量、准确的数据，这些数据能够为我们更全面更深刻地了解学生及其学习情况提供支撑，使得我们过去想做而无法做到的事情，成为现实。大数据带来新一轮教育信息化的浪潮已然随着硬件的高速革新和软件的高度智能无法抗拒地推到了我们面前。作为教育人应该如何面对?围观?等待?抵制?显然这都是会被浪潮击垮的下下之策。唯有掌握良好的“冲浪”技术，具备相应的预判能力才能逐浪前行，甚至是在浪尖优雅起舞。一些具有先进教育思想和敏锐洞察力的校长，已开始在的学校中利用大数据服务学校管理、改革教育教学，提高办学质量。上海市普陀区曹杨二中在过去的十年中坚持采集
