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1、教育大数据的技术体系框架与发展趋势“教育大数据研究与实践专栏”之整体框架篇 杨现民 唐斯斯 李冀红 江苏师范大学智慧教育研究中心 国家信息中心中国智慧城市发展研究中心 摘 要： 文章明确了教育大数据的内涵,指出教育大数据具有战略层价值和应用层价值。基于大数据的一般处理流程并结合教育业务特点,文章构建了教育大数据的通用技术框架,包括教育数据采集层、教育数据处理层、教育数据分析与展现层和教育数据应用服务层。最后,文章分析了十三五期间我国教育大数据的整体发展趋势,主要表现在:教育数据开放程度不断提升、教育数据资产规模逐渐壮大、教育数据创新应用效应逐步扩大、教育大数据行业生态逐步完善以及教育大数据专门
2、人才培养备受重视。关键词： 大数据; 教育大数据; 技术框架; 发展趋势; 作者简介：杨现民,副主任,副教授,博士,研究方向为智慧教育、移动与泛在学习,邮箱为 。收稿日期：2015 年 12 月 25 日基金：江苏高校优势学科建设工程资助项目“江苏师范大学教育学省优势学科建设”(项目编号:苏政办发201437 号)The Technological System Framework and Development Trend of Big Data in Education Integrated Framework of “Research and Practice about Big Dat
3、a in Education Column”YANG Xian-min TANG Si-si LI Ji-hong Research Center of Wisdom Education, Jiangsu Normal University; China Smarter City Development and Research Center,National Information Center; Abstract： Real big data exists in Chinese education field. The paper defined the connotation of Bi
4、g Data in Education(BDE), and pointed out its value at strategy and application level. Based on the general process of big data and peculiarity of educational affairs, a general technology framework including four levels: educational data acquisition layer, educational data process layer, educationa
5、l data analysis and presenting layer, and educational data application service layer, was conducted. Finally, this paper analyzed the development trend of BDE in 13 th Five Year, which mainly reflected in the aspects of a continue increase in openness degree of educational data, a gradual expanding
6、in educational data assets, a consistent escalating in educational data innovative application effect, a progressive elaboration of ecosystem in BDE industry, and a great attention focusing on cultivating talent in BDE.Keyword： big data; big data in education; technology framework; development trend
7、; Received： 2015 年 12 月 25 日引言随着大数据理念与技术在各行各业的渗透应用,教育大数据的建设与发展逐步引起了教育管理部门、企业、学校以及教育研究者的广泛关注。2015 年,国家相继出台了一系列相关文件,以促进教育大数据的快速发展。如 2015 年 9 月 2 日,教育部办公厅印发关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意见稿),提出要“依托网络学习空间逐步实现对学生日常学习情况的大数据采集和分析,优化教学模式”;9 月 5 日,国务院正式发布促进大数据发展行动纲要,对 10 个大数据工程进行了规划,并在“公共服务大数据工程”中明确提出要建设教育文化
8、大数据。与此同时,各省市(如北京、江苏、浙江等)也在加快推进教育大数据的建设,诸多地区已将教育大数据作为重点内容写入区域智慧教育发展规划或行动计划中。此外,中国教育大数据研究院、江苏省高校教育大数据重点实验室等专业研究机构陆续成立;教育大数据行业也在逐步兴起;在 2015 年中国国际智慧教育展览会上,已有一些教育信息化企业推出了教育大数据相关产品,涵盖教育数据采集、存储、处理与创新应用等多方面。由此可见,2015 年堪称中国的教育大数据元年。一系列相关政策文件与规划建议的发布,确立了教育大数据在推动教育改革与发展方面的战略地位。地方政府、研究机构、学校以及行业、企业力量的加入,将大大推动我国教
9、育大数据的发展。在此大背景下,现代教育技术杂志社与江苏师范大学共同策划了“教育大数据研究与实践专栏”,旨在从理论与实践两个层面深入探讨教育大数据,一方面让国内读者系统了解教育大数据的相关知识,另一方面结合我国教育改革与发展需求提出教育大数据建设、应用与发展的思路及建议,以便为教育的决策者、管理者和实践者提供借鉴。本专栏共 12 篇文章,涉及研究热点与趋势、采集与分析技术、应用案例、数据网络构建与管理、产业生态以及政策环境等六方面内容。具体来说,第一篇为整体框架介绍,重在阐释教育大数据的内涵、体量与价值,构建技术体系框架并探讨教育大数据的整体发展趋势。最后一篇为专栏总结,回顾、梳理各主题的核心内
10、容,明确未来的研究方向与核心议题。中间部分包括六个主题:主题一为研究热点篇,应用知识图谱技术分析教育大数据的研究现状、热点及趋势;主题二为关键技术篇,探讨教育数据的来源、分类、采集工具与技术、各种教育数据分析模型;主题三为应用案例篇,系统梳理国内外典型教育大数据的应用案例,归纳应用模式与实施策略;主题四为管理篇,聚焦各个层面教育数据网络的构建,分析现存数据管理难题及其解决对策;主题五为产业篇,重点分析教育大数据产业链、发展阶段和行业生态,明晰行业问题与发展趋势;主题六为政策篇,对国内外教育大数据相关政策进行系统梳理、比较与分析,提出促进我国教育大数据发展的政策建议。一教育大数据的内涵、体量与价
11、值1 教育大数据的内涵随着大数据理念的传播及其应用的逐步深入,大数据的内涵也在不断变化和拓展。人们逐渐认识到,大数据不仅仅是一种技术,也是一种能力,即从海量复杂的数据中寻找有意义关联、挖掘事物变化规律、准确预测事物发展趋势的能力。此外,大数据还是一种思维方式,即让数据开口说话,让数据成为人类思考问题、决策行为的基本出发点。实际上,大数据正在演变为一种社会文化,即人人生产数据、人人共享数据、人人热爱数据、人人管理数据的文化这种文化正在潜移默化地影响着各个行业。教育领域虽然长期“保守”,但在大数据文化力量的冲击下,也在加速走向开放、“拥抱”大数据。目前,学术界对教育大数据(Big Data in
12、Education,BDE)的概念尚未有明确的界定。本研究认为,教育大数据特指教育领域的大数据,即整个教育活动过程中所产生的以及根据教育需要采集到的、一切用于教育发展并可创造巨大潜在价值的数据集合1。教育大数据直接产生于各种教育活动(包括教学活动、管理活动、科研活动、校园活动等),每个教育利益相关者既是教育数据的生产者也是教育数据的消费者。教育大数据具有明确的目标指向性,即指向教育发展,能在提升教育质量、促进教育公平、实现个性化学习、优化教育资源配置、辅助教育科学决策等方面发挥有效作用。因此,教育大数据的建设并非要盲目囊括一切数据,而是要对数据予以有选择性的采集、存储与分析。与传统教育数据相比
13、,教育大数据的采集具有更强的实时性、连贯性、全面性和自然性,其分析处理更加复杂和多样,应用更加多元、深入;与电子商务、交通、医疗、金融保险等领域的大数据相比,教育大数据的采集过程更复杂,应用模式更具挑战性,且更注重因果关系。2 教育大数据的体量IT 界普遍认为,大数据指体量在 Tb 级别以上或者条目在百万级别以上的数据。实际上,大数据是个相对于小数据而言的概念;大数据并非等同于大量的数据,而是突出强调跨领域数据的交叉融合和数据的流动生长。部分教育领域从业者常有这样的困惑:教育到底有没有大数据?中国基础教育大数据发展白皮书(以下简称白皮书)编委会面向全国教育信息化领域的研究者、管理者、一线教师等
14、进行了一项调查,全国共有 28 个省市的 757 人参与了该项调查。结果显示,调查对象中约有 75.3%认为教育领域存在大数据,9.51%认为教育领域根本不存在大数据,还有 15.19%表示不清楚。那么,到底教育大数据的体量有多大?如果按 IT 界对大数据体量的界定,教育领域是否存在真正的大数据?为此,白皮书编委会对基础教育阶段一年的数据量进行了估算。基础教育大数据体量估算的维度与基准值如图 1 所示,包括对师生基本信息数据、课业测试与作业数据、校园实录数据和课程资源数据的估量。依据教育部发布的2014 年全国教育事业发展统计公报中的数据和图 1 的基准值进行计算,对班级、校园、区域和全国基础
15、教育大数据一年的数据量予以估算,所得估算结果如图 2 所示。图 1 基础教育大数据体量估算的维度与基准值 下载原图图 2 基础教育大数据体量估算结果(一年) 下载原图需要说明的是,白皮书只粗略地计算出了正规学校教育中产生的数据,而许多非正规教育活动的数据如校外辅导班的学习数据、网络自主学习数据等并没有计算在内。即使在数据不全的情况下,我国基础教育阶段一年的数据量也可达到 12Eb=12288Pb。网络上对 Pb 级数据体量予以了形象说明:假设手机播放 MP3 的编码速度为平均每分钟 1Mb,而 1 首歌曲的平均时长为 4 分钟,那么 1Pb 歌曲可以连续播放 2000 年;如果智能手机、相机所
16、拍照片的平均大小为 3Mb,打印照片的平均大小为 8.5 英寸,那么总共 1Pb 照片的并排排列长度就能达到 48000 英里大约可以环绕地球 2 周2。因此,可以肯定地说,无论是按 Eb 还是 Pb 量级来规定大数据的体量要求,中国教育领域都存在真正的大数据!3 教育大数据的价值目前,新闻媒体已有不少有关教育大数据的报道,学术界也对教育大数据的应用模式与价值进行了初步探讨。白皮书调查结果显示,绝大多数用户(96.17%)认为教育大数据能够助推和引领教育改革。归纳起来,教育大数据的价值主要体现在两个层面:(1)战略层价值体现在:教育大数据是一种无形的战略资产、是一座可无限开采的“金矿”,充分的挖掘与应用是实现数据“资产”增值的唯一途径;教育改革既要有胆魄,更要有科学的依据,教育大数据是推动教育领域全面深化改革的科学力量;教育大数据汇聚、存储了教育领域的信息资产,是发展智慧教育最重要的基础3。(2)应用层价值体现在:
