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信息技术的高速发展，为教育带来了新的发展契机，“智慧教育”这一概念逐渐为人所接受。移动互联网、物联网、云计算等技术不断发展， 而以其为基础的大数据技术也应运而生，越来越广泛地融入到于智慧教育领域之中。在大数据背景下，数据挖掘、基于机器学习等技术为智慧教育提供支持，大大提升了教学效益和教育的精准性。本文首先介绍了大数据时代的教育以及智慧教育的概念特征， 接着对大数据与智慧教育的联系以及智慧教育的发展趋势及其所面临的挑战进行了阐述， 以期为相关的研究提供参考， 从而推动我国新时代教育事业的进一步发展。
一、大数据时代的教育
（一）大数据的概念与特征
大数据指的是对大量数据进行的动态分析与预测，它与“海量数据”的意义不同，“海量数据”只强调数据的量，而大数据不仅强调数量众多，更强调的是处理快速、数据复杂、类型多样、价值性强。
（二）大数据背景下的教育
目前，我国教育大数据的研究和应用已获得较快发展，大数据与教育的深度融合已经成为一个必然的走向。将大数据环境与教育生态系统结合起来，可以得到下图：
从上述图式可以看出，原有的固于学校的教育向更大范围扩展。大数据时代的教育，所有的教育要素是围绕着学习者这一教育本体而组织安排的，教育过程、教育质量也是从学习者身上体现出来的。学习者是大数据时代教育实践的出发点和归宿。学习者的自身发展是由直接经验与教育生境的综合作用的结果，同时学习者由于自身知识、经验积累水平的变化，学习态度学习风格的变化等又动态地、持续地反作用于教育云。所以大数据时代教育生态系统之间的各部分要素不是完全割裂开来，而是相辅相成，随时随地相互影响与制约的。
（三）大数据背景下的学习
1.学习者主体地位更加凸显
在大数据背景下，学习者的学习过程能够充分体现建构主义学习理论，与传统学习相比具有无可比拟的优势。学习者在学习过程中的主体地位更加凸显，更容易培养学习者的怀疑批判能力和独立思考能力。学习者也可以根据自身特点的不同制定出个性化、特色化的学习计划与学习安排。
2.学习过程更加自由
在大数据背景下，学习过程对学习者来说得到了时空的解放。学习过程不受学习者年龄、学习者文化程度以及时间和空间的限制，学习者可以对信息的选择有着充分自由的选择空间，并且可以进行实时学习。所以，大数据环境对学习者来说是时空的解放，学习者还可以在获取不同的信息资源时进行比较，开展对新知识的意义建构，进行最优化的学习。
二、智慧教育的特征
（一）智慧教育的环境资源特征
相比于传统教育，智慧教育更加着重强调的是教育信息化。智慧教育的主要特点就是数字化、智能化、多媒体化等，智慧教育的目标是实现教育模式的共享、协作以及交互等，也就是通过合理的教育信息化来进一步促进教学现代化，改变以往传统的教育模式，为学习者的全面发展和教学行业的进步奠定坚实的基础。智慧教育在微观层面主要表现为对学习环境进行感知和智能调节，对校园环境进行智能化管理，对教与学的过程进行跟踪与记录，对家校互通提供立体化的网络支持。智慧教育在学习资源方面已经将单纯的存储功能拓展为多种功能的集合，包括设计、开发、利用、管理、评价等多种功能。在大数据背景下，应用数据挖掘、学习分析等新兴智能技术还可以为学习者精准智能地推送相应的学习资源。使得学习资源具有人性化、智能化的特点。
（二）智慧教育的教学特征
1.教学目标方面
相比于传统教育，智慧教育更加注重对学生高阶思维能力的培养，如21世纪技能中的学习和创新的技能，它包括批判思维能力、交流能力、合作能力、创造能力，即发展学习者的智慧。发展智慧是智慧教育的出发点和归宿。
2.教学流程方面
智慧教育深入地应用了新一代信息技术，打破了时空的限制，无论学习者身处何处，学习者都可以利用网络，根据自己的学习进度进行安排，随时随地与同学、老师展开互动交流，开展自主学习。
3.教学评价方面
智慧教育能够智能地记录学习者的学习全程，将学习者的学习行为数据记录下来，精准地进行数据分析，将过程性评价与总结性评价相结合，全面反映学习者的学习情况，从而实现多元智能评价。
三、大数据在智慧教育中的应用
（一）分类智能
借助在线作业平台依据学习者不同的知识掌握程度给学习者布置分层作业，通过电子设备和数据记录在智慧教室里将学习者异质分组，因材施教，达到分层教学的效果。
（二）复习智能
学习是一个需要不断巩固、反复加强记忆的过程，大数据分析学习者知识点的掌握程度，利用可视化的图表加以呈现，监测学习者的记忆状态，捕捉学习者的记忆规律，及时提醒学习者进行巩固和复习，达到智能记忆效果。
（三）推送智能
智慧教育的关键技术是通过大数据分析掌握学习者的学习兴趣和学习规律，筛选出具有科学性、价值性和趣味性的教学资源，以题包或链接的形式借助在线平台为学习者精准推送学习资源。大数据分析學习记录，筛选高频错题，使学习者可以有针对性地进行训练，告别盲目题海战术，帮助学习者在有限的时间内掌握更多的知识。
四、智慧教育的发展趋势及挑战
（一）智慧教育的发展趋势
1.教育云平台
云计算把信息资源（服务器、存储器、宽带）、数据、应用作为服务通过网络提供给用户，把大量的计算资源组成资源池，为用户动态创建高度虚拟化的资源。一些学校的信息化建设过程中，正筹划建设独立的信息中心、建设教育信息资源和开发各类应用等，以中等规模城市为例，一个城市中小学近100所，按照每个学校投资20万元（按照最低限度）建设信息中心计算，累计投资将超过2000万元。然而，中小学信息化基础设施、数据资源以及应用软件具有高度的相似性，虽有个别差异，但利用共享平台可以方便进行应用的个性化定义，以满足各校需要。可见，建立教育云平台具有积极的经济效益和社会需求。 2.智能课堂平台
智能课堂平台包括两方面的内容：传统教学课堂的智能化和网上虚拟课堂（或称网上学习社区）。对传统教学课堂和以电子白板为工具的教学课堂进行全面改造，实现现有课堂与信息化技术的紧密融合，充分利用网络信息资源，在教学内容、展示方式、互动方式进行全面改革，实现以学生为主体、个性化教学的新的教学模式。
3.电子书包
电子书包，以电子课本为核心，集成自助式学习管理、自助考试管理、师生互动管理、学生定位管理、紧急求助管理、学生家长互动管理等多项功能，是改变学生目前带课本上学、盲目购买参考书、抄写课堂作业、完成家庭作业等方式的重要设备。该平台以教育云为基础，以智能终端（计算机、移动终端等）为学习手段，让学生充分利用网络、计算机和教育资源进行课后学习、作业等工作。
4.教师智能工作平台
整合白板系统、学校管理系统、电子书包、虚拟课堂等，为教师提供一个集成教学、管理、自我提高的平台。该平台是一个智能备课、学习、工作平台，构成中小学教师的智能环境，能同学校数字校园系统、白板系统、教学资源库进行无缝连接，制作课件，调用全市、区、学校的课件、案例等相关资料，也可以调用学校对教学情况的评价，调用所在班级学生学习情况，为教师有针对性的备课提供支撑。也可进行试卷评阅、与学生、领导、家长互动。
（二）智慧教育面临的挑战
1.数据量过载的情况
大数据所面临的重要挑战就是数据量过载产生的危机。对于很多信息过载的城市来说，巨大的信息量使得信息搜索、阅读、辨别成为巨大难题。教育大数据处于高速发展阶段，很多技术还会层出不穷地从各个方面支持教育大数据发展，使得教育大数据呈现出各种特色应用和成果，然而，数据量过载使得教育大数据面临着难以辨别选择进而择优的挑战。
2.数据规范的统一
由于目前没有统一的数据规范，教育大数据在整体发展和实际应用过程中存在着很多技术挑战。如：如何平衡教育大数据决策的指向性和学生发展的不确定性;如何平衡对学生个人数据的保护和对学生学习效果的研究;如何平衡把握好数据源的真正内涵和数据采集、数据挖掘及学习分析等多个重要环节;如何平衡好不同系统之间的兼容问题和对海量教育数据进行存储、分析和处理的过程;因此，从全局考虑，建议我国的教育大数据系统应遵循顶层设计原则，由国家对数据格式、数据存储等问题制定统一规范，下级企业、学校按照统一规范去设计自己的系统，这样可以从全局高度最大化地节省国家资源，这也带来了更多的新的技术挑战。
3.数据权属的保障
教育大数据是一种无形资产，国家和教育部门不仅应当保障教育大数据不外泄、不被恶意使用，而且还要兼顾部分数据向公众开放，发挥数据应用的社会价值，因此数据权属问题是个较大的挑战。教育大数据关系着学习者和教育工作者的隐私权，其潜在的安全隐患无法用常用办法评估，甚至无法通过独立的方法进行评估。如果教育大数据处理不当，将导致严重的安全漏洞，甚至会影响区域教育政策的制定。
五、结语
智慧教育的诞生是教育信息化发展到又一全新阶段的标志。作为一项将科技、人文与教育進行了高度融合的综合产物，智慧教育将会是教育事业在大数据时代中的发展方向与目标形态。基于大数据背景下的智慧教育面临着众多的挑战与机遇，智慧教育一定会走向大数据驱动。但大数据驱动的绝不仅是课堂或学习过程， 因为它是灵魂驱动的。让大数据服务于智慧教育系统的设计与改进， 让教师更加高效地服务于学生的优质成长， 这才是大数据背景下智慧教育的根本方向。智慧教育是一朵墙外之花，它突破了传统教育的围墙，它的茎叶受到教育大数据的滋养，它的根部，却深深扎根于提高教学效率、促进学习者学习的根本目标。（作者单位：辽宁师范大学）
一、大数据时代的教育
（一）大数据的概念与特征
大数据指的是对大量数据进行的动态分析与预测，它与“海量数据”的意义不同，“海量数据”只强调数据的量，而大数据不仅强调数量众多，更强调的是处理快速、数据复杂、类型多样、价值性强。
（二）大数据背景下的教育
目前，我国教育大数据的研究和应用已获得较快发展，大数据与教育的深度融合已经成为一个必然的走向。将大数据环境与教育生态系统结合起来，可以得到下图：
从上述图式可以看出，原有的固于学校的教育向更大范围扩展。大数据时代的教育，所有的教育要素是围绕着学习者这一教育本体而组织安排的，教育过程、教育质量也是从学习者身上体现出来的。学习者是大数据时代教育实践的出发点和归宿。学习者的自身发展是由直接经验与教育生境的综合作用的结果，同时学习者由于自身知识、经验积累水平的变化，学习态度学习风格的变化等又动态地、持续地反作用于教育云。所以大数据时代教育生态系统之间的各部分要素不是完全割裂开来，而是相辅相成，随时随地相互影响与制约的。
（三）大数据背景下的学习
1.学习者主体地位更加凸显
在大数据背景下，学习者的学习过程能够充分体现建构主义学习理论，与传统学习相比具有无可比拟的优势。学习者在学习过程中的主体地位更加凸显，更容易培养学习者的怀疑批判能力和独立思考能力。学习者也可以根据自身特点的不同制定出个性化、特色化的学习计划与学习安排。
2.学习过程更加自由
在大数据背景下，学习过程对学习者来说得到了时空的解放。学习过程不受学习者年龄、学习者文化程度以及时间和空间的限制，学习者可以对信息的选择有着充分自由的选择空间，并且可以进行实时学习。所以，大数据环境对学习者来说是时空的解放，学习者还可以在获取不同的信息资源时进行比较，开展对新知识的意义建构，进行最优化的学习。
二、智慧教育的特征
（一）智慧教育的环境资源特征
相比于传统教育，智慧教育更加着重强调的是教育信息化。智慧教育的主要特点就是数字化、智能化、多媒体化等，智慧教育的目标是实现教育模式的共享、协作以及交互等，也就是通过合理的教育信息化来进一步促进教学现代化，改变以往传统的教育模式，为学习者的全面发展和教学行业的进步奠定坚实的基础。智慧教育在微观层面主要表现为对学习环境进行感知和智能调节，对校园环境进行智能化管理，对教与学的过程进行跟踪与记录，对家校互通提供立体化的网络支持。智慧教育在学习资源方面已经将单纯的存储功能拓展为多种功能的集合，包括设计、开发、利用、管理、评价等多种功能。在大数据背景下，应用数据挖掘、学习分析等新兴智能技术还可以为学习者精准智能地推送相应的学习资源。使得学习资源具有人性化、智能化的特点。
（二）智慧教育的教学特征
1.教学目标方面
相比于传统教育，智慧教育更加注重对学生高阶思维能力的培养，如21世纪技能中的学习和创新的技能，它包括批判思维能力、交流能力、合作能力、创造能力，即发展学习者的智慧。发展智慧是智慧教育的出发点和归宿。
2.教学流程方面
智慧教育深入地应用了新一代信息技术，打破了时空的限制，无论学习者身处何处，学习者都可以利用网络，根据自己的学习进度进行安排，随时随地与同学、老师展开互动交流，开展自主学习。
3.教学评价方面
智慧教育能够智能地记录学习者的学习全程，将学习者的学习行为数据记录下来，精准地进行数据分析，将过程性评价与总结性评价相结合，全面反映学习者的学习情况，从而实现多元智能评价。
三、大数据在智慧教育中的应用
（一）分类智能
借助在线作业平台依据学习者不同的知识掌握程度给学习者布置分层作业，通过电子设备和数据记录在智慧教室里将学习者异质分组，因材施教，达到分层教学的效果。
（二）复习智能
学习是一个需要不断巩固、反复加强记忆的过程，大数据分析学习者知识点的掌握程度，利用可视化的图表加以呈现，监测学习者的记忆状态，捕捉学习者的记忆规律，及时提醒学习者进行巩固和复习，达到智能记忆效果。
（三）推送智能
智慧教育的关键技术是通过大数据分析掌握学习者的学习兴趣和学习规律，筛选出具有科学性、价值性和趣味性的教学资源，以题包或链接的形式借助在线平台为学习者精准推送学习资源。大数据分析學习记录，筛选高频错题，使学习者可以有针对性地进行训练，告别盲目题海战术，帮助学习者在有限的时间内掌握更多的知识。
四、智慧教育的发展趋势及挑战
（一）智慧教育的发展趋势
1.教育云平台
云计算把信息资源（服务器、存储器、宽带）、数据、应用作为服务通过网络提供给用户，把大量的计算资源组成资源池，为用户动态创建高度虚拟化的资源。一些学校的信息化建设过程中，正筹划建设独立的信息中心、建设教育信息资源和开发各类应用等，以中等规模城市为例，一个城市中小学近100所，按照每个学校投资20万元（按照最低限度）建设信息中心计算，累计投资将超过2000万元。然而，中小学信息化基础设施、数据资源以及应用软件具有高度的相似性，虽有个别差异，但利用共享平台可以方便进行应用的个性化定义，以满足各校需要。可见，建立教育云平台具有积极的经济效益和社会需求。 2.智能课堂平台
智能课堂平台包括两方面的内容：传统教学课堂的智能化和网上虚拟课堂（或称网上学习社区）。对传统教学课堂和以电子白板为工具的教学课堂进行全面改造，实现现有课堂与信息化技术的紧密融合，充分利用网络信息资源，在教学内容、展示方式、互动方式进行全面改革，实现以学生为主体、个性化教学的新的教学模式。
3.电子书包
电子书包，以电子课本为核心，集成自助式学习管理、自助考试管理、师生互动管理、学生定位管理、紧急求助管理、学生家长互动管理等多项功能，是改变学生目前带课本上学、盲目购买参考书、抄写课堂作业、完成家庭作业等方式的重要设备。该平台以教育云为基础，以智能终端（计算机、移动终端等）为学习手段，让学生充分利用网络、计算机和教育资源进行课后学习、作业等工作。
4.教师智能工作平台
整合白板系统、学校管理系统、电子书包、虚拟课堂等，为教师提供一个集成教学、管理、自我提高的平台。该平台是一个智能备课、学习、工作平台，构成中小学教师的智能环境，能同学校数字校园系统、白板系统、教学资源库进行无缝连接，制作课件，调用全市、区、学校的课件、案例等相关资料，也可以调用学校对教学情况的评价，调用所在班级学生学习情况，为教师有针对性的备课提供支撑。也可进行试卷评阅、与学生、领导、家长互动。
（二）智慧教育面临的挑战
1.数据量过载的情况
大数据所面临的重要挑战就是数据量过载产生的危机。对于很多信息过载的城市来说，巨大的信息量使得信息搜索、阅读、辨别成为巨大难题。教育大数据处于高速发展阶段，很多技术还会层出不穷地从各个方面支持教育大数据发展，使得教育大数据呈现出各种特色应用和成果，然而，数据量过载使得教育大数据面临着难以辨别选择进而择优的挑战。
2.数据规范的统一
由于目前没有统一的数据规范，教育大数据在整体发展和实际应用过程中存在着很多技术挑战。如：如何平衡教育大数据决策的指向性和学生发展的不确定性;如何平衡对学生个人数据的保护和对学生学习效果的研究;如何平衡把握好数据源的真正内涵和数据采集、数据挖掘及学习分析等多个重要环节;如何平衡好不同系统之间的兼容问题和对海量教育数据进行存储、分析和处理的过程;因此，从全局考虑，建议我国的教育大数据系统应遵循顶层设计原则，由国家对数据格式、数据存储等问题制定统一规范，下级企业、学校按照统一规范去设计自己的系统，这样可以从全局高度最大化地节省国家资源，这也带来了更多的新的技术挑战。
3.数据权属的保障
教育大数据是一种无形资产，国家和教育部门不仅应当保障教育大数据不外泄、不被恶意使用，而且还要兼顾部分数据向公众开放，发挥数据应用的社会价值，因此数据权属问题是个较大的挑战。教育大数据关系着学习者和教育工作者的隐私权，其潜在的安全隐患无法用常用办法评估，甚至无法通过独立的方法进行评估。如果教育大数据处理不当，将导致严重的安全漏洞，甚至会影响区域教育政策的制定。
五、结语
智慧教育的诞生是教育信息化发展到又一全新阶段的标志。作为一项将科技、人文与教育進行了高度融合的综合产物，智慧教育将会是教育事业在大数据时代中的发展方向与目标形态。基于大数据背景下的智慧教育面临着众多的挑战与机遇，智慧教育一定会走向大数据驱动。但大数据驱动的绝不仅是课堂或学习过程， 因为它是灵魂驱动的。让大数据服务于智慧教育系统的设计与改进， 让教师更加高效地服务于学生的优质成长， 这才是大数据背景下智慧教育的根本方向。智慧教育是一朵墙外之花，它突破了传统教育的围墙，它的茎叶受到教育大数据的滋养，它的根部，却深深扎根于提高教学效率、促进学习者学习的根本目标。（作者单位：辽宁师范大学）