可視化大數(shù)據(jù)在在線教育教學(xué)中的應(yīng)用研究
摘要：文章首先闡述了大數(shù)據(jù)、可視化的概念內(nèi)涵、構(gòu)成要素和特點(diǎn)價(jià)值，然后論述了大數(shù)據(jù)應(yīng)用于在線教育教學(xué)理論研究現(xiàn)狀及意義，最后以三維動(dòng)畫專業(yè)為例分別從學(xué)員的學(xué)、教師的教以及管理者的管等方面探析了大數(shù)據(jù)可視化作為一種有效的學(xué)習(xí)理念、思維形式和工具策略在在線教育教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐。
關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù) 可視化 在線教育 教學(xué) 應(yīng)用
一 內(nèi)涵解讀與價(jià)值概述
1 大數(shù)據(jù)的概念與特點(diǎn)
美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院( NIST)對(duì)大數(shù)據(jù)(Big Data)做出的定義是：大數(shù)據(jù)是指其數(shù)據(jù)量、采集速度，或數(shù)據(jù)表示限制了使用傳統(tǒng)關(guān)系型方法進(jìn)行有效分析的能力，或需要使用重要的水平縮放技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高效處理的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)應(yīng)用就是利用數(shù)據(jù)分析的方法，從大數(shù)據(jù)中挖掘有效信息，為用戶提供輔助決策，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)價(jià)值的過程。
大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)主要包括：(1)規(guī)模大(Volume)：主要指對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量大，計(jì)量單位甚至上升到EB、ZB、YB及以上級(jí)別;(2)速度快( Velocity)：指對(duì)數(shù)據(jù)分析的速度極快，一般在秒級(jí)時(shí)間范圍內(nèi)可以給出海量數(shù)據(jù)分析的結(jié)果;(3)種類多(Variety)：指包含的數(shù)據(jù)類型非常多，既包括網(wǎng)站記錄、網(wǎng)絡(luò)日志、圖片信息，又包含動(dòng)畫、視頻、地理位置等信息;(4)價(jià)值高(Value)：指大數(shù)據(jù)的重點(diǎn)在于發(fā)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)背后隱藏的有價(jià)值的信息。見圖1：
2 大數(shù)據(jù)可視化的構(gòu)成要素與特征價(jià)值
對(duì)于大數(shù)據(jù)可視化的定義，目前存在多種不同的觀點(diǎn)。有研究者認(rèn)為，大數(shù)據(jù)可視化僅僅是計(jì)算可視化的延伸與擴(kuò)展，其可視化對(duì)象為空間數(shù)據(jù)，只是將抽象數(shù)據(jù)直觀地表達(dá)出來，與信息可視化、知識(shí)可視化既有交叉又有不同。也有研究者認(rèn)為大數(shù)據(jù)可視化是一個(gè)不斷演變的概念，人們正在接受同時(shí)涵蓋科學(xué)可視化與信息可視化的新生術(shù)語，它還包含知識(shí)可視化的內(nèi)容。數(shù)據(jù)可視化的范圍也有不同的劃分。有研究者提出了數(shù)據(jù)可視化由統(tǒng)計(jì)圖形和主題圖組成，主要為信息的呈現(xiàn)。也有研究者認(rèn)為，大數(shù)據(jù)可視化主要包括思維導(dǎo)圖、新聞的顯示、數(shù)據(jù)的顯示、連接的顯示、網(wǎng)站的顯示、文章與資源、工具與服務(wù)等方面，范圍更加廣泛。根據(jù)本文的研究內(nèi)容，筆者贊同大數(shù)據(jù)可視化較為寬泛的界定，認(rèn)為其同時(shí)涵蓋了科學(xué)可視化、信息可視化與知識(shí)可視化。
大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)特征主要有：一是直觀化。直觀形象地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，使用戶可以看到分析對(duì)象或事件的多個(gè)屬性或變量，且數(shù)據(jù)可以按其每一維的值分類、排序、組合和顯示。二是關(guān)聯(lián)化。能挖掘并突出呈現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，直接快捷地弄清各個(gè)屬性之間、事件之間的關(guān)系。三是藝術(shù)化。通過不同的表現(xiàn)形式，增強(qiáng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的藝術(shù)效果，符合審美規(guī)則。四是交互性。通過用戶與數(shù)據(jù)的交互，增強(qiáng)用戶對(duì)數(shù)據(jù)的控制與管理，實(shí)現(xiàn)可視化形式的個(gè)性化呈現(xiàn)。
大數(shù)據(jù)可視化的過程及步驟：(1)獲取。收集數(shù)據(jù)庫的表、文字記錄、網(wǎng)絡(luò)上的源文件，錄像記錄等數(shù)據(jù)。(2)分析。構(gòu)造一個(gè)結(jié)構(gòu)分類圖，并按分類排序。(3)過濾。刪除冗余數(shù)據(jù)，保留感興趣、有價(jià)值的數(shù)據(jù)。(4)挖掘。辨析數(shù)據(jù)格式，挖掘其中規(guī)律。(5)表述。比如條形圖、列表或樹狀結(jié)構(gòu)圖。(6)修飾。改善表述方法，使它變得更加視覺化、直觀化。(7)交互。增加方法來操作數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)交互選擇性。
二 大數(shù)據(jù)的教育應(yīng)用理論研究現(xiàn)狀分析
1 國內(nèi)大數(shù)據(jù)教育應(yīng)用研究現(xiàn)狀
在中國知網(wǎng)中選擇“高級(jí)檢索”類型，并在檢索條件中選擇“主題”檢索，輸入“大數(shù)據(jù)”并含“教育”，其檢索出400余條結(jié)果與之相關(guān)，主要文章200余篇。經(jīng)過對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容的分析，可以發(fā)現(xiàn)到目前為止，大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用研究可以劃分為以下兩個(gè)階段：研究的萌芽階段和研究的起步階段。2014年3月，教育部辦公廳印發(fā)的《2014年教育信息化工作要點(diǎn)》中指出：加強(qiáng)對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測、決策應(yīng)用、教育預(yù)測等相關(guān)數(shù)據(jù)資源的整合與集成，為教育決策提供及時(shí)和準(zhǔn)確的`數(shù)據(jù)支持，推動(dòng)教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在全國的共享�？梢姡逃髷�(shù)據(jù)的應(yīng)用已被列入我國教育信息化的工作程序中，相信大數(shù)據(jù)將很快被推廣并與教育領(lǐng)域的深度融合，這是當(dāng)前時(shí)代教育事業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
2 國外大數(shù)據(jù)教育應(yīng)用研究現(xiàn)狀
對(duì)于國外大數(shù)據(jù)教育應(yīng)用的研究情況，我們主要借助教育資源信息中心ERIC數(shù)據(jù)庫提供的論文發(fā)表情況進(jìn)行分析。在搜索對(duì)話框中輸入“big data and education”，其檢索到500余條相關(guān)記錄。通過查閱論文的摘要以及結(jié)合每條記錄的“Descriptors”進(jìn)行手工篩選，剔除無關(guān)記錄，剩余30余條直接相關(guān)記錄。論文發(fā)表時(shí)間也主要分布在近三年，研究內(nèi)容主要包括對(duì)教育數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習(xí)分析，個(gè)性化教育、教育方式的改善、學(xué)習(xí)策略探討、教育管理方式的改變、大數(shù)據(jù)對(duì)于教育的推動(dòng)作用、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)以及對(duì)圖書館建設(shè)、對(duì)教與學(xué)需求、評(píng)價(jià)方法的影響等方面�？梢姡m然大數(shù)據(jù)在國外出現(xiàn)較早也備受重視，但是在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用仍不夠深入，正如Anthony G.Picciano教授所說：教學(xué)應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析處于起步階段，還需要幾年才能成熟，雖然大數(shù)據(jù)的存在被證明是該被重視的，但大數(shù)據(jù)并不是解決所有教育問題的靈丹妙藥，它只是給人們提供了擬定教育問題解決方案時(shí)的一部分決策參考。
3 大數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用于在線教育教學(xué)的意義與平臺(tái)
大數(shù)據(jù)給在線教育教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域的探索帶來了新思維、新視角、新技術(shù)、新方法。其應(yīng)用意義主要是革新教育理念和教育思維、實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育、重新構(gòu)建教學(xué)評(píng)價(jià)方式、加強(qiáng)學(xué)�；跀�(shù)據(jù)的管理等。
目前國內(nèi)外常見的在線教育學(xué)習(xí)的平臺(tái)有：Moodle、Blackboard、Sakai、Khan Academy、網(wǎng)易公開課、傳課網(wǎng)以及掀起當(dāng)下教育革命風(fēng)暴的“MOOCS”等等。 綜上，國內(nèi)外大數(shù)據(jù)在教育教學(xué)中應(yīng)用的研究都尚處于起步階段，相關(guān)研究涉獵的內(nèi)容雖然比較廣泛但是研究深度不夠，也缺乏具體的實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)大數(shù)據(jù)在教育教學(xué)中應(yīng)用的研究力度，以期盡早推動(dòng)大數(shù)據(jù)在在線教育教學(xué)實(shí)踐中真正發(fā)揮其優(yōu)勢和作用。
三 大數(shù)據(jù)可視化在在線教育教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐探究
目前高校網(wǎng)院動(dòng)畫專業(yè)的課程教學(xué)應(yīng)用尚顯不足。如何對(duì)學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，并得到良好的可視化顯示應(yīng)用7如何讓動(dòng)畫知識(shí)變得直觀、藝術(shù)、關(guān)聯(lián)、交互7如何利用數(shù)據(jù)的可視化處理來加強(qiáng)教學(xué)的管理與決策?筆者認(rèn)為大數(shù)據(jù)可視化在在線教育教學(xué)中的應(yīng)用可以按照模塊化功能和學(xué)習(xí)習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)，可分為三方面：一是學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中的應(yīng)用;二是教師在課程開發(fā)與設(shè)計(jì)模塊中的應(yīng)用;三是教學(xué)管理者在管理中的應(yīng)用。