可視化大數(shù)據(jù)在在線教育教學中的應用研究

　　摘要：文章首先闡述了大數(shù)據(jù)、可視化的概念內涵、構成要素和特點價值，然后論述了大數(shù)據(jù)應用于在線教育教學理論研究現(xiàn)狀及意義，最后以三維動畫專業(yè)為例分別從學員的學、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習理念、思維形式和工具策略在在線教育教學中的應用實踐。

　　關鍵詞：大數(shù)據(jù) 可視化 在線教育 教學 應用

　　一 內涵解讀與價值概述

　　1 大數(shù)據(jù)的概念與特點

　　美國國家標準和技術研究院( NIST)對大數(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)關系型方法進行有效分析的能力，或需要使用重要的水平縮放技術來實現(xiàn)高效處理的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)應用就是利用數(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，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)價值的過程。

　　大數(shù)據(jù)的特點主要包括：(1)規(guī)模大(Volume)：主要指對數(shù)據(jù)的存儲容量大，計量單位甚至上升到EB、ZB、YB及以上級別;(2)速度快( Velocity)：指對數(shù)據(jù)分析的速度極快，一般在秒級時間范圍內可以給出海量數(shù)據(jù)分析的結果;(3)種類多(Variety)：指包含的數(shù)據(jù)類型非常多，既包括網站記錄、網絡日志、圖片信息，又包含動畫、視頻、地理位置等信息;(4)價值高(Value)：指大數(shù)據(jù)的重點在于發(fā)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)背后隱藏的有價值的信息。見圖1：

　　2 大數(shù)據(jù)可視化的構成要素與特征價值

　　對于大數(shù)據(jù)可視化的定義，目前存在多種不同的觀點。有研究者認為，大數(shù)據(jù)可視化僅僅是計算可視化的延伸與擴展，其可視化對象為空間數(shù)據(jù)，只是將抽象數(shù)據(jù)直觀地表達出來，與信息可視化、知識可視化既有交叉又有不同。也有研究者認為大數(shù)據(jù)可視化是一個不斷演變的概念，人們正在接受同時涵蓋科學可視化與信息可視化的新生術語，它還包含知識可視化的內容。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)計圖形和主題圖組成，主要為信息的呈現(xiàn)。也有研究者認為，大數(shù)據(jù)可視化主要包括思維導圖、新聞的顯示、數(shù)據(jù)的顯示、連接的顯示、網站的顯示、文章與資源、工具與服務等方面，范圍更加廣泛。根據(jù)本文的研究內容，筆者贊同大數(shù)據(jù)可視化較為寬泛的界定，認為其同時涵蓋了科學可視化、信息可視化與知識可視化。

　　大數(shù)據(jù)可視化技術特征主要有：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象或事件的多個屬性或變量，且數(shù)據(jù)可以按其每一維的值分類、排序、組合和顯示。二是關聯(lián)化。能挖掘并突出呈現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)，直接快捷地弄清各個屬性之間、事件之間的關系。三是藝術化。通過不同的表現(xiàn)形式，增強數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的藝術效果，符合審美規(guī)則。四是交互性。通過用戶與數(shù)據(jù)的交互，增強用戶對數(shù)據(jù)的控制與管理，實現(xiàn)可視化形式的個性化呈現(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、網絡上的源文件，錄像記錄等數(shù)據(jù)。(2)分析。構造一個結構分類圖，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、列表或樹狀結構圖。(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)，實現(xiàn)交互選擇性。

　　二 大數(shù)據(jù)的教育應用理論研究現(xiàn)狀分析

　　1 國內大數(shù)據(jù)教育應用研究現(xiàn)狀

　　在中國知網中選擇“高級檢索”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余條結果與之相關，主要文章200余篇。經過對文獻內容的分析，可以發(fā)現(xiàn)到目前為止，大數(shù)據(jù)在教育領域的應用研究可以劃分為以下兩個階段：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》中指出：加強對動態(tài)監(jiān)測、決策應用、教育預測等相關數(shù)據(jù)資源的整合與集成，為教育決策提供及時和準確的`數(shù)據(jù)支持，推動教育基礎數(shù)據(jù)在全國的共享。可見，教育大數(shù)據(jù)的應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域的深度融合，這是當前時代教育事業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

　　2 國外大數(shù)據(jù)教育應用研究現(xiàn)狀

　　對于國外大數(shù)據(jù)教育應用的研究情況，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)表情況進行分析。在搜索對話框中輸入“big data and education”，其檢索到500余條相關記錄。通過查閱論文的摘要以及結合每條記錄的“Descriptors”進行手工篩選，剔除無關記錄，剩余30余條直接相關記錄。論文發(fā)表時間也主要分布在近三年，研究內容主要包括對教育數(shù)據(jù)挖掘、學習分析，個性化教育、教育方式的改善、學習策略探討、教育管理方式的改變、大數(shù)據(jù)對于教育的推動作用、數(shù)據(jù)驅動以及對圖書館建設、對教與學需求、評價方法的影響等方面�？梢�，雖然大數(shù)據(jù)在國外出現(xiàn)較早也備受重視，但是在教育領域中的應用仍不夠深入，正如Anthony G.Picciano教授所說：教學應用大數(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的一部分決策參考。

　　3 大數(shù)據(jù)可視化應用于在線教育教學的意義與平臺

　　大數(shù)據(jù)給在線教育教學實踐領域的探索帶來了新思維、新視角、新技術、新方法。其應用意義主要是革新教育理念和教育思維、實現(xiàn)個性化教育、重新構建教學評價方式、加強學�；�于數(shù)據(jù)的管理等。

　　目前國內外常見的在線教育學習的平臺有：Moodle、Blackboard、Sakai、Khan Academy、網易公開課、傳課網以及掀起當下教育革命風暴的“MOOCS”等等。 　　綜上，國內外大數(shù)據(jù)在教育教學中應用的研究都尚處于起步階段，相關研究涉獵的內容雖然比較廣泛但是研究深度不夠，也缺乏具體的實踐應用經驗，還需要進一步加強大數(shù)據(jù)在教育教學中應用的研究力度，以期盡早推動大數(shù)據(jù)在在線教育教學實踐中真正發(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應用實踐探究

　　目前高校網院動畫專業(yè)的課程教學應用尚顯不足。如何對學習過程中產生的數(shù)據(jù)進行挖掘，并得到良好的可視化顯示應用7如何讓動畫知識變得直觀、藝術、關聯(lián)、交互7如何利用數(shù)據(jù)的可視化處理來加強教學的管理與決策?筆者認為大數(shù)據(jù)可視化在在線教育教學中的應用可以按照模塊化功能和學習習慣進行設計，可分為三方面：一是學生在自主學習過程中的應用;二是教師在課程開發(fā)與設計模塊中的應用;三是教學管理者在管理中的應用。