大数据时代的学习力(前沿讲座)

LOGO大数据时代的学习力华东师范大学教育专业学位管理中心吴刚LOGO粗放型提高学业成就学业成就升学业绩增加教学时间优秀生源优秀教师扩展教学时间，通过补课或大量重复练习进行吸引优秀生源，做到锦上添花招揽优秀教师，提高教学绩效LOGO3认识大数据时代7：00，你被手机闹钟叫醒。昨晚你带着一款小型可穿戴设备睡觉的。这个设备连接着你手机里的一款大数据的APP，你打开它就可以看到你昨晚睡觉时翻身次数、心跳和血压状况。根据测量结果，它建议你今天出门之前多喝点橙汁类的饮品来补充维生素。9：00，今天你要带朋友到郑州的二七步行街逛逛，你打开某互联网公司的大数据产品“XX预测”，看看步行街今天预计会有多少人，再看看郑州今天的交通预测。“XX预测”根据以往用户定位请求信息建议你乘地铁前往步行街。12：00，逛了一圈，你和朋友都累了，想找个地方吃饭。你打开大数据软件，寻找附近的餐馆。通过该软件，你可以提前看到餐馆的视频环境，看看是否人多。大数据还可以把你脸的部分打成马赛克，你不用担心个人信息泄露。2XXX年的一个周末LOGO4认识大数据时代大数据很抽象，表示数据规模的庞大。大数据泛指巨量的数据集，因可从中挖掘出有价值的信息而受到重视。《华尔街日报》将大数据时代、智能化生产、无线网络革命称为引领未来繁荣发展的重大技术变革。目前对大数据尚未有一个公认的定义，不同的定义基本上是从特征出发，试图给出大数据的定义。LOGO5认识大数据时代维基百科给出的定义：大数据是指利用常用软件工具捕获、管理和处理数据所耗时间超过可容忍时间的数据集。“3V”定义规模性（Volume）多样性（Variety）高速性（Velocity）“4V”定义价值性（Value）真实性（Veracity）（IDC）（IBM）LOGO6认识大数据时代我国网民数量居世界之首，每天产生的数据量也位于世界前列。淘宝网站单日数据产生量超过5万GB存储量4000万GB百度公司目前数据总量10亿GB存储网页1万亿页每天大约要处理60亿次搜索请求一个8Mbps的摄像头一小时能产生3.6GB的数据一个城市每月产生的数据达上千万GB医院一个病人的CT影像数据量达几十GB全国每年需保存的数据达上百亿GBLOGO时代变革与教育的转向时代变革：全球化——网络化——智能化大数据是智能化的开端——我们可以依据大数据进行学生学习的判断及Google知识图谱的应用知识图谱带来知识的结构化由于“知识图谱”会给出搜索结果的完整知识体系，所以用户往往会发现很多不知道的东西（知识）。当你搜索一个即将去旅行的地方时，可能你会发现一个以此命名的餐馆，甚至还可能发现还有一本小说就叫这个名字，并且已经改编成了同名电影。LOGO知识图谱的智能性有了知识图谱，谷歌已经向着搜索的未来迈出了关键的一步：提供答案，而不是单纯的链接。对知识的渴求已经没有对知识的加工来得重要。我们处在一个一切都唾手可得的世界里，可是你要如何应对这一切呢？打开“知识图谱”（KnowledgeGraph），想象那是集合了全世界最有用信息的数据库，“首先我们想把你们所有想知道的事情罗列出来，同时我们想把它们和人们在搜索引擎上最关心的问题结合起来。链接不是答案，你要的是更深层的分析。比如你要找一家甜品店，除了根据你的所在地找到最近的甜品店以外，它还应该按照你的要求，帮你找到距离你最近、质量最优、口碑最好的那家甜品店。LOGO猫脸识别GoogleX实验室近日开发出了一套具备自主学习能力的神经网络系统。它不借助任何外界信息帮助，它就能从一千万张图片中找出那些有小猫的图片。常见的人脸识别是由程序员预先将整套鉴别系统写好，告诉计算机人脸应该是怎样的，电脑只需通过摄像头获取数据，然后对包含同类信息的图片作出标识，从而达到“识别”的结果。而Google的神经网络系统则是通过机器学习的方式，无需人类告诉它“猫咪应该长成啥样”。“我们没有像通常做的那样自己框定边界，而是直接把海量数据投放到算法中，让数据自己说话，系统会自动从数据中学习。”“我们在训练的时候从来不会告诉机器说：‘这是一只猫。’系统其实是自己发明或者领悟了“猫”的概念。”LOGO从课程转向教学，从教学转向学习如果说20世纪50年代国际基础教育改革的突破口是课程的话，那么20世纪90年代末以来的突破口则是课堂教学、深度学习，目的在于提高教育质量，培养优异学生。中国的新课程实际是穿旧鞋走新路的过程。相应举措主要集中在两个方面，一是通过教师专业发展，提高教师的课堂教学效能；二是通过对人的学习机制的探索，创造新的学习方式，提高学生深度学习的效能，由此产生了一门极富活力的交叉学科——学习科学。同时，努力开发支持个性化学习的信息系统，例如增强实境技术、游戏嵌入学习、google眼镜、手持平台（平板电脑）将给学生带来不同的学习资源和体验。大数据的挑战如前所述：大数据并非一个确切的概念。最初，这个概念是指需要处理的信息量过大，已经超出了一般电脑在处理数据时所能使用的内存量，因此工程师们必须改进处理数据的工具。大数据的核心就是预测。它通常被视为人工智能的一部分，它是把数学算法运用到海量的数据上来预测事情发生的可能性。LOGO大数据的挑战在不久的将来，世界许多现在单纯依靠人类判断力的领域都会被计算机系统所改变甚至取代。计算机系统可以发挥作用的领域远远不止驾驶和交友，还有更多更复杂的任务。亚马逊可以帮我们推荐想要的书，谷歌可以为关联网站排序，facebook知道我们的喜好，而linkedin可以猜出我们认识谁。当然，同样的技术也可以运用到疾病诊断、推荐治疗措施，甚至是识别潜在犯罪分子上。LOGO大数据的挑战2013年4月12日，在美国的匹兹堡的斯威克利高中正在进行校园开放日活动，在回答学生和家长关于入学标准的时候，校长说：“实质只有一个，那就是能否给你几小时读100篇历史文献并回答问题和辨别真伪”。斯威克利高中选材似乎连数学都放弃了，事实证明这所美国著名的私立高中是成功的。美国高考的重要参考SAT考试，主要由三部分构成：批判性思维、数学和写作，是什么让斯威克利高中的校长口中入学标准连写作和数学都不看重呢？LOGO大数据的挑战英国纽卡斯尔大学教育技术学教授苏伽特·米特拉的观点很具有代表性：“你能够想象和确认，你所教的和考核的东西，在今后20年学生们走向工作岗位还管用吗？”为此，苏迦特分析，只有三种最基本的东西在今后的大数据时代是学生用的到和必须学的东西：“第一是阅读，第二是搜索，第三是辨别真伪”。谈到数学，苏迦特说：“也许数学将成为一种体育运动”。基本能力加每个孩子特长的“体育运动”，构成了苏迦特心目中的未来教育。数学也许是每个孩子的体育运动，也许是一部分专业运动员的体育运动，但大数据时代的数学，将不会是教育的基本标准和指向。LOGO大数据的挑战美国的高考制度经过几十年的演变，可以用四个1/4来描述：SAT和ACT分数占1/4、社区志愿者服务占1/4、领导创新力和特长占1/4、高中阶段的4年成绩占1/4。虽然说目前中国的高考制度是为公平而不是效率而准备的制度，其原因在于没有数据和建立在真实数据的信息系统的支撑，只能用机械化无情的分数来分配个性化的学生的未来。LOGO十字路口的教育转折最重要的可能四个方面：一、确定21世纪所需的知识与技能二、藉此建立新的学习目标及其可见的评估方法三、实施过程监控，并诊断学生的学习，给予个性化的支持四、帮助学生形成自己的高度结构化的认知结构LOGO大数据提供什么？学习个性化学习过程的记录——学习偏好和习惯学习过程的不足与忽略弥补个体知识结构化的不足进一步推进“21世纪能力”培养的智能化环境设计LOGO21世纪能力认知领域，包含三类能力：认知过程及认知策略、知识、创造力。这些技能包含诸如批判性思维、信息素养、推理及论辩、创新之类的能力。内省领域，包含三类能力：理智的开放性（intellectualopenness）、职业道德及责任心、积极的核心自我评价。这些能力包括灵活性、主动性、复杂性的评估、元认知（反思个体自身的学习并据此作出评价的能力）等。人际领域，包括两类能力：团队合作、领导。这些技能包括交流、合作、职责及冲突解决之类的能力。LOGO5教育的历史视角中世纪早期中世纪欧洲TPGHIGHLYCONFIDENTIAL—NOTFORDISTRIBUTION18和19世纪的美国LOGO6TPGHIGHLYCONFIDENTIAL—NOTFORDISTRIBUTION教育的历史视角20和21世纪的美国EarlyMiddleAgesMedievalEurope18thand19thCenturyAmericaLOGO深度学习“深度学习”指个体在一个情境中掌握所学并在新情境中应用所学（也即是迁移）的过程。通过深度学习（通常包括与共同体中的他人共同学习与互动），个体可以获得某一特定领域的知识和/或能力的专长。深度学习的结果是迁移性知识，包括某一领域的内容知识及如何、为何、何时应用这些知识来回答并解决问题的知识。“21世纪能力”围绕学科内容领域的基本原则及其关系建构。其他类型的学习可以使个体回忆事实、概念或过程，而深度学习可以使个体迁移所学解决新问题。LOGO学习科学对学习过程的考虑（1）新手如何专家转换；（2）如何运用学生带入课堂的先前知识包括错误概念；（3）如何为学生提供学习的支架；（4）如何更好地帮助学生建立从具体知识向抽象知识转换的过程；（5）如何对自己的学习进行反思——元认知。（6）许多教育者还开始研究如何运用学习科学去设计有效的学习环境，包括学校课堂以及信息环境。学习科学的研究力量学习科学研究是三股相互关联的研究力量的交汇：认知：建立学习与教学的结构与过程的科学模型，使学习者能够获得组织良好的知识、技能和理解。设计：建立学习与教学的环境，将多媒体、人工智能、计算机网络和创新的课程及教学活动结构结合起来。社会境脉：考察学习和教学情景的社会、组织和文化动力，包括课堂、学校、学区、博物馆、企业和家庭。LOGO学习科学的深度学习与传统教学主义的差异知识的深度学习传统的课堂实践（教学主义）深度学习要求学习者将新观念和概念与其先前知识和经验相联系学习者把课程材料当作是与他们已有知识无关的内容深度学习要求学习者探求基本原理和模式学习者把课程材料当作是无关的知识片断或模块深度学习要求学习者评估新观念及其相关的推论学习者没有理解为何和如何做，只是记忆事实和模仿操作程序深度学习要求学习者将其知识整合到相互关联的概念系统中学习者在理解与书本内容不同的新观念时有困难深度学习要求学习者理解知识创造的对话过程，批判性地审视其论断的逻辑学习者把事实和程序当作是由全知的权威确定的静态知识深度学习要求学习者对自身的学习过程和理解进行反思学习者对学习意图和自身的学习策略没有反思LOGOPISA（ProgrammeforInternationalStudentAssessment）(国际学生评估项目的缩写）是一项由经济合作与发展组织（OECD）统筹的学生能力国际评估计划。主要对接近完成基础教育的15岁学生进行评估，测试学生们能否掌握参与社会所需要的知识与技能。2009年的PISA测试重在阅读，附带数学和科学。上海学生的亮丽成绩，是否说明上海教育水平真是世界第一，或中国教育状况有了根本的改善？答案是否定的。LOGO因为PISA测试本质上仍是中国学生最擅长的纸笔测试。而上海学生在阅读图表、表格、清单等非连续文本上表现相对薄弱，反映的是推理、判断能力表现不足；在学习策略运用中，概括策略指数为0.06，略高于OECD平均值，理解和记忆（低阶思维）策略指数为0.14，显著高于OECD平均值，但自我调控策略为-0.28，低于OECD平均值，反映的是对学习的自我调节和选择能力较弱。另外，在科学方面，从最高等级第6级的人数比例看，上海比新加坡逊色。从世界范围看，上海学生课业负担依然