面向精准教学的教育大数据关键技术研究-以大气科学专业为例

Precise teaching can activate the activities of teaching with resort to the advantages of information technology. In the deep development of information based national education, educational big data technologies towards precise teaching have an important practical significance and a promising future, and attract high concerns from experts of information technology and education science. However, there are lots of problems such as lack of effective ways for data dimension reduction, lack of users' identities authentication as well as lack of result optimization in current technologies towards precise teaching, which block the development of precise teaching as well as its applications. According to the weakness in data mining, data sharing and analysis and learning guidance recommendation, we focus on resolving the key issues on data loss of data collection, identity authentication of secure data sharing and active update of intelligent learning guidance recommendation. In addition, we try to optimize and verify these theorems, solutions and key technologies by formalized demonstration, simulation and real application verification. Based on the subject of atmospheric science, we will try to get breakthrough in applications of precise teaching and reduce the probabilities of data leaking of students and promote the data usage ratio, in order to establish the whole educational system for atmospheric science.

精准教学能够借助信息技术的优势，激发教学活力。在国家教育信息化深入发展的背景下，面向精准教学的教育大数据技术具有重要的现实意义和应用前景，受到来自信息技术和教育学等多个研究领域专家学者的高度关注。然而现有的面向精准教学的大数据关键技术存在缺乏对数据的整合降维、缺少对用户的身份验证、缺失对结果的优化处理等问题，严重阻碍了大数据精准教学及其相关领域的进一步发展和实际应用。针对面向精准教学的大数据关键技术在采集挖掘、共享分析和推荐导学等方面的不足，本项目将着力解决全过程化数据采集中的信息损失、安全数据共享中的身份认证和智能化推荐导学中的动态更新等关键技术难题，并通过形式化证明、仿真模拟和应用验证，对形成的理论、方法和关键技术进行检验和完善。通过本项目的研究，依托大气科学专业，在精准教学的应用上取得关键技术突破，降低气象专业学生数据泄露和数据利用率低下的风险，推动更加完善的气象教育教学体系的建立。

精准教学能够借助信息技术的优势，激发教学活力。在国家教育信息化深入发展的背景下，面向精准教学的教育大数据技术具有重要的现实意义和应用前景，受到来自信息技术和教育学等多个研究领域专家学者的高度关注。然而现有的面向精准教学的大数据关键技术存在缺乏对数据的整合降维、缺失对结果的优化处理等问题，严重阻碍了大数据精准教学及其相关领域的进一步发展和实际应用。针对面向精准教学的大数据关键技术在采集挖掘、分析、预测、推荐导学等方面的不足，通过本项目的研究，依托权威的学生行为数据集、大气科学专业，在精准教学的应用上取得了重要进展，挖掘多维教育大数据价值，推动更加完善的气象教育教学体系的建立，提高教育大数据的应用水平，为高质量的人才培养提供理论参考。本研究完成了面向精准教学的教育大数据关键模型方法研究：1）多维全要素全培养阶段大数据采集、预处理与分析研究；2）基于教育大数据的降维、数据分析、数据挖掘、预测技术应用研究；3）高等教育与城镇化多维数据分析：高等教育对城镇化率的直接贡献与预测研究。最后给出了教育大数据技术的精准教学对策。本项目取得了丰富的研究成果，完成了预期的考核指标。本项目在国内外核心期刊发表高水平学术论文10篇，授权软件著作权7项。培养在读博士研究生5名，培养毕业及在读硕士研究生8名。