基于慕課的混合式教學(xué)實踐與行為數(shù)據(jù)分析
——以集美大學(xué)為例

謝書童，黃巧玲

(集美大學(xué)計算機工程學(xué)院，福建 廈門 361021)

近年來，慕課(MOOCs)因其在線、開放和方便等優(yōu)點在國內(nèi)外迅速發(fā)展起來[1]。然而，慕課以學(xué)習者自學(xué)為主，存在高輟學(xué)率和低通過率等問題。基于慕課的混合式教學(xué)很大程度上解決了少督學(xué)、少互動的慕課難題，取得較理想的教學(xué)效果[2]。集美大學(xué)在2015年秋季上線第一門全校性計算機基礎(chǔ)課程慕課，嘗試開展了兩年基于慕課的混合式教學(xué)，累積一定的教學(xué)經(jīng)驗。

筆者分析介紹計算機基礎(chǔ)課程“大學(xué)信息技術(shù)基礎(chǔ)”慕課的課程設(shè)置，包括課時安排、教學(xué)設(shè)計、視頻拍攝，還介紹該慕課兩年的運行效果，包括學(xué)生的學(xué)習成績、調(diào)查問卷反饋、慕課平臺的學(xué)生學(xué)習行為數(shù)據(jù)等。綜合分析該課程的教學(xué)效果和存在的不足，并提出相應(yīng)的解決方法，為教學(xué)活動的開展提出更多思考方向。

一　基于慕課的教學(xué)安排

集美大學(xué)為大學(xué)一年級學(xué)生開設(shè)了“大學(xué)信息技術(shù)基礎(chǔ)”課程，主要目標是提高學(xué)生對信息技術(shù)與計算機基本原理的了解與掌握，為后續(xù)的程序設(shè)計課程或?qū)I(yè)課程奠定基礎(chǔ)。該課程是一門理論與實踐并重的計算機基礎(chǔ)課程，它所涉及的內(nèi)容十分廣泛，主要包括：信息理論、計算機系統(tǒng)(硬件和軟件)、多媒體技術(shù)、算法與程序設(shè)計、數(shù)據(jù)庫原理、網(wǎng)絡(luò)通信、信息安全。課程共包括24節(jié)理論課(多媒體授課)和16節(jié)實驗課，采取了線上/線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，學(xué)生通過慕課平臺觀看課程的教學(xué)視頻，完成教師布置的在線測驗作業(yè)，并結(jié)合線下多媒體課堂教學(xué)和機房實驗來完成該課程的學(xué)習。全校共5 000多名學(xué)生學(xué)習該課程。

目前，第一期慕課講解八大知識點，共計11個視頻。知識點分別為硬件系統(tǒng)組成、操作系統(tǒng)、光盤存儲系統(tǒng)、音頻和圖像處理、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、算法、無線通信技術(shù)、加密解密算法。這些知識點都是課題組經(jīng)過精心分析和挑選的，涉及范圍為熱門知識和實用技術(shù)。視頻內(nèi)容除了知識點的詳細講解，還拓展涉及該知識點的相關(guān)前沿應(yīng)用技術(shù)，拓寬了學(xué)生的信息視野，為學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。視頻內(nèi)容教學(xué)設(shè)計以“引入—知識介紹—應(yīng)用案例分析”為主線設(shè)計。每章有15道左右的課后習題，以鞏固每章的知識點。習題參照福建省計算機等級考試大綱的要求設(shè)置，每章節(jié)習題成績滿為是100分，最后以所有章節(jié)的測驗成績的平均分作為慕課成績的 60%，視頻觀看分占慕課成績的40%。

二　慕課平臺教學(xué)效果的問卷反饋

在慕課運行一學(xué)期后，對全校學(xué)生進行匿名問卷調(diào)查。有效問卷反饋如下：

1.慕課平臺能否鞏固課程知識：72.8%認為能。

2.慕課視頻的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計水平：75.17%認為很好或較好。

3.慕課視頻的制作水平：73.86%認為很好或較好。

4.慕課視頻能否有效吸引學(xué)生注意力：73.03%認為可以。

5.學(xué)習完該慕課課程后很有收獲及有收獲：71%認為有收獲，如圖1所示。

6.慕課平臺是否豐富、深化課程知識：54%認為有待提高。

7.能夠持續(xù)觀看課程視頻而不感疲憊的時長，調(diào)查結(jié)果如下：

11.27%的學(xué)生在5分鐘以內(nèi)。

27.21%的學(xué)生在5-10分鐘之間。

34.16%的學(xué)生在10-15分鐘之間。

15.16%的學(xué)生在15-20分鐘之間。

12.2%的學(xué)生在20-25分鐘之間。

大多數(shù)學(xué)生在慕課學(xué)習過程中能夠集中精力學(xué)習而不感到疲憊的時間長度在5-15分鐘之間，吻合在線學(xué)習的規(guī)律。

圖1　學(xué)習完慕課的收獲回答

從學(xué)生的問卷反饋看來，慕課的視頻內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計、制作水平及教學(xué)有效性均受到正面的評價。但是，第一期的慕課只講解8大知識點，11個視頻，所占該門課的教學(xué)內(nèi)容比例偏小，所以慕課小組已正在進行第二期的20多個視頻拍攝及慕課平臺的更新，將一步豐富深化課程知識。

三慕課平臺的學(xué)習行為數(shù)據(jù)分析

慕課運行兩年(即兩次)，慕課平臺上積累大量學(xué)生的學(xué)習行為數(shù)據(jù)，筆者從該日志中提取有用的信息進行統(tǒng)計分析，主要關(guān)注學(xué)生在慕課平臺上的觀看課程視頻情況、慕課訪問頻率、完成課程測驗情況，這些行為反映出學(xué)生在慕課上的學(xué)習行為特征[3,4]。

(一)視頻觀看數(shù)據(jù)分析

從圖2來看，慕課兩年的視頻觀看變化曲線非常相似，縱坐標為觀看時長百分比的平均值，如果學(xué)生反復(fù)觀看一個視頻，則該視頻觀看時長百分比超過100%。視頻1與視頻5學(xué)生觀看時長百分比明顯較少，兩個視頻內(nèi)容是關(guān)于“數(shù)字加密技術(shù)”的內(nèi)容。該知識點相對較難，視頻時長也較長，分別是16分鐘和19.7分鐘，這可能導(dǎo)致大部分學(xué)生很難堅持看完。視頻時長最長的是視頻3(25分鐘)，該視頻的內(nèi)容是“算法”，該視頻的平均觀看時長百分比排在倒數(shù)第三，僅好于視頻1和5。為此，線下課堂需補充解釋相關(guān)知識點，同時，在今后的視頻拍攝中，注意對困難知識點的教學(xué)設(shè)計和視頻時長的控制。另一方面，視頻6，7，10觀看情況不錯。它們的內(nèi)容和時長分別為“無線通信技術(shù)”，時長為12.3分鐘；“光盤存儲系統(tǒng)”，時長為11.7分鐘；“圖像處理”，時長為15.2分鐘。這三個視頻可能大部分學(xué)生比較感興趣，或者是看不太懂又反復(fù)再看，且視頻時長在15分鐘以內(nèi)，符合學(xué)生學(xué)習不疲勞的時間長度。因此，觀看時長百分比完成得最好。從兩年的視頻觀看數(shù)據(jù)看來，第二年的學(xué)生投入更多時間在視頻的學(xué)習中，普遍反復(fù)觀看視頻，所以平均觀看百分比均超過100%，達到110%以上。而第一年的學(xué)生基本上只看一遍視頻，所以平均視頻觀看百分比恰好在100%左右。

通過數(shù)據(jù)分析還發(fā)現(xiàn)，雖然視頻觀看得多的學(xué)生期末考成績不一定好，但是看得少的期末成績絕大多數(shù)不好。

(二)慕課平臺訪問頻率分析：

圖3　不同分段學(xué)生的訪問次數(shù)分布

從圖3來看，期末成績越高的同學(xué)的平時訪問次數(shù)越多，考前三天訪問慕課平臺的次數(shù)越少。相反地，期末成績越低的同學(xué)，平時訪問次數(shù)越少，反而是考前幾天訪問慕課平臺的次數(shù)越多。46分以下的同學(xué)(約4%)考前三天訪問次數(shù)達到了優(yōu)秀的同學(xué)(85分以上，約4%)的3.6倍之多。主要原因是學(xué)生在考前還沒完成視頻和測驗任務(wù)，所以考前大量突擊，說明該類學(xué)生平時學(xué)習自覺性較差，投入不足，因此期末成績往往不理想。這表明慕課線上學(xué)習模式跟傳統(tǒng)線下學(xué)習有相似之處，即平時不努力、臨時抱佛腳是不靠譜的學(xué)習模式。

(三)學(xué)生學(xué)習行為模式識別與分析

觀看教學(xué)視頻和完成測驗是學(xué)生學(xué)習行為最重要的兩方面。與觀看視頻行為有關(guān)的數(shù)據(jù)有：視頻總觀看時長、視頻1—視頻11的觀看時長百分比，與測驗行為有關(guān)的數(shù)據(jù)有測驗進度、測驗1—測驗8的得分、測驗1—測驗8的提交時間。此外，學(xué)生MOOC平臺的訪問量等也間接反映了學(xué)生的學(xué)習行為。為了識別學(xué)習行為模式，采用了K-means算法對上述數(shù)據(jù)作聚類分析，找到4種典型的學(xué)習行為模式，如表1。

表1　四種典型的學(xué)習模式

隨意散漫型學(xué)生其在線學(xué)習任務(wù)的參與度不高，觀看視頻的情況較差，視頻1-視頻11的觀看時長均沒有達到全校平均觀看時長；較多學(xué)生沒完成測驗，且總體完成測驗的積極性隨著時間的推移越來越低，自覺學(xué)習的持續(xù)性不長。然而該類學(xué)生的期末成績平均分在這四種學(xué)習模式中卻排在第二位。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，這類學(xué)生主要來自理工類學(xué)科，學(xué)習“大學(xué)信息技術(shù)基礎(chǔ)”計算機課程比較占優(yōu)勢，所以即使該類學(xué)習完成在線學(xué)習的任務(wù)比較隨意散漫，依然能取得較好的成績。

自覺高效型學(xué)生的觀看視頻時長和測驗分數(shù)都很高，從課程開始便能自覺學(xué)習，并且堅持到課程結(jié)束。該學(xué)習模式是最理想的，能自覺看完課程視頻，在學(xué)習完每次內(nèi)容之后，也能及時自覺地完成課后測驗來鞏固，這類學(xué)生的期末成績平均分最高為70.1分。

視頻型學(xué)生觀看視頻的情況較好，11個教學(xué)視頻基本都能完整地看完。大部分在2016年12月提交測驗，也有部分在2017年1月(慕課結(jié)束的截止時間)提交測驗。雖然沒有提交測驗的人數(shù)較少，但越往后人數(shù)越多，這表明學(xué)生完成測驗的積極性隨著時間的推移有所下降。另外學(xué)生的測驗平均分都不及格。從這些現(xiàn)象可以看出該類學(xué)生的學(xué)習習慣較好，能夠主動觀看課程視頻，也能夠及時完成測驗，但是可能并不重視課后的測驗，只是把完成測驗當成一項必須完成的任務(wù)，測驗分數(shù)較低。因此，這類學(xué)生的期末成績平均分僅在及格線上，即62.6分。

刷課型學(xué)生的視頻觀看時長、完成的任務(wù)數(shù)、測驗平均分都排在第一位，該類學(xué)生提交測驗的時間主要集中在2017年1月，即MOOC平臺測驗提交截止的時間。這類學(xué)生大多數(shù)沒有及時完成測驗鞏固知識，完成測驗只是為了應(yīng)付老師的要求，期末考試平均分為53.3。這說明該類學(xué)生只是“刷課”

式地完成在線學(xué)習任務(wù)，所以學(xué)習效果不理想，期末成績平均分不及格。

提前批學(xué)生相比于本一批來說，刷課型學(xué)生所占的比例較高。在理工類學(xué)科(不含提前批)中，視頻型學(xué)生占大多數(shù)，而在文史類學(xué)科中則是自覺高效型學(xué)生的人數(shù)最多。因此，在新學(xué)期的教學(xué)中，利用目前所得的數(shù)據(jù)模型和學(xué)習模式，收集新學(xué)期前半學(xué)期的學(xué)習行為數(shù)據(jù)，即可對各種類型的學(xué)生進行相應(yīng)的教學(xué)干預(yù)，從而提高教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習效果。

四　結(jié)束語

慕課教學(xué)作為有一種有效、方便的教學(xué)方式已得到大力的推廣。筆者總結(jié)集美大學(xué)兩年的慕課運行情況，以及慕課數(shù)據(jù)的初步分析。結(jié)果表明學(xué)生對基于慕課的混合式教學(xué)接受程度較高，有助于教學(xué)質(zhì)量提升。同時減少教師無謂的時間投入和精力浪費，使得教師把更多時間與精力投入于教學(xué)效果提升的其它環(huán)節(jié)中。慕課數(shù)據(jù)的分析與挖掘有助于了解學(xué)生的學(xué)習行為模式，改進教學(xué)內(nèi)容和方法。這些發(fā)現(xiàn)可以極大地促進教學(xué)效果的提高，取得事半功倍的效果，也可以發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的不足和缺陷，從而找到更有效的解決辦法。針對集大慕課有以下幾點建議：

1.教學(xué)視頻時長盡量不超過15分鐘，慕課學(xué)習對學(xué)生的自主性有一定要求，視頻過長容易導(dǎo)致學(xué)生觀看疲勞，半途而廢。

2.通過慕課學(xué)習軌跡數(shù)據(jù)收集與分析，識別典型學(xué)生學(xué)習行為模式，分析這些行為模式的特點，為新學(xué)期教學(xué)工作的開展和學(xué)習干預(yù)提供有利的決策支持。

3.要充分利用慕課平臺的討論區(qū)。約92%左右的學(xué)生從未在討論區(qū)發(fā)過帖，所以教師應(yīng)鼓勵學(xué)生在討論區(qū)發(fā)言提問，并督促教師、學(xué)生多回答問題，利用討論區(qū)使得學(xué)習者與學(xué)習者、學(xué)習者與教師之間多互動，使得討論區(qū)成為答疑解惑的好地方。

由于該課程是全校性課程，涉及面廣，所以第一期慕課是試驗性的，視頻涵蓋的知識點并不多，線下翻轉(zhuǎn)較少。目前已在進行第二期視頻拍攝和慕課平臺更新。