基于大數(shù)據(jù)分析的計算機基礎(chǔ)教育課堂教學(xué)新模式研究

王艷 冀松 翟偉芳

摘? ?要：文章立足計算機基礎(chǔ)教育課程，針對傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，對課堂教學(xué)模式進行研究。以“C程序設(shè)計”課堂教學(xué)為例，在課堂教學(xué)中融入雨課堂和電子教室，創(chuàng)新基于大數(shù)據(jù)分析的課堂教學(xué)模式，為學(xué)生提供互動高效的教學(xué)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)分析;計算機基礎(chǔ)教育;雨課堂;電子教室

1? ? 大數(shù)據(jù)背景下計算機基礎(chǔ)教育現(xiàn)狀

隨著計算機、移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算等新一代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機在人們的日常生產(chǎn)和生活中已經(jīng)不可或缺，各種軟件、硬件設(shè)備飛速發(fā)展。人們應(yīng)用計算機進行數(shù)據(jù)的收集、存儲以及分析，海量數(shù)據(jù)不斷產(chǎn)生，人類社會開始步入大數(shù)據(jù)時代。大數(shù)據(jù)時代的到來，引起了各行各業(yè)的變革。

在教育行業(yè)，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)和飛速發(fā)展更是引起了教學(xué)理念、教學(xué)方式、教學(xué)模式以及學(xué)習(xí)方式的變革。自計算機基礎(chǔ)教育作為全校性質(zhì)公共課開設(shè)以來，一直存在著很多問題，如學(xué)生聽不懂導(dǎo)致沒有興趣學(xué)習(xí)、教師無法及時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)等，信息不對稱使課堂效果大打折扣。傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足教學(xué)現(xiàn)狀，無法充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。隨著慕課等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段的興起，各種教學(xué)形式相繼走進大學(xué)課堂，為高校教育帶來了一個良好的發(fā)展契機[1]。但這種新興的教育模式仍然存在各種問題，如學(xué)生課程完成率不高，教學(xué)模式仍囿于傳統(tǒng)模式，學(xué)習(xí)效果難以評估等。事實上，慕課等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段隨時都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，如何充分利用這些實時反饋出來的數(shù)據(jù)，實時分析學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)興趣，在課堂教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及教學(xué)方式上進行研究和優(yōu)化，為課堂教學(xué)進行導(dǎo)向，進而提高教學(xué)效果，成為亟待解決的問題。

2? ? 基于大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用的研究思路

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和大數(shù)據(jù)時代，大學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和過程都被記錄下來。利用大數(shù)據(jù)分析的技術(shù)手段，有針對性地對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進行分析和研究，制定有效的教學(xué)策略應(yīng)用于課堂，可以很好地解決目前教學(xué)中存在的問題，使課堂教學(xué)更有針對性，有利于提高教學(xué)效果和質(zhì)量。

2.1? 大數(shù)據(jù)信息采集及分析反饋

充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)，獲取第一手有價值的教學(xué)和學(xué)習(xí)信息，對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為相關(guān)數(shù)據(jù)進行持續(xù)采集和整理，按照教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生專業(yè)、學(xué)生興趣度、學(xué)生成績等信息進行分析優(yōu)化，探索數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系，找出學(xué)生學(xué)習(xí)成績與學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)形式和學(xué)習(xí)行為等的相關(guān)關(guān)系，從而預(yù)測學(xué)生的未來學(xué)習(xí)趨勢，為教師提供及時信息反饋，作為教學(xué)方法和教學(xué)策略調(diào)整的指導(dǎo)，反作用于實際教學(xué)，從而更有針對性地對學(xué)生進行教學(xué)管理，使之能夠更好地對知識進行理解和運用，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果[2]。

2.2? 課堂實時調(diào)整和優(yōu)化

經(jīng)過大數(shù)據(jù)實時分析和處理，教師可以根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)反映出的問題改進自己的教學(xué)方法，及時調(diào)整策略，也可以根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)進行學(xué)業(yè)預(yù)警，對課堂表現(xiàn)和學(xué)習(xí)能力相差較大的學(xué)生可以做到提前干預(yù)，使他們達到最佳的學(xué)習(xí)狀態(tài)，提高學(xué)習(xí)成績.同時還可以根據(jù)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的興趣度和掌握度，適時推薦學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)資源，從而達到培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和因材施教的效果。

3? ? 具體實施—以“C程序設(shè)計”計算機基礎(chǔ)課程為例

以保定理工學(xué)院面向非計算機專業(yè)學(xué)生的計算機基礎(chǔ)課程“C程序設(shè)計”為試點，根據(jù)以上研究思路，構(gòu)建了大數(shù)據(jù)環(huán)境下的計算機基礎(chǔ)課程課堂新模式，在理論課堂上引入清華大學(xué)研發(fā)的“雨課堂”智慧教學(xué)工具，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂和任務(wù)驅(qū)動式教學(xué);在實驗課堂中，引入“電子教室”，實時掌握學(xué)生動態(tài)和解決學(xué)生問題，提高上機實驗效率。

3.1? 理論教學(xué)

雨課堂[1]是清華大學(xué)在線教育辦公室與學(xué)堂在線共同研發(fā)的在線教學(xué)輔助工具，將雨課堂嵌入到演示文稿中，教師可進行課件、試卷、課堂作業(yè)等的上傳，學(xué)生通過微信“雨課堂”小程序可以接收課前預(yù)習(xí)課件和課后作業(yè)，也可以在課堂上通過彈幕等方式與教師進行互動，完美實現(xiàn)了課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)和課后作業(yè)3個環(huán)節(jié)的結(jié)合，隨時記錄學(xué)生在課前預(yù)習(xí)、課堂互動和課后作業(yè)中的學(xué)習(xí)行為，有助于教師根據(jù)學(xué)生情況隨時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。

3.2? 課堂采用雨課堂課件授課

教師提前通過電腦端雨課堂制作課件，授課前在教師電腦端將雨課堂插件安裝好，上課時就可以通過打開課件開啟“雨課堂”授課，課堂課件會在學(xué)生微信小程序“雨課堂”同步顯示，這個功能可以解決大班教學(xué)時后排學(xué)生看不清的問題。教師可以在課堂上通過“雨課堂”進行簽到點名，也可以根據(jù)課堂內(nèi)容通過隨機點名提問學(xué)生，還可以打開彈幕進行互動，不僅活躍了課堂氣氛，也提高了學(xué)生的興趣。教師也可以通過在課件中插入習(xí)題，設(shè)定答題時間，實現(xiàn)課堂實時答題，學(xué)生通過微信端答題，答題完成可以提交，截止時間到了未完成的學(xué)生端會自動提交。答題時間結(jié)束時，雨課堂可即時反饋給教師答題情況，統(tǒng)計每一道題的答題情況，也可以統(tǒng)計所有學(xué)生的答題時間、答題成績等信息，顯示優(yōu)秀學(xué)生和預(yù)警學(xué)生，方便教師隨時掌握課堂動態(tài)，重點關(guān)注預(yù)警學(xué)生，使之更好地融入課堂。

3.3? 課前進行課件推送預(yù)習(xí)

課前環(huán)節(jié)，教師可以通過電腦端雨課堂制作課前預(yù)習(xí)課件，通過微信雨課堂將課件推送給學(xué)生，學(xué)生即可在手機微信的雨課堂中查看預(yù)習(xí)課件，也可以標(biāo)注不懂的地方反饋給教師。在制作預(yù)習(xí)課件時，可以通過嵌入在演示文稿中的“雨課堂”插件制作適合手機觀看的課件，同時可以在課件中嵌入慕課視頻或者是網(wǎng)絡(luò)視頻，方便學(xué)生提前預(yù)習(xí)。之后將預(yù)習(xí)課件上傳，手機微信端可以收到上傳的課件，然后在手機微信端可以為課件進行語音講解，方便教師根據(jù)學(xué)生實際學(xué)習(xí)。

3.4? 課后進行試卷推送鞏固課堂效果

教師通過電腦端雨課堂可以制作試卷用于課后練習(xí)。雨課堂可以支持單選題、多選題、填空題和主觀題4種類型的題目，可以編輯增加單題，也可以實現(xiàn)批量導(dǎo)入，節(jié)約了制作時間。試卷制作好后，上傳到手機端雨課堂，可以設(shè)置班級、試卷的答題時間、試卷提交截止時間、公布答案的時間等，然后通過手機端雨課堂在課堂結(jié)束時直接推送給學(xué)生。試卷提交時間截止后，雨課堂會將試卷的總體情況和各題答題情況分析反饋給教師，使教師能隨時了解學(xué)生對上次課堂內(nèi)容相關(guān)知識點的掌握情況，及時調(diào)整，為后續(xù)的課堂內(nèi)容講授做好鋪墊和基礎(chǔ)。對統(tǒng)計數(shù)據(jù)中的預(yù)警學(xué)生，教師可以分析原因，提前干預(yù)，實行針對性管理，使他們及時調(diào)整，不至于掉隊。

3.5? 實驗教學(xué)

在“C程序設(shè)計”的上機實驗環(huán)節(jié)，采用了電子教室輔助教學(xué)。通過電子教室，可以在上課前進行學(xué)生簽到，上課時，教師通過“屏幕廣播”將教師端電腦屏幕映射到學(xué)生端電腦進行授課，也可以遠程監(jiān)控和控制學(xué)生端電腦，方便查看學(xué)生的上機操作。在實驗過程中，也可以選擇學(xué)生進行學(xué)生端演示，由學(xué)生講解自己的實驗思路和實驗過程，提高學(xué)生的參與度。學(xué)生可以通過學(xué)生端進行舉手操作，發(fā)送消息給教師，也可以通過“請求幫助”發(fā)送自己的上機操作問題，教師可在教師端即時看到，然后通過遠程控制對學(xué)生進行針對性指導(dǎo)。實驗結(jié)束，學(xué)生可以直接通過學(xué)生端提交作業(yè)。電子教室的使用，大大提高了上機實驗環(huán)節(jié)的指導(dǎo)效率，也更利于教師對上機實驗情況的把握。

4? ? 教學(xué)效果

2018—2019年第二學(xué)期“C程序設(shè)計”課程開課，由電氣1801，1802，1803共3個自然班135人組成的教學(xué)班作為試點，采用課堂新模式教學(xué)。在理論課堂引進雨課堂輔助教學(xué)，任課教師可以根據(jù)學(xué)生反饋和大數(shù)據(jù)分析結(jié)果不斷進行動態(tài)調(diào)整，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，以適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。學(xué)生能在課前進行預(yù)習(xí)，在課堂上與教師互動，課后可以利用課件進行復(fù)習(xí)，由被動學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)，更好地激發(fā)了學(xué)生的上課積極性和學(xué)習(xí)興趣。對試點班級的在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計顯示，該班級平均查看課件人數(shù)和習(xí)題完成人數(shù)比例達到90%，反饋信息數(shù)量近50條，學(xué)生參與度較高;在實驗課堂引進電子教室輔助教學(xué)，教師可以根據(jù)學(xué)生請求即時控制學(xué)生端進行針對性輔導(dǎo)，真正實現(xiàn)了個性化學(xué)習(xí)，有效利用了上機實驗的教學(xué)時間，最大限度地鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力和動手實踐能力。在整個學(xué)期的教學(xué)過程中，學(xué)生與教師的互動明顯增加，很好地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，尤其是在課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)和課后試卷提交環(huán)節(jié)，學(xué)生參與度極高，激發(fā)了學(xué)習(xí)主動性。在最后的期末考核中，試點班級的平均成績明顯優(yōu)于其他班級，獲得了良好的教學(xué)效果和學(xué)生反饋。

5? ? 結(jié)語

文章采用理論和實踐相結(jié)合的方式，針對學(xué)生學(xué)習(xí)行為的大數(shù)據(jù)進行采集和分析總結(jié)規(guī)律，提出了基于大數(shù)據(jù)分析的研究思路，構(gòu)建了大數(shù)據(jù)環(huán)境下的高校計算機基礎(chǔ)教育課程課堂教學(xué)新模式，并在“C程序設(shè)計”課程的理論教學(xué)和實驗教學(xué)環(huán)節(jié)分別進行了實踐，充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力，體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)思想，具有現(xiàn)實推廣意義。

[參考文獻]

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[2]姜春林，吳時蘭.基于大數(shù)據(jù)分析的高校計算機公共課慕課教育模式研究[J].教育現(xiàn)代化，2018（1）：174-176.