大數據在高校文科生課堂panel教學模式中的應用

陳德權, 湯志偉, 時靖琪

(東北大學 文法學院, 沈陽 110169)

0 引 言

當前大數據技術和意識已經深入社會生產和公眾生活的各個領域,不但支撐包括物聯網、5G、人工智能等新興科技產業(yè)的進步發(fā)展,更廣泛滲透到包括教育在內的人類精神生產和文化生活中。大數據已經在教育行業(yè)引發(fā)系列革命,為教育事業(yè)發(fā)展注入了新的生機與活力。但到目前為止,大數據技術如何更加高效地與教學模式、教學創(chuàng)新相融合,徹底扭轉一些傳統(tǒng)的“講授式”教學模式,進而引發(fā)因大數據而興的教育改革,為實現科教興國戰(zhàn)略和人才興國戰(zhàn)略服務,仍是亟待破解的熱點話題[1]。

高校文科生課堂panel教學模式(以下簡稱panel模式)作為一種全新的教學改革嘗試,已經在一些高校得到應用與推廣,較之前相比,教學效果和師生課堂互動滿意度都顯著提升,初步解決了課堂教學互動形式單一、模式千篇一律的問題。但panel模式在具體實踐中也遇到一些新的挑戰(zhàn),如教師如何選擇panel話題----要符合課程教學需要,能夠引發(fā)學生參與興趣,互動效果好;以及學生如何搜集素材和提煉話題----能夠有效參與課堂討論,引發(fā)話題深度,博得老師和同學的關注,等等。而在這些方面,大數據技術和意識具有廣闊的應用前景,特別是能夠有效提升panel模式中話題困境、討論困境和參與困境等,進而推動panel模式的廣泛應用。

1 大數據及panel模式

1.1 大數據的界定與教育價值

當今時代,每敲擊一下鍵盤,就會上傳為海量數據信息的一部分,組成數據池,即大數據。學界從不同角度對大數據作出界定,比較受到認可的是技術說和功效說,是指在短時間內難以用傳統(tǒng)數據庫的相關軟件工具來完成采集、篩選、存儲、管理、分析等環(huán)節(jié)的數據集合[2]。功效說是指在大量種類混雜的信息資源中,有效率地獲取信息[3]。因此,這里可以把大數據界定為在海量數據中高效地處置有價值信息的思維和方法。

我國總體上尚處在大數據開發(fā)和應用的初始階段,教育在ponel模式進行過程中,是大數據應用的“藍?！?。舍恩伯格和庫克耶認為大數據將為現代教育帶來三大根本性的變革,分別是實施過去無法進行的雙向度教育反饋、實現迎合學生個體需求的定制化教學、通過概率預測優(yōu)化學習內容、學習時間及學習方式[4];李馨[5](2016)指出大數據具有描述性、預測性和規(guī)定性等優(yōu)勢,能夠激發(fā)教與學的潛能;孫洪濤等[6](2017)基于Hadoop技術架構、AlphaGo等分析技術,SPSS Modeler等應用技術,預測了大數據技術在教育領域的發(fā)展前景。楊現民[7](2017)提出大數據可以提升教育教學質量、實現師生減負以及促進個性化教育,提出了5條數據驅動教學的實施建議。可見,大數據在教育領域大有可為,在推動教育教學改革創(chuàng)新方面具有獨特優(yōu)勢。

1.2 panel模式

panel模式已經受到越來越多教師的教學青睞,也得到參與者的廣泛好評,認為較之傳統(tǒng)互動教學模式,panel模式具有非常多的優(yōu)勢和發(fā)展空間。Panel的派生含義是指專題討論小組,也稱為“多專家討論組”,panel模式則是指不同身份的參與主體圍繞設定的主題和衍生話題,進行集中或者分散的討論,提升學生專業(yè)學習興趣、表達能力和綜合素養(yǎng)。panel模式具有顯著的教學創(chuàng)新型特征:

首先,話題的確定性與隨機性,為學生創(chuàng)新思考提供空間。panel模式的討論話題由教師通過大數據分析進行選擇,分為核心話題和衍生話題。參與討論的學生圍繞既定話題準備材料和發(fā)言,但也可以在討論中圍繞相關內容展開新的大家更感興趣的創(chuàng)新性話題。這就使得學生可以在既定話題和創(chuàng)新性話題中展示才華,開放性思考,可能把小眾話題變?yōu)楣沧R性觀點。

其次,參與的靈活性和多元性,給更多學生展示才華的機會。panel模式的全程參與者分為話題引導者(教師)、話題既定參與者(一般每個話題2名同學負責)、話題小組支持者(每個話題都有幾名同學提前選擇并準備素材)、討論隨機參與者(沒有參與既定話題準備的其他同學)以及邀請到的觀察員(如碩士生或者教師)。大家按照教師引導發(fā)言,既定參與者展開觀點,隨機參與者提問和互動,觀察員參與討論和最后總結陳詞的順序進行,不固定發(fā)言次數和討論期間的參與順序,每個同學允許以多次但每次不超過1 min的發(fā)言形式展開討論。這就打破了傳統(tǒng)討論中的個別同學主宰課堂討論問題的情況,能激發(fā)不同學生從不同角度參與感興趣話題討論的積極性,其流程如如圖1所示。

圖1 高校文科生課堂panel教學模式的操作流程Fig.1 Operational process of panel teaching mode

再次,學生的自主性和共創(chuàng)性,體現學生為主的課堂的教學理念。panel模式中教師的角色僅僅是根據專業(yè)課主題,設定外延較寬的討論話題,不同身份的學生完全根據對專業(yè)話題的理解和相關知識的輔助,自主性開展話題討論,每個小組都可能成為討論話題的主宰,引導其他同學參與話題交鋒;既定話題參與者也可能被隨機參與者的話題引到其他話題討論,完全根據學生的知識展示和表達能力,形成課堂討論的主流意見和相對被認可的結論,學生在整個過程里面體現出較高的自覺性和主動性。

最后,大數據技術和思維的適用性和針對性,激勵學生強化自主學習意識和假設驗證。開放性討論并不意味著話題失控和無厘頭發(fā)言,反而要求學生學會和運用大數據技術和思維,更多嘗試運用可視化、非結構性大數據資源,支撐話題討論,特別是針對討論中可能出現的相關話題,進行假設的驗證和論據的校驗,提升本組話題論據的可靠性。

1.3 大數據在panel模式中的應用環(huán)節(jié)

1.3.1 大數據在panel模式選題環(huán)節(jié)的應用

在panel模式中選題環(huán)節(jié)具有十分重要的地位。教師是否尋求大數據支持,有效應用大數據以確保在選題環(huán)節(jié)真正實現“大海撈針”、厘定切合話題就成為教師應用panel是否成功的首要之舉。一個合適的panel討論話題的選擇,既能幫助學生將課堂學習到的理論融會貫通,也能激發(fā)學生自主學習,深度思考話題相關知識和實踐熱點,短期內補充大量專業(yè)知識,以更好地在討論環(huán)節(jié)闡釋己方話題,引發(fā)同學共鳴,占據討論的主動地位。

在傳統(tǒng)教學模式選題中,數據來源主要通過傳統(tǒng)實體圖書交易、展覽及銷售場所的考察,從大眾傳播媒介中獲取相關信息和通過面對面的人際交流獲得靈感這3種渠道。通過這些渠道,大概了解各類panel選題學生的反映情況及實施狀況。隨著大數據的工具化應用,panel模式也要充分借助于大數據進行選題,主要體現在:1)利用大數據挖掘潛在目標群體的需求信息;2)利用大數據挖掘拓寬選題篩選的數據來源[8],即借助數據挖掘技術和處理技術,通過足夠大的數據匯總基礎對數據加以分析利用,從而進行panel模式的選題。

在教師布置panel模式選題后,學生需要利用大數據,進行綜合大數據資料的檢索和學習,確保更好地理解選題和獲取優(yōu)質的支撐材料,并盡快形成自己的分論點和討論的“吸睛點”,一方面保證自己話題理解的準確、素材的豐富;另一方面可以有效地參與其他分論點討論,提升自己在panel中的參與和知識貢獻,贏得老師和同學們的贊賞,成為課堂panel模式的受益者、引領者。

1.3.2 大數據在panel模式實施環(huán)節(jié)的應用

實施panel模式教學是創(chuàng)新課堂教學的核心環(huán)節(jié),能夠使學生、教師和課堂三者融為一體,更好的促進知識在課堂中的匯集與傳遞。

在課堂panel教學模式實施環(huán)節(jié),更需要合理有效地利用大數據來提升教學效果。美國教育部發(fā)布《通過教育數據挖掘和學習分析促進教與學》(Enhancing Teaching and Learning Through Educational Data Mining and Learning Analytics)。該報告提出大數據在教育教學領域需要基于教育數據挖掘和學習分析2個途徑進行展開,具體如表1所示[9]。

在panel模式中,教育數據的挖掘體現在對課堂實施過程中的數據進行處理與分析,構造合適的數學模型,解釋學生課堂表現與學習結果等變量之間的相互作用關系;學習分析主要指利用數據采集工具和分析技術,研究分析學生的課堂發(fā)言數據,實現對panel模式實施的實時修正。

具體來看,大數據在課堂panel教學模式實施過程中包括以下應用:運用可視化、可記錄性大數據對課堂中的學生活動進行實時的記錄與分析,以便更好地促進課堂目標的達成;根據panel過程大數據分析,在panel模式中融入互動學習和管理的新鮮元素,如加入利用現有科技社交軟件,以激發(fā)panel模式中學生的興趣;重點抓取panel“互動”中參與者的各類數據表現,以此評價panel模式中學生的有效參與情況,進行學習的過程性分析,可以精準顯示課堂走向和課程效果,包括知識網絡的點亮、學生發(fā)言的材料展示和教師引導的科學性,從而提升panel模式課堂實施環(huán)節(jié)的教學效果[10]。

表1 教育數據挖掘和學習分析在教育領域中的應用模式Table 1 Application Model of educational data mining and learning analysis in the field of education

1.3.3 大數據在panel模式總結環(huán)節(jié)中的應用

健全、科學、合理的實踐教學評價體系是panel模式的必有環(huán)節(jié),應用大數據技術和思維能夠更好地總結和評價panel實踐,為下一次的panel模式教學提供寶貴經驗。

大數據與panel模式的結合,推動著panel模式總結評估環(huán)節(jié)的變革。首先,驅動教育數據,推動形成性評價,通過大數據對panel模式課堂數據的收集與分析,為形成性評價的順利實施提供了技術基礎和設計思路,使得panel模式的教育評價更加數據化和直觀化;其次,驅動教育數據由存量向增量轉變,由于師生、教學并非處在簡單的單一環(huán)境,教學活動特別是panel模式是教學各主體之間的互動過程,因此在課程推行中有一些突發(fā)現象發(fā)生,進行教學評價時應該關注到這些突發(fā)現象,保證教學評價的動態(tài)性;最后,集成教育數據,促進多元化評價,panel模式本身是對學生知識、能力、素質等多元能力的一種考量,大數據為panel模式應用過程中學生的學習模式、學習行為的量化、采集、分析和預測提供了強大的技術工具[11]。

具體來說,大數據在panel模式總結環(huán)節(jié)中可以包括以下應用, 學校主管部門通過設置大數據軟件和數據采集指標, 對教師的panel實踐教學進行合理、客觀、系統(tǒng)、多元的panel教學評價,發(fā)揮質化評價與量化評價結合、過程評價與結果評價結合的特點,評估panel模式的過程以及效果, 為改進教學模式和鼓勵教師探索提供大數據評估結論。 同時,大數據技術也會幫助教師對學生的品德修養(yǎng)、團隊精神、創(chuàng)新精神、綜合能力等進行全面考核評價, 把學生的集體評價、自我評價結合起來。 大數據技術和應用會對課堂教學采集的學生數據進行歸類和分析, 并上傳至大數據開放平臺, 可供后續(xù)教育主管機構、上課教師和學生進行數據觀察和分析, 以做出更有利的取舍,不斷改進教學, 提升panel模式教學效果。

2 panel模式的大數據需求

2.1 panel模式需要教師具備基于大數據的教學引導力

panel模式促使教師的單一授課角色變?yōu)槎嘣巧?即同時承擔課堂的引導者、參與者和組織者角色。教師首先要在panel模式這樣的多變課堂中“備足功課”----但也一定存在著“盲點”。教師畢竟不是百科全書,而課堂上學生的知識儲備、各自學習關注點的差異,極其容易發(fā)生課堂的“失控局面”----因討論問題和學生手機網絡在線知識查詢引發(fā)的教師“儲備知識困窘”現象。因此,panel模式會極大揭開教師存在的許多未知的領域知識“短板”,迫使教師去學習、研究、發(fā)現和解決新問題,從而推進自己的教學工作[12]。

高校文科生因其思維的活躍和參與討論話題的復雜多向,需要教師具備較強的panel模式教學引導力。那些適應了傳統(tǒng)教學模式中“灌輸式”教學的教師,或許難以正確引導學生融入panel模式,造成panel模式教學效果大打折扣,甚至導致一些學生產生“panel模式根本學不到東西”的想法,使得panel模式的推廣與發(fā)展受到阻礙。因此,教師在準備開展panel模式前,務必要通過大數據分析以準確了解學生對于所選主題的興趣程度、學生知識視野以及討論可能涉及的邊界點,進而在準備階段應用大數據技術進行關聯知識抓取和儲備,以更好地引導和控制panel過程,并抓住每一個課堂參與者的知識興趣點,確保panel的課堂價值。

2.2 panel模式需要學生具有基于大數據的參與能力

在panel模式中,師生關系是一種互相對話、包容和共享的互動關系,學生進入課堂不止是學習、學習、再學習[13]。panel模式使課堂不再沉悶無趣,為學生提供了表達觀點的平臺,能夠培養(yǎng)學生的自主性,實現自由式發(fā)展。

但是,由于傳統(tǒng)教學模式的唯一宗旨就是把學生培養(yǎng)和塑造成社會所需要的“統(tǒng)一規(guī)格”的人,學生形成了被動參與的行為模式,難以在課堂上流暢自如地表達自己的意見[14]。這種傳統(tǒng)教學模式沿襲多年,已經使學生形成一種錯誤的認知,即課堂討論的形式化和個別參與,panel模式也不過如此。這就極大地違背了panel模式設置的宗旨和目標----全員參與和全員互動提高。因此,panel模式從提出到實踐開展,首先要解決學生的認知問題,要讓學生知道和理解panel模式的特質和過程的與眾不同,就是要革新課堂傳統(tǒng)教學模式,實現課堂全員育人的教學目標。學生則應該從教師布置任務開始,以大數據的智慧和方法搜索教師教學過程與話題的“契合點”,進而擴展知識搜索面,利用各種網絡終端加大搜索話題知識架構和外延,能夠在參與討論中正確表達知識觀點,提供各類數據信息佐證表達觀點的科學性和正確性。這就是panel帶來的積極作用力和全員激勵性。

2.3 panel模式需要借助大數據提升課堂互動效果和氛圍

panel模式注重營造活潑開放的課堂氣氛,學者任冬炎采用調查問卷的形式,針對高校課堂互動教學現狀,對廣西某高校的200名在校大學生進行了調查,結果表明40.63%的同學很喜歡教學互動,而僅有15.11%的同學表示不喜歡或無所謂[15]?？梢姶髮W生是愿意參與積極活躍有價值的課堂互動的,加強課堂能夠提高學生學習興趣,是教學相長的一種積極的良性循環(huán)。但是,教師因傳統(tǒng)窠臼羈絆形成的“嚴肅形象”,學生因傳統(tǒng)慣性養(yǎng)成的得過且過、簡單應付了事,使得在進行panel模式實施過程中,遇到了“教師難以引導學生討論、教師與學生之間重新回到了教導與服從的簡單關系、課堂氛圍變回單向灌輸知識的死氣沉沉模樣”等困難。

因此,要實現良好的教師引導和學生高度參與的目的,都需要充分利用大數據來不斷觀察、分析和改進panel課堂效果,特別是形成教師和學生互相信賴和共同融洽的討論氛圍,促使那些懷疑、冷漠的學生能夠主動參與進來,利用panel的廣闊討論話題以及可能觸及到的每一個學生的興趣點,激發(fā)那些“惰性”學生的參與熱情,把他們變成“活性”分子,以真正實現基于大數據的理想panel模式。

3 大數據視角下panel模式應用策略

國家教育部指出“大數據是信息技術最新發(fā)展成果的典型代表,是工業(yè)4.0等各行業(yè)新一輪重大變革浪潮的主要推手,也對教育行業(yè)產生了重大影響”[16]。panel模式應用大數據技術基本概括為以下3個方面:首先是大數據的采集,即從各個級別的教育數據中采集大數據資料;其次是大數據的應用方法,主要采用大數據分析處理技術處理數據資料;最后是大數據的作用價值,具體體現在panel模式各環(huán)節(jié)中,主要模塊包括:采集模塊、處理模塊、挖掘分析模塊及應用模塊,如圖2所示[17]。大數據將會在數據采集、治理模式、教育教學、資源調控、考核評估等方面給panel模式帶來革命性的力量[18]。

圖2 panel模式大數據應用圖Fig.2 Big data application diagram of panel teaching mode

鑒于此,需要積極完善大數據技術和資源,推進panel模式走向更高階段,取得更好的教學成果。

3.1 成立panel模式教學大數據庫

利用大數據首先需要有真實、可靠的大數據,而成立和完善基于panel模式的大數據庫就是重中之重。

首先應該以各級國家教育主管部門為主導,組建可以共享的各類panel大數據庫,避免重復建設造成資源浪費和低效使用。高校在大數據庫的成立與完善中主要扮演建設和具體執(zhí)行角色[19]。其次是該數據庫應當搜羅教育信息、學生活動、教學效果、教學活動等一切相關課題panel的教育信息,并且對其進行有邏輯的歸類和處理,形成一個開放的數據庫。最后是確保大數據的更新和安全,防止數據庫數據丟失和隱私信息泄露,維護數據庫安全。

3.2 加強核心數據和相關數據的采集與完善

panel模式中采集的核心數據包括:1)參與者教育教學數據,主要包括學生和教師的個人信息資料、描述用戶狀態(tài)的數據以及反映用戶的學習過程和學習記錄等各種行為數據;2)panel課程教育數據,包括課程基本信息、課程考核信息、panel資源信息、教材和輔助資料信息等;3)學校教務數據,包括panel課程管理數據、相關課程評價數據以及教學效果評估數據;4)課程對比數據,包括來自各級學校及各類社會機構開展panel的教育行為和結果的數據,甚至包含國際類似課程的panel數據。

目前,panel模式中存在的依靠教師和學生個體認知素質來提高課堂效果的現象,正是panel模式缺少數據支撐的表現。panel模式在數據采集模塊方面應當有效發(fā)揮大數據的支撐作用,對參與者來說,要在每次panel教學開始前,學生與教師需要通過數據庫了解panel模式相關話題,課后教師和學生需要上傳相關數據,完善數據庫;對課程來說,教師在結束課程教學后,需要將panel模式的影音和文字記錄上傳至數據庫中;對其他相關層面來說,則是對前面數據進行進一步匯總和篩選,從而讓大數據更好地為panel模式服務。

3.3 加大課堂相關數據處理力度

panel模式中有關的大數據類型豐富,對大數據的格式轉換和預處理費時費力,造成一些數據的利用效率并不高。因此,要加強數據處理力度:1)利用數據庫導入的方式對結構化數據進行采集處理;2)利用網絡爬蟲技術對網絡上的半結構化數據和非結構化數據進行原始頁面的獲取;3)采用分布式的結構來存儲數據,利用HDFS技術存儲半結構化數據和非結構化數據,利用RDBMS技術存儲機構化數據[20]。

panel模式必然產生體量龐大的數據,也就是說,panel模式意味著單位課時內學生的觀點集中且豐富,師生之間的互動多、沖突多,產生的多層次、多方面的數據量巨大。但以往這些課堂中產生的數據沒有被有效記錄和整理,使得panel模式一直難以穩(wěn)定維持或固化下來。所以,必須按照上述3種處理方式,對panel模式中產生的海量數據進行有效地處理,為panel模式的效果評估提供支持。

3.4 提高數據內容的挖掘與分析能力

大數據在panel模式中應用的核心環(huán)節(jié)就是數據挖掘分析模塊,主要任務是挖掘和分析教育平臺上的大數據資料,主要包括2個部分工作內容:1)對大數據進行特征檢索和數據匹配;2)對大數據庫中的大量數據進行分析計算,挖掘數據信息,發(fā)現數據之間的隱含關系,進行教學方面的改進。

在數據分析挖掘模塊中,panel模式的數據需要進行深度剖析。在數據檢索和數據匹配方面,教師或教學行政部門需要對panel模式結束后所整理的信息數據進行類別檢索與匹配,把反映不同方面的panel模式相關數據進行有效分類;在分析計算方面,在數據分類后,將不同類別的panel模式數據分別代入合適數學模型,實現科學分析,得出每個學生、每個教師、每個話題和每個課程等層次的panel實施效果,從而更好地為之后的panel模式實施提供借鑒。

3.5 重視改善教學效果的數據信息應用

數據應用是大數據在panel模式中應用的最后一環(huán),所有前序的工作都是為了在這個階段發(fā)揮出效果。具體說就是要將大數據結論轉化為panel模式的路徑遵循和有效參考數據,為教師與學生參與panel教學提供一個可視化的panel模式,一方面讓教師了解到各個panel話題實施效果,下一步應當如何實施;另一方面讓學生了解到各個panel話題的內涵和相應規(guī)則,最終促使師生更加順暢地實施panel模式,實現更佳的教學效果。

4 結 論

黨的十九大指出:“建設教育強國是中華民族偉大復興的基礎工程,必須把教育事業(yè)放在優(yōu)先位置,加快教育現代化,辦好人民滿意的教育?！彪S著網絡時代的飛速發(fā)展,大數據已經迅速地融入到生活之中,而各種學習類APP、課堂管理應用等的出現,預示著教育行業(yè)必然面臨大數據時代的沖擊。

我國的教育家顧明遠說:“不會提問的學生不是好學生”,可見培養(yǎng)學生的思考能力與問題意識十分重要。課堂是高校教育的重要陣地,通過課堂互動構建師生、生生之間的交流,使課堂主體與教學環(huán)境相協(xié)調,從而營造出多維互動的教學氛圍,為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與自主意識提供基礎。由于課堂互動具有雙向交流性、動態(tài)發(fā)展性的特點,互動式教育可以達到教學相長的效果,對教師提高教學水平與豐富知識儲備有著促進作用,鼓勵他們追求課堂教學的探索性,實現學生在課堂中的主體地位,引導學生全方位發(fā)展。

大數據技術為panel模式的發(fā)展注入了一針強心劑,有利于促進國家高校教學改革,也為panel模式更為廣泛地推廣提供了一個更好的技術支撐和應用工具,能夠更好地提升教師的創(chuàng)造性和學生學習的主動性,促進高校教學高質量發(fā)展。

感謝東北大學教師發(fā)展專項“基于大數據的文科類本科生教師教學panel應用研究”課題資助。