數(shù)據(jù)驅(qū)動教育范式下的混合式教學(xué)研究與探索

梁婷婷 潘英花 黃勇萍

摘 要：人類從信息時代走向大數(shù)據(jù)時代，教學(xué)范式逐漸從計算機輔助教學(xué)走向數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)。混合式教學(xué)模式正在經(jīng)歷著教育大數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)的革新。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)范式，混合式教學(xué)模式有機結(jié)合5個主體，在教學(xué)分析、設(shè)計、實施三個階段中，協(xié)助教師教得更精確，輔導(dǎo)學(xué)生學(xué)得更精準(zhǔn)。此外，基于智慧教學(xué)平臺和工具，選擇受眾面較廣的程序設(shè)計課程，探索混合式教學(xué)改革，打造精準(zhǔn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)驅(qū)動;教育大數(shù)據(jù);混合式教學(xué);教學(xué)改革

【Abstract】 From the information age to the big data age， the teaching paradigm has gradually changed from computer-aided teaching to data-driven teaching. Hybrid teaching mode is experiencing the innovation of educational big data and big data mining analysis technology. Based on the data-driven teaching paradigm， the mixed teaching mode combines five subjects organically. In the three stages of teaching analysis， design and implementation， it helps teachers to be more precise and instructs students to learn more accurately. In addition， based on the intelligent teaching platform and tools， the paper chooses the program design course with a wide audience， explores the hybrid teaching reform， and creates accurate teaching.

【Key words】 ?data-driven; educational big data; blending learning; teaching reform

0 引 言

大數(shù)據(jù)時代，各行各業(yè)均有大量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，并隨即迅速融入大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，且在大數(shù)據(jù)技術(shù)的加工處理后得到了創(chuàng)新性的科研成果。據(jù)現(xiàn)有研究可知，在教育領(lǐng)域，數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)則將成為大數(shù)據(jù)時代的教學(xué)范式。

隨著數(shù)據(jù)驅(qū)動的差異化教學(xué)等計劃的提出和實施，數(shù)據(jù)驅(qū)動教育改進專題研討會等會議的召開，個性化教學(xué)等相關(guān)教學(xué)模式的研究與實踐，智慧好課堂邀請賽等活動的開展、網(wǎng)奕信息科技的醍摩豆（TEAM Model）等智慧教育平臺的落地應(yīng)用，綜上可見，數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)的理論與實踐正呈現(xiàn)出迅猛蓬勃的發(fā)展態(tài)勢。

國家教育信息化戰(zhàn)略持續(xù)推進，各地陸續(xù)建設(shè)和開發(fā)了各種學(xué)習(xí)平臺、數(shù)字化教學(xué)資源，而將各種數(shù)字教學(xué)終端和技術(shù)引入至日常教學(xué)活動應(yīng)用中，大量的教育數(shù)據(jù)也在不斷地積累、并且與日遞增著。故而在教學(xué)結(jié)構(gòu)改革、教學(xué)流程再造、教學(xué)生態(tài)的新型構(gòu)建等方面，大數(shù)據(jù)及其挖掘和分析技術(shù)，也尤為突顯出在此方面研究中的重要性和實用性[1]。

現(xiàn)有研究指出，混合式教學(xué)是面對面課堂教學(xué)和網(wǎng)上交互輔助教學(xué)形成的一種混合模式[1]。近年來贏得了頗高的關(guān)注度。該種模式既保留了傳統(tǒng)教學(xué)面對面的互動交流模式，又合理利用了在線MOOCs 和微課等資源，進行交互輔助教學(xué)，同時結(jié)合線上和線下教學(xué)的優(yōu)勢，在時下的高校課堂教學(xué)改革中發(fā)揮著不可替代的有效推動作用。本文對此擬做研究論述如下。

1 數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)范式

“數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)有望超越計算輔助教學(xué)，逐步成為大數(shù)據(jù)時代主流的教學(xué)范式”[2]。信息時代教學(xué)范式有4個主體，分別是：教師、學(xué)習(xí)者、教學(xué)媒介、教學(xué)內(nèi)容。數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)范式框架在此基礎(chǔ)上又增加了一個主體：教育大數(shù)據(jù)。教育大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源于其他四者。其中，教學(xué)者提供各種教學(xué)數(shù)據(jù);教學(xué)內(nèi)容含有各種多媒體信息數(shù)據(jù);學(xué)習(xí)者在教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中生成的過程性數(shù)據(jù)，包括點擊、分享、做題、提問、回答等，而教學(xué)平臺、移動終端、各種可穿戴教學(xué)設(shè)備、教育機器人等教學(xué)媒介則可采集和傳輸教學(xué)終端數(shù)據(jù)。經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘、分析、可視化的技術(shù)，將教育大數(shù)據(jù)挖掘出有價值的信息，呈現(xiàn)在教學(xué)媒介上。此外，充分整合教學(xué)資源給教師用于智能備課、并將學(xué)習(xí)者的需求、偏好、學(xué)習(xí)進度等信息提供給教學(xué)者，協(xié)助教師進行教學(xué)效果的全面評估，吸取先進教學(xué)理念，調(diào)整教學(xué)進度和方案，因材施教，使得教師的教學(xué)更加有的放矢;針對不同學(xué)習(xí)者，推薦個性化學(xué)習(xí)資源，監(jiān)督和引領(lǐng)學(xué)習(xí)過程，給予自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑和方法指導(dǎo)，幫助學(xué)習(xí)者科學(xué)地制定學(xué)習(xí)計劃，使得學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)也能獲得卓著成效。

2 基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式

2.1 實施過程

混合式教學(xué)模式混合了線上和線下的教學(xué)資源、時間、空間和過程，充分結(jié)合教師主導(dǎo)-學(xué)生主體本位，同時借鑒翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，教學(xué)實施過程如圖1所示。課件、微課、習(xí)題等課程教學(xué)資源存儲在線上，教師在課前推送的學(xué)習(xí)任務(wù)單，指明資源網(wǎng)絡(luò)位置和自主學(xué)習(xí)目標(biāo)或者任務(wù)，讓學(xué)生提前完成預(yù)習(xí)和課前測試;課中采用集中面授，在保證教學(xué)知識體系完整性的基礎(chǔ)上，通過面對面的交流互動，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，監(jiān)控學(xué)習(xí)過程，指導(dǎo)學(xué)生展開合作學(xué)習(xí)、自主探究，同時引入隨堂測試，檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果;課后，鼓勵學(xué)生積極溝通反饋，進行投票調(diào)研、知識測試、作業(yè)實驗等，鞏固所學(xué)，教師最終評價教學(xué)效果。

2.2 混合式教學(xué)的挑戰(zhàn)

混合式教學(xué)有機結(jié)合了線上和線下的教學(xué)組織形式，可以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從淺入深地進行深度學(xué)習(xí)，同時具備線上和線下教學(xué)的兩種優(yōu)勢。然而這個過程面臨著諸多挑戰(zhàn)。研究推得闡釋詳述如下。

（1）教學(xué)資源多，難于找到適合自己的資源。隨著中國在信息化教育方面的不斷投入，線上的教學(xué)資源日益豐富。雖然教師提供了部分教學(xué)資源，但是由于學(xué)情不同，其認知能力、學(xué)習(xí)風(fēng)格和習(xí)慣也存在差異，對教學(xué)資源的需求也各不一樣，若離開教師指導(dǎo)，有可能迷失在海量的信息里。

（2）教師難于把握教學(xué)效果。在整個學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會反饋諸如學(xué)習(xí)軌跡、問題等多方面信息，教師需依據(jù)這些信息來調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，有針對性地指導(dǎo)和協(xié)助學(xué)生來理解和掌握課堂知識。然而，在實際教學(xué)過程中，卻會由于技術(shù)、環(huán)境等條件帶來的限制，線下的信息難于存儲和采集，線上的教學(xué)數(shù)據(jù)可能會存在不同的平臺環(huán)境中，這就需要教師具有較強的數(shù)據(jù)處理能力。這些因素都將直接影響教師對教學(xué)進程的準(zhǔn)確判斷、預(yù)測和評價。

（3）統(tǒng)一布置課后作業(yè)和練習(xí)，批改和反饋滯后、且缺乏個性化。部署課業(yè)任務(wù)時，是面向?qū)W生整體，點評時只講解共性問題，是課程教學(xué)的傳統(tǒng)。但若能實現(xiàn)個性化的布置練習(xí)、輔導(dǎo)、以及有針對性的點評，則會更加高效地促進學(xué)生的個體成長。

3 數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)范式下的混合式教學(xué)模式

在整個教學(xué)過程中，教育大數(shù)據(jù)深度融合數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)，打通線上和線下以及課前、課中和課后的教和學(xué)兩個過程，作用在教學(xué)分析、設(shè)計、實施三個階段中，勢將深化混合式教學(xué)的教育質(zhì)量改革，讓教學(xué)有跡可循，從以往的依靠經(jīng)驗和直覺轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)幫助科學(xué)決策[3]。研究給出剖析分述如下。

（1）教學(xué)分析階段，前期數(shù)據(jù)有學(xué)生的學(xué)情數(shù)據(jù)或知識點前測數(shù)據(jù)，包括學(xué)生基本情況、學(xué)習(xí)進度、測試點的正確和錯誤率等，并于匯總歸類后分析得出每個學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力以及對知識點的掌握情況。

（2）教學(xué)設(shè)計階段，包括4個部分。研究內(nèi)容詳見如下。

① 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計。針對教學(xué)目標(biāo)，基于學(xué)情和普遍的實際問題，梳理各章節(jié)的教學(xué)重難點，適度拆分、解構(gòu)、增刪、篩選、調(diào)整和重構(gòu)知識點，二次整合教材。精心設(shè)計和篩選出新穎、貼合實際需求的、不同層次的、相對獨立的教學(xué)單元或知識點。

② 教學(xué)策略和過程設(shè)計。貫穿課前、課中和課后三階段活動，規(guī)劃統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)、組織、方法、程序、手段等。包括篩選資源、制定學(xué)習(xí)任務(wù)、組織教學(xué)活動方案等;綜合多樣化的教學(xué)組織形式，采用新型教學(xué)模式、分組協(xié)作、討論辯論等教學(xué)方式;編排測試內(nèi)容、學(xué)習(xí)反饋和形式設(shè)計。在現(xiàn)有的技術(shù)、環(huán)境基礎(chǔ)上，基于低耗高效、輕負高質(zhì)的角度，選用合適的平臺或工具，輔助教師采集數(shù)據(jù)、智能評價或改卷、差生預(yù)警等。

③ 教學(xué)評價設(shè)計方面，與傳統(tǒng)成績單制定方案不同，綜合考核工程素養(yǎng)、自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等方面的表現(xiàn)，對比分析個體和整體的知識架構(gòu)和表現(xiàn)，進行師生多元化評價。教育大數(shù)據(jù)中即時存儲學(xué)生學(xué)習(xí)過程的多模態(tài)數(shù)據(jù)，包括學(xué)習(xí)行為、認知、生理、心理情感等，經(jīng)過動態(tài)的分析和診斷，形成學(xué)習(xí)評估報告，描述學(xué)生知識架構(gòu)輪廓和整個評測系統(tǒng)中的層級，協(xié)助教師科學(xué)決策，實時調(diào)整教學(xué)策略，進行高效互動教學(xué)。

④ 在學(xué)習(xí)輔導(dǎo)方面，采用具有智能閱卷評卷等平臺或工具，分層布置作業(yè)，實時批改學(xué)生作業(yè)習(xí)題，精準(zhǔn)采集錯題;教育大數(shù)據(jù)分析技術(shù)根據(jù)教學(xué)需求和學(xué)生特征，針對不同的學(xué)生推薦學(xué)習(xí)資源，自適應(yīng)錯題輔導(dǎo)，輔助學(xué)生個性化學(xué)習(xí)和自我測試;若有課外輔導(dǎo)教師團隊，融通校內(nèi)外教學(xué)數(shù)據(jù)，可視化學(xué)生課堂表現(xiàn)和學(xué)習(xí)效果，幫助教師團隊針對不同學(xué)生進行輔導(dǎo)。

（3）教學(xué)實施階段，依據(jù)教學(xué)設(shè)計，教師可按部就班地有序進行混合式教學(xué)。一些常規(guī)化的機械勞動，比如批改作業(yè)等，由機器自動完成，教師依據(jù)教育大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)提供的功能，精準(zhǔn)識別學(xué)生的個體和掌握班級的學(xué)習(xí)狀態(tài)、明確存在問題的共性和個性，做出精準(zhǔn)教學(xué)干預(yù)。教師的工作重點轉(zhuǎn)移到個性化教學(xué)、輔導(dǎo)和創(chuàng)新性教學(xué)設(shè)計上。

4 數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)范式下的混合式教學(xué)改革探索

程序設(shè)計基礎(chǔ)課程是高等院校計算機相關(guān)專業(yè)的核心課程，也是其它理工科普遍開設(shè)的一門重要課程，受眾面廣，對后續(xù)課程影響較大，很多教師致力于該課程的教學(xué)改革。該課程具有獨立的理論體系，重視實踐，以實際應(yīng)用為最終目的，要求師生有較高的邏輯思維。在教學(xué)方面，主要存在以下問題：教學(xué)課時有限，教法單一;以教為主，學(xué)生缺乏自主思考鍛煉;課內(nèi)外結(jié)合教學(xué)效果不理想。

“打造基于大數(shù)據(jù)的智慧學(xué)習(xí)平臺，支撐教師開展數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準(zhǔn)教學(xué)”[4]，是楊現(xiàn)民教授提出的數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)實施建議?；诖?，研究進行了數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)范式下的混合式教學(xué)改革探索。

在現(xiàn)有的技術(shù)、環(huán)境基礎(chǔ)上，基于“低耗高效、輕負高質(zhì)”的角度，選用科大訊飛公司博思智慧教學(xué)云平臺以及超星學(xué)習(xí)通系統(tǒng)。該平臺提供多門適合混合式教學(xué)的“金課”，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，在此教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺上，可以自動分析與評價教學(xué)過程中形成的數(shù)據(jù)，利于教師針對學(xué)生特點實現(xiàn)個性化教學(xué)。超星學(xué)習(xí)通為教師提供課程管理、簽到、課堂互動、測試、課堂報告、資料推送等多種功能，豐富的課堂活動控件有利于幫助教師激活課堂氛圍。

依托科大訊飛公司博思智慧教學(xué)云平臺以及超星學(xué)習(xí)通，采用項目驅(qū)動進行講練一體化，教師引導(dǎo)學(xué)生探究式地進行實例開發(fā)測試。篩選或制作優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，利用博思智慧平臺及超星學(xué)習(xí)通來共享所有的教學(xué)資源，推送課前預(yù)習(xí)任務(wù)單、面授的課件和課后習(xí)題測試等資料，保障師生實時互動及數(shù)據(jù)采集、分析和統(tǒng)計。最后，收集和整理教學(xué)實踐過程中的各種信息，如學(xué)生在課堂上搶答、測試等表現(xiàn)、學(xué)習(xí)進度、自主學(xué)習(xí)能力、協(xié)作學(xué)習(xí)評價等，師生對混合教學(xué)方式的滿意度等。探討在程序設(shè)計基礎(chǔ)課程混合式教學(xué)中輔助學(xué)生自主學(xué)習(xí)、資源利用、雙向溝通、教學(xué)反饋和評價等方面的經(jīng)驗和價值。在此基礎(chǔ)上，繼而完善教學(xué)模式設(shè)計，再次選擇實踐對象，實施教學(xué)改革實踐，分析、總結(jié)并推廣成果。基于教育大數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變過去的“同一個套路”、“靠經(jīng)驗直覺”的教學(xué)方式，從而打造新型的面向智能化教學(xué)管理、差異化的教學(xué)內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)流程、可視化教學(xué)行徑的特征模式。

5 結(jié)束語

對程序設(shè)計基礎(chǔ)課程進行系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計，整合各種學(xué)習(xí)資源，構(gòu)建適當(dāng)?shù)幕旌辖虒W(xué)模式，并采集在此模式下的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)來優(yōu)化目前形勢下的數(shù)據(jù)驅(qū)動式的教學(xué)研究，分析學(xué)習(xí)行為，挖掘有益學(xué)習(xí)因素，度量學(xué)習(xí)有效性，探索普適方法，評價課程效用，進而為教師提供更準(zhǔn)確、更及時、更全面的支持，有助于科學(xué)調(diào)整教學(xué)方案、改進評價設(shè)計、以及合理選擇教學(xué)資源，如此則不僅提高了課程學(xué)習(xí)效率，而且也可推進數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準(zhǔn)教學(xué)和精準(zhǔn)學(xué)習(xí)。

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