爬蟲及可視化技術輔助“MOOC+SPOC”混合式教學的探索與應用

李仕陽 唐萬梅

摘 ?要： 在互聯(lián)網的依托下，MOOC和SPOC得到了廣泛的應用。為了提高教學效果，提出利用爬蟲和可視化技術來獲取MOOC平臺上相關課程信息，選取優(yōu)質的課程，并爬取SPOC平臺上學生學習過程中在討論區(qū)中的相關發(fā)帖信息，對混合式教學提供支持。文章以Python課程的教學為例，探索了輔助性技術手段在混合式教學實踐中對學情把握、提高學生參與度和積極性上的促進作用，獲得了良好的效果。

關鍵詞： Python; 爬蟲; 可視化; MOOC; SPOC; 混合式教學

中圖分類號：G43 ? ? ? ? ?文獻標識碼： ? ? ?文章編號：1006-8228（2020）01-98-04

Abstract： With the support of Internet， MOOC and SPOC have been widely used. In order to improve the teaching effect， it is proposed to use the crawler and visualization technology to obtain the relevant course information on the MOOC platform， select the high-quality courses， and crawl the relevant posted information in the discussion area during the learning process of students on the SPOC platform， so as to provide support for the blended teaching. Taking the teaching of Python course as an example， this paper explores the promoting effect of auxiliary technical means in the practice of blended teaching， in grasping learning situation， improving students' participation and enthusiasm， and obtains good results.

Key words： Python; crawler; visualization; MOOC; SPOC; blended teaching

0 引言

90年代前我國采用的傳統(tǒng)教學模式有利于系統(tǒng)的科學知識的傳授，卻忽視了學生的認知主體作用，不利于具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的創(chuàng)造型人材的成長[1]。90年代末，互聯(lián)網的發(fā)展導致網絡學習的產生。網絡學習，實質就是在先進的教育教學理論指導下，通過教育環(huán)境、教學內容、學習工具的數字化，來改變傳統(tǒng)教學中教師、教材、教學媒體的作用以及它們與學生之間的關系，促進傳統(tǒng)教育觀點、教育模式乃至教育組織形式的全面變革，實現(xiàn)一種全新的學習與教學模式[2]。但在網絡學習中，學生學習自由度高，教師監(jiān)控難度大，無法保證學習效果。而混合式教學是把傳統(tǒng)學習方式和網絡學習結合?；旌鲜綄W習其主要思想是把面對面教學和在線學習兩種教學模式有機整合，是可以降低成本、提高效益的一種教學方式[3]。隨著慕課的興起，混合式教學在教育領域形成一大趨勢[4]?；旌鲜浇虒W的優(yōu)勢源于教師對教學的設計。網絡爬蟲，可根據特定的規(guī)則和給定的URL自動收集互聯(lián)網數據和信息[5]?？梢暬夹g可以通過圖形的方式表達，展示數據的來源、數據挖掘過程以及人們想要的結果[6]。因此，本文以Python課程為例，通過爬取教學過程中的相關信息并進行可視化分析，對MOOC+SPOC混合式教學實踐進行指導，解決混合式教學中存在的問題。

1 MOOC課程資源的選取

混合式教學需要線上資源的支撐，中國大學MOOC等平臺在資源上給予了教師和學生更靈活的選擇。但MOOC平臺上充斥著金課和水課，選擇優(yōu)質的線上課程，成為混合式學習下保證學生學習效果的前提。本文利用爬蟲獲取平臺上大量Python相關的課程，通過Selenium+Webdriver方式獲取平臺上相關課程信息，并通過可視化輔助教師對課程資源做出判斷。

1.1 課程爬蟲的工作流程

編寫爬蟲獲取中國大學MOOC平臺上Python相關課程的課程名、開課機構、課程狀態(tài)、課程參與人數、課程評分等信息，保存并進行可視化處理。工作流程如圖1所示。

在MOOC平臺搜索Python相關課程。通過driver的find_elements（）方法獲取結果頁面中一系列節(jié)點列表信息（課程名、開課機構、課程狀態(tài)、參與人數），再自動模擬點擊課程名所在節(jié)點，切換句柄進入課程內頁面獲取課程評分信息，將信息按需求的格式進行保存。切換句柄回到初始課程搜索結果，循環(huán)獲取全部課程的相關信息。

1.2 課程信息可視化處理

中國大學MOOC平臺為學習者提供了大量開放免費的課程，使得教育資源不足的地區(qū)的學生也能獲得豐富的教育資源。在質量不一的課程中，確定一門高質量的課程，才能更好的保證學生的學習效果。以Python課程為例，搜索相關課程，爬取的課程信息如表1示。

對于課程的接受度，依據課程參與人數因素，高參與人數代表著課程被更多的人認可，課程質量相對更高，適合大部分學習者學習。考慮到開課時間會影響到參與人數，因此將課程評分也作為影響因素，分值高說明課程認可度高。利用Python中的matplotlib、numpy庫，對課程參與人數與課程評分進行規(guī)范和可視化處理，結果如圖2所示。

橫軸是圖1中的課程序號，縱軸代表課程參與人數，單位為千，散點顏色表示評分高低，顏色淺者評分高，顏色深者評分低。教師和學生可參考圖示信息選擇課程，圖中課程0參與人數超過20萬，課程評分顏色呈淺色，評價高。鑒于此，我們選擇課程0為混合式教學下學生的課前學習資源。課程0為北京理工大學嵩天等開設的“Python語言程序設計”，課程狀態(tài)為已結束，可查看內容。

2 課程教學中的應用

慕課的大規(guī)模、開放性的特點，導致慕課學習中學習者自由度高，教師監(jiān)控難度大，無法保證學習效果，并且慕課不能針對多種學習者的需要，難以適應高等教育的具體需求。而SPOC不僅對學習者設置了限制性準入條件，使課程更具針對性，還要求選課者必須保證學習時間和強度，完成規(guī)定的任務等，加強了學生管理，能保證更好的教學效果。鑒于此，申請愛課程平臺的SPOC課程應用到混合式教學實踐中。SPOC能一鍵關聯(lián)中國大學MOOC的課程網站，也可關聯(lián)到其他相關平臺，如Python123（https：//python123.io/）。

以Python中的turtle庫為例，在課后作業(yè)環(huán)節(jié)，要求學生利用turtle庫進行繪畫創(chuàng)作，強化所學知識。學生利用CamtasiaStudio將作品錄制成視頻上傳到SPOC作品展示區(qū)集中展示，學生在下方討論區(qū)發(fā)布投票評論，教師對學生作品設置一二三等獎，根據投票結果選出獲獎作品，設置頒獎儀式。此過程可提高學生學習參與度，發(fā)揮其主動性，擴展學生思維，將個人知識建構和群體知識創(chuàng)新融合在一起。通過編寫爬蟲獲取投票的評論信息，并進行規(guī)范化處理，利用wordcloud庫進行可視化處理，結果如圖3所示。

在詞云圖中，投票數越高的作品其作者字體越大，反之越小。由圖可知姚逸鳴作品的票數最高。教師設置的獎項數目是有限制的，詞云圖可通過設置最大顯示數來呈現(xiàn)符合數目要求的獲獎者，支持教師的教學過程。信息的爬取以及可視化技術皆屬于Python教學內容，以此來輔助教學，同樣會激發(fā)學生的學習興趣，讓學生產生學習預期，促使其主動參與到學習過程中。

3 混合式教學中的形成性考核

傳統(tǒng)教學中，教師往往只采用考試等終結性評價手段，不能完全反映出學生的學習成就，同時也會導致學生平時不學，考前突擊現(xiàn)象的發(fā)生。針對傳統(tǒng)的授課方式和授課方法，研究者普遍認為，形成性考核是一種能夠適應新的教學模式與教學手段，有效的評測學生學習效果并且能夠較為真實的反映教學質量的一種高效的考核形式[7]。同時研究發(fā)現(xiàn)，在混合式教學中，學習氛圍、交互行為是影響學習滿意度最直接的因素[8]。交互行為又包括師生交互、生生交互以及學生與內容的交互。學習滿意度是評價混合式學習效果的重要因素。因此，為保證混合式教學效果，加強了對學生討論交互的考察。教師要求學生在SPOC課程專有討論區(qū)發(fā)帖，參與討論，并將此項計入該課程成績。學生在討論區(qū)中可發(fā)帖提問，也可參與回答其他同學的問題。通過討論區(qū)，教師可以更好地了解學情、把握教學，而學生互相幫助促進了知識的交流，將個人知識建構和群體知識創(chuàng)新融合在一起，體現(xiàn)了建構主義、聯(lián)通主義及合作學習等理論。編寫爬蟲獲取了SPOC課程專有討論區(qū)中的帖子及發(fā)帖學生用戶名，通過處理后，可得到學生用戶的發(fā)言次數，以及每位同學的發(fā)帖內容，克服了SPOC后臺教師只能查看學生發(fā)帖數，無法查看發(fā)帖內容的缺點，增加了對學生低質量或無關發(fā)帖的審核，使該部分成績評定更加客觀，同時教師可根據帖子內容進行針對性輔導，促進個性化教學。通過平時作業(yè)、論壇發(fā)帖等考核手段，教師可掌握學生的學習情況，加強對學生自主學習的監(jiān)控，體現(xiàn)出學生為主體，教師為主導的現(xiàn)代教育思想，更有效發(fā)揮出混合式教學的優(yōu)勢。

4 結束語

NETP2010中談到，若要看到教育生產力的顯著提高，就需要進行由技術支持的重大結構性變革。本文以混合式教學為指導思想，在Python課程混合教學中，利用爬蟲和可視化技術，對混合式教學提供支持，一定程度上減輕了教師教學負擔，有利于教師對學生學情的掌握和監(jiān)督，利于及時調整教學內容，同時在提高學生學習參與、學習積極性、形成性考核等方面起到了積極作用。該探索以期為混合式教學實踐中輔以技術手段的教學研究起到借鑒作用。

參考文獻（References）：

[1] 何克抗，李克東，謝幼如，王本中.“主導—主體”教學模式的理論基礎[J].電化教育研究，2000.2：3-9

[2] 齊從謙.E-Learning： 信息社會的新型教學模式[J].中小學電教，2002.10：75.

[3] 李克東，趙建華.混合學習的原理與應用模式[J].電化教育研究，2004.7：1-6

[4] Alla L.Nazarenko. Blended Learning vs Traditional Learning：What Works？ （A Case Study Research）[J]. Procedia-Social and Behavioral Sciences，2015.200： 77-82

[5] 吳永聰.淺談Python爬蟲技術的網頁數據抓取與分析[J].計算機時代，2019.8：94-96

[6] 付蓉.可視化數據挖掘技術的應用分析[J].信息與電腦（理論版），2019.5：169-170

[7] 張磊，于莉莉，王斌，張旭.慕課環(huán)境下計算機類課程形成性考核的研究與探索[J].電腦知識與技術，2018.14（15）： 163-164

[8] 李寶，張文蘭，張思琦，趙姝. 混合式學習中學習滿意度影響因素的模型研究[J].遠程教育雜志，2016.34（1）：69-75