數(shù)據(jù)驅(qū)動下的線上線下混合式一流課程建設(shè)探究

萬家山，陳蕾，高超，吳錦華，周鳴爭，連順

(1.安徽信息工程學(xué)院 大數(shù)據(jù)與人工智能學(xué)院，安徽 蕪湖 241000；2.科大訊飛股份有限公司，安徽 合肥 230088)

一、問題提出

隨著我國高等教育逐步進(jìn)入普及化階段，學(xué)生數(shù)量急劇增長，高校規(guī)模急劇擴(kuò)大，學(xué)生群體個性化和差異化需求突出，尤其是在學(xué)習(xí)方法、興趣、能力、需求等方面的差異性更為顯著。同時，信息通信技術(shù)迅猛發(fā)展，知識傳播跨越了時空界限，學(xué)生獲取知識的渠道發(fā)生了重大改變，使得學(xué)習(xí)方式呈現(xiàn)多元化、個性化和碎片化的特點。作為高校教學(xué)的基礎(chǔ)，課程是人才培養(yǎng)最基本的單元。為落實教育部《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》(教高〔2018〕2號)和《關(guān)于狠抓新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神落實的通知》(教高函〔2018〕8號)等文件精神，進(jìn)一步淘汰“水課”，建設(shè)有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”，[1]必須避免傳統(tǒng)經(jīng)驗式教學(xué)的盲目性和局限性?；跀?shù)據(jù)從教學(xué)設(shè)計、實施和評價等環(huán)節(jié)探討課程改革，保證課程內(nèi)容的前沿性和時代性，提升課堂教學(xué)的靈活性，重構(gòu)實時多維的課程評價，讓課程建設(shè)從經(jīng)驗走向科學(xué)。

(一)混合式教學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀

高校課程經(jīng)歷了經(jīng)驗?zāi)７陆虒W(xué)、計算輔助教學(xué)以及數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)三個發(fā)展階段。[2]各個階段內(nèi)，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和教師的教學(xué)方法都發(fā)生了巨大變革。教育發(fā)達(dá)的歐美等國大學(xué)也經(jīng)歷了類似變化，從面對面知識傳授，到OCW(Open Course Ware)，到MOOC(Massive Open Online Courses)風(fēng)暴，再到混合式學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)方式不斷變革。關(guān)于混合式學(xué)習(xí)，美國學(xué)者M(jìn)ichael B. Horn，Heather Staker給出了較全面的定義：“學(xué)生的學(xué)習(xí)過程至少有一部分是通過在線進(jìn)行的，在線學(xué)習(xí)期間學(xué)生可自主控制學(xué)習(xí)的時間、地點、路徑或進(jìn)度，提供個性化的、能力本位的學(xué)習(xí)”。[3]在此基礎(chǔ)上興起了混合式教學(xué)，即融合線上學(xué)習(xí)和線下教學(xué)的一種‘線上’+‘線下’混合式教學(xué)。國內(nèi)學(xué)者余勝泉最早闡述了混合式教學(xué)過程：搭建支持混合式教學(xué)所需的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺環(huán)境，建構(gòu)實施課堂教學(xué)與在線教學(xué)相融合的模式，實施考試測評和在線檔案形成的發(fā)展性評價。[4]

為提高課程教學(xué)質(zhì)量，國外大多數(shù)院校都在探索基于信息化的學(xué)習(xí)平臺，實施線上線下混合式教學(xué)。正如2018年MIT發(fā)布的《全球一流工程教育發(fā)展報告》(The Global of the Art in Engineering Education)所述，新興引領(lǐng)者院校，如倫敦大學(xué)、新加坡科技設(shè)計大學(xué)和查爾斯特大學(xué)都開發(fā)了或正在開發(fā)與其獨特教育方法相匹配的工具，用于支撐學(xué)生學(xué)習(xí)、教師教學(xué)和學(xué)習(xí)評測。[5]其中，澳大利亞查爾斯特大學(xué)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)分為兩個階段：第一階段是一年半的校內(nèi)課程學(xué)習(xí)，需要完成一系列項目；第二階段是四年的校外學(xué)習(xí)，由四期企業(yè)實習(xí)組成，希望基于職業(yè)化和準(zhǔn)就業(yè)的環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生解決生產(chǎn)實際問題的能力。[6]但如何保證四年校外的自主學(xué)習(xí)，離不開線上線下混合式教學(xué)的支撐。

(二)混合式教學(xué)存在的問題

實施線上線下混合式教學(xué)離不開在線平臺。隨著混合式教學(xué)的廣泛應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的不斷革新，涌現(xiàn)了大量學(xué)習(xí)視頻、大型在線MOOC公開課、虛擬課堂等多種在線學(xué)習(xí)形式。大部分院校都開發(fā)了在線學(xué)習(xí)平臺和MOOC課程，其最大的優(yōu)勢在于能夠打破學(xué)習(xí)的時空限制，但是也存在一些問題。

表1 基于幾種MOOC平臺的混合式教學(xué)

高校積極利用MOOC平臺，加快了課程教學(xué)改革的步伐，符合學(xué)生差異化學(xué)習(xí)的需求，實現(xiàn)了規(guī)?；逃c個性化培養(yǎng)有機(jī)統(tǒng)一的國家戰(zhàn)略需要。雖然MOOC平臺得到國內(nèi)外院校的普遍認(rèn)可和廣泛應(yīng)用，但在課程教學(xué)實施中仍然存在課程資源陳舊、線下課堂教學(xué)活動設(shè)計與線上學(xué)習(xí)脫節(jié)及缺乏過程學(xué)業(yè)預(yù)警等問題。

二、線上線下混合式一流課程建設(shè)

傳統(tǒng)課程教學(xué)的最大弊端就是用標(biāo)準(zhǔn)化的流程來展開教學(xué)，用相同的學(xué)習(xí)方案培養(yǎng)不同的學(xué)生，忽略了學(xué)習(xí)需求的個性化和差異化。當(dāng)前，站在新的歷史起點，必須聚焦新時代對人才培養(yǎng)的新需求。隨著教育信息化的快速發(fā)展，眾多信息化平臺在教育教學(xué)不同環(huán)節(jié)積累了大量有效數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)驅(qū)動課程建設(shè)奠定了堅實基礎(chǔ)。通過數(shù)據(jù)分析和挖掘，實現(xiàn)教師更精準(zhǔn)的“教”、幫助學(xué)生更高效的“學(xué)”。從更新教學(xué)內(nèi)容、規(guī)范教學(xué)流程、創(chuàng)新教學(xué)方法、改革課程評價等維度，探索與實踐線上線下混合式一流課程建設(shè)。

(一)更新課程教學(xué)內(nèi)容

為保證課程教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)發(fā)展應(yīng)用和崗位能力需求接軌，必須遵循“由外向內(nèi)”的反向設(shè)計[7]的原則，即由內(nèi)外需求(包括行業(yè)、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)、職業(yè)崗位等外部需求到學(xué)校、學(xué)生、教師等內(nèi)部需求)確定人才培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)確定畢業(yè)要求，根據(jù)畢業(yè)要求確定課程體系，根據(jù)畢業(yè)要求觀測點確定課程目標(biāo)，最終依據(jù)課程目標(biāo)確定具體教學(xué)內(nèi)容。該原則強(qiáng)調(diào)畢業(yè)要求與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，以及課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系，遵循成果導(dǎo)向的教育理念，對課程教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新。

為解決課程資源、教材陳舊等問題，鼓勵教師與企業(yè)探索“高校+企業(yè)”雙元開發(fā)模式，及時將行業(yè)發(fā)展新知識、新技術(shù)、新工藝、新方法納入教學(xué)內(nèi)容。企業(yè)工程師提供大量實際工程應(yīng)用項目的真實案例，教師根據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和課程教學(xué)理念對案例進(jìn)行整合梳理，并組織企業(yè)和高校的專家進(jìn)行資源評審，形成校企共建的精品課程資源和規(guī)劃教材。

(二)設(shè)計混合式教學(xué)流程

以學(xué)生為中心的混合式教學(xué)設(shè)計主要包含課前、課中、課后的無縫銜接，因此，線上學(xué)習(xí)和線下教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)是一體化的有機(jī)融合。線下的課堂教學(xué)不是照搬傳統(tǒng)課堂教學(xué)活動，而是基于線上學(xué)習(xí)行為、結(jié)果的數(shù)據(jù)分析，開展更加深入的課堂教學(xué)活動。為了規(guī)范化教學(xué)流程，圖1給出了具體的流程。

圖1 混合式教學(xué)流程

在課前環(huán)節(jié)，教師發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)，遇到難點問題可在線求助和討論。平臺記錄學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果數(shù)據(jù)，并據(jù)此推送課程學(xué)習(xí)資源，教師也能針對性地進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計；在課中環(huán)節(jié)，教師利用平臺教學(xué)工具，聚焦重難點進(jìn)行講解，發(fā)布探究任務(wù)，開展課堂互動交流活動，學(xué)生參與課堂研討；在課后環(huán)節(jié)，學(xué)生完成教師發(fā)布的課后任務(wù)，并預(yù)習(xí)下一階段課程內(nèi)容，平臺推送延伸資源，教師根據(jù)學(xué)情反饋撰寫教學(xué)反思。

“連峰際天”的畢節(jié)，從“飛鳥不通”到縣縣通高速公路，再到推進(jìn)加密高速公路網(wǎng)建設(shè)，實施“組組通”公路三年大決戰(zhàn)，正與畢節(jié)全面小康的時間點契合。

(三)創(chuàng)新混合式教學(xué)模式

基于信息技術(shù)與教學(xué)的深度融合，積極貫徹“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的理念，借助平臺呈現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果，并將結(jié)果實時推送給教師，將經(jīng)驗式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)，實現(xiàn)課前先行探索、課中協(xié)作研討、課后拓展鞏固，幫助教師開展差異化教學(xué)。此處，給出P大學(xué)四門課程(如表2所示)為典型教學(xué)改革案例，顛覆了傳統(tǒng)課堂教學(xué)流程，實現(xiàn)了以“教”為主向以“學(xué)”為主的轉(zhuǎn)變。

表2 四種混合式教學(xué)模式的課程示例

課程案例改革了傳統(tǒng)以講授為主的教學(xué)方法，融合了學(xué)生自主、教師講授、合作研討和項目化等多種教學(xué)方法，結(jié)合課程實施效果和學(xué)生發(fā)展需要，形成了融合多種教學(xué)方法的四種混合式教學(xué)模式：TIL“講授+自主”、TIP“講授+自主+項目”、SIL“研討+自主”和PBL“項目式”。

(四)重構(gòu)課程多元評價

課程評價即檢驗課程設(shè)計和實施的具體成效。為了課程評價更系統(tǒng)化和科學(xué)化，需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)單一靜態(tài)的評價模式，采用基于數(shù)據(jù)的多維動態(tài)評價體系。傳統(tǒng)的評價模式過分重視靜態(tài)和淺層次的學(xué)習(xí)成果，評價內(nèi)容片面，評價方式單一，不利于學(xué)生的全面發(fā)展。為保證評價的系統(tǒng)性和科學(xué)性，應(yīng)特別注重過程多維度評價，即以學(xué)習(xí)成效為中心，基于數(shù)據(jù)進(jìn)行過程動態(tài)評價。過程多維的評價主要由前置性評價、形成性評價、總結(jié)性評價三部分組成。前置性評價在教學(xué)活動之前進(jìn)行，主要評價學(xué)生預(yù)習(xí)情況和學(xué)習(xí)態(tài)度(如平臺自主學(xué)習(xí)情況和日常考勤等)；形成性評價在學(xué)習(xí)活動過程中進(jìn)行(如課程階段測驗等)，目的是獲取反饋信息，及時調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)活動；總結(jié)性評價則在學(xué)習(xí)活動完成后進(jìn)行(如課程最終考試或考核評價等)，針對教學(xué)活動效果進(jìn)行反思和總結(jié)。

(五)實施過程預(yù)警

隨著教育教學(xué)改革的不斷深入，結(jié)合學(xué)情數(shù)據(jù)，各高校都希望能夠?qū)崟r掌握學(xué)生課程學(xué)業(yè)情況，及時進(jìn)行引導(dǎo)和干涉，并相繼開發(fā)了不同的課程學(xué)業(yè)預(yù)警系統(tǒng)。[8-9]其中，美國普渡大學(xué)開發(fā)的課程信號系統(tǒng)是一款在線學(xué)習(xí)預(yù)警系統(tǒng)，用于實時監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并對其進(jìn)行預(yù)警。這種預(yù)警方式類似于交通信號燈，即針對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)而設(shè)置不同的“警示信號”。并通過電子郵件、短信等方式提醒學(xué)習(xí)者，引導(dǎo)其順利完成課程學(xué)業(yè)?？珊箤W(xué)院則通過學(xué)習(xí)儀表盤以數(shù)字、圖表等可視化的手段呈現(xiàn)學(xué)生學(xué)業(yè)危險的等級狀態(tài)，并提供相應(yīng)的干預(yù)措施，做到及時高效的預(yù)警，以幫助學(xué)生順利完成課程學(xué)業(yè)。

三、線上線下混合式一流課程實踐效果分析

選擇P大學(xué)2019級數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)和智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)兩個班的100名本科生為研究對象，依托自主研發(fā)的博思平臺(http://aiit.iflysse.com)開展數(shù)據(jù)驅(qū)動的線上線下混合式一流課程建設(shè)。因涉及課程類別較多，下面以專業(yè)導(dǎo)論課程為例，分析該模式下課程教學(xué)實踐效果。

(一)總體設(shè)計

有效的教學(xué)設(shè)計是提高學(xué)生課堂參與度、激發(fā)學(xué)習(xí)自主性、提升課程教學(xué)效果的重要前提。[10]《人工智能專業(yè)導(dǎo)論》是一門提升專業(yè)認(rèn)知、增強(qiáng)專業(yè)啟蒙的課程，借助學(xué)習(xí)平臺和智慧教室采用“研討+自主”混合式教學(xué)模式，增加同學(xué)們對專業(yè)的認(rèn)識，提高對專業(yè)的興趣。課前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)開展小組討論，課中采用“小組研討式”模式組織小組研討活動，課后教師在小組長協(xié)助下落實過程考核?！靶〗M研討式”混合式教學(xué)的實施流程：

1.明確主題，布置任務(wù)

根據(jù)各章節(jié)主要內(nèi)容確立研討主題，教師課前公布研討任務(wù)清單計劃，并明確研討問題的范圍以及需要準(zhǔn)備的內(nèi)容。最后，由小組長進(jìn)行小組任務(wù)分工，運(yùn)用資料準(zhǔn)備研討任務(wù)。

表3 《人工智能專業(yè)導(dǎo)論》課程主題研討任務(wù)清單

2.課前討論，完善材料

通過圖書館、技術(shù)論壇、學(xué)術(shù)網(wǎng)站進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)、資料的檢索，小組進(jìn)行研讀之后，并準(zhǔn)備匯報材料，如果有一定基礎(chǔ)的小組可以根據(jù)技術(shù)內(nèi)容提供相關(guān)可演示的案例程序。

3.課中研討，總結(jié)點評

各小組推選的代表進(jìn)行觀點稱述和成果交流，師生共同聽取匯報并進(jìn)行評價和交流。教師最后要進(jìn)行系統(tǒng)性的總結(jié)點評，針對共性問題要給予解決。

4.課后評價，師生共評

自主評價和同伴互評匿名評價方式，小組長則根據(jù)小組內(nèi)成員自評和同伴互評得出的結(jié)果，結(jié)合日常觀察研討活動的表現(xiàn)，輔助教師針對學(xué)習(xí)過程與課堂研討成果匯報的個體貢獻(xiàn)度進(jìn)行修正。

表4 學(xué)生自主評價量表

表5 同伴互評量表

課程組圍繞覆蓋5個章節(jié)內(nèi)容，共計設(shè)計了8次研討任務(wù)的主題和1套與該課程實施相適配的評價量表，開發(fā)了課程學(xué)習(xí)指南1套、活頁教材1套、任務(wù)引導(dǎo)式課程頁214個、微課視頻26個、自測試題203個、課程項目案例15個以及其它輔助資源。

(二)實踐效果分析

為提高課程教學(xué)效果，在課程結(jié)課后通過在線問卷、課堂觀察和深度訪談等方式，對《人工智能專業(yè)導(dǎo)論》課程教學(xué)實踐和建設(shè)效果進(jìn)行分析。課前問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)：在“專業(yè)的選擇”選項上，有76.8%的學(xué)生選擇了“專業(yè)熱門，比較好找工作”，僅有10.5%的學(xué)生是“出于興趣選擇了這個專業(yè)”；在“我所期待的大學(xué)課堂”選項上，有49.9%同學(xué)認(rèn)為“關(guān)注我們，我們才是課堂的主角”，有41.8%的同學(xué)認(rèn)為“教師講我們聽”的教學(xué)方式，對比關(guān)聯(lián)選項發(fā)現(xiàn)近80%的同學(xué)強(qiáng)調(diào)了課堂教師應(yīng)該增加互動環(huán)節(jié)；在“本課程的期待之處”選項上，有38.4%的同學(xué)希望通過本課程學(xué)習(xí)能夠“能對專業(yè)有全面的認(rèn)識”，有31.6%的同學(xué)希望“知道我在大學(xué)階段應(yīng)該做什么”，有29.5%的同學(xué)希望“掌握大學(xué)階段的學(xué)習(xí)方法”。其中，2019級數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)班(定名為傳統(tǒng)課堂教學(xué)班級)為50人和2019級智能科學(xué)與技術(shù)班(定名為混合式教學(xué)班級)為50人。

為進(jìn)一步了解兩種實施方式的成效，通過對該課程的課程考核評價，采用SPSS18.0對學(xué)生成績進(jìn)行分析，并結(jié)合問卷調(diào)查與平臺相關(guān)學(xué)情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果如表6所示和表7所示。

表6 兩種模式下平均分比較

表7 成對樣本的T檢驗

選擇了5名教師和不同分?jǐn)?shù)段的12名學(xué)生進(jìn)行深度訪談，訪談的重點是考察學(xué)生對“研討+自主”混合式教學(xué)模式認(rèn)可度和課程滿意度的評價。結(jié)合課后問卷結(jié)果顯示：85.3%的學(xué)生認(rèn)可混合式教學(xué)模式，他們認(rèn)為該模式能夠激發(fā)課程學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)意識，大幅度提升了他們的實踐能力。仍然有14.7%的學(xué)生更喜歡傳統(tǒng)課堂，他們比較習(xí)慣“教師講學(xué)生聽”的方式，還無法適應(yīng)該類型的混合式教學(xué)模式。此外，有3名教師支持混合式教學(xué)模式，他們認(rèn)為在課內(nèi)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，該模式拓展了課后在線學(xué)習(xí)，學(xué)生課堂參與度提高了，課程學(xué)習(xí)時間投入也加大了。有2名教師反對采用混合式教學(xué)模式，他們認(rèn)為該模式對學(xué)生的自主性要求較高，恰恰大多數(shù)學(xué)生缺乏這種意識，采用混合式教學(xué)模式教師需要花費(fèi)大量的時間進(jìn)行資源開發(fā)和教學(xué)設(shè)計，無形中增加了教師的負(fù)擔(dān)。

圖2 兩種模式的實施效果

綜上所述，《人工智能專業(yè)導(dǎo)論》課程采用“研討+自主”混合式教學(xué)模式能夠得到大多數(shù)師生的認(rèn)可，取得了較好的實踐效果。可見，靈活的課程學(xué)習(xí)環(huán)境、形式多樣的互動交流、優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源，是混合式教學(xué)實施和課程建設(shè)成功的關(guān)鍵。

四、結(jié)語

當(dāng)前，我國高等教育正迎來以淘汰“水課”、打造“金課”、探索“高效課堂”為主體的深入變革。[11]這一變革推動了從“教材、教師、教室”為中心的傳統(tǒng)教學(xué)向“學(xué)生發(fā)展、學(xué)生學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)效果”為中心的混合式教學(xué)的轉(zhuǎn)變。在信息化技術(shù)的快速發(fā)展時代，應(yīng)當(dāng)發(fā)揮新型在線學(xué)習(xí)平臺優(yōu)勢，助力有效的課堂教學(xué)。通過數(shù)據(jù)驅(qū)動，以線上線下混合式一流課程建設(shè)為突破口，形成從單點突破到系統(tǒng)變革創(chuàng)新，通過轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，改進(jìn)課程教學(xué)方法，重構(gòu)課程教學(xué)評價，進(jìn)而全面提升課程建設(shè)水平和質(zhì)量。

面對疫情帶來的巨大影響和課程擠“水”添“金”的整體發(fā)展趨勢，未來的改革需要從以下幾個方面發(fā)力：(1)建立數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)跨平臺數(shù)據(jù)遷移及多元數(shù)據(jù)貫通，為課程建設(shè)走向科學(xué)夯實基礎(chǔ)；(2)探索課程資源“高校+企業(yè)”的雙元開發(fā)模式，完善資源建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建長效的資源維護(hù)和更新機(jī)制，保證資源符合最新的企業(yè)技術(shù)和崗位能力需求；(3)依托在線社區(qū)和游戲化課程資源的開發(fā)，提高用戶對平臺的使用粘性，增長在線學(xué)習(xí)時間，進(jìn)一步提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識；(4)“人機(jī)耦合”將成為一種教育常態(tài)，探索技術(shù)與教育的深度融合，實現(xiàn)學(xué)習(xí)主體可識別，學(xué)習(xí)服務(wù)可推薦，教育情景可定制，共同打造教育生態(tài)。未來以人工智能為代表的新技術(shù)將成為知識性教學(xué)的主體，擔(dān)負(fù)起“教書”角色，而教師更多是課程教學(xué)設(shè)計、檢查、激勵以及與學(xué)生的陪伴和情感交流，更加注重“育人”。