基于大數(shù)據(jù)的智慧教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用探索

劉 昊

（南寧學(xué)院信息工程學(xué)院，廣西 南寧 530299）

網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與教學(xué)的結(jié)合，使得傳統(tǒng)的教學(xué)模式發(fā)生了很大的變化，且信息化的教學(xué)模式具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠與現(xiàn)代教學(xué)實(shí)現(xiàn)深層次、多領(lǐng)域的集合。智慧教學(xué)平臺(tái)能夠培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，全面提高教學(xué)質(zhì)量。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，近些年來(lái)智慧教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用也實(shí)現(xiàn)了很大的進(jìn)步，使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)質(zhì)量都有著不同程度的提高，使學(xué)習(xí)變得更加輕松，對(duì)于教學(xué)事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了很大的推動(dòng)作用。

一、基于大數(shù)據(jù)的智慧教學(xué)平臺(tái)的內(nèi)涵

智慧校園是對(duì)數(shù)字校園的拓展和延伸，但是智慧校園不是對(duì)數(shù)字校園簡(jiǎn)單的技術(shù)升級(jí)，而是從理念上進(jìn)行的轉(zhuǎn)變與提高，是在信息技術(shù)支持下對(duì)新型教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建。在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的智慧教學(xué)平臺(tái)，是將互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)以及WIFI網(wǎng)絡(luò)連接而形成的教學(xué)生態(tài)系統(tǒng)，是學(xué)校教學(xué)理念、教學(xué)方式和管理模式取得的重大突破，能夠?yàn)榻虒W(xué)提供更加個(gè)性化的教學(xué)資源、教學(xué)工具和教學(xué)服務(wù)，是以學(xué)生為本教學(xué)理念的體現(xiàn)。以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的智慧教學(xué)平臺(tái)具有以下幾個(gè)基礎(chǔ)特征：（1）定位明確。在智慧教學(xué)平臺(tái)中，教師、學(xué)生、職工以及其他學(xué)校的工作人員都有明確的地位，以學(xué)生為核心和主體，以教師為主導(dǎo)，其他教職工為輔助，能夠使每一位參與者都能找到自身明確的定位，從而促進(jìn)教學(xué)和生活更好地開(kāi)展。（2）全面感知。智能化是智慧教學(xué)平臺(tái)中重要的一部分，通過(guò)傳感器、無(wú)線射頻技術(shù)（RFID）以及監(jiān)控系統(tǒng)等，能夠?yàn)橹腔劢虒W(xué)平臺(tái)中的不同人員提供不同的信息，每個(gè)用戶所具有的權(quán)限不同，所獲得的數(shù)據(jù)和信息也不盡相同?？傊ㄟ^(guò)基于大數(shù)據(jù)的智慧教學(xué)平臺(tái)，能夠使所有人員獲得更加全面的感知。（3）個(gè)性化。智慧教學(xué)平臺(tái)能夠?qū)W(xué)生的網(wǎng)絡(luò)行為連接，使學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生的學(xué)習(xí)、聊天、社交、消費(fèi)等數(shù)據(jù)都能夠傳輸?shù)街腔劢虒W(xué)平臺(tái)系統(tǒng)之中，在通過(guò)云計(jì)算等技術(shù)根據(jù)所收集到的數(shù)據(jù)為學(xué)生進(jìn)行畫(huà)像，使學(xué)生的個(gè)性能夠通過(guò)學(xué)生畫(huà)像而體現(xiàn)，教師可以根據(jù)學(xué)生的不同以及學(xué)生畫(huà)像進(jìn)行更有針對(duì)性的教學(xué)設(shè)計(jì)，從而使學(xué)生的個(gè)性能夠得到發(fā)展。（4）連接教學(xué)活動(dòng)。智慧教學(xué)平臺(tái)支持教學(xué)共同體各方在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何方式進(jìn)行連接的教學(xué)與學(xué)習(xí)活動(dòng)，使各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)都能夠做到無(wú)縫連接，提供更加全面的服務(wù)，使教師和學(xué)生的碎片化時(shí)間能夠得到更加充分的利用，對(duì)于教學(xué)和學(xué)習(xí)都具有重要的意義［1］。

二、基于大數(shù)據(jù)的智慧教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)

（一）數(shù)據(jù)信息的收集與儲(chǔ)存

基于大數(shù)據(jù)的智慧教學(xué)平臺(tái)首先要具有數(shù)據(jù)信息的收集和儲(chǔ)存功能，要建立功能完備的數(shù)據(jù)中心，通過(guò)對(duì)教學(xué)與學(xué)習(xí)全過(guò)程的數(shù)據(jù)收集，對(duì)學(xué)生在智慧教學(xué)平臺(tái)上的進(jìn)步軌跡進(jìn)行全面的記錄，且需要將所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的儲(chǔ)存，將所有收集到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在信息數(shù)據(jù)庫(kù)中。這些收集并儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)可以被用于學(xué)校的教務(wù)管理系統(tǒng)、教學(xué)系統(tǒng)以及其他多個(gè)系統(tǒng)之中。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)?shù)據(jù)信息的收集與儲(chǔ)存簡(jiǎn)單化，能夠更加便捷地幫助學(xué)校應(yīng)對(duì)大量的教學(xué)數(shù)據(jù)和學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，并可以將這些數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行永久的保存。

（二）深入挖掘教學(xué)數(shù)據(jù)和信息

對(duì)教學(xué)數(shù)據(jù)和信息的深入挖掘是智慧教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分，教學(xué)數(shù)據(jù)和信息的挖掘主要采用的是計(jì)算學(xué)和心理學(xué)的研究方法，以此方式能夠使教師更加了解學(xué)生的學(xué)習(xí)全過(guò)程。通過(guò)對(duì)教學(xué)信息和數(shù)據(jù)的挖掘，教師在對(duì)這些數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，能夠幫助學(xué)生探索新的學(xué)習(xí)方法。為了構(gòu)建應(yīng)對(duì)諸多變量的模型，對(duì)在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和挖掘算法的收集是非常重要的。預(yù)測(cè)模型的開(kāi)發(fā)需要通過(guò)對(duì)教學(xué)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分類實(shí)施。利用教學(xué)數(shù)據(jù)和信息構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型，能夠在智慧教學(xué)平臺(tái)中建立一套適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，利用預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)的適應(yīng)以及相關(guān)的干預(yù)措施來(lái)改變學(xué)生今后的學(xué)習(xí)過(guò)程，還可以為學(xué)生提供一些外部學(xué)習(xí)服務(wù)。深入挖掘教學(xué)數(shù)據(jù)和信息可以對(duì)學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和認(rèn)知水平等進(jìn)行全面且準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)；還可以對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的其他模型進(jìn)行探索和改進(jìn)，這種模型包括學(xué)習(xí)的內(nèi)容和最佳的教學(xué)順序構(gòu)建，學(xué)習(xí)軟件還會(huì)對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容給予強(qiáng)大的支持［2］。

（三）學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析功能

學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析功能是智慧教學(xué)平臺(tái)最核心的功能，對(duì)學(xué)術(shù)進(jìn)步進(jìn)行的評(píng)估、對(duì)未來(lái)趨勢(shì)實(shí)施的預(yù)測(cè)以及對(duì)潛在教學(xué)問(wèn)題的表現(xiàn)，都是通過(guò)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)收集和分析而得到的。學(xué)習(xí)分析的數(shù)據(jù)來(lái)自學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，比如學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)的完成情況、學(xué)生的考試成績(jī)、學(xué)生的課內(nèi)外實(shí)踐完成情況、學(xué)生在智慧教學(xué)平臺(tái)眾多互動(dòng)等。學(xué)習(xí)分析功能能夠幫助教師通過(guò)學(xué)生的實(shí)際水平和需求，對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行更加科學(xué)合理的配置。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析功能的關(guān)鍵在于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析和報(bào)告，這一點(diǎn)與教學(xué)數(shù)據(jù)的挖掘有著很大的不同，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析不會(huì)承擔(dān)數(shù)據(jù)分析計(jì)算方法開(kāi)發(fā)的任務(wù)，而是更加注重于對(duì)已知方法和模型應(yīng)用中出現(xiàn)問(wèn)題的解決，對(duì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)和組織學(xué)習(xí)系統(tǒng)的關(guān)鍵因素進(jìn)行解答和解釋。

（四）自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)功能

智慧教學(xué)平臺(tái)中的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要包括學(xué)習(xí)管理、學(xué)習(xí)軟件和在線學(xué)習(xí)三個(gè)部分，這些系統(tǒng)都能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，從而對(duì)不同的教學(xué)與學(xué)習(xí)的利益相關(guān)者提供有價(jià)值的信息和數(shù)據(jù)，能夠幫助其改進(jìn)教學(xué)模式和教學(xué)方法。自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)具有教學(xué)數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測(cè)功能，能夠幫助教師創(chuàng)新教學(xué)模式，使教學(xué)更加具有個(gè)性化，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，還能夠幫助教師調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)方案，從而提高教學(xué)質(zhì)量，使教學(xué)能夠采用科學(xué)合理的教學(xué)模式，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的教學(xué)、管理和引導(dǎo)［3］。

三、基于大數(shù)據(jù)的智慧教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用分析

以大數(shù)據(jù)為依托的智慧教學(xué)為智慧教育提供了一個(gè)平臺(tái)，使得智慧教學(xué)模式能夠?qū)崿F(xiàn)，促進(jìn)了教學(xué)與信息技術(shù)的融合，是現(xiàn)代教學(xué)理念中的重要突破，以南寧學(xué)院-科大訊飛人工智能學(xué)院的智慧教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用為例，主要有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用：

（一）線上線下混合教學(xué)

智慧教學(xué)平臺(tái)最主要的應(yīng)用就是線上與線下混合教學(xué)模式。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教學(xué)幾乎全部發(fā)生在課堂之上。通過(guò)線上與線下混合教學(xué)模式，能夠?qū)⒕€上教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)與線下教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，線下教學(xué)模式使學(xué)生的注意力更加集中，教學(xué)質(zhì)量更好，能夠直接接觸到教師；線上教學(xué)模式的場(chǎng)地和時(shí)間自由性較高，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，且教學(xué)資源豐富。線上線下混合的教學(xué)模式使得教學(xué)的內(nèi)容有很大的拓展，通過(guò)教師所制作的教學(xué)課件，學(xué)生可以學(xué)習(xí)到更多的內(nèi)容，教師也可以將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、如何提高教學(xué)質(zhì)量之上，學(xué)生也可以將更多的精力放在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題和解決問(wèn)題上。線上線下混合教學(xué)模式具有很大的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)教學(xué)模式發(fā)展的必然趨勢(shì)，能夠改變傳統(tǒng)教學(xué)模式中學(xué)生被動(dòng)的地位，將學(xué)生的主體地位充分發(fā)揮，學(xué)生的學(xué)習(xí)會(huì)變得更加主動(dòng)。近些年來(lái)的微課、慕課以及翻轉(zhuǎn)課堂等，都是線上線下混合教學(xué)模式的實(shí)踐，且教學(xué)效果有著明顯的提高，對(duì)于學(xué)生的吸引力也在不斷提高，符合現(xiàn)代教學(xué)理念，是現(xiàn)代教學(xué)模式與信息技術(shù)結(jié)合的新型教學(xué)模式，對(duì)于教師和學(xué)生都有重要的意義。

（二）個(gè)性化教學(xué)

學(xué)生在進(jìn)入校園之后在智慧教學(xué)平臺(tái)中就具有了一個(gè)屬于學(xué)生自身的、獨(dú)一無(wú)二的認(rèn)證ID，這相當(dāng)于是學(xué)生在智慧教學(xué)平臺(tái)中的身份認(rèn)證，學(xué)生在智慧教學(xué)平臺(tái)中的學(xué)習(xí)情況、資料下載情況等都會(huì)被大數(shù)據(jù)技術(shù)所收集，并上傳到后臺(tái)系統(tǒng)之中，通過(guò)對(duì)不同來(lái)源同一主題的關(guān)聯(lián)分析，從指定姓名的相關(guān)信息中確定學(xué)生的興趣愛(ài)好、特長(zhǎng)、學(xué)習(xí)情況等，使其能夠作為個(gè)性化教學(xué)的依據(jù)，教師根據(jù)每個(gè)學(xué)生數(shù)據(jù)的不同特點(diǎn)，可以做到因材施教，對(duì)每個(gè)學(xué)生制定不同的教學(xué)方案和指導(dǎo)方案。例如，大數(shù)據(jù)專業(yè)的A同學(xué)在智慧教學(xué)平臺(tái)中觀看次數(shù)最多的是計(jì)算機(jī)專業(yè)英語(yǔ)詞匯記憶方法相關(guān)的視頻，所下載的學(xué)習(xí)資料幾乎全部與專業(yè)英語(yǔ)詞匯記憶有關(guān)，經(jīng)過(guò)教師的分析，發(fā)現(xiàn)A同學(xué)在英語(yǔ)詞匯記憶方面存在著一定的困難，沒(méi)有掌握相應(yīng)的英語(yǔ)詞匯記憶方法，導(dǎo)致其英語(yǔ)詞匯掌握程度不足，因此教師在智慧教學(xué)平臺(tái)中，為A同學(xué)提供了更加詳細(xì)的英語(yǔ)詞匯記憶方法，且制作了一個(gè)微課教學(xué)視頻，為A同學(xué)講解了英語(yǔ)詞匯記憶的相關(guān)方法，使A同學(xué)的英語(yǔ)詞匯記憶能力有所提高，這就是個(gè)性化教學(xué)的集中體現(xiàn)［4］。

（三）教學(xué)質(zhì)量智能考核

教學(xué)質(zhì)量考核與評(píng)價(jià)是教學(xué)中的重要一部分，傳統(tǒng)的教學(xué)質(zhì)量考核與評(píng)價(jià)是采用匿名問(wèn)卷調(diào)查的方式，這種方法的準(zhǔn)確性較低，不能最客觀、最真實(shí)地反映出教師的實(shí)際教學(xué)質(zhì)量。通過(guò)智慧教學(xué)平臺(tái)，可以對(duì)教師的教學(xué)過(guò)程做到全方位的追蹤和考核，依靠教師評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)，引用教學(xué)與科研子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)教師的各項(xiàng)教學(xué)質(zhì)量指標(biāo)得分，這種教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方式更加客觀，評(píng)價(jià)與考核結(jié)果也更加真實(shí)，可以避免人為因素對(duì)考核與評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，使得教師的教學(xué)質(zhì)量能夠最真實(shí)地體現(xiàn)，從而發(fā)現(xiàn)教師教學(xué)中存在的問(wèn)題和優(yōu)點(diǎn)，幫助教師進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整與改進(jìn)，使得教學(xué)教師的整體教學(xué)效果能夠顯著提升，為學(xué)生提供更加高質(zhì)量的教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)全面發(fā)展［5］。

綜上所述，大數(shù)據(jù)技術(shù)在現(xiàn)代教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，基于大數(shù)據(jù)的智慧教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)該做到以學(xué)生為本，挖掘更多對(duì)教學(xué)有促進(jìn)作用的教學(xué)元素，通過(guò)多個(gè)角度、多個(gè)層面不斷完善智慧教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，并加強(qiáng)對(duì)智慧教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用，發(fā)揮出智慧教學(xué)平臺(tái)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的實(shí)際作用，提高我國(guó)整體的教學(xué)質(zhì)量。