計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程個性化教學(xué)的大數(shù)據(jù)分析研究

王艷，馮娟，劉永立

（保定理工學(xué)院，河北 保定 071000）

0 引言

大數(shù)據(jù)是指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)[1]。

個性化教學(xué)是一類能夠尊重學(xué)生個性、興趣乃至特長并進(jìn)行因材施教的教學(xué)方法。由于學(xué)生間存在素質(zhì)差異，針對不同素質(zhì)學(xué)生開展不同模式的教育可以使教育效率與質(zhì)量得到顯著提升[2]。

大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠通過云數(shù)據(jù)分析與計(jì)算將結(jié)果直接呈現(xiàn)于教師面前，教師據(jù)此對學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)狀況做出實(shí)時追蹤與評測，并依據(jù)其實(shí)際狀況制定不同的個性化學(xué)習(xí)計(jì)劃，精準(zhǔn)地把握學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的弊病并予以補(bǔ)足，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的任務(wù)導(dǎo)向教學(xué)向數(shù)據(jù)導(dǎo)向教學(xué)的輕松轉(zhuǎn)變，其應(yīng)用意義不可謂不深遠(yuǎn)。

1 大數(shù)據(jù)分析在個性化教學(xué)中的應(yīng)用意義

1.1 轉(zhuǎn)“被動”為“主動”

在基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的個性化教學(xué)模式下，學(xué)生以往的學(xué)習(xí)行為皆會以數(shù)據(jù)信息形式被大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)納入數(shù)據(jù)處理范圍內(nèi)。借助該類數(shù)據(jù)的分析，教師可以輕而易舉地發(fā)現(xiàn)學(xué)生與眾不同的優(yōu)勢及潛力，這些優(yōu)勢及潛力或許學(xué)生自身都未曾發(fā)現(xiàn)，而教師發(fā)現(xiàn)后可以此為依據(jù)為學(xué)生設(shè)定學(xué)習(xí)計(jì)劃，選擇個性化教學(xué)方向，更好地適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。在這種教學(xué)方式下，許多在過去認(rèn)為“學(xué)習(xí)難”的學(xué)生能夠真正發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的樂趣，從根本上來講，這正是一種“授之以漁”的方式。通過此類大數(shù)據(jù)分析學(xué)生能夠真正實(shí)現(xiàn)從“被動學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃訉W(xué)習(xí)”。

1.2 幫助學(xué)生“查漏補(bǔ)缺”

大數(shù)據(jù)分析能夠?qū)W(xué)生以往的學(xué)習(xí)歷程、學(xué)習(xí)狀況盡數(shù)納入至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)內(nèi)，通過不同類型的數(shù)據(jù)分析，教師與學(xué)生自身皆可通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果得出自身存在的欠缺，如學(xué)習(xí)過程中的不良行為等，此時教師便可據(jù)此作出及時有效教學(xué)干預(yù)，學(xué)生亦可據(jù)此對自身學(xué)習(xí)行為作出更正或完善。

1.3 優(yōu)化教育決策

傳統(tǒng)教育模式下學(xué)生需要學(xué)習(xí)的課程皆由學(xué)校進(jìn)行制定，無論教師還是學(xué)生在實(shí)際教學(xué)過程中皆無課程選擇方面的“話語權(quán)”。然而教師作為教育的“一線工作者”，對課程的接觸與了解比校方更深，所以在教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整方面應(yīng)當(dāng)給予教師一定的話語權(quán)[3]。而大數(shù)據(jù)分析在個性化教學(xué)內(nèi)的應(yīng)用能夠在一定程度上改善這一現(xiàn)狀，教師在教育決策中的地位能夠得以顯著提升，教師可以依據(jù)學(xué)生需求制定真正符合學(xué)生個性化特征的教育決策，如教育環(huán)境的優(yōu)化、課時量的調(diào)整等等。

1.4 完善教學(xué)評估及反饋

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教學(xué)評估與反饋多依賴于教師、班主任或輔導(dǎo)員與學(xué)生之間的交流與交互，這會存在一定的片面性和主觀性。而大數(shù)據(jù)分析不僅能夠?yàn)榻處熖峁皩?shí)時數(shù)據(jù)”，更能夠以固定模式對不同的學(xué)生做出分析，以此令教學(xué)評估得到合理完善。除此之外，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下多數(shù)教師習(xí)慣于使用標(biāo)準(zhǔn)考試及評測結(jié)果來對自身所采取的教學(xué)計(jì)劃、方法做出調(diào)整，然而這種考試及評測多以階段性模式存在，難以真正為教師帶來實(shí)時數(shù)據(jù)反饋，而大數(shù)據(jù)分析則可令教師緊跟進(jìn)度現(xiàn)狀，隨時隨地為學(xué)生制定對其有益的學(xué)習(xí)計(jì)劃或策略。

2 基于大數(shù)據(jù)分析的個性化教學(xué)構(gòu)建對策

在信息時代下，數(shù)據(jù)信息正是效率與質(zhì)量的最根本保證，通過大數(shù)據(jù)分析，個性化教學(xué)不再是空談，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)分析的個性化教學(xué)不僅與新時代下“以人為本”的教學(xué)理念相合，更可推進(jìn)我國教育事業(yè)的發(fā)展。由此可見，要構(gòu)建個性化教學(xué)模式，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的融入正是其中關(guān)鍵[4]。以計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程為例，本文總結(jié)了如下基于大數(shù)據(jù)分析的個性化教學(xué)構(gòu)建對策。

2.1 通過數(shù)據(jù)收集建立數(shù)據(jù)庫

要對大數(shù)據(jù)做出有效分析，數(shù)據(jù)獲取是其最根本前提，且這里的“數(shù)據(jù)”并非以往的少量數(shù)據(jù)，而是包羅萬象的海量數(shù)據(jù)。要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的收集，對數(shù)據(jù)用戶進(jìn)行建模是最基礎(chǔ)前提，即收集每個學(xué)生的基本信息，如參與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程學(xué)生的班級、姓名、學(xué)號等等，這些信息可以歸納至學(xué)生基礎(chǔ)信息庫中。在教師真正開展計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)前應(yīng)當(dāng)對學(xué)生進(jìn)行有關(guān)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的前測，發(fā)掘?qū)W生在相關(guān)知識方面的薄弱點(diǎn)，如計(jì)算機(jī)思維能力、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用、計(jì)算機(jī)語言及Microsoft Office等軟件的實(shí)際掌握情況等等。通過此前測獲取第一批信息數(shù)據(jù)，從中發(fā)掘?qū)W生在以往計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)中存在的薄弱點(diǎn)并匹配最適合學(xué)生實(shí)際狀況的學(xué)習(xí)方式等等。除此之外，教師還需在信息數(shù)據(jù)庫內(nèi)填充足量的學(xué)習(xí)資源，如與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程相關(guān)的各類入門課程及微課，在學(xué)生得知自身存在的欠缺后可以依據(jù)欠缺內(nèi)容獲取補(bǔ)齊欠缺的學(xué)習(xí)資源。

2.2 構(gòu)建基因級知識圖譜與知識樹

所謂“知識圖譜”，即一類將全部知識點(diǎn)匯總的結(jié)構(gòu)圖，這種結(jié)構(gòu)圖一般以“網(wǎng)絡(luò)”形式存在，而一旦該類知識圖譜構(gòu)建完成，知識與知識間存在的關(guān)聯(lián)性可以立時得到凸顯，這一點(diǎn)對于在課程方面基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生尤為重要。以計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程為例，教師可以對知識點(diǎn)做出基因級的拆解與分析，如Windows系統(tǒng)操作、Word與EXCEL等Office軟件的應(yīng)用等等，每一個知識點(diǎn)都是一片“樹葉”，而串聯(lián)起這些知識的“枝干”便是計(jì)算機(jī)應(yīng)用。通過計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的前測及課堂小測、學(xué)生操作時間、嫻熟程度等數(shù)據(jù)的獲取，知識樹便可在大數(shù)據(jù)分析中成型，知識樹的每一片樹葉代表著學(xué)生對計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程不同內(nèi)容的學(xué)習(xí)狀況，其中可以以綠色代表掌握狀況良好、以黃色代表掌握狀況一般、以黑色代表掌握狀況較差等等，不同的樹葉顏色對應(yīng)著不同的補(bǔ)習(xí)策略。學(xué)生在后續(xù)復(fù)習(xí)過程中可以通過點(diǎn)擊該知識樹的樹葉跳轉(zhuǎn)至對相應(yīng)的知識圖譜內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)及學(xué)習(xí)，而綠色樹葉較多的學(xué)生則可以通過點(diǎn)擊空白的樹葉對后續(xù)內(nèi)容做出預(yù)習(xí)等等[5]。

2.3 基于數(shù)據(jù)算法實(shí)現(xiàn)分層學(xué)習(xí)

提供個性化的學(xué)習(xí)路徑是構(gòu)建個性化教學(xué)的關(guān)鍵，通過大數(shù)據(jù)分析，教師可以得到不同學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需求，隨后可依據(jù)學(xué)生不同的需求狀況制定個性化“學(xué)習(xí)序列”。在此方面，教師應(yīng)當(dāng)以學(xué)生個體靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)構(gòu)建學(xué)生特征模型，如學(xué)生經(jīng)常看課的類型、課程中不同內(nèi)容的學(xué)習(xí)時間及瀏覽點(diǎn)擊次數(shù)等等，這些內(nèi)容都可以納入至數(shù)據(jù)算法中以對學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格做出推算，其余諸如學(xué)生課程內(nèi)的答題時間、錯題類型、答題比例及正確率亦可納入計(jì)算學(xué)生知識水平的算法范疇。在編制好算法后，學(xué)生便可以通過自主學(xué)習(xí)開展不同層次的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)分層學(xué)習(xí)，系統(tǒng)會以學(xué)生實(shí)際狀況為依據(jù)推薦相關(guān)內(nèi)容，如相關(guān)的操作習(xí)題及學(xué)習(xí)視頻等等。舉例而言，當(dāng)學(xué)生對計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中《Excel操作》這一單元進(jìn)行學(xué)習(xí)時，系統(tǒng)會依據(jù)學(xué)生的瀏覽時間及答題比例為學(xué)生推薦Excel公式操作題，如比較常見的“匯總”“平均數(shù)”公式設(shè)置等。當(dāng)學(xué)生操作發(fā)生錯誤后，系統(tǒng)會于后續(xù)自動為學(xué)生推薦相關(guān)習(xí)題的短視頻，后續(xù)更會數(shù)次推薦與之類似的Excel工作簿操作習(xí)題。當(dāng)學(xué)生錯題次數(shù)提升，系統(tǒng)亦會隨之增加相關(guān)視頻與習(xí)題的推薦次數(shù)，后續(xù)當(dāng)學(xué)生遇到相關(guān)習(xí)題后操作時間控制于一定時間內(nèi)，系統(tǒng)便會隨之減少推薦次數(shù)，并為學(xué)生推薦后續(xù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的預(yù)習(xí)視頻。如此一來，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)便實(shí)現(xiàn)了與學(xué)生特征相匹配的個性化教學(xué)。

3 結(jié)語

綜上所述，在個性化教學(xué)中，大數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用不僅能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺，還能夠優(yōu)化教育決策、完善教學(xué)評估及反饋。而在個性化教學(xué)中實(shí)際應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)時，學(xué)校及教師首先需要通過數(shù)據(jù)收集建立數(shù)據(jù)庫，后續(xù)則需要構(gòu)建基因級知識圖譜與知識樹并基于數(shù)據(jù)算法實(shí)現(xiàn)分層學(xué)習(xí)。如此一來，大數(shù)據(jù)技術(shù)的效能方可得以有效與最大程度的發(fā)揮，從而真正實(shí)現(xiàn)“個性化教學(xué)”。