淺議大數(shù)據(jù)背景下課堂教學平臺架構

李俊華，王 燕

(1.山西職業(yè)技術學院，山西 太原 030006；2.太原市第六十一中學，山西 太原 030027)

0 引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術的發(fā)展，“微課程”、“翻轉課堂”、“云課堂”等教學改革逐步進行，顛覆傳統(tǒng)課堂教學模式，使學生從“被動學習”向“主動學習”轉變，教師從“授課”向“咨詢”轉變。然而課堂教學仍然存在同一節(jié)課上有的學生“吃不飽”，有的學生“吃不了”，顧此失彼，不能顧及到每個學習者。云計算和大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，給教學改革帶來福音。目前，雖然云計算在教學實踐中的應用越來越多，但是由于教學制度、教學觀念、技術條件等原因，很多教師無法搭建優(yōu)質的教學平臺。大數(shù)據(jù)的到來，將課堂教學這個“信息孤島”整合進大數(shù)據(jù)教育資源，使“教”與“學”有了全方位的互動，為創(chuàng)建大數(shù)據(jù)背景下的課堂教學互動平臺提供了有力的技術支撐。

1 技術背景

云計算是通過互聯(lián)網(wǎng)按需使用存儲空間，按使用付費獲取相關信息服務；云計算的產業(yè)分云軟件、云平臺、云設備三級層次，教育云平臺得到廣泛的應用。大數(shù)據(jù)的“大”是指數(shù)據(jù)規(guī)模，區(qū)別于海量數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)不僅指大規(guī)模數(shù)據(jù)，最重要的是通過分析大數(shù)據(jù)獲取很多智能的，有價值的信息。對“教”(教育者或教學資源)，“學”(學習者或學習資源)處理大數(shù)據(jù)的流程概括為以下步驟：首先是“教”“學”數(shù)據(jù)采集，即將分布的、異構的“教”、“學”數(shù)據(jù)抽取到中間層(處理數(shù)據(jù))，進行數(shù)據(jù)轉換、數(shù)據(jù)集成，再送回“教”、“學”資源數(shù)據(jù)庫，為分析處理、數(shù)據(jù)挖掘提供數(shù)據(jù)資源；其次導入“教”、“學”數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)預處理；第三對處理過的“教”、“學”數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，如進行假設檢驗、差異分析、相關分析、方差分析等[1]；第四數(shù)據(jù)挖掘后對“教”、“學”數(shù)據(jù)進行分類、估計、預測、相關性分組、復雜數(shù)據(jù)類型挖掘等。

2 云計算和大數(shù)據(jù)教育發(fā)展狀況分析

云計算和大數(shù)據(jù)助力教學改革，不僅能夠激發(fā)學生學習熱情、提升自主學習能力，而且能讓考試變得更科學、更準確。云計算和大數(shù)據(jù)教育市場前景廣闊，各國都在爭先恐后地研究云計算和大數(shù)據(jù)技術在教育教學中的應用，云計算和大數(shù)據(jù)對教育教學改革具有不可低估的重要作用。

2.1 國內外云計算和大數(shù)據(jù)在教育中的應用

美國教育部門應用數(shù)據(jù)挖掘技術創(chuàng)建的“學習分析系統(tǒng)”，主要功能是全面了解學生怎樣能夠學習更多、更好、更精確的知識；運用大數(shù)據(jù)的預測技術創(chuàng)建的“希維塔斯學習”(Civitas Learning)，主要用于分析怎樣提高學生成績的學習系統(tǒng)；加拿大教育科技公司運用數(shù)據(jù)挖掘技術和預測技術創(chuàng)建的“渴望學習”(Desire Learn)，主要通過分析學生過去學習成績的數(shù)據(jù)，預測并改善未來學習成績的大數(shù)據(jù)服務項目；美國的“夢盒學習”(DreamBox Learning)和“紐頓”(Knewton)利用大數(shù)據(jù)技術，開發(fā)出適應性學習(adaptive learning)系統(tǒng)；以及主要由教育出版公司培生集團(Pearson)開發(fā)的“我的實驗室/高手掌握”(MyLab/Mastering)，主要提供個性化的學習服務和真實可信的學習數(shù)據(jù)。這即將為全球范圍內數(shù)百萬名學生服務，提高學生學習興趣和效果，降低學校教學成本[2]。

早在20世紀90年代，計算機輔助教學改變了國內教學模式。以互聯(lián)網(wǎng)為平臺的在線學習、網(wǎng)絡課堂，以及在新技術發(fā)展的今天，精品課程、微課程、云教學平臺相繼出現(xiàn)。2007年IBM的“藍云”計劃、微軟的Windows Azure云計算平臺等，云計算在輔助教學實踐中的應用越來越多。目前國內大部分教師選擇新浪云平臺和百會平臺。大數(shù)據(jù)的到來，機遇和挑戰(zhàn)擺在面前。

2.2 現(xiàn)狀分析

在云計算和大數(shù)據(jù)背景下，課堂教學不再受時間、地域、人員的限制，而注重學生自主性的發(fā)展。自互聯(lián)網(wǎng)誕生以來，傳統(tǒng)課堂的教學模式受到挑戰(zhàn)，學生的知識更多來自于網(wǎng)絡，撼動教師在課堂上的權威地位。云計算在教育中的廣泛應用，促進了大數(shù)據(jù)在教學改革中的廣泛使用，而大數(shù)據(jù)和云計算相結合的應用，正在改變著課堂教學。課堂教學在潛移默化地發(fā)生著變化，移動互聯(lián)網(wǎng)、教育云平臺、微課在課堂上的開放使用，給課堂教學改革帶來生機和挑戰(zhàn)。課堂教學的“堅冰”在融化，教學思想觀念在逐步轉變，大數(shù)據(jù)和云計算相結合的應用正在走入課堂，給課堂教學帶來翻天覆地的大變革。

3 大數(shù)據(jù)背景下課堂教學交互平臺架構

3.1 在課堂教學交互平臺技術應用

3.2 課堂教學交互平臺架構

3.2.1 設計思想

大數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)分析的前沿技術，在當今的信息社會中，三分技術，七分數(shù)據(jù)，得數(shù)據(jù)者得天下。大數(shù)據(jù)的教育理念，是以學為中心，注重構建“學習”模式。教師變“教”為“導”；學生變“聽”為“學”。教師作為學生的向導或(導師)，其主要職責就是通過信息技術為學生創(chuàng)設一個能支持全面學習、自主創(chuàng)新、相互協(xié)作(同伴間、導師間、學生與導師、及其他)的學習大環(huán)境。按照教學內容和計劃，引導學生進入導師預設的“任務”，學生在任務的驅動下，借助大數(shù)據(jù)學習資源(包括課件、微課、信息化設計等)在導師、同伴、其他人員的相互協(xié)作和共同學習下，逐步完成導師預設的不同梯度和不同難易的多個任務或模塊。

3.2.2 教學模式

大數(shù)據(jù)背景下的教學模式，不是單一的模式，而是幾種模式相結合的產物。學校教育與互聯(lián)網(wǎng)教育相結合，可以彌補現(xiàn)行的教育與社會脫節(jié)的系統(tǒng)，將由互聯(lián)網(wǎng)組成的開放式教育學習模式所取代；而互聯(lián)網(wǎng)教育需要教育者制定教學計劃、教學內容，引導學生在特定的時間完成特定的學習任務，并加以及時評價、引導、發(fā)現(xiàn)學生的個性特點。個性化發(fā)展的教育彌補傳統(tǒng)課堂教育制度的缺陷，新的教學模式能夠根據(jù)學生個人能力、性格、興趣和愛好，提供適合個人自主學習的任務。依據(jù)學生在整個完成任務過程中的詳細數(shù)據(jù)，給予全面的評價，取得一定的學分(積分)，學生可以跳級；在完成相應時間段的教學任務后自由選擇相關的內容和任務。大數(shù)據(jù)教學模式的引入，使得學生主動探索和解決問題，教師起著引導和咨詢的作用，帶領學習攻克難關。

新的教學模式將以個性化學習為主，教育將成為終生教育，活到老，學到老。大數(shù)據(jù)背景下采用的課堂教學新模式，是學校教育與互聯(lián)網(wǎng)教育、個性化發(fā)展相結合的教學模式，各取所長，互為結合，才能蹚出大數(shù)據(jù)教學模式的一條新路來。

3.3 大數(shù)據(jù)課堂教學交互平臺

3.3.1 遵循原則

當下，在電視媒體與新媒體融合發(fā)展的過程中，片面否定電視媒體所具有的一些能力與優(yōu)勢。誤以為電視媒體與新媒體的融合發(fā)展就是以新媒體作為支撐，不斷地發(fā)展新媒體。但是，二者的融合發(fā)展要充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，避免二者的弱勢，從而找準二者的自身定位，尋求適合的發(fā)展模式，這樣才能夠促進二者的發(fā)展。新媒體的優(yōu)勢是能夠獲取更多的信息，能夠實現(xiàn)信息的快速、隨時隨地的傳播，宣傳面更廣；而電視媒體能夠保證傳播信息的真實有效性，這是新媒體所不具備的，因此，二者結合發(fā)展，能夠保證傳播信息的全面、高效，還能夠保證信息的真實可靠，從而更好地發(fā)展媒體行業(yè)。

● 整合資源，資源共享；

● 學生、老師，都是平等的，都可以成為導師；

● 學生個性發(fā)展，按學生的意愿，自由選擇導師，自由選擇任務；

● 人人參與，只要努力就能完成相應的任務，填好相應的內容，積累更多的積分，根據(jù)積分升級。

3.3.2 采用的技術

大數(shù)據(jù)和云計算技術，數(shù)據(jù)挖掘，網(wǎng)格計算，分布式計算[3]。

3.3.3 設計課堂教學交互平臺[4]

在大數(shù)據(jù)、云計算技術支持下，創(chuàng)建基于學校教育和“學生”個性化發(fā)展相結合教學模式的課堂教學交互平臺。

1) 課堂“教”與“學”交互數(shù)據(jù)處理大平臺

◆ 傳統(tǒng)授課講臺，變?yōu)榛ヂ?lián)網(wǎng)平臺+講臺，是學校教育與互聯(lián)網(wǎng)共存的教學模式，教學計劃與學生個性化發(fā)展相結合的教學模式[5]；

◆ 教師是配角，學生唱主角；教師的任務是挖掘數(shù)據(jù)，上傳教學任務資源；

◆ 教師的單一講授，變?yōu)閷W生間、學生和教師間的互動、咨詢、任務等，是教師引導與學生自主完成任務相結合的教學模式。

圖1 課堂教學全方位互動平臺

2) 評價系統(tǒng)

參與對象是教師和學生，是教師評價和學生評價相結合。

4 大數(shù)據(jù)課堂教學交互平臺案例

學生人數(shù)：45人

機房一間：50臺電腦，配有互聯(lián)網(wǎng)，多媒體，音響系統(tǒng)等

首先通過大數(shù)據(jù)云平臺共享信息，登陸注冊，填寫相關資料，并進行相關面試。然后通過這個平臺自由選擇(或炒掉)教師(可以是拿到證書后的學生)，同樣教師也選擇學生，雙向選擇。教師下發(fā)任務，限定完成時間，你也可以申請延長交作業(yè)時間；完成任務，教師給你打分，同時你也給教師打分。統(tǒng)計數(shù)據(jù)如任務的考核、積分、表現(xiàn)、態(tài)度、人際交往等一系列的數(shù)據(jù)，經分析數(shù)據(jù)、挖掘數(shù)據(jù)而形成的知識和能力考核。根據(jù)這些采集的數(shù)據(jù)，加以綜合評價和自由選擇，公平公正地選出優(yōu)秀、合格的教師和學生。

學生在新教學模式中表現(xiàn)出來的積極、主動，是在原來課堂上很少看見的，學生自由地徜徉在平臺上做任務、查資料、咨詢、討論、留言等，完成了一個又一個的任務。通過互聯(lián)網(wǎng)，學生隨時隨地都能做任務。使他們實實在在的體驗到新技術應用于教學的魅力，感受到不同于傳統(tǒng)課堂教學的學習模式。

5 展望

云計算和大數(shù)據(jù)背景下課堂教學交互平臺不足之處主要在于缺乏共享教育資源。展望未來，未來的課堂教學將與教育云、網(wǎng)絡課堂、在線教育、學校、個人相結合，在大數(shù)據(jù)技術支持下，整合和優(yōu)化教育資源，建成具有最優(yōu)質教育資源的圖書館(巨型數(shù)據(jù)庫)，讓學習者自由地通過平臺分享和貢獻資源，形成人人平等、資源共享、共同學習、共同提升的優(yōu)質教育資源大課堂。

大數(shù)據(jù)時代，一場“哥白尼式革命”，大數(shù)據(jù)教育變革像暴風雨一樣來的更加猛烈，這場教育變革需要我們不僅“洗心”，還得“換腦”，更得“醒腦”。做為教育工作者不能坐以待斃，無視大數(shù)據(jù)帶給教育的機遇和挑戰(zhàn)。主動“洗腦”，以改革開放的心態(tài)，張開手臂擁抱大數(shù)據(jù)技術時代下的教學模式，使新型的教學模式綻放耀眼的光芒。