融合教學(xué)數(shù)據(jù)的應(yīng)用型本科教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐

楊雪峰，高振剛，姜 偉，任 春，劉姁升

（1.鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 機(jī)械與交通工程系，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000；2.鄂爾多斯市第一中學(xué) 伊金霍洛校區(qū)，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 數(shù)據(jù)融合的背景

信息化技術(shù)的迅速發(fā)展和教育教學(xué)觀念的不斷更新，勢必引起高等教育的持續(xù)變革，被稱為“第四次”教育革命。進(jìn)入21世紀(jì)，我國高校引入了電化教育，各學(xué)校也在嘗試如何將技術(shù)融入教育教學(xué)中，但是有關(guān)信息化教學(xué)實(shí)踐一直受到教育理念和教育技術(shù)的雙重制約。

隨著2008年大數(shù)據(jù)的提出，教育企業(yè)、學(xué)校和學(xué)者們利用在線平臺積累了一定的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)以現(xiàn)代信息科技為支撐，具有規(guī)模性、高速性、多樣性和價值性等特征，受到了廣大教育工作者的關(guān)注。由王殿霞等，王麗珍等，陳志軍等，馮曉云等的文章，可見大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)和應(yīng)用技術(shù)的普及對高校教學(xué)的傳統(tǒng)模式、教學(xué)思維和教學(xué)內(nèi)容方面均帶來了較大的變革。

2019年，為全面振興本科教育，教育部印發(fā)關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見提出，實(shí)施一流本科課程“雙萬計劃”，經(jīng)過三年左右時間，建成萬門左右國家級和萬門左右省級一流本科課程，期中包括線上一流課程和混合式一流課程建設(shè)。2020年全面啟動線上教學(xué)，大大促進(jìn)了教育信息化水平的發(fā)展。由卞少輝等，代浩云等，林標(biāo)聲等，魯小艷等的文章可見在線教學(xué)和混合式教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及數(shù)據(jù)化的線上教學(xué)和混合式教學(xué)產(chǎn)生了良好的教學(xué)效果，促進(jìn)了教育信息化的發(fā)展。

應(yīng)用型人才培養(yǎng)與研究型學(xué)生培養(yǎng)有所區(qū)別，在我國教育信息化2.0時代的新背景下，結(jié)合培養(yǎng)“懂技術(shù)、會管理、善服務(wù)”的應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)習(xí)特點(diǎn)，匡江紅等，薛山等的文章，基于大數(shù)據(jù)信息化的人才培養(yǎng)新模式開發(fā)出適學(xué)對路的應(yīng)用型學(xué)生的培養(yǎng)模式成為現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)。

2 數(shù)據(jù)融合在教學(xué)中的應(yīng)用

隨著教學(xué)數(shù)據(jù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用逐漸廣泛，主要關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)分析、在線學(xué)習(xí)資源分析、學(xué)生作業(yè)和考試分析、學(xué)生學(xué)習(xí)效能分析以及學(xué)習(xí)評價分析。以這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)，指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計和教學(xué)反思，促進(jìn)教學(xué)改革。

2.1 學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)分析

隨著2016年招生開始，招生層次的變化以及教育信息化的不斷發(fā)展，學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)發(fā)生了較大的變化，通過問卷調(diào)查等形式可以對學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)進(jìn)行掌握。在汽車底盤構(gòu)造學(xué)情分析中，將問卷調(diào)查法和觀察法相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用型工科學(xué)生的自信心不足、學(xué)習(xí)主動性差、傳統(tǒng)授課方式與學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)不相匹配、教學(xué)材料滯后，實(shí)踐應(yīng)用性資源不足等問題。同時發(fā)現(xiàn)學(xué)生集中注意力的時間大概在8 min左右，更喜歡借助電子產(chǎn)品學(xué)習(xí)，并且認(rèn)為理實(shí)一體化的教學(xué)環(huán)境更易于學(xué)習(xí)。秉承有教無類的教育原則，結(jié)合數(shù)據(jù)分析，為更為細(xì)致的學(xué)生分類指導(dǎo)提供實(shí)際參考。

2.2 在線教學(xué)資源分析

通過分析學(xué)習(xí)人數(shù)、學(xué)習(xí)投入情況、教學(xué)資源的數(shù)量和時長等信息，綜合選擇適合學(xué)生學(xué)習(xí)的在線教學(xué)資源。汽車底盤構(gòu)造混合式教學(xué)選擇了清華大學(xué)仇斌老師團(tuán)隊(duì)建設(shè)的國家級精品課程汽車底盤構(gòu)造。該課程包括了理論課程和實(shí)踐課程的超過1 000 min的線上教學(xué)資源，教學(xué)評論多，主講教師能夠及時回復(fù)，有實(shí)際的教學(xué)意義。

2.3 學(xué)生測試數(shù)據(jù)分析

整合學(xué)生測試和作業(yè)數(shù)據(jù)，通過測試數(shù)據(jù)分析知識的掌握情況，可以總結(jié)教學(xué)中的重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)情況，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用適時調(diào)整。對教學(xué)中的難點(diǎn)重新設(shè)計和改進(jìn)，促進(jìn)教學(xué)效果和教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。主要分析易錯知識點(diǎn)的分布、核心知識點(diǎn)的確立、重難知識點(diǎn)的掌握。通過數(shù)據(jù)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時根據(jù)學(xué)生的狀態(tài)給予針對性的調(diào)整，老師通過這些數(shù)據(jù)對學(xué)生進(jìn)行歸因指導(dǎo)。

2.4 學(xué)生學(xué)習(xí)成績分析

對學(xué)生的學(xué)習(xí)成績分析，通過及格率、優(yōu)秀率、成績分布圖等直觀的數(shù)據(jù)圖表，對于教學(xué)的分析有非常重要的意義。

分析客觀題目的及格率和主觀題目的得分情況，可以得到成績折線圖。教師可以了解學(xué)生近期的學(xué)習(xí)情況，給予指導(dǎo)和幫助。分析期末成績總結(jié)教學(xué)情況，改進(jìn)教學(xué)以適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。同時學(xué)習(xí)成績的分析也可以得到教學(xué)設(shè)計、教學(xué)計劃以及及時進(jìn)行教學(xué)反思。

分析成績，以往側(cè)重及格率、優(yōu)秀率以及成績正態(tài)分布等情況。而隨著數(shù)據(jù)融合和教育信息化的發(fā)展，要挖掘數(shù)據(jù)更多的實(shí)踐意義。比如題目分布的情況、重難點(diǎn)的展示情況，各個章節(jié)的分布、課程思政的教育影響以及靈活性題目的合理設(shè)置等問題。高等教育不僅僅要傳授知識、培養(yǎng)能力，更要完成價值塑造和人格培養(yǎng)。

2.5 分析教學(xué)評價數(shù)據(jù)

教學(xué)評價包括學(xué)生對教學(xué)的評價、督導(dǎo)對教學(xué)的評價、同行對教師的評價以及教師個人的教學(xué)自評。通過各類評價數(shù)據(jù)，分析教學(xué)中存在的優(yōu)勢和不足，總結(jié)教學(xué)優(yōu)勢形成教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。對于教學(xué)中的不足，應(yīng)及時改進(jìn)。而在評價中，雖有一部分不夠準(zhǔn)確，但是足夠多的數(shù)據(jù)可以反映實(shí)際問題，所以教學(xué)評價數(shù)據(jù)融合化的處理有更大的實(shí)際意義。

2.6 分析教學(xué)反思數(shù)據(jù)

教學(xué)反思是根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況進(jìn)行再認(rèn)識、再思考，并總結(jié)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、改革優(yōu)化的過程。每節(jié)課都應(yīng)進(jìn)行教學(xué)反思，并及時記錄，總結(jié)教學(xué)反思要點(diǎn)，如學(xué)生上課情況、課程思政融入情況、教學(xué)方法的使用等。積累分析教學(xué)反思作為教學(xué)數(shù)據(jù)，可以得到更為直接的教學(xué)指導(dǎo)，更新教學(xué)案例，優(yōu)化教學(xué)評價，提升育人質(zhì)量。

3 基于數(shù)據(jù)融合的混合式教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計

基于應(yīng)用型學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)、在線教學(xué)學(xué)習(xí)資源、學(xué)生的平時測試和期末測試、學(xué)生學(xué)習(xí)效能等教學(xué)數(shù)據(jù)，對汽車底盤構(gòu)造課程進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。構(gòu)建了在線學(xué)習(xí)的第一課堂、理實(shí)一體化的第二課堂、校內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)第三課堂以及校外競賽社會實(shí)踐的第四課堂，四位一體的混合式教學(xué)模式，共同促進(jìn)學(xué)生的知識傳授、能力培養(yǎng)和價值塑造。綜合教學(xué)數(shù)據(jù)以及四個課堂，基于數(shù)據(jù)融合進(jìn)行在線學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)以及教學(xué)反思。

3.1 基于數(shù)據(jù)融合的在線學(xué)習(xí)

通過學(xué)生學(xué)習(xí)特征的調(diào)查問卷，得到應(yīng)用型本科學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和在線資源的選擇方法，選擇適合學(xué)生學(xué)習(xí)的在線資源進(jìn)行第一課堂的自主學(xué)習(xí)。擇優(yōu)選擇的學(xué)習(xí)資源包括國家級在線精品課清華大學(xué)建設(shè)的汽車底盤構(gòu)造課程、自建汽車服務(wù)專業(yè)相關(guān)課程和自建應(yīng)用型汽車底盤構(gòu)造補(bǔ)充課程。團(tuán)隊(duì)目前已建成自治區(qū)級在線開放課程兩項(xiàng)目，分別為汽車電器與電子技術(shù)和汽車維修工程，兩門課程均已在校內(nèi)上線，面向全校開放。

團(tuán)隊(duì)正在著力建設(shè)汽車底盤構(gòu)造在線開放課程，內(nèi)容主要根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和學(xué)生需求確定。比如在汽車拆裝過程中，學(xué)生希望拆卸時有教師指導(dǎo)；在課后開放實(shí)驗(yàn)室自主學(xué)習(xí)中，有在線指導(dǎo)。對于以上內(nèi)容針對性的錄制了相關(guān)指導(dǎo)視頻，對汽車拆裝的相關(guān)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目做了線上資源的建設(shè)。在學(xué)生對課程的評價中，該內(nèi)容評價較好。

通過不斷建設(shè)在線開放課程，構(gòu)建線上教學(xué)、線下教學(xué)以及混合式教學(xué)多種教學(xué)模式，逐步建成有針對性的專業(yè)課程群，為在線第一課堂服務(wù)。

3.2 基于數(shù)據(jù)融合的RDAC教學(xué)模式創(chuàng)新

通過分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，在汽車底盤構(gòu)造中逐步總結(jié)形成了RDAC創(chuàng)新教學(xué)模式。RDAC教學(xué)模式是在底盤課堂教學(xué)中形成的一個基本流程，R為常規(guī)學(xué)習(xí)（Regular Learning），D為拓展學(xué)習(xí)（Develop Learning），A為應(yīng)用學(xué)習(xí)（Applied Learning），C為挑戰(zhàn)學(xué)習(xí)（Challenge Learning），四個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，緊密圍繞汽車服務(wù)工程專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)和汽車底盤構(gòu)造的教學(xué)大綱，使學(xué)生掌握知識、提升能力、塑造價值。

以汽車傳動系統(tǒng)中的手動變速器一節(jié)為例，進(jìn)行該教學(xué)模式的闡述。在這一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，通過學(xué)生的作業(yè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在以下兩個問題：

（1）學(xué)生較為直觀地掌握了二軸式變速器的基本結(jié)構(gòu)，但是對于傳動過程的整體設(shè)計原理上還有所欠缺。

（2）學(xué)生掌握了變速傳動的原理，但是還不具備獨(dú)立設(shè)計的能力。

就以上兩個問題，與其他應(yīng)用型學(xué)校的老師探討，發(fā)現(xiàn)這是學(xué)生的共性問題?；诖?，在教學(xué)中尤其要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力和能夠獨(dú)立創(chuàng)造的信心。

1.常規(guī)學(xué)習(xí)（Regular Learning）

常規(guī)學(xué)習(xí)主要為課前回歸和重點(diǎn)難點(diǎn)的解決。課前學(xué)生在線學(xué)習(xí)，課上結(jié)合實(shí)物解決重點(diǎn)難點(diǎn)。主要是變速傳動結(jié)構(gòu)和原理的學(xué)習(xí)，其中包括換擋結(jié)構(gòu)發(fā)展的三個階段，正向傳遞擋位的變化以及倒向行駛方向的改變。

2.拓展學(xué)習(xí)（Develop Learning）

解決二軸式、三軸式變速器的特點(diǎn)和傳動路線。理實(shí)一體的課堂利于學(xué)生突破理論與實(shí)踐脫節(jié)的難點(diǎn)，利于學(xué)生集中注意力激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。課堂上積極利用信息化資源，利用EverCraft-3D展示三維結(jié)構(gòu)圖，方便學(xué)生細(xì)致觀察汽車底盤的結(jié)構(gòu)和特征，同時可以進(jìn)行裝配和爆炸演示，使學(xué)生有良好的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的體驗(yàn)。

3.應(yīng)用學(xué)習(xí)（Applied Learning）

將原來的二軸式、三軸式變速器進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)的組合，實(shí)現(xiàn)重型車使用的組合式變速器的應(yīng)用。分析組合式變速器的傳動路線，主要以小組研討形式展開。教師提前設(shè)置好問題串和問題鏈，學(xué)生分小組進(jìn)行討論分析，結(jié)合實(shí)物和動畫等資源進(jìn)行傳動路線的繪制，小組同學(xué)相互幫助，團(tuán)隊(duì)共同前進(jìn)，最后團(tuán)隊(duì)互評。小組研討的形式充分調(diào)動了同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情和自信心。

4.挑戰(zhàn)學(xué)習(xí)（Challenge Learning）

請學(xué)生設(shè)計一個3前進(jìn)1倒擋的變速器，完成后上傳到平臺。學(xué)生一起討論，解決細(xì)節(jié)難點(diǎn)。

前沿性知識和課程思政，通常為汽車上應(yīng)用的先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作原理。本節(jié)課主要從雙離合變速器的發(fā)展和設(shè)計入手，以教師為主進(jìn)行講授，同時與學(xué)生互動，使同學(xué)們完成由聽故事到行為指導(dǎo)的高階認(rèn)知轉(zhuǎn)變，激發(fā)學(xué)生對自主創(chuàng)新的認(rèn)識和專業(yè)認(rèn)同感。

在第二課堂中，基礎(chǔ)知識由學(xué)生講老師點(diǎn)撥；拓展知識進(jìn)行小組探討，學(xué)生匯報、挑戰(zhàn)學(xué)習(xí)，學(xué)生做老師點(diǎn)評。整個過程盡量將學(xué)生調(diào)動起來，發(fā)揮學(xué)生的主動性，教師應(yīng)給學(xué)生積極正確的評價和反饋。這是塑造學(xué)生專業(yè)自信心的好方法。

積極使用雨課堂進(jìn)行課堂分享和課堂互動。雨課堂可以上傳課堂討論結(jié)果，比如課堂上讓學(xué)生繪制三個擋位的變速器機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖，學(xué)生完成設(shè)計后上傳到平臺，平臺隨機(jī)抽取展示，學(xué)生一起找出設(shè)計中的問題并解決。

使用雨課堂進(jìn)行隨堂測試，包括課前測試、課后測試。通過測試可以直觀地看到在線和課上知識點(diǎn)掌握情況。在過去幾年的混合式教學(xué)中，使用在線測試，既能及時獲得反饋，同時保留了教學(xué)材料，對未來的教學(xué)有重要的參考意義。

3.3 基于數(shù)據(jù)融合的教學(xué)反思

學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)分析、在線學(xué)習(xí)資源分析、學(xué)生作業(yè)和考試分析、學(xué)習(xí)評價分析以及學(xué)習(xí)反思分析幾個內(nèi)容的分析，以這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)，指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計和教學(xué)反思，促進(jìn)教學(xué)改革。尤其是在線上線下混合式教學(xué)中，沒有固定的模式可以參考，而通過數(shù)據(jù)融合的教學(xué)反思不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，形成了“四位一體，多元育人”混合式育人模式，促進(jìn)了學(xué)生能力的全面提升。

4 總結(jié)

隨著教學(xué)數(shù)據(jù)在教育教學(xué)中的逐漸應(yīng)用，通過分析學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)、在線學(xué)習(xí)資源、學(xué)生作業(yè)和考試、學(xué)生學(xué)習(xí)效能以及學(xué)習(xí)評價，指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計和教學(xué)反思，綜合教學(xué)數(shù)據(jù)以及四個課堂，基于數(shù)據(jù)融合進(jìn)行在線學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)以及教學(xué)反思，促進(jìn)教學(xué)改革，形成適合應(yīng)用型本科學(xué)生學(xué)習(xí)的“四位一體多元育人”汽車底盤構(gòu)造混合式教學(xué)模式。通過數(shù)據(jù)融合促進(jìn)教學(xué)改革和教學(xué)優(yōu)化，提升應(yīng)用型本科工科教學(xué)效果，培養(yǎng)理論與實(shí)踐相結(jié)合、滿足社會需求的應(yīng)用型人才，提升應(yīng)用型本科教育信息化建設(shè)水平及發(fā)揮大學(xué)服務(wù)社會職能。