基于機器學(xué)習(xí)的思政教學(xué)資源共享模型設(shè)計

肖群

(常德職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 馬克思主義學(xué)院, 湖南， 常德 415000)

0 引言

如何實現(xiàn)思政教學(xué)資源的合理開發(fā)和有效利用是學(xué)校提高思政教學(xué)工作的基礎(chǔ)，也是提高教學(xué)質(zhì)量的重要因素。目前，雖然很多學(xué)校在思政教學(xué)資源的自主開發(fā)上已經(jīng)非常成熟，但是對于如何實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源共享仍然是亟待解決的難題之一[1]。

目前,我國資源管理平臺對資源的管控能力過強，教師不能更改，導(dǎo)致老舊教學(xué)資源無法及時更新，且容易誤導(dǎo)學(xué)生無法識別有用的資源，還給學(xué)校管理教學(xué)資源帶來了難度。例如，何向陽[2]指出思政教學(xué)資源利用率過低，各個學(xué)校之間的資源還處于自給自足階段，沒有形成統(tǒng)一的規(guī)范制度，并且教學(xué)資源之間無法共享，導(dǎo)致教學(xué)資源的浪費。VANPOUCKE等[3]基于機器學(xué)習(xí)的小數(shù)據(jù)素材設(shè)計方法為共享模型設(shè)計提供了參考思路。

為了實現(xiàn)思政教學(xué)的資源共享，本文提出基于機器學(xué)習(xí)的共享模型。利用聚類算法對教學(xué)資源進行分類處理，進行異構(gòu)的資源整合。實現(xiàn)教學(xué)資源的管理、發(fā)布與共享。

1 基于機器學(xué)習(xí)的教學(xué)資源數(shù)據(jù)預(yù)處理

本文在對思政教學(xué)資源進行分類時，根據(jù)不同的課程內(nèi)容和課程標準進行分類。利用聚類算法對收集到的課程數(shù)據(jù)進行分析計算[4]。

1.1 教學(xué)資源類別分析

設(shè)k-means算法中的k表示樣本分類的課程數(shù)據(jù)個數(shù)[5]，算法的實現(xiàn)過程如下：

假設(shè)給定課程標準訓(xùn)練樣本(x(1),x(2),…,x(n))，每個x(i)∈Rn。

隨機選擇k個聚類質(zhì)心點，將其表示為u1,u2,…,un∈Rn。

循環(huán)操作以下步驟直至收斂。

計算每一個樣本x(i)所屬的簇：

(1)

計算各個課程數(shù)據(jù)樣本與質(zhì)心點之間的課程內(nèi)容相似度大小[6]，選擇與課程數(shù)據(jù)樣本距離小的質(zhì)心點，同時將質(zhì)心點距離一致的樣本劃分為同一簇，完成課程數(shù)據(jù)樣本的初始分類。

重新計算每一個聚類的質(zhì)心，設(shè)x(i)都在第j簇，則

(2)

使用同一類別樣本數(shù)據(jù)的平均值作為質(zhì)心點更新的依據(jù)[7]。重復(fù)以上操作，直至收斂為止。

對采集到的數(shù)據(jù)剔除多余的單位[8]，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)值型數(shù)據(jù)；針對采集到的數(shù)據(jù)，對取值差別較大的情況進行歸一化處理，將所有值都控制在合理范圍內(nèi)。

2 思政教學(xué)資源共享模型設(shè)計方案

大多數(shù)學(xué)校在教學(xué)資源上都有自己獨立的系統(tǒng)[9]，沒有與其他學(xué)校之間建立資源共享。本文為改善此情況構(gòu)建思政教學(xué)資源共享模型。

該模型的主要使用對象為教師和學(xué)生，是一個教學(xué)與學(xué)習(xí)相結(jié)合，以及資源、互動與展示相結(jié)合的平臺，以“人類社會及其發(fā)展規(guī)律”一課為例，具體的實現(xiàn)功能如表1所示。

表1 模型結(jié)構(gòu)內(nèi)容

2.1 教學(xué)資源共享模型

建立一個中心數(shù)據(jù)庫，需要將共享模型中的所有數(shù)據(jù)整合到中心數(shù)據(jù)庫中，并按照一定的分類標準將教學(xué)資源分類。教學(xué)資源共享模型構(gòu)成如圖1所示。

圖1 教學(xué)資源共享模型

在圖1中，教學(xué)資源共享模型是建立在物理資源基礎(chǔ)之上的。它通過虛擬化物理層的各種實際資源來提供額外的服務(wù)和功能，如通用的中間件、科研數(shù)據(jù)庫、教學(xué)數(shù)據(jù)庫、管理數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理員、工作流管理人員等。在物理網(wǎng)格上，以服務(wù)器、存儲器與實際網(wǎng)絡(luò)為共享過程提供服務(wù)，如教學(xué)資源交流與合作、思政專業(yè)最新資料挖掘等。同時，物理資源之上的所有網(wǎng)格資源為建模服務(wù)，并保證其不被其他應(yīng)用集成和調(diào)用。各個層次實現(xiàn)的功能如下所述。

(1) 基礎(chǔ)層

基礎(chǔ)層主要由共享資源庫以及為共享資源庫提供數(shù)據(jù)的各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)所構(gòu)成。

(2) 環(huán)境層

實現(xiàn)模型的具體應(yīng)用，在接收到用戶的查找需求后執(zhí)行操作命令。

(3) 應(yīng)用層

由教學(xué)媒體和教學(xué)環(huán)境2部分組成，它是將結(jié)果反饋給用戶的接口部分。

在共享需求的復(fù)雜度及變化程度不是很大的情況下，采用數(shù)據(jù)庫的方式復(fù)用，復(fù)用次數(shù)越多，復(fù)用成本越大；在共享需求的復(fù)雜度及變化程度大的情況下，使用知識重用的方式復(fù)用，不管復(fù)用次數(shù)多少，復(fù)用成本不變?？偟膩碚f，通過結(jié)構(gòu)開發(fā)的教學(xué)資源共享模型可以促進資源的有效利用，而且使模型的管理也變得簡單。

2.2 教學(xué)資源共享模型功能模塊

教學(xué)資源共享模型的功能模塊實現(xiàn)教學(xué)資源共建共享的需求[10]。教學(xué)資源共享模型的功能模塊如圖2所示。

圖2 功能模塊圖

對功能模塊進行具體分析如下。

(1) 系統(tǒng)管理模塊

教師可對模型中的資源進行修改、刪除、更新等操作，并且可以對各類資源進行組的劃分，設(shè)置組的權(quán)值等。

(2) 標準管理模塊

標準管理模塊確定了模型的統(tǒng)一標準，根據(jù)標準對教學(xué)資源進行選擇，并且將不合適的資源按照標準進行修改或者刪除。

(3) 媒體素材模塊

根據(jù)思政的專業(yè)特點，按照不同的標準對教學(xué)資源進行分類，分為文本、音頻視頻、動畫、圖像等5大類。

(4) 網(wǎng)絡(luò)課程模塊

網(wǎng)絡(luò)課程是按照不同的教學(xué)策略和教學(xué)目標構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)課程模塊有2部分：按照教學(xué)目標和教學(xué)策略形成的教學(xué)內(nèi)容;網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

(5) 試題庫模塊

試題庫模塊是按照一定的教育測量理論在計算機系統(tǒng)實現(xiàn)的學(xué)科題目的集合，有試題的查找、錄入、刪除、修改、批卷分數(shù)統(tǒng)計等功能。

(6) 課件庫模塊

課件根據(jù)教學(xué)目標制定，反映了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略。

(7) 案例庫模塊

案例庫模塊中的案例主要由專家學(xué)者或經(jīng)驗豐富的教師提供。教師可以從案例庫模塊中選擇高質(zhì)量的案例，提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情。

(8) 目錄索引模塊

目錄索引模塊利用多種策略實現(xiàn)分布式存儲的課程資源進行同步，從而實現(xiàn)不同資源庫中的資源的快速檢索和定位。

3 應(yīng)用實例

為了驗證本文設(shè)計的思政教學(xué)資源共享平臺的有效性，將此模型應(yīng)用到某高校教學(xué)中。在60位教師和60位同學(xué)分別運用了30天后，采用調(diào)查問卷的方式進行調(diào)查。2次調(diào)查問卷均發(fā)出問卷160份，收回問卷150份，有效問卷150份。利用SPSS對收集回的數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，結(jié)果如表2、表3所示。

表2 教師和同學(xué)對教學(xué)資源共享模型效果評價比較

表3 教師和同學(xué)應(yīng)用后對模型效果評價與占比

在應(yīng)用共享模型后，教師和同學(xué)的感興趣程度和認知程度明顯增高(P<0.01)；同學(xué)的學(xué)習(xí)自主性和學(xué)習(xí)興趣也有所提高(P<0.05)。

通過表2可以看出，教師和同學(xué)在應(yīng)用共享模型前后的評價結(jié)果有著明顯的變化，并且教師和同學(xué)對模型都有著自己的認識，根據(jù)各自的需要去運用模型，同時也使模型具有個性化的特點。

通過表3中教師和同學(xué)應(yīng)用后對模型效果評價可知，共享模型在一些方面取得了很好的效果，但是在某些方面還需繼續(xù)改進，如項目設(shè)定不多。從總體上來看，模型對教師和同學(xué)產(chǎn)生的積極作用更多一些，豐富了學(xué)生的課堂內(nèi)容。

否定人數(shù)仍占三成左右，由于思政資源信息量大且能緊跟形勢需要不斷更新，想要最大限度地實現(xiàn)教學(xué)資源的共享共建，就必須靈活應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)。具體做法如下：

(1) 把圖像、聲音、文字等教學(xué)材料融合，實現(xiàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化整合，學(xué)生不僅可以獲取自己所需的信息，還可以將自己認為有用的信息展示給大家，實現(xiàn)資源共享。

(2) 資源信息量增加導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的功率密度不斷增加，因此，要對共享系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心管理模式進行優(yōu)化。例如，建立準確高效的無線傳播模型，擴大無線信號接收功率，使數(shù)據(jù)中心的共享機制更為完善，滿足教師與學(xué)生的需求，使其支持思政教學(xué)資源共享平臺建設(shè)。

4 總結(jié)

本文設(shè)計的教學(xué)資源共享模型，試圖將機器學(xué)習(xí)算法應(yīng)用到教學(xué)領(lǐng)域中，使分布式的教學(xué)資源形成統(tǒng)一的檢索并實現(xiàn)了資源的共享。這樣做一方面可以實現(xiàn)資源的有效利用;另一方面也為教師提高教學(xué)水平提供更多的參考平臺。教學(xué)資源共享模型有效整合與管理各類資源，實現(xiàn)快速實現(xiàn)資源的查找與應(yīng)用，對提高學(xué)校整體水平和促進教學(xué)質(zhì)量都有著積極的推動作用。