基于教育大數(shù)據(jù)的職業(yè)教育個(gè)性化自適應(yīng)教學(xué)研究
——以“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程為例

章杰侈,鄭雪芳

(江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214000)

0 引言

隨著職業(yè)教育現(xiàn)代化改革的不斷深化,信息化教學(xué)手段在職業(yè)教育中的應(yīng)用越來(lái)越普及,深刻改變了職業(yè)教育的教學(xué)模式。線上線下混合式教學(xué)模式改革正在各院校持續(xù)推進(jìn),線上教學(xué)平臺(tái)在教學(xué)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生提供了豐富的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源,拓寬了學(xué)生的學(xué)習(xí)空間,使學(xué)習(xí)不再局限于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)。在教學(xué)平臺(tái)的使用過(guò)程中,產(chǎn)生了大量學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),為開(kāi)展個(gè)性化教學(xué)提供了數(shù)據(jù)支撐[1]。中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)現(xiàn)代職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的意見(jiàn)》,提出推動(dòng)現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合,提高課堂教學(xué)質(zhì)量。教育大數(shù)據(jù)技術(shù)支持海量、多樣、高速的數(shù)據(jù)處理能力,可以用于對(duì)海量的教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)。對(duì)課前、課中、課后教學(xué)活動(dòng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘,能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確掌握每位學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度,針對(duì)性地選擇教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,從而實(shí)現(xiàn)因材施教,促進(jìn)職業(yè)教育的高質(zhì)量發(fā)展。本研究分析了“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足,介紹了教育大數(shù)據(jù)的主要特征和關(guān)鍵技術(shù),設(shè)計(jì)了基于教育大數(shù)據(jù)的個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)體系,以“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程為例,對(duì)個(gè)性化自適應(yīng)教學(xué)在職業(yè)教育中的應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行了介紹,詳細(xì)闡述了基于教育大數(shù)據(jù)的個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)體系在課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)置、教學(xué)資源選取和教學(xué)成效評(píng)估等方面的具體應(yīng)用。

1 “C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題

在“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式中,課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)的選擇主要依靠教師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn),缺少科學(xué)合理性,注重班級(jí)的宏觀整體表現(xiàn),缺乏有效的手段來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一位學(xué)生的微觀掌握情況,難以做到真正的“因材施教”,考核評(píng)價(jià)方式較為單一,過(guò)程性多元化考核無(wú)法充分開(kāi)展。高職院校教師因脫離企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐一線,對(duì)企業(yè)的新技術(shù)、新工藝、新規(guī)范的了解、掌握不夠及時(shí),課程教學(xué)內(nèi)容更新不及時(shí),無(wú)法緊密貼合崗位實(shí)際,很大程度上限制了高職院校的教學(xué)質(zhì)量提升。缺少學(xué)生前期課程過(guò)程化學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的收集和分析,無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估每個(gè)學(xué)生在素質(zhì)、知識(shí)和技能層面的學(xué)習(xí)基礎(chǔ),教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定憑借教師以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),課程思政教學(xué)目標(biāo)與崗位素質(zhì)需求之間未能良好銜接,教學(xué)目標(biāo)的精準(zhǔn)性有待進(jìn)一步提升。因缺少個(gè)性化的學(xué)情分析,無(wú)法充分掌握學(xué)生個(gè)體之間的差異,在教學(xué)過(guò)程中無(wú)法為不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)習(xí)慣的學(xué)生推送不同難度和類(lèi)型的學(xué)習(xí)資源,未能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。教學(xué)考核評(píng)價(jià)方式較為單一,主要通過(guò)階段測(cè)驗(yàn)和期末考試的形式考核學(xué)生的知識(shí)技能水平,過(guò)程性智能化考核難以實(shí)現(xiàn),缺乏課程思政教學(xué)效果評(píng)價(jià)的有效工具和方法,教師往往只能依靠主觀判斷和經(jīng)驗(yàn)來(lái)評(píng)估學(xué)生的思政素養(yǎng),無(wú)法獲得準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果,教學(xué)評(píng)價(jià)的客觀公平性有待進(jìn)一步提升。

2 教育大數(shù)據(jù)特征和關(guān)鍵技術(shù)

教育大數(shù)據(jù)是指在教育鏈和產(chǎn)業(yè)鏈中產(chǎn)生、收集和分析的大規(guī)模數(shù)據(jù)集合,它涵蓋了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)、考試結(jié)果、課程參與情況、在線學(xué)習(xí)行為和企業(yè)的崗位需求等各個(gè)方面的數(shù)據(jù)。教育大數(shù)據(jù)的目標(biāo)是通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析和挖掘,對(duì)教育決策和教育過(guò)程提供改進(jìn)優(yōu)化方法。教育大數(shù)據(jù)可以幫助教師進(jìn)行學(xué)情分析、教學(xué)評(píng)估、個(gè)性化教學(xué)、教學(xué)資源優(yōu)化、學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃等方面的工作,使教師能夠更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和問(wèn)題,及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略、方法,提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持和指導(dǎo)。

2.1 教育大數(shù)據(jù)特征

(1)規(guī)模性:教育系統(tǒng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量龐大,包括學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)、考試數(shù)據(jù)、作業(yè)記錄、學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)的規(guī)模往往是龐大的,需要依靠適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和工具進(jìn)行有效的處理和分析。

(2)多樣性:教育大數(shù)據(jù)涵蓋了多種類(lèi)型的數(shù)據(jù),包括定量數(shù)據(jù)(如考試成績(jī))和定性數(shù)據(jù)(如學(xué)生反饋),數(shù)據(jù)的來(lái)源和渠道不同,這種多樣性使得教育大數(shù)據(jù)分析更加綜合和全面。

(3)實(shí)時(shí)性:教育大數(shù)據(jù)可以是實(shí)時(shí)生成的,如通過(guò)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)記錄學(xué)生的行為數(shù)據(jù)。這種實(shí)時(shí)性使得教師能夠及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展和問(wèn)題,并做出相應(yīng)的調(diào)整和支持。

(4)復(fù)雜性:教育大數(shù)據(jù)涉及學(xué)生、教師、學(xué)校、企業(yè)等多個(gè)參與者,以及各種課程和教學(xué)活動(dòng)。這種復(fù)雜性使得教育大數(shù)據(jù)分析需要考慮多個(gè)因素和變量之間的相互關(guān)系,以獲取更全面的分析結(jié)果。

(5)價(jià)值性:教育大數(shù)據(jù)可以幫助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持、改進(jìn)教學(xué)方法和課程設(shè)計(jì)等。通過(guò)挖掘和分析教育大數(shù)據(jù),可以為教育決策和實(shí)踐提供有益的信息和指導(dǎo)。

2.2 教育大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

教育大數(shù)據(jù)作為教育領(lǐng)域的重要工具,為教育決策和改進(jìn)教育質(zhì)量提供了有力支持。在教育大數(shù)據(jù)的應(yīng)用過(guò)程中,涉及數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)預(yù)處理與清洗、數(shù)據(jù)集成與融合、數(shù)據(jù)挖掘與分析、可視化與呈現(xiàn)、預(yù)測(cè)與建模,以及個(gè)性化教學(xué)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)[2]。

(1)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ):教育大數(shù)據(jù)的首要任務(wù)是收集各種與教育相關(guān)的數(shù)據(jù),并將它們高效地存儲(chǔ)起來(lái)。數(shù)據(jù)采集可以通過(guò)傳感器、日志記錄、問(wèn)卷調(diào)查等方式進(jìn)行,涵蓋了學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄、教師的教學(xué)過(guò)程、學(xué)校的管理信息等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)用于對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理,包括數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、云存儲(chǔ)等。

(2)數(shù)據(jù)預(yù)處理與清洗:由于教育數(shù)據(jù)的來(lái)源多樣,質(zhì)量參差不齊,預(yù)處理和清洗是必不可少的環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、去重、缺失值填補(bǔ)等操作,以確保后續(xù)分析的準(zhǔn)確性和可靠性。數(shù)據(jù)清洗用于去除異常值和不一致的數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

(3)數(shù)據(jù)集成與融合:教育數(shù)據(jù)通常來(lái)自多個(gè)不同的渠道,如學(xué)生管理系統(tǒng)、教學(xué)管理系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)集成和融合技術(shù)用于將這些異構(gòu)的數(shù)據(jù)整合成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集,方便后續(xù)進(jìn)行分析和挖掘。這涉及數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)匹配等技術(shù),以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)縫整合。

(4)數(shù)據(jù)挖掘與分析:數(shù)據(jù)挖掘是教育大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)之一,旨在從大規(guī)模的教育數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的信息和模式。數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)包括聚類(lèi)分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、分類(lèi)與預(yù)測(cè)等,可以幫助教師識(shí)別學(xué)生的學(xué)習(xí)特征、分析學(xué)習(xí)路徑、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)障礙和評(píng)估教學(xué)效果等。

(5)可視化與呈現(xiàn):為了更好地理解和使用教育大數(shù)據(jù),需要采用可視化技術(shù)。通過(guò)圖表、圖像和交互式界面等方式,將復(fù)雜的數(shù)據(jù)以直觀且易于理解的形式進(jìn)行呈現(xiàn)。

(6)預(yù)測(cè)與建模:基于教育大數(shù)據(jù),可以進(jìn)行學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的預(yù)測(cè)和建模工作。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和統(tǒng)計(jì)建模等方法,根據(jù)學(xué)生的歷史數(shù)據(jù)和其他相關(guān)因素,可以預(yù)測(cè)學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)成績(jī)和表現(xiàn)。

(7)個(gè)性化教學(xué):教育大數(shù)據(jù)為個(gè)性化教學(xué)提供了有力支持。分析學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、興趣和能力,可以為每個(gè)學(xué)生量身定制適合他們的學(xué)習(xí)計(jì)劃和資源,提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。個(gè)性化教學(xué)涉及學(xué)習(xí)路徑推薦、智能輔導(dǎo)、自適應(yīng)評(píng)估等方面,從而為學(xué)生提供定制化的學(xué)習(xí)方案。

3 基于教育大數(shù)據(jù)的個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)體系設(shè)計(jì)

高職院校生源類(lèi)型豐富,具有普通高考、提前招生、對(duì)口單招、貫通培養(yǎng)、社會(huì)人員等多種不同生源,不同的學(xué)生在知識(shí)基礎(chǔ)、認(rèn)知水平、實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)特點(diǎn)方面具有顯著的差異,即使是同一個(gè)學(xué)生,在不同階段的學(xué)習(xí)需求也會(huì)動(dòng)態(tài)變化。以往統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容和單一的教學(xué)方式已無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求,在教學(xué)過(guò)程中引入教育大數(shù)據(jù)理念,應(yīng)用教育大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)時(shí)跟蹤記錄每位學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程、分析存在的問(wèn)題、提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)已成為現(xiàn)代職業(yè)教育的必然趨勢(shì)。基于教育大數(shù)據(jù)的個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)體系包含數(shù)據(jù)層、分析層、應(yīng)用層和用戶(hù)層四個(gè)層次,如圖1所示。

3.1 數(shù)據(jù)層

教學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集是個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)體系的基礎(chǔ),是準(zhǔn)確進(jìn)行學(xué)情分析并提供針對(duì)性學(xué)習(xí)支持的關(guān)鍵。職業(yè)教育面向崗位需求培養(yǎng)人才,教育大數(shù)據(jù)是教學(xué)過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和企業(yè)崗位需求數(shù)據(jù)的集合,這些數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在校內(nèi)外各種信息化平臺(tái)中。校內(nèi)平臺(tái)包括智慧教學(xué)平臺(tái)、教務(wù)系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)等,校外平臺(tái)包括企業(yè)招聘網(wǎng)站、行業(yè)協(xié)會(huì)網(wǎng)站等。教育大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)規(guī)模龐大、數(shù)據(jù)類(lèi)型繁多,傳統(tǒng)的人工數(shù)據(jù)采集方法已無(wú)法滿(mǎn)足教育大數(shù)據(jù)的處理需求。為了支撐個(gè)性化學(xué)習(xí)體系的構(gòu)建,采用ETL工具進(jìn)行校內(nèi)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集,采用網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)工具進(jìn)行校外平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集。采集的數(shù)據(jù)主要分為學(xué)生數(shù)據(jù)、崗位數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù)三大類(lèi),具體數(shù)據(jù)指標(biāo)如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)采集指標(biāo)

其中,學(xué)生數(shù)據(jù)反映學(xué)生的知識(shí)技能掌握情況和學(xué)習(xí)特點(diǎn),包括學(xué)生身份信息(如專(zhuān)業(yè)、年級(jí)、生源類(lèi)型)、資源學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)(如資源偏好、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、下載分享等)、教學(xué)互動(dòng)(如成果分享、參與討論等)、教學(xué)評(píng)價(jià)(如作業(yè)成績(jī)、測(cè)試成績(jī)、考試成績(jī)等)、雙創(chuàng)實(shí)踐(如社團(tuán)活動(dòng)、社會(huì)實(shí)踐、技能競(jìng)賽)等數(shù)據(jù);崗位數(shù)據(jù)反映企業(yè)的人才需求,包括崗位名稱(chēng)、典型工作任務(wù)、知識(shí)技能及素養(yǎng)需求等數(shù)據(jù);資源數(shù)據(jù)用于個(gè)性化學(xué)習(xí)推薦,包括教學(xué)資源編號(hào)、類(lèi)型、摘要、關(guān)鍵詞、難度、評(píng)分、對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)等數(shù)據(jù)。

3.2 分析層

分析層對(duì)數(shù)據(jù)層采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,完成學(xué)生的學(xué)習(xí)者模型、課程的領(lǐng)域知識(shí)模型,以及自適應(yīng)推薦引擎的構(gòu)建。學(xué)習(xí)者模型,用于生成學(xué)生的數(shù)字畫(huà)像,即學(xué)生信息標(biāo)簽化。以數(shù)據(jù)層的多維數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過(guò)Spark大數(shù)據(jù)分析技術(shù)生成學(xué)生的知識(shí)水平、認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格等標(biāo)簽信息。通過(guò)作業(yè)成績(jī)、理論測(cè)試成績(jī)數(shù)據(jù),分析出學(xué)生的知識(shí)水平;通過(guò)操作考核成績(jī)、雙創(chuàng)實(shí)踐數(shù)據(jù),分析學(xué)生的能力水平;通過(guò)資源學(xué)習(xí)、分享和收藏等數(shù)據(jù),分析學(xué)生的資源偏好和學(xué)習(xí)習(xí)慣。領(lǐng)域知識(shí)模型表征課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu),采用知識(shí)圖譜法進(jìn)行課程的領(lǐng)域知識(shí)模型構(gòu)建[3]。知識(shí)圖譜是一種結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表示方法,用于描述事物之間的關(guān)系和屬性,基于語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的概念,將實(shí)體、概念和關(guān)系組織起來(lái),形成一個(gè)具有層次結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義關(guān)聯(lián)的知識(shí)庫(kù)。知識(shí)圖譜的構(gòu)建過(guò)程包括知識(shí)的抽取、表示和鏈接。知識(shí)抽取是指從結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中提取出有意義的知識(shí)片段;知識(shí)表示是將抽取的知識(shí)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可理解的形式,通常使用三元組“實(shí)體—關(guān)系—實(shí)體”表示;知識(shí)鏈接是將不同數(shù)據(jù)源中的知識(shí)進(jìn)行連接,建立起關(guān)聯(lián)性和一致性。知識(shí)圖譜包含知識(shí)節(jié)點(diǎn)、知識(shí)關(guān)聯(lián)和認(rèn)知狀態(tài)三個(gè)基本要素。知識(shí)節(jié)點(diǎn)表示課程中基本的知識(shí)技能點(diǎn),知識(shí)關(guān)聯(lián)表示知識(shí)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系,是構(gòu)建知識(shí)圖譜結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵,包括父子關(guān)系、前置后繼關(guān)系、兄弟關(guān)系和平行關(guān)系等,認(rèn)知狀態(tài)表示學(xué)生對(duì)知識(shí)技能的學(xué)習(xí)掌握程度。自適應(yīng)推薦引擎基于學(xué)習(xí)者畫(huà)像和課程知識(shí)圖譜,在充分評(píng)估學(xué)生的知識(shí)水平、認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,綜合采用基于內(nèi)容的推薦、協(xié)同過(guò)濾推薦和混合推薦算法實(shí)時(shí)提供針對(duì)性的學(xué)習(xí)資源,同時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測(cè)分析,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者畫(huà)像的動(dòng)態(tài)更新維護(hù)。

3.3 應(yīng)用層

3.3.1 學(xué)習(xí)路徑

學(xué)習(xí)路徑是一個(gè)有組織和有計(jì)劃的學(xué)習(xí)過(guò)程,包括學(xué)習(xí)時(shí)間的分配和學(xué)習(xí)資源的選取。學(xué)習(xí)路徑能夠幫助學(xué)生逐步掌握特定領(lǐng)域的知識(shí)和技能,建立起系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)框架,體現(xiàn)學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)的序列化和系統(tǒng)性[4]。個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)具有海量的學(xué)習(xí)資源,如果沒(méi)有學(xué)習(xí)路徑作為指引,學(xué)生容易產(chǎn)生“知識(shí)迷航”問(wèn)題。結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)特點(diǎn),為其智能推薦個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑,對(duì)提升自適應(yīng)個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)質(zhì)量具有重要意義。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài),在知識(shí)圖譜的基礎(chǔ)上,基于EKGCM模型,通過(guò)智能優(yōu)化算法對(duì)知識(shí)元進(jìn)行動(dòng)態(tài)規(guī)劃與重組,生成每位學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑。

3.3.2 學(xué)習(xí)資源

不同的學(xué)生具有不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格,學(xué)習(xí)風(fēng)格指的是學(xué)習(xí)者持續(xù)一貫的帶有個(gè)性特征的學(xué)習(xí)方式,是學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)傾向的總和,表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者對(duì)不同類(lèi)型學(xué)習(xí)資源的偏好。VARK學(xué)習(xí)風(fēng)格模型將學(xué)習(xí)者分為視覺(jué)型學(xué)習(xí)者、聽(tīng)覺(jué)型學(xué)習(xí)者、讀寫(xiě)型學(xué)習(xí)者和動(dòng)覺(jué)型學(xué)習(xí)者4種類(lèi)型[5],如表2所示。視覺(jué)型學(xué)習(xí)者偏向視頻、動(dòng)畫(huà)、圖片等多媒體學(xué)習(xí)資源,聽(tīng)覺(jué)型學(xué)習(xí)者偏向音頻學(xué)習(xí)資源,讀寫(xiě)型學(xué)習(xí)者偏向文檔學(xué)習(xí)資源,動(dòng)覺(jué)型學(xué)習(xí)者偏向仿真軟件、游戲等學(xué)習(xí)資源。根據(jù)分析層生成的學(xué)生數(shù)字畫(huà)像,對(duì)不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生推送相應(yīng)類(lèi)型的學(xué)習(xí)資源,以滿(mǎn)足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣,有助于激發(fā)和維持學(xué)習(xí)興趣,從而提高學(xué)習(xí)效率。

表2 VARK學(xué)習(xí)風(fēng)格分類(lèi)

3.3.3 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的課程評(píng)價(jià)往往存在評(píng)價(jià)維度缺乏、評(píng)價(jià)主體單一、評(píng)價(jià)方式有限等問(wèn)題,難以體現(xiàn)客觀性?；诮逃髷?shù)據(jù)的數(shù)字化評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)了從“經(jīng)驗(yàn)主義”“數(shù)據(jù)局限”“單一維度”走向“數(shù)據(jù)主義”“海量數(shù)據(jù)”“多元維度”,全面采集課前、課中、課后教學(xué)各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)[6],構(gòu)建了多維度、多主體、融入課程思政的智能化評(píng)價(jià)方式,使評(píng)價(jià)結(jié)果更為全面客觀。

3.4 用戶(hù)層

用戶(hù)層為學(xué)生、教師、企業(yè)管理者等教學(xué)主體提供可視化的交互界面,提供學(xué)習(xí)過(guò)程可視化服務(wù)。通過(guò)可視化技術(shù),將教育數(shù)據(jù)以圖表、圖像、圖形等形式呈現(xiàn),幫助用戶(hù)更好地理解和分析數(shù)據(jù)[7]。通過(guò)教育大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)分析技術(shù)實(shí)時(shí)量化跟蹤學(xué)習(xí)過(guò)程;通過(guò)圖表等形式對(duì)學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)進(jìn)度、評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行可視化呈現(xiàn),學(xué)生可以直觀了解自己的學(xué)習(xí)認(rèn)知的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程;學(xué)生通過(guò)分析自己的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),了解自己的學(xué)習(xí)習(xí)慣和偏好,合理規(guī)劃學(xué)習(xí)時(shí)間和資源,優(yōu)化學(xué)習(xí)策略,提高學(xué)習(xí)效果和成績(jī)。通過(guò)教育大數(shù)據(jù)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)偏好,教師可以為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源,以滿(mǎn)足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。教師還可以利用教育大數(shù)據(jù)評(píng)估教學(xué)效果,不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。教育大數(shù)據(jù)可以為用人單位提供更全面和準(zhǔn)確的人才評(píng)估信息,包括學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)、技能水平和學(xué)習(xí)歷程等。企業(yè)可以根據(jù)以上信息分析學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和能力,獲取人才培養(yǎng)與崗位需求的匹配度,以實(shí)時(shí)給予教學(xué)改進(jìn)意見(jiàn),促進(jìn)學(xué)校人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

4 個(gè)性化自適應(yīng)教學(xué)在“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程中的應(yīng)用實(shí)踐

4.1 確定課程內(nèi)容

利用教育大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)崗位需求進(jìn)行分析,包括分析招聘網(wǎng)站、行業(yè)報(bào)告、企業(yè)需求數(shù)據(jù)等,掌握學(xué)生主要就業(yè)崗位的知識(shí)、技能和素質(zhì)需求。通過(guò)與學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和匹配,確定學(xué)生的優(yōu)勢(shì)和不足,調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,從而提升教學(xué)內(nèi)容選擇與崗位需求的匹配度?！癈語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)與企業(yè)調(diào)研相結(jié)合的方式采集學(xué)生的就業(yè)崗位、工作內(nèi)容和能力需求等相關(guān)數(shù)據(jù),基于職業(yè)能力分析法確定課程的教學(xué)內(nèi)容。為了滿(mǎn)足個(gè)性化教學(xué)需要,將教學(xué)項(xiàng)目分解細(xì)化為具體的知識(shí)技能點(diǎn),制作配套的微課視頻、電子課件、動(dòng)畫(huà)、練習(xí)題、企業(yè)工程案例、仿真軟件等數(shù)字教學(xué)資源,并對(duì)不同的資源打上不同的標(biāo)簽,完成個(gè)性化自適應(yīng)教學(xué)所需的課程資源建設(shè)。

4.2 開(kāi)展學(xué)情分析

將在線教學(xué)平臺(tái)與教務(wù)系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)打通,實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生在校學(xué)習(xí)與生活數(shù)據(jù)的合理采集。通過(guò)對(duì)生源類(lèi)型、生源地、高考成績(jī)、已學(xué)課程、課程成績(jī)、上網(wǎng)記錄、競(jìng)賽獲獎(jiǎng)、課外活動(dòng)參與情況等數(shù)據(jù)的分析,確定現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)專(zhuān)業(yè)2020級(jí)學(xué)生的知識(shí)和技能基礎(chǔ)、認(rèn)知和實(shí)踐能力、學(xué)習(xí)特點(diǎn)三個(gè)維度的學(xué)情分析結(jié)果。在知識(shí)和技能基礎(chǔ)分析方面,通過(guò)教育大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)學(xué)生的前期課程考試成績(jī)、課前測(cè)試成績(jī)、討論區(qū)提問(wèn)信息等進(jìn)行分析,獲取學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)技能點(diǎn)的掌握程度。在認(rèn)知和實(shí)踐能力分析方面,通過(guò)教育大數(shù)據(jù)技術(shù),收集學(xué)生的編程作業(yè)、項(xiàng)目實(shí)踐等數(shù)據(jù),結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和自然語(yǔ)言處理等技術(shù),對(duì)學(xué)生的編程思維、問(wèn)題解決能力、代碼風(fēng)格等進(jìn)行分析,獲取關(guān)于學(xué)生認(rèn)知和實(shí)踐能力的評(píng)估結(jié)果。在學(xué)習(xí)特點(diǎn)分析方面,通過(guò)教育大數(shù)據(jù)技術(shù),對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,如學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)資源的使用等,掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好、學(xué)習(xí)風(fēng)格,以及學(xué)習(xí)模式。通過(guò)應(yīng)用教育大數(shù)據(jù)技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)班級(jí)每位學(xué)生學(xué)情的精準(zhǔn)分析。針對(duì)存在的薄弱環(huán)節(jié),在課前通過(guò)教育大數(shù)據(jù)教學(xué)平臺(tái)推薦的個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源,縮小不同學(xué)生間的學(xué)習(xí)進(jìn)度差異,為課堂教學(xué)提供足夠的知識(shí)技能儲(chǔ)備。

4.3 設(shè)定教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)教育大數(shù)據(jù)學(xué)情分析結(jié)果,參照國(guó)家專(zhuān)業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合企業(yè)崗位職業(yè)能力要求和社會(huì)主義核心價(jià)值觀,確定課程教學(xué)目標(biāo),包括思政目標(biāo)、知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)。以傳統(tǒng)教學(xué)中最難設(shè)定的思政目標(biāo)為例,通過(guò)教育大數(shù)據(jù)技術(shù),分析崗位技能要求、職業(yè)道德規(guī)范和綜合素養(yǎng)要求等方面的數(shù)據(jù),掌握學(xué)生在就業(yè)中所需具備的能力和素養(yǎng),通過(guò)對(duì)學(xué)生校內(nèi)學(xué)習(xí)生活大數(shù)據(jù)的分析,掌握學(xué)生多維度的素質(zhì)養(yǎng)成情況,結(jié)合社會(huì)主義核心價(jià)值觀對(duì)個(gè)人成長(zhǎng)層面的要求,針對(duì)學(xué)生存在的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)提升,凝練了“理想信念、職業(yè)素養(yǎng)、科學(xué)精神”三個(gè)層面的課程思政教學(xué)目標(biāo),如圖2所示。

4.4 選取教學(xué)資源

課程資源是知識(shí)、技能和思政教育的載體,資源的系統(tǒng)性和針對(duì)性直接影響教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。不同學(xué)生在學(xué)習(xí)“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程時(shí)具有不同的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)風(fēng)格,個(gè)性化教學(xué)需要根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和需求,選擇適合的教學(xué)資源,以滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。通過(guò)合理選擇教學(xué)資源,個(gè)性化教學(xué)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成效和滿(mǎn)意度。學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求和興趣選擇適合自己的學(xué)習(xí)資源,這樣學(xué)習(xí)更有針對(duì)性和自主性,學(xué)生能夠更好地掌握C語(yǔ)言的知識(shí)和技能。通過(guò)教育大數(shù)據(jù)技術(shù),充分挖掘每個(gè)任務(wù)中蘊(yùn)含的思政元素,匹配篩選對(duì)應(yīng)的思政素材,以課程項(xiàng)目一為例,思政元素和素材分析結(jié)果如表3所示。在課程資源開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中,應(yīng)用教育大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)資源的類(lèi)型、難度及涉及的知識(shí)、技能和思政元素進(jìn)行標(biāo)注,根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生特點(diǎn),靈活構(gòu)建課程內(nèi)容。在“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)資源建設(shè)過(guò)程中,針對(duì)每個(gè)獨(dú)立的知識(shí)技能點(diǎn)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)文檔、視頻、動(dòng)畫(huà)等教學(xué)資源,建設(shè)了顆粒化的教學(xué)資源體系。在組課時(shí),設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)任務(wù)和拓展任務(wù)兩種不同層級(jí)的任務(wù),供不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí),從而實(shí)施分層分級(jí)的教學(xué)模式。借助教育大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠完成資源數(shù)量、占比及資源類(lèi)型變化趨勢(shì)的統(tǒng)計(jì)分析,有利于課程教學(xué)資源的不斷完善。

圖2 課程思政目標(biāo)

表3 思政元素和素材分析結(jié)果

4.5 評(píng)估教學(xué)成效

傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程主要采用測(cè)驗(yàn)、考試等終結(jié)性評(píng)價(jià)方式,因缺乏有效的技術(shù)手段,形成性評(píng)價(jià)的應(yīng)用較少,評(píng)價(jià)主體以教師為主,學(xué)生在教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程中的參與較少。評(píng)價(jià)往往只關(guān)注學(xué)生的最終分?jǐn)?shù),忽略了學(xué)生的成長(zhǎng)進(jìn)步,不能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過(guò)教育大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用,能夠綜合使用形成性評(píng)價(jià)和過(guò)程性評(píng)價(jià),引入多元的評(píng)價(jià)主體,采集記錄每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和成果數(shù)據(jù),評(píng)估分析學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)步情況,從而構(gòu)建過(guò)程性、多元化、增值性的教學(xué)評(píng)價(jià)體系?！癈語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)評(píng)價(jià)方式如圖3所示,將課程思政納入課前、課中和課后考核全過(guò)程,將課程的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能與思政教育融為一體。引入了教師、學(xué)生、企業(yè)工程師、平臺(tái)等多元化的評(píng)價(jià)主體,采用教師評(píng)價(jià)學(xué)生、學(xué)生互評(píng)、學(xué)生自評(píng)、企業(yè)評(píng)價(jià)等多種評(píng)價(jià)方式。其中,思政素質(zhì)評(píng)價(jià)維度包括線上資源學(xué)習(xí)完成率、課堂活動(dòng)參與度、小組合作貢獻(xiàn)度、程序編寫(xiě)規(guī)范性、課外實(shí)踐活動(dòng)參與情況等多個(gè)方面,跟蹤評(píng)估每位學(xué)生的價(jià)值觀和情感態(tài)度變化情況,使課程思政教學(xué)評(píng)價(jià)更加客觀公正。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果為學(xué)生提供針對(duì)性的指導(dǎo)和學(xué)習(xí)支持,促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化成長(zhǎng),從而實(shí)現(xiàn)因材施教。

圖3 多維度、多主體的過(guò)程性教學(xué)評(píng)價(jià)方式

5 結(jié)語(yǔ)

個(gè)性化自適應(yīng)教學(xué)是教育大數(shù)據(jù)時(shí)代職業(yè)教育發(fā)展的必然趨勢(shì),是以學(xué)習(xí)者為中心的教育理念在信息技術(shù)支撐下的落實(shí),充分尊重每個(gè)學(xué)生個(gè)體的特征差異,實(shí)現(xiàn)了因材施教。針對(duì)“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足,設(shè)計(jì)了一種基于教育大數(shù)據(jù)的個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)體系,闡述了每一層的核心功能和關(guān)鍵技術(shù),并進(jìn)一步介紹了該個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)體系在“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革中的具體應(yīng)用。在科學(xué)設(shè)置教學(xué)目標(biāo)、精準(zhǔn)推薦教學(xué)資源、客觀評(píng)估教學(xué)成效等方面發(fā)揮了教育大數(shù)據(jù)的強(qiáng)大力量,為同類(lèi)課程的個(gè)性化教學(xué)改革提供了理論指導(dǎo)和實(shí)踐參考。