基于大數(shù)據(jù)職中生物課程教學(xué)改革路徑探究

區(qū)淑廉，朱 雯

區(qū)淑廉/星海音樂學(xué)院附屬中等音樂學(xué)校講師（廣東廣州510500）；朱雯/星海音樂學(xué)院附屬中等音樂學(xué)校副校長，高級講師，碩士（廣東汕頭510500）。

一、大數(shù)據(jù)的概念及特征

大數(shù)據(jù)的定義，目前在學(xué)術(shù)界尚未形成一個統(tǒng)一的定論，全球知名咨詢公司麥肯錫首次提出了大數(shù)據(jù)的概念，即數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到每一個行業(yè)和業(yè)務(wù)職能領(lǐng)域，逐漸成為重要的生產(chǎn)因素，而人們對于海量數(shù)據(jù)的運(yùn)用將預(yù)示這新一波生產(chǎn)率增長和消費(fèi)者盈余浪潮的到來。[1]維基百科中定義大數(shù)據(jù)為“大數(shù)據(jù)是指所涉及的數(shù)據(jù)量規(guī)模巨大到無法通過目前主流軟件工具，在合理時間內(nèi)達(dá)到截取、管理、處理并整理成為幫助企業(yè)經(jīng)營決策更積極目的的信息”。[2]

對于大數(shù)據(jù)的特征，IBM提出了3V或V3特征指標(biāo)，即數(shù)量（Volume）、種類（Variety）和速度（Velocity），由此概括大數(shù)據(jù)的概念為具有龐大容量、極快速度和種類豐富的數(shù)據(jù)。[3]IDC則認(rèn)為大數(shù)據(jù)具有4V特征，即“通過使用高速（Velocity）的采集、發(fā)現(xiàn)和分析，從超大容量（Volume）的多樣（Variety）數(shù)據(jù)中經(jīng)濟(jì)地提取價值（Value）”。[4]由此可見，大數(shù)據(jù)的主要特征是具有龐大的數(shù)量特征、多樣的數(shù)據(jù)種類以及強(qiáng)大數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理速度，以上三個特征可歸結(jié)為大數(shù)據(jù)在效率方面的優(yōu)勢，而IDC提出的4V特征則在此基礎(chǔ)上，突出強(qiáng)調(diào)了大數(shù)據(jù)應(yīng)以獲得價值量高的信息為目的這一完成效果問題。

二、傳統(tǒng)生物課程的教學(xué)路徑

（一）單向課程教學(xué)路徑

從知識的授受方向來看，單向課程教學(xué)路徑主要分為兩種：一是由教師指向?qū)W生的單向知識傳授過程。即教師通過用板書、語言、多媒體課件演示以及習(xí)題反饋等方式對學(xué)生進(jìn)行知識傳授和強(qiáng)化記憶。這里的板書教學(xué)、面對面授課以及課件演示授課是指教師在講臺運(yùn)用板書、課本以及多媒體課件等輔助工具，將課程內(nèi)容以更直觀的方式傳授給學(xué)生。例如，在講述《生物圈中的人》時，教師制定人類與生物圈信息知識的每一節(jié)的課程教學(xué)方案，并在課堂中以講授和多媒體課件演示等方式向?qū)W生傳授相應(yīng)的課程知識；二是由學(xué)生指向教師的單向課程知識學(xué)習(xí)的反饋過程，如作業(yè)反饋、預(yù)習(xí)反饋、考試反饋等方式。上述的兩種單向課程教學(xué)路徑在方向上是相反的，在時間和空間上也是分離的，也就是說，兩種方向相反的活動無法在同一時空上進(jìn)行，從而產(chǎn)生知識活動的兩種情景：一種是學(xué)生在獲取知識和反饋知識的兩個過程中，既是離散的，又是低效率的；另一種是教師傳授知識時，既無法在課堂中及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)程度，又無法更進(jìn)一步感知自己的教學(xué)效果，教學(xué)積極性受到影響，甚至因此降低了教學(xué)質(zhì)量。

（二）雙向課程教學(xué)路徑

雙向課程教學(xué)路徑是在單向教學(xué)路徑基礎(chǔ)上的一種改革，其創(chuàng)新點就是增加互動學(xué)習(xí)。強(qiáng)調(diào)師生在課堂中的即時交流，讓學(xué)生感覺自己是課堂的主人，而不是一個聽眾或旁觀者。通過加強(qiáng)學(xué)生在課堂當(dāng)中的參與度，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果。例如，在講授“呼吸道對空氣的處理”這一節(jié)，當(dāng)講到聲帶和發(fā)聲的知識結(jié)構(gòu)時，針對呼吸道的作用，結(jié)合音樂學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)和學(xué)科特點，進(jìn)一步闡明唱歌的發(fā)聲方法與聲帶的結(jié)構(gòu)和呼吸的相互作用；同時，通過讓學(xué)生參與氣息體驗活動,增強(qiáng)其對呼吸與氣沉丹田的理解。該教學(xué)模式通過學(xué)習(xí)與體驗的互動，通過理論與實際的即時交流，既能涉及學(xué)生專業(yè)對口的知識取向，為講授“呼吸道對空氣的處理”教學(xué)的重點打下基礎(chǔ)，又能激活學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，實效性和可操作性高?；邮綄W(xué)習(xí)主要有三種形式：一是開放式問答形式，即師生間以一問一答的形式進(jìn)行交流，問和答的角色可互換。該形式讓教師更好地了解學(xué)生的接受程度，使學(xué)生加深對教學(xué)內(nèi)容的理解；二是課堂游戲形式，通過開展與課程相關(guān)的游戲，強(qiáng)化學(xué)生對課程內(nèi)容的印象和興趣，深化師生彼此交流的感情；三是辯論賽形式，學(xué)生進(jìn)行辯論賽，老師作為裁判給予即時的引導(dǎo)，加強(qiáng)課堂的趣味性和學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

三、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下生物課程的教學(xué)路徑

（一）網(wǎng)絡(luò)課程

21世紀(jì)以來，電子信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)課堂這種生物課程教學(xué)路徑成為我們所熟知的新型課程模式。網(wǎng)絡(luò)課堂的興起，主要源于其能打破時間、空間的局限，使處于不同時間點、不同地域的師生能在同一平臺中進(jìn)行教學(xué)活動；同時，網(wǎng)絡(luò)課堂能利用網(wǎng)絡(luò)資源，擴(kuò)大學(xué)生獲取知識的途徑和數(shù)量。但網(wǎng)絡(luò)課程也有其弊端和缺陷，主要體現(xiàn)在三個方面：一是網(wǎng)絡(luò)課程是單向的課程教學(xué)路徑，不僅是知識傳輸路徑的單向，更可能導(dǎo)致時間上的滯后和溝通不對稱的問題；二是網(wǎng)絡(luò)課程更多地需要學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)，學(xué)會自我監(jiān)督，而且有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。然而中職學(xué)校的學(xué)生，大多自我監(jiān)督能力較低，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，如若采取此種學(xué)習(xí)模式，缺乏監(jiān)督時，很容易使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)跟不上、長期缺課等嚴(yán)重問題；三是網(wǎng)絡(luò)課程的前提是要有電腦和網(wǎng)絡(luò)，但在偏遠(yuǎn)地區(qū)或一些發(fā)展較落后的郊區(qū)學(xué)校，并沒有相關(guān)的資源來滿足開展這類教學(xué)活動的需求。

（二）微課

微課是以提供碎片化、移動化的學(xué)習(xí)新體驗而興起的新型生物課程路徑。隨著微博、微信等社交軟件的興起和迅速發(fā)展，微課的規(guī)模也越來越大。微課主要是一種以五到十分鐘，甚至更短時間的微型課程內(nèi)容為主題的新型教學(xué)模式，主要以視頻的形式出現(xiàn)，具有時間短、內(nèi)容精、模塊化、情景化、半結(jié)構(gòu)化的特色[5]，能幫助學(xué)生利用好零碎、松散的時間，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。對于職中學(xué)生而言，生物課程的學(xué)習(xí)并不是主要的科目，往往是容易被學(xué)生忽略的科目之一。因此，應(yīng)利用零碎的時間，讓學(xué)生們在空余時間內(nèi)將核心內(nèi)容掌握。例如，通過建立學(xué)生QQ群（或微博），掌握《生物圈中的人》的最后一章“人類活動對生物圈的影響”的課程教學(xué)重點：一是人口增長及對環(huán)境的影響；二是人類破壞環(huán)境的后果；三是人類保護(hù)環(huán)境的重要性。 難點是分析人口增長對環(huán)境的影響，從學(xué)生自身出發(fā)，結(jié)合獨(dú)生子女的現(xiàn)狀，進(jìn)一步闡明計劃生育的重要性和必要性等。圍繞人類對生物圈影響這一主題的重點和難點，通過QQ群（或微博）發(fā)送給學(xué)生，既能引起學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的興趣，主動接受重點學(xué)習(xí)內(nèi)容，又能充分利用碎片化和移動化的時間，激活學(xué)生聯(lián)系實際地思考難點問題，再加之課后作業(yè)的鞏固溫習(xí)，對于中等職業(yè)這類學(xué)生，尤其是音樂術(shù)科學(xué)生的生物課程學(xué)習(xí)，成效顯著。微課也存在一些弊端，如果說學(xué)生自控能力和知識基礎(chǔ)較差的話，就比較難把握學(xué)習(xí)進(jìn)程。

（三）MOOC

大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程，即MOOC模式是結(jié)合了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)課程和微課的升級版和整合版新型教學(xué)模式。MOOC教學(xué)模式與微課課程相比，雖然在時間上相差不遠(yuǎn)，但對上課質(zhì)量上把關(guān)較嚴(yán)。在MOOC教學(xué)視頻當(dāng)中，每隔三到五分鐘就會彈出問題框，需要學(xué)生針對課程內(nèi)容參與問答環(huán)節(jié)，若回答錯誤還需繼續(xù)作答，只有回答正確后才能繼續(xù)觀看視頻，而教師可以了解到每一位學(xué)生的視頻觀看進(jìn)展，若學(xué)生沒有完成視頻學(xué)習(xí)任務(wù)，教師的電腦終端會有提示，這便加強(qiáng)了教師對學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率的監(jiān)控，也能對學(xué)生形成一種良性的學(xué)習(xí)壓力。當(dāng)然，這種教學(xué)模式要求較高，一是要求學(xué)生要有自主和自力學(xué)習(xí)的自覺性；二是教師要有較強(qiáng)的事業(yè)心和責(zé)任感。

四、基于大數(shù)據(jù)生物課程教學(xué)路徑模塊

上述所提及的網(wǎng)絡(luò)課程、微課以及MOOC課程模式三種新型生物課程教學(xué)路徑，皆有其優(yōu)缺點，其共同弊端是缺乏對學(xué)生學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)效果的監(jiān)控以及缺乏對教師授課效果、授課積極性的評價，缺乏對師生間、老師與家長以及家長與學(xué)生之間對教學(xué)、學(xué)習(xí)質(zhì)量的了解和監(jiān)督途徑。為了解決上述問題，本文建立基于大數(shù)據(jù)的生物課程教學(xué)路徑模型 （如圖1所示），該模型共分為四大模塊：教師教學(xué)模塊、學(xué)生學(xué)習(xí)模塊、家長監(jiān)督模塊和大數(shù)據(jù)管理模塊。

（一）教師教學(xué)模塊

圖1 基于大數(shù)據(jù)的生物課程教學(xué)路徑模型

教師教學(xué)模塊主要包括了三部分的內(nèi)容，分別是傳統(tǒng)模式、互動模式以及新型模式。傳統(tǒng)模式雖然有互動性低、反饋滯后的缺陷，但卻是傳授知識的一種重要方式，起到基礎(chǔ)性的作用?；幽Ｊ侥茉趥鹘y(tǒng)模式的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)師生間交流、溝通的頻率，通過對話、游戲、辯論等形式，增強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的理解，強(qiáng)化對知識的記憶，同時教師能更快更好地了解教學(xué)效果，及時對教學(xué)模式進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化.新型模式是運(yùn)用高新技術(shù)，克服在日常課程教學(xué)中遇到的時間、空間的授課限制，為學(xué)生聽課提供了更多的途徑和渠道。在新型模式中，微課這種形式，只能作為傳統(tǒng)教學(xué)的一種輔助和補(bǔ)充模式，因為在短時間內(nèi)，很難將一個課程的內(nèi)容進(jìn)行深入、系統(tǒng)、詳細(xì)的分析和講解，對日后系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和測試成績也有一定的影響，特別是對基礎(chǔ)較差的學(xué)生，快節(jié)奏的課程往往使他們無法消化和吸收課程內(nèi)容。因此，在基于大數(shù)據(jù)的生物課程教學(xué)路徑模型中，我們將同時具備三種路徑，教師可以根據(jù)教學(xué)需要、學(xué)生特點以及學(xué)生需求選擇合適的教學(xué)模式，根據(jù)不同的課程、不同的時間、不同的地點運(yùn)用不同的模式 ，使該模型具備了動態(tài)性。同時，教師教學(xué)模塊與其他三大模塊是相互關(guān)聯(lián)的，教師教學(xué)模塊對學(xué)生學(xué)習(xí)模塊有知識傳授和學(xué)習(xí)效果監(jiān)督的作用。且該作用能通過作業(yè)的形式間接表現(xiàn)，也可以通過互動學(xué)習(xí)即時表現(xiàn)，還可以通過大數(shù)據(jù)管理過程進(jìn)行長期、不間斷、即時地反映；而學(xué)生學(xué)習(xí)模塊對教師教學(xué)模塊有教學(xué)質(zhì)量反饋和監(jiān)督的作用。通過考試成績、家長會以及UA系統(tǒng)等方式，將學(xué)生學(xué)習(xí)情況客觀、具體、即時地反饋給家長，同時也讓家長對教學(xué)情況以及學(xué)生學(xué)習(xí)情況起到監(jiān)督和刺激的作用。最后，教師教學(xué)模塊的所有信息皆輸入至大數(shù)據(jù)管理模塊當(dāng)中，并通過該模塊，對教學(xué)過程的所有數(shù)據(jù)資源進(jìn)行儲存、處理和分析預(yù)測，對提升教學(xué)質(zhì)量，分析學(xué)生學(xué)習(xí)特點，針對性地安排教學(xué)任務(wù)有積極的作用。

（二）學(xué)生學(xué)習(xí)模塊

學(xué)生學(xué)習(xí)模塊與教師教學(xué)模塊的主要授課路徑是一樣的，都是采用傳統(tǒng)模式、互動模式以及新型模式三種路徑的選擇式組合。大數(shù)據(jù)生物課程教學(xué)路徑模塊特別強(qiáng)調(diào)了學(xué)生學(xué)習(xí)模塊和家長監(jiān)督模塊的關(guān)系，在很多教學(xué)路徑當(dāng)中，強(qiáng)調(diào)的都是教師與學(xué)生之間的關(guān)系，但較少提及學(xué)生與家長之間的關(guān)系對教學(xué)效果的影響。實質(zhì)上，在日常的學(xué)習(xí)生活中，家長對學(xué)生的影響是深遠(yuǎn)的。例如，通過旅游、戶外等活動，讓學(xué)生零距離認(rèn)識和了解大自然生物，如辨認(rèn)植物、采集標(biāo)本等課堂外的實踐學(xué)習(xí).既調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又提升學(xué)生分析研究的思維能力.。

（三）家長監(jiān)督模塊

家長監(jiān)督模塊是本模型中的一個亮點，較多的教學(xué)路徑當(dāng)中，強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生和教師之間監(jiān)督和學(xué)習(xí)的過程，但實質(zhì)上，家長的監(jiān)督和激勵對學(xué)生而言有可能比教師影響更深遠(yuǎn)。家長監(jiān)督模塊主要分三部分內(nèi)容，分別是成績反饋渠道、家長會渠道以及UA系統(tǒng)。其中，成績反饋和家長會渠道是傳統(tǒng)的家長監(jiān)督途徑，家長通過學(xué)生階段性的成績和教師對學(xué)生階段性的表現(xiàn)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了解。但是，傳統(tǒng)途徑總存在滯后和不全面的缺陷。新型的家長監(jiān)督路徑是UA系統(tǒng)，即教師可以通過群發(fā)、單獨(dú)發(fā)短信、郵件等形式向家長不定時地傳遞學(xué)生學(xué)習(xí)情況和任務(wù)安排等信息，避免了以往常常會出現(xiàn)的學(xué)生隱瞞成績、不做作業(yè)、請人參加家長會等不良情況。該系統(tǒng)也存在一些缺點的，如信息量不大以及家長參與性較差等問題。為解決上述問題，本模型設(shè)置了學(xué)生學(xué)習(xí)模塊、教師教學(xué)模塊以及大數(shù)據(jù)管理模塊與家長監(jiān)督模塊進(jìn)行信息互動和交流。通過同時接收來自教師和學(xué)生的雙方面信息，加上大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對學(xué)生長期的、即時的學(xué)習(xí)情況的匯總、分析和預(yù)測，家長能動態(tài)、全方位、多維度和即時地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的整體情況，進(jìn)而對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和激勵，大數(shù)據(jù)管理模塊還會定期為家長提供指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法和策略的信息，對家長提升自身的教育水平也是有益的。

（四）大數(shù)據(jù)管理模塊

大數(shù)據(jù)管理模塊是本模型的核心模塊，是該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中樞，也是信息輸出的重要源泉。在以往沒有大數(shù)據(jù)管理模塊的教學(xué)路徑當(dāng)中，教師、學(xué)生、家長之間也存在相互溝通、交流的鏈條，但彼此之間的信息交流和傳輸是零散的，甚至是片面的。一旦加入大數(shù)據(jù)管理模塊后，該系統(tǒng)會先收集來自教師、學(xué)生以及家長的關(guān)于課程教學(xué)的所有數(shù)據(jù)、信息（包括結(jié)構(gòu)化的、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的所有數(shù)據(jù)、信息），通過縝密的數(shù)據(jù)生成、儲存、處理和分析預(yù)測，對整個教學(xué)過程進(jìn)行監(jiān)督和管理，以機(jī)器的快速篩選、低錯誤率、高效不間斷地運(yùn)作等優(yōu)勢，克服以往傳統(tǒng)的人工分析和監(jiān)督中，發(fā)生容易出錯、關(guān)注度不均衡、觀察不仔細(xì)等問題，以便更好地對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行觀察、調(diào)整和激勵。

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