基于大數據技術的智慧教學模式研究

秦勇

摘要：隨著互聯網的快速發展，物聯網技術和云計算技術迅速普及，教育信息化的需求不斷提高，智慧校園的建設受到國內外的廣泛關注。“智慧校園”是在信息化背景下，通過智能、控制與感知等互聯網技術，將各項因素相結合，包括人、社會、設備與環境等，而形成的智能化校園教學系統。基于此，通過分析高等院校信息化建設的現狀，大數據技術及智慧校園的特性，大數據將為智慧校園建設提供多源頭的數據服務，兩者有機結合，可以幫助校園對網絡管理、學生生活、教學等多個方面進行高效的整合。探討高等院校智慧校園具體應用，包括智能提示平臺、學校管理支持平臺、網絡資源管理平臺、網絡互動平臺、一卡通應用平臺等，以期為智慧校園建設提供參考。

關鍵詞：大數據；智慧校園；高等院校

引言：

在當今信息化社會環境下，高等院校越來越重視校園信息化建設。高校信息化的目標是促進學校教育內容、教學手段和方法現代化，創新人才培養、科研組織和社會服務模式，推動文化傳承創新，促進高等教育質量全面提高。因此，高校智慧校園的發展目標，就是要支撐高校四項基本職能與管理服務的改革創新。目前，絕大部分高等院校都建有支撐教學、科研、學工等系統的應用平臺。但由于前期缺乏統一規劃，很多學校的系統平臺都沒有實現數據的互通及共享，從而導致各個平臺間的數據不能及時統一，甚至出現數據互相矛盾的情況。

一、大數據

大數據也稱巨量數據集合，大數據技術主要包括：第一，大數據分析。通過數據分析軟件和相關算法，從海量數據中找出有意義的數據。第二，云數據技術。云數據技術是指共享互聯網上的海量數據資源，并通過相關技術進行比對篩選，通過該技術，可以對不能共享的海量數據資源實現對接利用。第三，內存數據庫。該技術是對傳統數據資源存儲的一大改進，傳統數據全部存放在硬盤里，而該技術可以將數據直接存放在內存里，這樣就大大節約了讀取數據的時間，提高了效率。第四，數據安全。在大數據技術中，數據安全應該作為一切應用的前提，如果數據的安全性存在問題，那會給所有系統的應用帶來極大隱患。

二、智慧校園的特性

（1）智慧校園應是基于海量數據的信息化平臺。（2）智慧校園應能實現不同系統之間數據的實時共享及傳輸。（3）智慧校園是能服務于學校管理、教學、科研、后勤等全方位的信息化系統。（4）智慧校園應能實現師生在校園內不管何時何地都可以通過移動終端獲取自己想要的相關資源。

三、大數據對智慧課堂的促進作用

1、促進有效教學情境的創設和學生思維水平的發展

信息技術推動了智慧課堂的構建，利用信息技術能夠創設出傳統教學過程中不能創設的情境，可以充分利用多媒體技術帶來的優勢，結合學生學習的內容，將一些具體的情境展現在學生面前，這樣的方式能夠促進豐富自己的思維活動。在高水平思維模式下，自然產生“智慧”，智慧的形成過程也是學生在學習過程中發現問題，并解決問題的過程。充分利用信息技術，特別是計算機仿真技術，能夠為課堂教學情境的創設提供更加有力的工具。教師可以結合實際問題情境，讓學生主動地發現問題、分析問題、引導學生能夠創造性地解決問題，并且能夠使學生做到舉一反三。

2、提供交互性環境，引導學生進行高水平的思維

著名教育學家讓.皮亞特認為，智慧的產生是主體同外界環境相互作用的結果。所以，智慧的形成也是學習者在原有知識經驗的基礎上，與外界進行有效的交互，然后分析問題，通過一定的推理及反思，從而解決問題的過程。信息技術的快速發展為學習的交互性環境的實現提供了可能，引導學生思考、驗證，促進知識學習的完成。在這個過程中，能夠有效地激發學生的高水平思維活動，讓學生在交互過程中，促進自身智慧的形成。

3、提供豐富開放的信息資源，提高思維水平

信息技術能夠為學習者提供豐富開放的信息資源，學習者通過對于信息資源進行分類整理、辨別，分析能夠促進高水平思維的發展，所以智慧課堂教學模式創設的前提就是需要有豐富的、開放性的信息資源作為支撐。這就充分地發揮了網絡及云平臺的優勢，將更多的知識傳遞給學習者，使得學習者能夠更加便捷、靈活地獲取知識。信息資源在溝通傳遞過程中障礙很少，能夠實現大范圍的傳播，這樣教師可以引導學生積極主動地獲取知識，幫助學生對學科知識有更深層次的掌握。

四、高等院校智慧校園具體應用

高等院校智慧校園在具體實踐中應包括智能提示平臺、學校管理支持平臺、網絡資源管理平臺、網絡互動平臺、一卡通應用平臺等。

1、智能提示平臺

當學生的學習成績、考勤等數據出現較大幅度波動時，智能提示平臺會給學生本人及班主任等相關人員發出實時提醒，通過預警，可以把學生的不良習慣扼殺在萌芽狀態。該平臺包括以下幾個方面：第一，學生學習生涯的過程包括平時上課的出勤、早操出勤、晚自習、實習實訓、校外實訓等，該系統平臺都可以進行自動記錄，并及時提醒學生。第二，畢業項目提示。該系統可以實現在學生即將畢業時，實時提醒學生將要進行的畢業項目，比如，畢業論文的撰寫、畢業設計的開發制作、離校前應該準備的一切手續等。第三，項目費用智能提醒。該系統可以在項目負責人進行費用報銷前提醒其盡快完成費用報賬的前期準備，以免到時手忙腳亂，影響工作效率。第四，畢業生就業情況智能提醒。該系統平臺能分析近幾年畢業生的就業情況，得出該專業就業前景的數據報表，相關管理者可以通過該報表分析該專業的就業前景，從而幫助學校和系部及時調整專業設置。

2、學校管理支持平臺

（1）招生計劃數據支持。該平臺可以智能存儲學校近幾年的招生數目，并自動生成報表，包括不同地區的招生數，不同系部的招生數及不同專業的招生數，從而為學校第二年的招生提供數據參考。

（2）財務狀況數據支持。可以通過分析學校近幾年財務狀況，得出數據報表，從而為財務部門提供決策支持。

（3）人才政策數據支持。根據師資隊伍發展狀況，智能化生成分析報表，學校管理者及人事部門通過該報表及時調整人才比例和結構。

（4）學科建設數據支持。根據學校學科建設的大數據分析并得出報表，及時設置學科建設方向。

（5）人才培養模式數據支持。及時了解學生的學習情況及教師的教學情況，根據大數據得出師生在不同教學環境及模式下的教學效果，從而探討最優的教學模式。

3、網絡資源管理平臺

利用大數據技術建立網絡資源管理平臺，還可以把各高校的優質教學資源、科研資源、有效的管理經驗等存儲到云平臺，實現資源共享。

4、網絡互動平臺

在高等院校智慧校園中，教師與學生之間、教師與教師之間、學生與學生之間的交流將變得越來越方便、快捷，不但可以實現人與人之間的交流互動，還可以體現出教學的功能，師生可以通過相關平臺實現教學間的互動，學生與輔導員之間也可以進行學習生活上的交流。

5、一卡通應用平臺

在高等院校智慧校園中，依靠大數據技術可以實現學生“一卡在手，萬事不求”。通過相關技術和平臺，將學生的手機卡和校園一卡通卡集成，集門禁卡、借書證、餐卡、水費卡、電費卡等用途于一身，方便廣大師生的生活。

五、智慧校園應用技術舉例

大數據技術最核心的價值在于對海量數據進行存儲和分析。相較于數字校園，智慧校園最核心的特征是通過各種智能終端、可感知設備和信息系統獲取了海量的活動過程與狀態數據，以及基于這些海量數據分析而掌握事物的規律，開展智慧的應用。這其中最重要的，是對于高校大數據的組織與建模，這是挖掘出大數據價值的關鍵所在。云計算：智慧校園作為復雜巨系統，只有采用開放、整合、協同的信息化架構和可動態配置資源、高可擴展性、按需服務的云計算模式，才能提供很好的基礎設施支持。物聯網技術：物聯網通過融合智能感知、識別技和有線網絡一、移動互聯等通信技術，把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯在一起，形成人與物、物與物相聯，實現智能化識別、定位、跟蹤監控和管理，為智慧校園提供了物理基礎。

六、智慧課堂的構建方法

1、建設智慧教室

智慧教室是智慧課堂的載體，因此構建智慧課堂、建設智慧教室是首要問題。建設智慧教室就是要運用物聯網技術、傳感器、射頻識別（RFID）等技術手段，實現學生考勤智能化、課堂環境調節智能化、教學設備管理智能化等。因此，就要通過對傳統教室的硬件環境進行建設和軟件環境進行建設來打造具有信息化、智能化的智慧教室。在智慧教室里沒有傳統的講臺與黑板，課桌以分組討論方式擺放，方便教師面向學生教學并直接融入小組討論；教師可以通過手中的任意移動終端設備（手機、PAD）實現書寫并向教室內大屏幕投射，教師常用的PPT不僅僅可以一幀一幀展示用，而且可以進行任意的手寫、標注、推演等，傳統的教室將會變成數字化的“體驗館”。

2、建設教學資源云平臺

教學資源云平臺是智慧課堂構建的重點。教師在這個平臺上可以自由地上傳或是下載教學資源，給教師的備課和授課帶來極大的便利性和高效性。同時，教師可以根據學生的自身學習情況，給學生個性化地推送作業，并且與學生進行實時溝通。學生利用該平臺可以不分時間、不分地點地下載以及共享學習資源，也可以隨時向教師以及學生請教學習問題，實現了學生的碎片化學習要求。該平臺上的每門網絡課程都要進行精心制作，不僅要包括該課程的課程標準、授課計劃、PPT、教案等基礎教學資料，同時還要提供課外知識延伸、在線練習以及在線自測等。

3、建設基于學習動態數據分析信息化平臺

學習動態數據分析信息化平臺利用大數據技術、云計算技術等對學生的學習狀況進行跟蹤分析，利用分析的結果，教師一方面可以實現根據學生的學習差異性，為不同的學生訂制不同的學習計劃，推送不同的學習內容；另一方面，利用這些學習動態數據也有利于教師及時把握學生的學習情況，反思自己的教學效果，可以及時地改善與糾正自己在教學中存在的問題，使課堂變得更為有效。

4、配備移動終端設備，實現移動教學

融入通訊技術，并通過網絡的硬件連接與軟件互通構建而成的高等院校教學管理系統，既為信息感知創造了前提，又有效保障了數據信息的實時傳 遞，而引入移動互聯技術的高等院校 “智慧校園”系統，進一步推進了網絡的智能化建設。在該智能化網絡系統內，教師與學生可以隨時隨地進行交流溝通，打破了校園內部信息傳遞的局限性，大幅提高了數據信息的網絡互通性。給智慧課堂上每位師生都配備一個移動終端設備，如平板或是筆記本電腦，尤其以平板電腦為主。在平板電腦上安裝學習App，這個App是教學資源云平臺和學習動態數據分析信息化平臺的綜合體現。教師可以通過手中平板電腦實現書寫并向教室內大屏幕投射，將傳統的黑板板書功能融入進來。學生利用平板電腦可以實現與教師之間的及時問題反饋，實現學生與學生之間的協作互動，實現移動學習、碎片化時間學習等。

在移動互聯網環境下，利用物聯網、移動互聯、云計算、移動終端、大數據等新興技術，從根本上實現教學方式、方法的創新、教學資源的共享和學習環境的變革，使課堂由傳統的知識課堂走向智慧課堂。智慧課堂在未來的發展潛力將無可估量。

七、結語

隨著信息化技術的不斷進步，傳統校園環境已經越來越不能滿足當代師生的學習生活需求，學校作為學生學習生活的主要場所，依靠智慧校園提供的便利，能大大提高學生的學習效率。大數據時代的來臨，將引發高等教育教學的重大變革。高等院校 “智慧校園”注重于計算機的利用，將網絡通訊、射頻識別與傳感技術相結合， 可以拓寬學生與教師對教學活動與校園生活管理的數據信息獲取渠道，而通過運用數據挖掘技術處理與整合信息內容， 可以全面感知高職院校教育管理工作的實際開展情況，促使 教師與校園管理部門更為靈活地開展針對性教育，更為高效 地推進現代化管理。機遇與挑戰并存。我們要把握這一機遇，緊扣時代脈搏，讓大數據更好地服務大學教學，讓每個學生都有機會獲得為自己量身定做的教學體系，讓教師更有效、客觀地獲得教學反饋，改進教學質量，培養更多的大數據專業人才，推動我國大數據領域的快速發展。

參考文獻：

[1]張文川.云計算與智慧校園的建設[J].電子商務，2012（5）：11-14.

[2]喬世嬌，梁照，劉陽。大數據背景下智慧校園建設探討[J]信息與電腦（理論版）.2015（10）

[3]黃榮懷 ，張進寶 ，胡永斌 ，等 .智慧校園：數字校園發展的必然趨勢 [J].開放教育研究 ，2012（4）：12-17.