大數據背景下推進課堂教學智能化診改的研究

尹 磊，馬質璞

(南陽農業職業學院，河南 南陽 473000)

0 引言

伴隨現代科技(諸如移動網絡、大數據以及云計算等技術)同傳統教育之間逐漸深入的結合，不同學校所運用的教學模式也逐漸由傳統形式朝著“互聯網+”的方向演變[1-4]，在此基礎上會推動教學監管、評價等模式的不斷更新。

“互聯網+”這一概念最早是在2012年提出的[5]，隨后國務院又在2015年制定了《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》[6-8]，以“互聯網+”為核心，將互聯網的創新成果與各行業領域展開進一步融合，從整體上促進技術的發展以及效率的提升，進而增強實體經濟的創新能力以及生產效率，最終構建基于互聯網與創新要素的發展新形態[9]。在信息技術革命中，“互聯網+”同不同行業領域之間的深入結合，擁有巨大的潛力，會變成時代革新的主流，對全球不同國家的社會進步與經濟建設均形成了戰略層面的影響。其中，“互聯網+教育”屬于互聯網和教育活動之間的深入綜合，它融入到教學思想、方式、內容、評估以及載體等不同方面，具體涉及學校整個教學流程、學生管理、后勤以及機關管理等不同模塊，要完成由工具至內容與行動等不同方面的信息化。“互聯網+教育”實際上屬于一種將互聯網視作工作，應用于教育工作當中，同時與傳統教育之間完成深入結合。但是，現在我國高等院校基本上還處在將互聯網視作一種工具，應用于教育領域的階段，并沒有真正做到和教育深度融合。

“云教學”于2015年6月首次提出，該提法目前已經廣為流傳并逐漸普及開來。所謂“云教學”是基于現代信息技術(移動互聯網技術、大數據技術、云計算技術、人工智能技術)為基礎開展的各種教學活動[10]，它將多種教學活動形成的各種行為數據呈現出來，并基于呈現的結果對教學展開更加高效的管理。“云教學”教學活動涉及諸多方面(諸如教學內容、教學管理、教學結果的評價等)大數據與云計算。教學活動行為主要涉及三大方面：其一，管理行為，主要是針對管理層的；其二，教學行為，主要是針對老師；其三，學習行為，主要是針對學生。而教學活動的過程則涉及備課、講課、復習、作業批復以及考試等環節。“云教學”模式的出現將打破傳統教育以教授為主的被動學習的方式,變為以學生為主的主動學習的方式，充分發揮學生自主學習的優勢,并將逐漸成為課程改革中促進教育現代化至關重要的一個環節。

1 研究背景及意義

目前，我國在教育信息化的構建方面依然面臨以下問題：云功能平臺質量良莠不齊，絕大多數不符合標準；網絡學習空間標準落后，沒有與時俱進；把紙質教材簡單翻版成電子稿充當數字資源現象嚴重；重硬件輕軟件、重管理輕教學現象嚴重；教育信息化沒有降低老師的勞動強度，反而有所增加；院校局域網保護主義嚴重。

有關部門在2015年出臺了《教育部辦公廳關于建立職業院校教學工作診斷與改進制度的通知》[11-12]，這標志著國內職業院校的教學工作開始邁入診改階段；2016年5月26日，教育部職業教育與成人教育司發教職成司函[2016]70號《關于成立全國職業院校教學工作診斷與改進專家委員會的通知》[13]，這標志著國內職業院校教學工作的診改已進入實質性階段。

課堂教學診改要做到主動化、常態化，使教學質量在日積月累中提高；診改的核心在于在課堂教學過程中進行。“云教學”的應用會為國內校園教育、教學監管以及評價等方式注入全新的生命力。

2 研究方案

2.1 研究內容、目標和擬解決的關鍵問題

研究內容：運用云教學平臺進行教學信息化及教學診改改革。

研究目標：教師能在云教學平臺下熟練運用翻轉教學法、行動教學法、混合教學法等方法進行“備講復批考”；學生能運用云教學平臺進行自主學習、交流和考試；教師能在云教學平臺對學生的學習情況進行分析診改。

擬解決的關鍵問題：云教學平臺的建設；翻轉教學法、行動教學法、混合教學法等教學方法的培訓；傳統教學到信息化教學的制度制定。

2.2 實施方案及可行性分析

第一步：設置領導小組，清楚劃分權責與工作內容，制定實施方案。

第二步：準備階段。

(1)完善硬件設施，搭建專用服務器，建設云教學平臺，實現所有教室多媒體設施全覆蓋等，為教師運用信息技術構建優良的硬件條件。

(2)制訂《教師信息技術應用能力評估考核制度》(試行)，對教師在教學過程使用信息技術的情況進行規范和要求，對教學效果做出客觀公正的評價。

(3)開展培訓工作，使教師掌握在云教學平臺下使用翻轉課堂、行動教學法、混合教學法及智能教學分析診改的方法。

第三步：實施階段。

(1)全院選拔8～10名教師進行運用云教學平臺的教學改革試點。

(2)總結教學改革試點的經驗及不足，在高職學生中全面推廣教學改革。

第四步：實施及驗收總結階段。

(1)收集整理教學改革中的各種成果，在全院共享課程包。

(2)完善《教師信息技術應用能力評估考核制度》并正式公布實施。

2.3 研究預期的成果和效果

表1 研究預期成果、實施范圍、受益學生數

3 研究具體模塊

3.1 面向移動規劃建設，同時兼顧傳統PC架構

移動互聯并非之前網絡互聯的簡單延伸與發展，它要求運用移動互聯思維來重構教育生態系統，在如今信息科技的大背景之下，學校要應用移動互聯的理念來思考、設計以及構建教育領域中的教育方式、前臺終端以及相關內容，還應當顧及和包容傳統的教學體系，即在移動環境中全面做教育教學頂層設計，同時兼顧傳統PC架構。那種優先運用傳統PC構架來構建教學環境，在此基礎上再思考延展至移動端，這種落后的思路將無法適應移動互聯時代下教育教學的需求，最終將被淘汰[14]。

3.2 重點建設SPOC，支持擴展MOOC

MOOC(慕課)，其含義是大規模開放式課程。它是一種開放式的網絡課程(可以在網上像在學校那樣上課)，學習者可隨時隨地上課、完成作業，與老師、同學討論問題，最后參加考試。達到課程要求的學習者還可以獲取課程結課證書。

SPOC(小規模限制性在線課程)[15]，此概念最初是由Armand·Fox發表并運用的。Small 與Private實際上是與MOOC當中的massive與open相對應來說的。其中，Small表示學生數量通常為幾十人或者上百人；Private表示針對學生設定制約性的準入要求，符合要求的人才可以進入SPOC課程。

伴隨MOOC在全球的持續推廣，不管是對課程供給者，還是對受教育者而言，均反映出部分實際問題尚需化解。首先，對大學而言，校園內部的教學模式與MOOC的教學模式完全不同，校內教學屬于針對課堂組織展開的有關教育行為，同時規定學生完成所有學習目標，還設計了一系列考評制度。由于校內教育和MOOC的教學方式之間有著很明顯的環境差別，因此，MOOC教學同校內教育之間難以同時推行，教師針對外部數量龐大的學生，在設計教學活動方面無法全方位同時顧及。不僅如此，MOOC課程屬于將較為零散的課程集中在一起，欠缺系列化、完整的課程體系，同時對實踐性較強的課程并不適用，它只能作為傳統課堂教學的一種線上教學的補充。

因此，SPOC的小規模課程更適合大學內部的教學模式，是建設的重點對象。

3.3 建設移動交互式數字課程替代傳統紙質教材

交互式移動數字教材主要依循移動網絡的特點，針對教學材料的內容實施設計與出版，使之更加符合在移動環境下學習。此種教材實際上是對云技術、移動技術以及富媒體數字技術當中最新的技術加以綜合，能夠支持富媒體素材(諸如3D、影音頻、圖片等)，結合情景化、動態化以及形象化的學習要求，把以往紙質版本的內容按照富媒體的形式與要求實施設計與排版，借助移動設施來展現，為受教育者提供能夠拓展、精確且多樣化的閱讀體驗。此種教材擁有交互、富媒體以及移動等特點。它借助了流式數字排版技術，在教學材料當中運用多種富媒體素材，具備自我測評、情景測驗以及視聽等豐富的交互功能，為人們提供最基礎的閱讀功能，此外還具備批注、百科、互動學習等新功能，提供群組學習、筆記共享等云服務功能[16]。

移動交互式數字教材有如下學習功能：

基本閱讀功能：涉及基于移動互聯網教材的閱讀以及信息瀏覽。用戶可以根據目錄、頁碼等快速定位到指定位置，同時還能夠上下左右進行翻頁閱讀。

視聽學習功能：全部的影音頻、動畫以及虛擬情景均能夠直接通過點擊展開學習，或者由云端下載至本地展開學習。

交互學習功能：為了提升學生參與學習的自主性和動機，設置了大量人機交互點，諸如百科、字典等，還能夠利用自評、練習等多種形式來評估他們的學習成效。

批注功能：表示在閱讀期間對文章實施注解，記錄下閱讀者對文章的理解，對教材當中隨意一段文字均能夠加以批注，并且還可將批注傳入云端進行分享，另外也支持聲音筆記功能。

批注、筆記索引定位功能：全部批注與筆記實施統一索引管理，通過點擊某筆記與批注便迅速跳入對應的章節位置。

書簽功能：對學習進度加以記錄，還能夠利用書簽迅速對上一次的學習位置加以定位。

檢索功能：支持所有文字的檢索與定位。

頁碼定位功能：輸入指定頁碼即可跳轉到對應的頁碼。

百科字典功能：通過點擊教學材料當中的一些重要術語、事件、人名等，直接轉入百科頁面，實現查詢學習。

3.4 建設支持微課教學、JiTT教學和翻轉課堂教學的全移動教學互動平臺

該平臺是一個基于移動互聯網環境下開發出來的交互式互動教學平臺，不僅能夠配合教師平時教學管理活動的實施，方便師生之間的互動交流，還擁有協助教師實施不同教學活動的功能。

(1)微課教學。微課表示教師依據特定知識點編制時長達3～5分鐘的微型課件(涉及影音頻、動畫或是虛擬情景等)，屬于教學資源之一，是為方便學生更高效的學習而形成的碎片化教學資源。借助云教學移動教學軟件，教師能夠將微課直接傳送至班級學生的移動設備中，并且運用云教學對所有學生的微課學習時間加以記錄。

(2)JiTT教學。JiTT教學其實就是適時教學，它屬于構建在網絡學習任務與學生主動學習間交互作用上的一種新型教學模式。實際上是由學生的課上活動與課下準備所構成的實時反饋循環，同時課上活動直接取決于課下準備，它旨在對以往灌輸式的教學形式加以革新，完成老師與學生之間的有效溝通與互動，借助學生的反饋來指導教學活動的開展，同時調動學生學習的動力。

針對云教學的運用而言，上課前，教師會將對應的學習資料推送給學生，然后及時告知他們進行學習，并組織開展問卷、討論等教學活動，借助此教學活動得到的情況反饋，教師可以在上課之前便對學生的具體學習狀況形成大概認識，教師基于此對課堂上的教學內容與活動予以調節，讓教學內容與學生的實際學習特征更加匹配。同時，在課堂上，學生更充分的參加了教師設計的教學活動(諸如探討、實驗以及實踐活動)，提升了學習的有效性，調動了學生的自主學習積極性。

(3)翻轉課堂。在推行“翻轉課堂”這種全新的教學方式時，有一個關鍵的前提要求，即要求學生在上課前可以深層次地主動學習課上所要學習的知識，讓學生在課前就做到心中有數(哪些是我理解的、哪些是我不容易理解的、哪些是我根本不理解的)。這要求教師在上課前在為學生傳送相關材料時注意兩點：第一，制作出可以使學生樂于接受且容易理解的學習材料，而非以往復雜且無趣的學習材料；第二，教師要搞清楚學生在課前有沒有學，學了多少？教師需要有清楚的了解，如此教師才可以有效開展翻轉課堂，實現線上線下結合的混合式教學，為學生提供多維度融合的學習環境。

3.5 移動數字化課程資源建設

涉及三個方面：其一是結合傳統教材內容以及互聯網特點展開多媒體設計；其二是展開交互設計；其三則是進行數字出版。多媒體設計便是將不同多媒體素材(諸如圖文、影音、3D等)引進教材之中，完成不同素材之間彼此迅速跳轉、索引以及引用。交互式設計便是針對以往紙質教學材料展開交互式的設計，讓學生在交互環境中實現課程內容的學習，擁有容易訪問、全程交互以及可視化等特征，融入了JS、FLASH、3DS以及 HTML5等研發工具，讓學習者可以實現實時離線學習，針對教學內容形成更為直接且深入的認知，實現教學目標，提升學生學習的自主性。數字出版便是全部按照數字形態來進行整套教材的出版，同時取得正規的書號。對于學校來說，移動交互式數字課程的建設其實是構建教學資源庫，在這些課程建設完畢后，就會產生相關的資源庫，且該資源庫的內容還是不斷更新的。

3.6 教育質量診改大數據平臺

學院建立診斷指標庫、智能診斷工具、基礎數據管理系統、文件管理工具等信息化管理工具。實現學院教學質量、校園管理、信息化管理工作診斷，并根據診斷結果發現問題，促進學院制定改進措施，不斷提升辦學質量。

教學大數據診斷系統是在學院現有的信息化基礎上，通過完善與重構、有機整合與集成，構建的一個集人才培養工作信息采集、質量管理指標實時監控、質量診斷科學量化，乃至能實現面向人才培養全過程的、具備初步輔助決策支持的人才培養質量實時監控信息化體系，通過建立統一數據平臺、引入 PDCA 質量流程，為學院日常管理提供實時運行監測、改進和進行學院綜合診斷與評估。該平臺以大數據為基礎，以評教、評學、評管為工作重點，緊緊圍繞提升教學質量目標，遵循靜動相結合的原則，幫助學院建立診斷指標庫、智能診斷工具、基礎數據管理系統、文件管理工具等信息化管理工具，完成育才和學校管理工作的診斷，實現常態化、智能化的教學信息大數據分析系統，完成日常繁瑣復雜的教學管理監控工作，為教育教學診改工作提供實時科學的決策建議。

(1)建設校本人才培養狀態大數據采集平臺。通過該平臺建設，對課堂教學數據、教師教研數據、學生學習數據、教學運行數據等形成大數據采集系統，完成對各個角色信息的即時搜集。

(2)建設校本人才培養質量管控大數據分析平臺。通過建設人才培養質量管控大數據分析平臺，從而初步實現對判斷教學變化趨勢、尋找影響因素，并及時為教學管理工作診改提供可靠的數據信息。信息化質量管理平臺包括多終端、多渠道信息采集系統，智能數據篩選系統，數據分析系統，數據監測及雷達預警系統，診斷及監督執行系統，趨勢分析系統，智能報告系統等7個子系統。

4 結語

課堂教學智能化診改從根本上改革了國內課堂教學及其監管與評價模式。判斷診改是否成功，就要判斷是否有效提高了教學過程質量；學生出勤率是否提高；學生參與活動積極性和學習的能動性是否提高；課堂氣氛活躍度是否提高；學生的學習興趣是否提高；任務驅動、翻轉課堂教學效果是否明顯好轉；成績是否普遍提高。診改的過程中也要注意，不可以增加教師的工作強度，不可以增加管理人員實施監督管理的困難程度。