基于大數據分析的計算機基礎教育課堂教學新模式研究

王艷 冀松 翟偉芳

摘? ?要：文章立足計算機基礎教育課程，針對傳統教學模式存在的問題，對課堂教學模式進行研究。以“C程序設計”課堂教學為例，在課堂教學中融入雨課堂和電子教室，創新基于大數據分析的課堂教學模式，為學生提供互動高效的教學環境。

關鍵詞：大數據分析;計算機基礎教育;雨課堂;電子教室

1? ? 大數據背景下計算機基礎教育現狀

隨著計算機、移動互聯網和云計算等新一代信息技術的迅猛發展，計算機在人們的日常生產和生活中已經不可或缺，各種軟件、硬件設備飛速發展。人們應用計算機進行數據的收集、存儲以及分析，海量數據不斷產生，人類社會開始步入大數據時代。大數據時代的到來，引起了各行各業的變革。

在教育行業，大數據的出現和飛速發展更是引起了教學理念、教學方式、教學模式以及學習方式的變革。自計算機基礎教育作為全校性質公共課開設以來，一直存在著很多問題，如學生聽不懂導致沒有興趣學習、教師無法及時掌握學生學習狀態等，信息不對稱使課堂效果大打折扣。傳統的以教師為中心的教學方式已經不能滿足教學現狀，無法充分調動學生的學習興趣。隨著慕課等網絡教學手段的興起，各種教學形式相繼走進大學課堂，為高校教育帶來了一個良好的發展契機[1]。但這種新興的教育模式仍然存在各種問題，如學生課程完成率不高，教學模式仍囿于傳統模式，學習效果難以評估等。事實上，慕課等網絡教學手段隨時都會產生大量的數據，如何充分利用這些實時反饋出來的數據，實時分析學生的學習習慣和學習興趣，在課堂教學內容、教學模式及教學方式上進行研究和優化，為課堂教學進行導向，進而提高教學效果，成為亟待解決的問題。

2? ? 基于大數據分析與應用的研究思路

網絡教學和大數據時代，大學生的學習行為和過程都被記錄下來。利用大數據分析的技術手段，有針對性地對學生的學習行為進行分析和研究，制定有效的教學策略應用于課堂，可以很好地解決目前教學中存在的問題，使課堂教學更有針對性，有利于提高教學效果和質量。

2.1? 大數據信息采集及分析反饋

充分利用網絡技術與大數據技術，獲取第一手有價值的教學和學習信息，對學生的學習行為相關數據進行持續采集和整理，按照教學內容、學生專業、學生興趣度、學生成績等信息進行分析優化，探索數據之間的相關關系，找出學生學習成績與學習內容、學習形式和學習行為等的相關關系，從而預測學生的未來學習趨勢，為教師提供及時信息反饋，作為教學方法和教學策略調整的指導，反作用于實際教學，從而更有針對性地對學生進行教學管理，使之能夠更好地對知識進行理解和運用，提高教學質量和學習效果[2]。

2.2? 課堂實時調整和優化

經過大數據實時分析和處理，教師可以根據統計數據反映出的問題改進自己的教學方法，及時調整策略，也可以根據學生學習狀態進行學業預警，對課堂表現和學習能力相差較大的學生可以做到提前干預，使他們達到最佳的學習狀態，提高學習成績.同時還可以根據學生對學習內容的興趣度和掌握度，適時推薦學習內容和學習資源，從而達到培養學生自主學習能力和因材施教的效果。

3? ? 具體實施—以“C程序設計”計算機基礎課程為例

以保定理工學院面向非計算機專業學生的計算機基礎課程“C程序設計”為試點，根據以上研究思路，構建了大數據環境下的計算機基礎課程課堂新模式，在理論課堂上引入清華大學研發的“雨課堂”智慧教學工具，實現翻轉課堂和任務驅動式教學;在實驗課堂中，引入“電子教室”，實時掌握學生動態和解決學生問題，提高上機實驗效率。

3.1? 理論教學

雨課堂[1]是清華大學在線教育辦公室與學堂在線共同研發的在線教學輔助工具，將雨課堂嵌入到演示文稿中，教師可進行課件、試卷、課堂作業等的上傳，學生通過微信“雨課堂”小程序可以接收課前預習課件和課后作業，也可以在課堂上通過彈幕等方式與教師進行互動，完美實現了課前預習、課堂教學和課后作業3個環節的結合，隨時記錄學生在課前預習、課堂互動和課后作業中的學習行為，有助于教師根據學生情況隨時調整教學內容和教學方式。

3.2? 課堂采用雨課堂課件授課

教師提前通過電腦端雨課堂制作課件，授課前在教師電腦端將雨課堂插件安裝好，上課時就可以通過打開課件開啟“雨課堂”授課，課堂課件會在學生微信小程序“雨課堂”同步顯示，這個功能可以解決大班教學時后排學生看不清的問題。教師可以在課堂上通過“雨課堂”進行簽到點名，也可以根據課堂內容通過隨機點名提問學生，還可以打開彈幕進行互動，不僅活躍了課堂氣氛，也提高了學生的興趣。教師也可以通過在課件中插入習題，設定答題時間，實現課堂實時答題，學生通過微信端答題，答題完成可以提交，截止時間到了未完成的學生端會自動提交。答題時間結束時，雨課堂可即時反饋給教師答題情況，統計每一道題的答題情況，也可以統計所有學生的答題時間、答題成績等信息，顯示優秀學生和預警學生，方便教師隨時掌握課堂動態，重點關注預警學生，使之更好地融入課堂。

3.3? 課前進行課件推送預習

課前環節，教師可以通過電腦端雨課堂制作課前預習課件，通過微信雨課堂將課件推送給學生，學生即可在手機微信的雨課堂中查看預習課件，也可以標注不懂的地方反饋給教師。在制作預習課件時，可以通過嵌入在演示文稿中的“雨課堂”插件制作適合手機觀看的課件，同時可以在課件中嵌入慕課視頻或者是網絡視頻，方便學生提前預習。之后將預習課件上傳，手機微信端可以收到上傳的課件，然后在手機微信端可以為課件進行語音講解，方便教師根據學生實際學習。

3.4? 課后進行試卷推送鞏固課堂效果

教師通過電腦端雨課堂可以制作試卷用于課后練習。雨課堂可以支持單選題、多選題、填空題和主觀題4種類型的題目，可以編輯增加單題，也可以實現批量導入，節約了制作時間。試卷制作好后，上傳到手機端雨課堂，可以設置班級、試卷的答題時間、試卷提交截止時間、公布答案的時間等，然后通過手機端雨課堂在課堂結束時直接推送給學生。試卷提交時間截止后，雨課堂會將試卷的總體情況和各題答題情況分析反饋給教師，使教師能隨時了解學生對上次課堂內容相關知識點的掌握情況，及時調整，為后續的課堂內容講授做好鋪墊和基礎。對統計數據中的預警學生，教師可以分析原因，提前干預，實行針對性管理，使他們及時調整，不至于掉隊。

3.5? 實驗教學

在“C程序設計”的上機實驗環節，采用了電子教室輔助教學。通過電子教室，可以在上課前進行學生簽到，上課時，教師通過“屏幕廣播”將教師端電腦屏幕映射到學生端電腦進行授課，也可以遠程監控和控制學生端電腦，方便查看學生的上機操作。在實驗過程中，也可以選擇學生進行學生端演示，由學生講解自己的實驗思路和實驗過程，提高學生的參與度。學生可以通過學生端進行舉手操作，發送消息給教師，也可以通過“請求幫助”發送自己的上機操作問題，教師可在教師端即時看到，然后通過遠程控制對學生進行針對性指導。實驗結束，學生可以直接通過學生端提交作業。電子教室的使用，大大提高了上機實驗環節的指導效率，也更利于教師對上機實驗情況的把握。

4? ? 教學效果

2018—2019年第二學期“C程序設計”課程開課，由電氣1801，1802，1803共3個自然班135人組成的教學班作為試點，采用課堂新模式教學。在理論課堂引進雨課堂輔助教學，任課教師可以根據學生反饋和大數據分析結果不斷進行動態調整，不斷優化教學內容和教學手段，以適應學生的學習情況。學生能在課前進行預習，在課堂上與教師互動，課后可以利用課件進行復習，由被動學轉變為主動學，更好地激發了學生的上課積極性和學習興趣。對試點班級的在線學習數據分析統計顯示，該班級平均查看課件人數和習題完成人數比例達到90%，反饋信息數量近50條，學生參與度較高;在實驗課堂引進電子教室輔助教學，教師可以根據學生請求即時控制學生端進行針對性輔導，真正實現了個性化學習，有效利用了上機實驗的教學時間，最大限度地鍛煉了學生的自學能力和動手實踐能力。在整個學期的教學過程中，學生與教師的互動明顯增加，很好地調動了學生的學習興趣和積極性，尤其是在課前預習環節和課后試卷提交環節，學生參與度極高，激發了學習主動性。在最后的期末考核中，試點班級的平均成績明顯優于其他班級，獲得了良好的教學效果和學生反饋。

5? ? 結語

文章采用理論和實踐相結合的方式，針對學生學習行為的大數據進行采集和分析總結規律，提出了基于大數據分析的研究思路，構建了大數據環境下的高校計算機基礎教育課程課堂教學新模式，并在“C程序設計”課程的理論教學和實驗教學環節分別進行了實踐，充分挖掘學生的學習興趣和學習能力，體現了以學生為中心的教學思想，具有現實推廣意義。

[參考文獻]

[1]李艷如.雨課堂在大學信息技術基礎課程中的應用研究[J].中國教育技術裝備，2017（22）：12-15.

[2]姜春林，吳時蘭.基于大數據分析的高校計算機公共課慕課教育模式研究[J].教育現代化，2018（1）：174-176.