基于數據挖掘的計算機輔助課堂教學系統設計

蔡靜穎

（廣東茂名幼兒師范專科學校，廣東 茂名 525000）

0 引言

傳統的教育環境下的純教學課堂已經無法滿足新時代下對于教育的要求，尤其是在21世紀的今天，如今已經是信息化發展時代，計算機技術已經成為我們生活中不可分割的一部分。尤其是在教育行業中，計算機技術的存在和應用不僅很大程度上提升了教學工作的效率，同時也可以實現教育的智能化和個性化，滿足學生對于個性化學習內容的需求。因此，很多的學校開始在課堂教學的過程中滲透計算機技術，借助于計算機技術來輔助課堂開展更為高效和更高質量的課堂教學活動，但是由于針對于相關的教學系統的設計存在一定的不足，進而導致計算機在課堂教學的過程中并沒有發揮其本應該發揮的作用和效果[1]。為了實現這一問題的改善和解決，必須要積極尋找和探究出創新課堂教學系統設計的方法和措施。由此可見，探討基于數據挖掘的計算機輔助課堂教學系統設計的方法和措施的重要意義。

1 計算機輔助課堂教學模式的優勢

1.1 實現教育資源共享

計算機輔助課堂教學所具備的第一個優勢就是可以實現教育資源的共享。傳統的教學環境下，教師們都是在獨立的開展自己的課堂教學活動。教師將自己所知道的教學知識講授給學生，但是教師與教師之間、學生與學生之間以及教師與學生之間卻無法實現教育資源的共享。如今在計算機技術的輔助下，在新型計算機輔助課堂教學模式的應用下，教師可以將優質的教學資源分享給其他的老師以及學生，進而實現教學資源的共享[2]。同時也可以從計算機網絡中發掘和挖掘出更多的優秀的教育資源，實現課堂教育資源的豐富和拓展，同時也提升教學工作的質量和水平，最重要的是，學生不僅可以從教師這里獲得一定的教育資源，也可以從計算機網絡中實現更豐富的教學資源的挖掘，進而滿足不同的學生對于教育資源的不同需求。

1.2 師生交互性強

傳統教學環境下，大多是教師講解、學生傾聽的教學模式，教師與學生之間缺乏一定的交互性，如今，在計算機輔助課堂教學模式下，師生之間的交互性要更強一些。教師與學生之間多了很多的溝通與交流，課堂教學氛圍變得更加的活躍，同時，部分的教師甚至會采用翻轉課堂的模式，讓學生扮演教師的角色，為其他的學生講解教學知識，而教師在整個課堂教學活動的過程中起到指導和引導的作用，如此一來，既可以改善課堂的教學模式，活躍課堂的教學氣氛，同時又可以實現學生各方面綜合能力的培養與提升，可謂是一舉多得。另外，在課后階段，教師與學生之間也增加了很多的互動。首先，很多的教學作業學生不需要再提交紙質版，而是可以提交電子版，教師可以在教學端直接對學生的作業進行批閱和訂正。另外，教師也可以隨時隨地給學生分享一些重要的教學知識。同時，學生有任何的疑惑也可以隨時進行提問，教師在線上為其解答，師生之間的互動性要更強一些[3]。

1.3 學習空間不受控制

傳統的教學環境下，學生只能在課堂上跟隨教師來學習教學知識，既受時間的限制，同時，又受空間的限制。計算機輔助課堂教學模式下，學生的學習空間不再受到控制，學生不僅僅是在課堂教學的過程中可以收獲一定的教學知識，在課后也可以隨時隨地實現課堂上教學內容的學習。舉個簡單的例子來說，教師可以將重要的教學內容制作成各種各樣的教學視頻和教學課件，學生可以隨時隨地實現這些教學內容的學習。既可以達到預習的效果，又可以達到溫故的作用，最重要的是，可以滿足于不同的學習者的學習需求。舉個簡單的例子來說，有的學生學習能力比較強，在課堂上就可以實現知識的全部消化，而有的學生學習能力比較弱一些，在課堂內無法消化全部的重點知識。如此一來，在課后階段便可以借助于計算機技術實現課堂教學內容的反復學習，進而提升學習的效果和質量。

1.4 達成教育個性化

近幾年來，針對于教育工作的開展越來越追求個性化，也就是我們常說的因材施教，結合不同學生的學習能力水平和特點，實現不同的教學內容的教授。傳統的教學課堂下很難達到教育個性化，而如今在計算機輔助課堂教學模式中，教師可以將網絡作為知識傳播的一種途徑，而在網絡中有大量的教學知識可以學習，如此一來便可以滿足不同的學生對于學習到不同需求，進而實現教育的個性化發展。另外，在課堂教學的過程中也可以實現個性化和層次化。教師可以依據學生的學習能力將學生分成不同的層次，進而開展層次化教學。層次化教學模式下，無論是針對于教學內容的設置，還是針對于教學任務的布置，都可以實現個性化，進而滿足不同的學生的學習發展需求[4]。

2 計算機輔助課堂教學系統

2.1 系統整體結構設計

所謂的學界面層，主要是用來為計算機用戶提供人機交互界面，該界面將會有四個模塊，第一個模塊主要用來收集相關的教學信息，第二個模塊則是對所收集來的信息進行預處理，第三個模塊是對信息進行個性化處理和分析，第四個模塊則是要對這些信息進行存儲和調度。

2.2 硬件設計

2.2.1 信息收集模塊

第一個模塊的主要作用是收集信息，支持OLTP數據、OLAP數據、日志數據等多種不同的數據格式，采用不同的格式來實現信息數據的收集和挖掘，在挖掘相關的數據之后，還要對這些數據進行統一化處理。

2.2.2 個性化分析模塊

個性化分析模塊是四個模塊中非常重要的一部分。近幾年來，針對于教育工作的開展，一直提倡個性化，為了秉持個性化教學的思想，針對于計算機教學系統的設計也要實現個性化，對于挖掘和收集來的信息，要結合學生的需求，進而個性化整理和個性化分配，然后將這些信息傳遞給學生，進而達成教育的個性化發展，可以滿足不同的學生的學習需求[5]。

2.2.3 軟件設計

數據挖掘并行化技術是系統個性化分析模塊提供的基礎算法之一，包括數據挖掘算法能夠并行和相應的并行策略選取等。利用Kmeans聚類算法和Map Reduce并行計算框架提升個性化數據源中數據挖掘效率與質量。

3 基于數據挖掘的計算機輔助課堂教學系統設計方法和措施

3.1 重視應用效果

基于數據挖掘背景下，針對計算機輔助課堂教學系統的設計一定要重視應用效果，針對于該系統的設計及主要的目的并非只是輔助課堂教學，更重要的是，要能夠生成一定的教學規則，同時還能夠將個性化的教學信息傳輸至其中，進而實現個性化教學。只有重視該教學系統的應用效果，才能在實現教學系統設計的過程中設計相關的教學軟件，利用相關的教學軟件的設計達成教學效果，進而促進教學工作的開展和執行[6]。對于教師來說，不僅要學習如何應用計算機教學系統，還要充分重視應用效果，教師在應用之前，應當不斷進行學習和嘗試，進而促進教學系統的使用。

3.2 反復試驗和修改

在實現了計算機輔助課堂教學系統的設計之后，接下來要做的就是反復的進行試驗和對比。比如，可以選擇兩個實驗班，班級人數相同（均為50人），一個班級采用的是原有的教學系統，另一個班級采用的是新設計的教學系統，分別開展教學活動。一學期的時間以后，兩個班級進行對比和分析。倘若新設計的教學系統能夠超越原有的教學系統，便具備一定的意義。例如，一學期以后兩個班級進行對比，正常班級中不及格的人數為5人，實驗班級中不及格人數為2人，正常班級中60～80分的人數為32人，實驗班級中60～80分人數為29人，正常班級中90分以上的人數為13人，實驗班級中90分以上的人數為19人。根據以上實驗數據，我們就可以發現，在新教學系統的應用和輔助下，實驗班集中的整體學生的成績要遠遠超過普通班級。如此一來，便意味著新教學系統的應用效果要遠遠超于原教學系統。同時在進行試驗的過程中也會發現一定的問題，針對于發現的問題要及時的進行修正，進而保證所設置的教學系統的應用性[7]。

除了要對教學系統的應用效果進行試驗之外，還要測試本教學系統中的資源占用率。與人工教學，在使用計算機系統開展相關的教學活動的過程中會涉及到教學系統中的資源的占用率。倘若資源的占用率過高，那么系統在操作時的流暢度會降低很多，進而影響使用的質量和使用的效果，因此在使用相關的教學系統之前一定要先對其占用率進行試驗，在對資源占用比進行測試的過程中，我們了解到，與傳統的教學系統相比，該教學系統的資源占用率總值為35.7%。相比于傳統的教學系統來說降低了50.8%，因此該系統的資源占用比較更低一些，具備一定的優勢。

3.3 加強教師技能培訓

實現優質的教學系統的設計只是保證教學活動良好開展的第一步，教師是整個教學活動得以開展到核心，教學系統只是起到輔助的作用，因此若想發揮教學系統的最大化作用和效果。除了要保證教學系統本身的質量之外，還要加強對于教師的培訓，要保證教師對于新型的教學系統的了解程度和應用程度。計算機輔助教學對于教師來說是一種新型的教學方法和教學模式，而不同的教師無論是學習能力還是計算機水平都是各不相同的。如此一來，教師針對于教學系統的應用情況也是各不相同的。部分的教師自身的信息技術能力比較強，在實現教學系統應用的過程中，可以充分地發揮教學系統所應該發揮的作用和效果。而對于部分教師來說，由于其自身的信息技術能力比較差，對于新型的教學系統又不夠了解，因此在實現新型的教學系統應用的過程中，便無法發揮教學系統本應該發揮的作用和效果，進而嚴重的影響了教學質量和教學水平。為了實現這一問題的改善和解決，一定要加強對于教師的培訓工作，可以聘請專業的信息技術人員對全體教師開展培訓工作。在培訓的過程中，既要讓教師了解欣喜設計的教學系統的特點和應用方法，同時還要全面的提升教師自身的信息技術能力，在開展完培訓工作之后，還要進一步開展考核工作，借助于考核工作的開展，全面了解教師對于培訓內容的學習情況，保證教師的學習質量和學習效果，進而保證其能夠在未來開展教學活動的過程中更好地應用新型的教學系統，全面提升教學質量和教學效果[8]。

3.4 不斷優化教學系統

在完成了教學系統的設計和應用之后，還要在應用的過程中不斷的發現問題，并且不斷的優化教學系統。針對于任何一個教學系統的設置都不可能是永久性的，在應用的過程中，一定會發現一定的問題。而教師在發現問題之后，要第一時間進行上報，并及時尋找相對應的設計人員和開發人員，實現問題的調整和糾正。而對于研發部門的人員來說，一定要不斷地實現教學系統的優化，進而讓其更好地適應教學活動，同時也滿足教師和學生對于該系統的應用需求。另外，為了實現教學系統的不斷優化，對于研發部門的人員來說，一定要定期開展調查與評價工作，可以通過設置以調查問卷或者是訪談的方式，了解教師在應用教學系統的過程中所存在的一些問題以及教師對于該教學系統功能的滿意度。了解教學系統的應用功能是否與教師自身的期待所一致，如此一來，也可以及時的發現該教學系統在應用過程中所存在的問題，進而實現教學系統的不斷優化與提升[9]。

4 結論

綜上所述，我們可以了解到，利用計算機輔助課堂教學系統開展課堂教學活動具備一定的優勢，在計算機教學系統的輔助下，針對于教學工作的開展可以實現信息化，進而全面保證教學的質量，同時還可以提升教學效率。另外，實現相關的教學系統的設計，可以實現教學信息的挖掘和個性化整理與分配，進而達到個性化教學的目的。同時，結合計算機輔助課堂教學系統的設計，本文也進一步提出了促進計算機輔助課堂教學系統設計的方法和措施，希望在本文相對應的一系列建議和措施的幫助下，可以讓更多人掌握基于數據挖掘的計算機輔助課堂教學系統設計的方法與舉措[10-12]。