大數據技術在智慧課堂平臺建設中的應用研究＊

馮 娟，劉永立，張建華

（保定理工學院，河北 保定 071000）

云計算、大數據、人工智能等新興技術的發展，已經滲透到人們生活的各個領域，特別是促進教育行業發生了巨大的改變。在大數據等信息技術的支撐下，如何打造智慧課堂、高效課堂，促使課堂教學效果更好，是教師們的重要研究發展方向。當前，傳統教學課堂出現各種各樣的問題，教師與學生課上互動不足，學生上課低頭族多，課上睡覺、玩手機等現象屢見不鮮，學生課堂參與度不高。在教學過程主要是教師講授，未能體現因材施教，以學生為主的教育理念，嚴重影響著課堂教學效果。智慧課堂側重于智能化教學設備的應用，依托微視頻、慕課等豐富的互聯網資源，借助大數據技術，獲取學生學習狀態數據，分析學生學習行為數據，應用數據工具衡量學生成績，注重學習過程的測評。教學過程中，教師及時掌握學生學習情況，及時調整教學策略，優化教學內容，實施因材施教。智慧課堂平臺的建設，可以有效簡化教學程序，增強學生學習興趣，是提高課堂教學質量的重要途徑，對于學校的建設發展具有重要意義。

1 智慧課堂內涵

關于智慧課堂的內涵，不同學者有著不同的理解。祝智庭[1]認為，智慧課堂是以智慧教育理念為指導，借鑒翻轉課堂的成功之處，對翻轉課堂重新進行塑造。韓存存[2]指出智慧課堂是將信息技術融入到課堂教學中，進而在教學資源、教學方法、教學過程等方面進行改進。綜合學者們對智慧課堂的研究，關于智慧課堂的定義根據側重點主要分為兩類，一類是側重從“智慧”的語義學上定義，另一類是側重從信息化視角定義的。本文的定義是從信息化的視角來定義，研究內容也是圍繞信息化展開。隨著信息技術的發展及其在教育中的應用，信息技術開始與課堂教學深度融合，課堂教學開始向著信息化、高效化、智能化發展。筆者認為智慧課堂與傳統課堂相比，其主要特點在于充分利用云計算、物聯網、大數據等新一代的信息技術，借助“云+端”的運用，動態分析學習數據，實現師生交流互動實時化、資源推送智能化、評測多維化、教學反饋即時化，全面改革課堂教學形式和內容，實現課堂智能化、高效化，打造大數據時代的信息化課堂教學模式即智慧課堂[3]。

2 智慧課堂的特征

依據智慧課堂的定義，智慧課堂追求課堂智能化、高效化。智慧課堂與傳統課堂相比，有其獨特的優勢與特征，其主要特征有如下幾點：

（1）互動課堂。師生借助移動智能終端設備，通過彈幕、小測、投稿等方式實時交流互動。

（2）開放課堂。利用移動智能終端設備，課前將預習課件推送到學生手機，方便學生預習；課堂上利用試題庫進行小測，課后將試題PPT 推送到學生手機作為課后作業。將課前、課中、課后互聯，學生學習不再局限于教室內，隨時隨地可學，打破了課堂時空限制。

（3）高效課堂。依托學生學習行為全過程數據，基于數據分析，及時優化教學內容，改進教學設計，調整教學策略及教學進度，整合教學反饋，實施多元化評測，最大化地發揮教師的教學智慧。

（4）個性課堂。學生根據自身知識掌握情況，學習短板，選擇學習資源，實現因人而異，因材施教，滿足學生個人化學習需求。

（5）創造課堂。課堂中學生主動學習、主動答題、自主解決問題或通過小組協商討論、合作探索，解決學習中遇到的難題，讓學生的創造性思維得到極大發揮。

（6）精準課堂。依據學習全過程數據，以數據說話，定量、衡量學生對知識掌握水平，打破傳統的理解，并學會了模糊評價。

3 智慧課堂建設的技術支撐

構建智慧課堂離不開互聯網、云計算和大數據等現代化信息技術，離不開軟硬件環境的支撐。智慧課堂平臺一般由云終端接入層、虛擬實驗平臺層、資源虛擬化平臺層和云基礎設施硬件層等四部分構成。其中云終端接入層，教師或學生可以使用PC 機、智能手機、ipad 登錄智慧課堂平臺，獲取計算、存儲等資源；虛擬實驗平臺層，教師或者學生通過統一身份認證后，可以申請虛擬資源，在虛擬環境下部署實驗環境或共享教學資源；資源虛擬化平臺層采用虛擬技術將硬件資源（計算、存儲、網絡）映射為邏輯資源；云基礎設施硬件層通過光纖連接服務器集群和存儲設備[4]。

4 智慧課堂建設目標

立足教學實際，以課程建設為依托，根據教與學的需求，充分利用現代化信息技術，改變學生學習方式，提升教師教學能力，打造智慧型教師隊伍，形成智慧課堂教學模式，凝練教學經驗，以點帶面，進而輻射全校，提升學校智慧課堂建設發展，打造智慧型校園[5]。

（1）打造智慧課堂，關注學生智慧培養，提升創新能力，讓學生在高效、高質的課堂上輕松快樂的學習。

（2）探索基于大數據技術實施智慧課堂的教學模式，完成數字化教學資源建設，搭建智慧型教學資源平臺，完善課程資源庫、在線學習資源庫（試題庫、預習課件庫），實現線上線下無縫隙的學習管理。

（3）構建智慧型教學評價體系，將學生整個學習過程納入考核，實施多元化的綜合評價，力求評價指標科學合理、評價結果精準，評價實施可操作，評價模式可復制。

（4）加大信息化教學手段的運用，探索師生有效互動，學生間有效合作，強化自主學習的課堂教學模式，實現教師教學變革，學生學習創新的目標[6]。

（5）智慧課堂建設中，強化信息交流，適時推送學生學習狀態給家長，加強家校溝通，促進學校教育和家庭教育有效融合。

5 智慧課堂建設的教學活動設計

每一堂課為了達到教學目標，必須進行教學活動設計。開展智慧課堂要求教學活動設計更科學、更合理、更全面、更智慧。跟傳統課堂教學活動一樣，智慧課堂教學活動也必須覆蓋課前、課中和課后三個階段。經過多年實踐，對三個階段的教學活動進一步細化出多個環節，概括為“3 個階段。6 個環節”的教學活動設計。

5.1 課前準備是基礎

5.1.1 精心設計預習任務

獲取知識是一個主動學習的過程，只有做好課前預習，才能做到學有目標，帶著問題來學習才能做到有的放矢。因此，教師要深入思考預習任務的設計。教師通過視頻、語音課件等形式精心設計預習任務，學生通過完成預習任務，明了學習目標，點燃學習智慧。在完成預習任務的過程中，學生通過自主探究、自我發現問題、解決問題，獲取新知，在不斷探索自悟的過程中不斷進行創造生成智慧。

5.1.2 精準掌握學生學情

學情是學習者在某一單位時間、某一個學習任務中所表現出來的學習狀態。學情數據的獲取與分析，有利于幫助教師實施精準的教學設計。教師基于預設教學目標、學生課前預習統計數據，進行精準學情分析，精準掌握學生的基本信息（學科背景、基礎知識、專業結構、文化背景等）；然后根據基本信息對學生的學習行為（能力、習慣、偏好、興趣）做出初步的判斷；接著對學生的突出優勢、短板等做出客觀識別；在此基礎上，制定合理的智慧教學設計方案。

5.2 課中設計是靈魂

5.2.1 精準教學內容

教學內容是實現教學目標的載體，傳統的教學內容過于扁平，教師借助大數據技術，根據教材和學生實際情況，依據教學大綱并結合課前預習數據，對教學內容進行精選取舍。學生通過預習自學就能掌握、理解的內容，應當舍棄或者課堂上只做簡單提醒總結。而對于課前預習學生討論、提問多的內容應為課堂重點講解內容，避免傳統課堂重難點問題不突出而導致浪費課堂時間。

5.2.2 精心設計教學環節

教學環節設計要以“生生互動、師生互動”為關鍵。課堂上通過課堂答題、投票、彈幕、討論辯論等方式，讓學生之間、師生之間可以很好的相互交流，實現智慧共享；學生與學生、老師與學生之間可以相互提問、討論、辯論，交流見解，師生共同對學習內容進行梳理，達到共識共鳴，達到提升智慧的效果。在此過程中不但激發了學生參與課堂教學活動的積極性，并且老師也能夠及時掌握學生對知識掌握情況，便于更好地開展課后總結。

5.2.3 隨堂訓練不可少

教師要了解學生對教學內容的掌握情況，離不開隨堂訓練。教師要根據學情，分層次設計練習題目，讓不同層次的學生都能夠得到發展，收獲智慧，享受學習的樂趣。教師依據隨堂測試反饋信息，精講難點，補充弱點，強調重點，深化師生互動、實施情感交流，培養學生創新能力。

5.3 課后總結是關鍵

教師利用信息化教學平臺，充分掌握了每位學生課前預習和課堂學習數據，依據每位學生學習短板，針對性地發布課后作業，對本節課內容進行測試，開展個性化輔導，針對性教學，真正解決學生學習過程中遇到的“痛點”。教師根據課堂教學過程數據，對本堂課進行總結反思，找出不足之處，不斷改進，及時反饋到下次備課中，以利于實施針對性教學。

6 結論

隨著大數據技術的不斷發展，傳統教學手段已經不能滿足當代教育教學發展的需求，學校亟需依靠信息化技術，搭建智慧課堂平臺，為師生提供良好的學習生活場所。建設智慧課堂平臺，不但拓寬了師生對教學活動信息的獲取渠道，而且利用大數據技術，整合學生學習全過程數據，可以幫助教師全面感知教學工作的實際開展情況，幫助教師靈活地開展精準教學，實施個性化教學，達到因材施教的效果。教師要積極推進教學改革，分析課程特點，搭建屬于自己的智慧課堂平臺，讓每個學生都有機會獲得量身定做的教學體系，提高課堂教學效果，為國家培養更多獨立自主且具有良好地創新、創造能力的專業人才，推進大數據技術在我國高等教育領域的快速發展。