基于大數據的智慧教學平臺設計與應用探索

劉 昊

（南寧學院信息工程學院，廣西 南寧 530299）

網絡信息技術與教學的結合，使得傳統的教學模式發生了很大的變化，且信息化的教學模式具有許多獨特的優勢，能夠與現代教學實現深層次、多領域的集合。智慧教學平臺能夠培養學生的自主學習能力，全面提高教學質量。在大數據技術的基礎上，近些年來智慧教學平臺的設計與應用也實現了很大的進步，使學生的學習效率、學習質量都有著不同程度的提高，使學習變得更加輕松，對于教學事業的發展產生了很大的推動作用。

一、基于大數據的智慧教學平臺的內涵

智慧校園是對數字校園的拓展和延伸，但是智慧校園不是對數字校園簡單的技術升級，而是從理念上進行的轉變與提高，是在信息技術支持下對新型教學環境的構建。在大數據基礎上的智慧教學平臺，是將互聯網、無線傳感器網絡、移動通信網絡以及WIFI網絡連接而形成的教學生態系統，是學校教學理念、教學方式和管理模式取得的重大突破，能夠為教學提供更加個性化的教學資源、教學工具和教學服務，是以學生為本教學理念的體現。以大數據為基礎的智慧教學平臺具有以下幾個基礎特征：（1）定位明確。在智慧教學平臺中，教師、學生、職工以及其他學校的工作人員都有明確的地位，以學生為核心和主體，以教師為主導，其他教職工為輔助，能夠使每一位參與者都能找到自身明確的定位，從而促進教學和生活更好地開展。（2）全面感知。智能化是智慧教學平臺中重要的一部分，通過傳感器、無線射頻技術（RFID）以及監控系統等，能夠為智慧教學平臺中的不同人員提供不同的信息，每個用戶所具有的權限不同，所獲得的數據和信息也不盡相同?？傊?，通過基于大數據的智慧教學平臺，能夠使所有人員獲得更加全面的感知。（3）個性化。智慧教學平臺能夠將學生的網絡行為連接，使學生在網絡上發生的學習、聊天、社交、消費等數據都能夠傳輸到智慧教學平臺系統之中，在通過云計算等技術根據所收集到的數據為學生進行畫像，使學生的個性能夠通過學生畫像而體現，教師可以根據學生的不同以及學生畫像進行更有針對性的教學設計，從而使學生的個性能夠得到發展。（4）連接教學活動。智慧教學平臺支持教學共同體各方在任何時間、任何地點、任何方式進行連接的教學與學習活動，使各項教學活動都能夠做到無縫連接，提供更加全面的服務，使教師和學生的碎片化時間能夠得到更加充分的利用，對于教學和學習都具有重要的意義［1］。

二、基于大數據的智慧教學平臺設計

（一）數據信息的收集與儲存

基于大數據的智慧教學平臺首先要具有數據信息的收集和儲存功能，要建立功能完備的數據中心，通過對教學與學習全過程的數據收集，對學生在智慧教學平臺上的進步軌跡進行全面的記錄，且需要將所有的數據進行統一的儲存，將所有收集到的數據儲存在信息數據庫中。這些收集并儲存的數據可以被用于學校的教務管理系統、教學系統以及其他多個系統之中。通過大數據技術的應用，能夠將數據信息的收集與儲存簡單化，能夠更加便捷地幫助學校應對大量的教學數據和學生的學習數據，并可以將這些數據和信息進行永久的保存。

（二）深入挖掘教學數據和信息

對教學數據和信息的深入挖掘是智慧教學平臺設計中的關鍵部分，教學數據和信息的挖掘主要采用的是計算學和心理學的研究方法，以此方式能夠使教師更加了解學生的學習全過程。通過對教學信息和數據的挖掘，教師在對這些數據分析的基礎上，能夠幫助學生探索新的學習方法。為了構建應對諸多變量的模型，對在線學習系統數據和挖掘算法的收集是非常重要的。預測模型的開發需要通過對教學數據和信息進行分類實施。利用教學數據和信息構建的預測模型，能夠在智慧教學平臺中建立一套適應學習系統，利用預測模型預測的適應以及相關的干預措施來改變學生今后的學習過程，還可以為學生提供一些外部學習服務。深入挖掘教學數據和信息可以對學生未來的學習行為、學習動機和認知水平等進行全面且準確的預測；還可以對相關領域的其他模型進行探索和改進，這種模型包括學習的內容和最佳的教學順序構建，學習軟件還會對不同的教學內容給予強大的支持［2］。

（三）學習數據分析功能

學習數據分析功能是智慧教學平臺最核心的功能，對學術進步進行的評估、對未來趨勢實施的預測以及對潛在教學問題的表現，都是通過對學生的學習數據收集和分析而得到的。學習分析的數據來自學生的學習行為，比如學生學習任務的完成情況、學生的考試成績、學生的課內外實踐完成情況、學生在智慧教學平臺眾多互動等。學習分析功能能夠幫助教師通過學生的實際水平和需求，對教學資源進行更加科學合理的配置。學習數據分析功能的關鍵在于對學生學習數據的分析和報告，這一點與教學數據的挖掘有著很大的不同，學習數據的分析不會承擔數據分析計算方法開發的任務，而是更加注重于對已知方法和模型應用中出現問題的解決，對影響學生學習和組織學習系統的關鍵因素進行解答和解釋。

（四）自適應學習系統功能

智慧教學平臺中的自適應學習系統主要包括學習管理、學習軟件和在線學習三個部分，這些系統都能夠對數據進行有效的處理，從而對不同的教學與學習的利益相關者提供有價值的信息和數據，能夠幫助其改進教學模式和教學方法。自適應學習系統具有教學數據的分析和預測功能，能夠幫助教師創新教學模式，使教學更加具有個性化，滿足不同學生的學習需求，還能夠幫助教師調整教學計劃和教學方案，從而提高教學質量，使教學能夠采用科學合理的教學模式，對學生進行科學的教學、管理和引導［3］。

三、基于大數據的智慧教學平臺應用分析

以大數據為依托的智慧教學為智慧教育提供了一個平臺，使得智慧教學模式能夠實現，促進了教學與信息技術的融合，是現代教學理念中的重要突破，以南寧學院-科大訊飛人工智能學院的智慧教學平臺應用為例，主要有以下幾個方面的應用：

（一）線上線下混合教學

智慧教學平臺最主要的應用就是線上與線下混合教學模式。在傳統的教學模式中，教學幾乎全部發生在課堂之上。通過線上與線下混合教學模式，能夠將線上教學模式的優勢與線下教學模式的優勢相結合，線下教學模式使學生的注意力更加集中，教學質量更好，能夠直接接觸到教師；線上教學模式的場地和時間自由性較高，學生可以隨時隨地進行學習，且教學資源豐富。線上線下混合的教學模式使得教學的內容有很大的拓展，通過教師所制作的教學課件，學生可以學習到更多的內容，教師也可以將關注點轉移到如何激發學生學習興趣、如何提高教學質量之上，學生也可以將更多的精力放在發現問題、提出問題和解決問題上。線上線下混合教學模式具有很大的優勢，是未來教學模式發展的必然趨勢，能夠改變傳統教學模式中學生被動的地位，將學生的主體地位充分發揮，學生的學習會變得更加主動。近些年來的微課、慕課以及翻轉課堂等，都是線上線下混合教學模式的實踐，且教學效果有著明顯的提高，對于學生的吸引力也在不斷提高，符合現代教學理念，是現代教學模式與信息技術結合的新型教學模式，對于教師和學生都有重要的意義。

（二）個性化教學

學生在進入校園之后在智慧教學平臺中就具有了一個屬于學生自身的、獨一無二的認證ID，這相當于是學生在智慧教學平臺中的身份認證，學生在智慧教學平臺中的學習情況、資料下載情況等都會被大數據技術所收集，并上傳到后臺系統之中，通過對不同來源同一主題的關聯分析，從指定姓名的相關信息中確定學生的興趣愛好、特長、學習情況等，使其能夠作為個性化教學的依據，教師根據每個學生數據的不同特點，可以做到因材施教，對每個學生制定不同的教學方案和指導方案。例如，大數據專業的A同學在智慧教學平臺中觀看次數最多的是計算機專業英語詞匯記憶方法相關的視頻，所下載的學習資料幾乎全部與專業英語詞匯記憶有關，經過教師的分析，發現A同學在英語詞匯記憶方面存在著一定的困難，沒有掌握相應的英語詞匯記憶方法，導致其英語詞匯掌握程度不足，因此教師在智慧教學平臺中，為A同學提供了更加詳細的英語詞匯記憶方法，且制作了一個微課教學視頻，為A同學講解了英語詞匯記憶的相關方法，使A同學的英語詞匯記憶能力有所提高，這就是個性化教學的集中體現［4］。

（三）教學質量智能考核

教學質量考核與評價是教學中的重要一部分，傳統的教學質量考核與評價是采用匿名問卷調查的方式，這種方法的準確性較低，不能最客觀、最真實地反映出教師的實際教學質量。通過智慧教學平臺，可以對教師的教學過程做到全方位的追蹤和考核，依靠教師評價管理系統，引用教學與科研子系統的數據，自動統計教師的各項教學質量指標得分，這種教學質量評價方式更加客觀，評價與考核結果也更加真實，可以避免人為因素對考核與評價結果的準確性，使得教師的教學質量能夠最真實地體現，從而發現教師教學中存在的問題和優點，幫助教師進行及時的調整與改進，使得教學教師的整體教學效果能夠顯著提升，為學生提供更加高質量的教學，促進學生綜合素質全面發展［5］。

綜上所述，大數據技術在現代教學中有著廣泛的應用，基于大數據的智慧教學平臺設計應該做到以學生為本，挖掘更多對教學有促進作用的教學元素，通過多個角度、多個層面不斷完善智慧教學平臺的建設，并加強對智慧教學平臺的應用，發揮出智慧教學平臺和大數據技術的實際作用，提高我國整體的教學質量。