大數據背景下C++程序設計課程教學改革

趙大偉 陳剛

摘要：隨著大數據技術和信息化建設的不斷完善，高校在教育、教學等方面也已經實現了教學信息化的建設，教學過程可以通過或利用互聯網絡、自媒體和軟件等形式對教育教學進行全方位的指導和管理。為了更好地掌握學生的學習情況及對知識的理解程度，針對學生個體的學習特征制定有針對性的學習方法，我們需要對這些數據進行存儲、分析和統計，在大數據背景下，以C++程序設計課程教學改革為例展開探討，并提出一些教學改革的意見和見解。

關鍵詞：大數據;課程;改革;C++

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）32-0253-02

Teaching Reform of C++ Programming Course under the Background of Big Data

ZHAO Da-wei，CHEN Gang*

（Department of Computer， Changchun Humanities and Sciences College， Changchun 130117， China）

Abstract：With the continuous improvement of big data technology and information construction， colleges and universities have also realized the construction of teaching information in education and teaching. The teaching process can guide and manage education and teaching in an all-round way through or by using Internet， we media and software. In order to better grasp the students' learning situation and understanding of knowledge， we need to make targeted learning methods according to the students' individual learning characteristics. We need to store， analyze and count these data. Under the background of big data， takes the teaching reform of C ++ programming course as an example to discuss， and puts forward some opinions and opinions on teaching reform.

Keywords： Big Data; Course; Reform; C++

1 前言

今天大數據技術作為繼物聯網、云計算后IT行業又一顛覆性的技術，越來越受到人們的關注，大數據技術現在已經在各個領域都有廣泛的應用，大數據對我們的學習、工作和生活都產生了重大的影響，社會中多個領域都在利用大數據進行一系列的改革，教育領域作為知識和科學技術的前沿陣地，當然也不能例外。

隨著信息化建設的不斷完善，大多數高校在教育、教學等方面也已經實現了教學信息化的建設，教學過程可以通過或利用互聯網絡、自媒體和軟件等形式對教育、教學進行全方位的指導和管理。但是，在這些信息化方式和手段在實施的過程中，我們也發現更多是應用在課程信息、教學信息、教學課件和教學視頻等固定的教學環節中，而忽略了教學過程中所產生的大量的有意義和價值的數據。比如說在考試的過程中，學生在不同的題上所花費的時間，在課程學習中，學生反復對某個教學視頻的觀看頻次，學生掌握某一個知識點所需要進行的資料查閱或進行練習的次數等。這些在學習過程中所產生的動態數據對掌握學生的學習進展情況及知識的接受情況都有著重要的意義。為了更好地掌握學生的學習情況及對知識的理解程度，針對學生個體的學習特征制定有針對性的學習方法，我們需要對這些數據進行存儲、分析和統計，在大數據背景下，作者以C++程序設計課程教學改革為例展開探討，并提出一些教學改革的意見和見解。

2 教學信息的采集和分析

大數據時代，信息的產生方式多種多樣，在教學過程中產生大量的有用的教學信息，對這些教學信息的采集是后續的處理及分析的基礎，所以數據的采集非常重要，傳統的信息采集方式多是由教師在教學活動進行前通過管理系統將學生和課程信息輸入或導出，教學活動完成后再由學生或任課教師對相關信息及數據進行整理和統計，這樣我們得到的數據會有一定的局限性，統計結果也會帶有一定的主觀性，不能反映教學過程的真實情況，所以我們在C++程序設計這門課程中，除了采集教學前后的靜態數據外，還進行了課程教學過程中動態數據的采集工作。

（1）第一是通過學習通等軟件建立了線上教學平臺，引導學生課下根據章節進行線上的視頻課程的學習，通過軟件后臺統計各個章節視頻的播放次數，學生在某個視頻章節上停留的時間等，然后對數據進行自動采集和分析，了解學生對各個章節視頻學習的情況，從而在線下可以針對性進行總結和講解;

（2）第二是統計分析數據的融合情況，利用網絡采集技術和爬蟲技術采集校園網內學生管理系統、教務管理系統及校內的論壇等軟件中有關該門課程的相關信息，如學生的課程評價信息、教師的教學反饋信息等。

3 利用信息分析結果指導教學改革

傳統的課堂教學模式是嚴格按照教學日歷和教學計劃進行授課，并沒有考慮到不同階段、不同年級的學生接受程度等特點，特別是對知識點掌握的情況的區別，在大數據背景下，教學計劃要根據前面數據分析的結果來進行調整和改進。在C++程序設計這門課程中，根據我們前面采集的課堂教學中的動態數據，對教學班的學習情況進行分析和評價，可以掌握各個班對課程知識點的掌握和理解程度，然后對教學計劃進行相應的調整，例如我們在統計中發現在課程的冒泡排序法的章節視頻被反復播放的次數較多，同時一部分同學在這個視頻上停留的時長比較長，軟件分析結果顯示此章節學生掌握得不夠好，針對這一情況，我們就專門調整計劃，增加了這一章節的講授時間，通過大量的習題使學生更好地掌握了這一算法。

同時我們也利用軟件上錯題分析，統計出錯題率比較高的章節，分析出錯題的原因，針對這一章節的重要知識點重新進行講解，再通過做題使學生掌握該內容。作為高校的教師，我們不但在利用好大數據同時更要完成自己的角色的轉變，通過數據分析的結果發現問題，通過合理地調整教學內容和進度來解決問題，真正地讓學生成為課堂的主體，及時發現學生在學習過程中遇到的問題并加以解決，保證學生對知識點的掌握

4 課程評價方式的改革

當前，高校中的大部分課程的評價方式仍然采用筆試的方式，卷面的成績用來判斷和衡量一名學生對這門課程的相關知識的掌握情況，但是我們知道這并不科學和客觀，在大數據的時代下學生的課程評價應該是過程性的多樣性的。所以在C++程序設計這門課程中，通過學習通等軟件的后臺統計我們可以方便地獲取到學生的過程性學習的情況，包括學生對某一知識點的掌握情況、實驗的完成情況、學習進度等情況，然后依據特定的數據模型完成學生平時成績的生成。根據C++程序設計課程的特點，采取上機考試+綜合性實驗的方式來評定學生對這門課的掌握情況，這樣避免了試卷考試的片面性，也可以更好地檢驗學生的實際的編程能力。

5 需要解決的問題

利用大數據進行教學指導和設計，在實際的課程實施的過程中，也遇到了一些問題 。

（1）數據分析算法不完善

利用大數據對教學過程中產生的數據進行分析，采集的數據包括結構化數據和非結構化數據，這些數據中結構化數據處理比較容易，主要包括學生的實驗成績、作業完成情況，出勤率等，而對于非結構化數據處理起來要復雜得多，比如視頻影像、學生學習積極性分析等，而且教學評價的主要內容是這些非結構化的數據。目前針對非結構化數據處理的算法并不成熟，所以會對課程評價和分析產生一些誤差。

（2）數據的真實性

我們在對教學過程的數據采集所獲得的數據中存在著一定的無效數據或者是虛假數據，這些數據會對我們的分析產生一定的干擾。例如，我們在統計章節視頻的觀看頻次或停留時長時，有可能有的同學雖然反復播放但實際并沒有觀看，或者由于網絡中斷導致該內容的停留時長較長的情況，那就會對我們的分析結果產生影響。

6 結語

以上是作者利用大數據技術在《C++程序設計》課程教學中進行的教學改革嘗試，基于大數據分析進行的教學能夠有效地發現學生在學習課程過程中所遇到的問題，從而采取有針對性的措施和方便教師制定個性化的教學方案，雖然在實施的過程中也存在著一些問題，但是我們相信在教學相長的過程中，在大數據技術的支持下，能夠做出更加理性，更加符合學生學習習慣的教學方式。

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【通聯編輯：王力】

收稿日期：2021-04-10

作者簡介：趙大偉（1978—），男，吉林省四平市人，副教授，碩士研究生，主要研究方向為軟件工程和大數據;通訊作者：陳剛，男，吉林省松原市人，碩士研究生，副教授，主要研究方向為系統工程。