基于協同過濾算法的微課資源開發與應用平臺在高職計算機教育中的應用探究

吳枰

關鍵詞：協同過濾算法；微課；高職；計算機；評量

0 引言

信息化教學是現代教育的發展方向，微課已經作為一種重要的教學資源應用在了計算機通識教育的課堂上，使教學更直觀且更具針對性。但是大部分教師缺少獲取微課資源的途徑，且微課的質量不能滿足上課需求[1-3]。例如：微課錄制時鏡頭單一、缺乏多媒體元素、沒有趣味性、時長控制不到位、字幕缺失或者大小不合理、與當前課程知識匹配不完全一致等。亟須提升教師自主開發能力，錄制適合自己課堂需求的微課資源，做到重點突出，詳略得當。目前大部分的微課資源平臺主要有兩種提供微課的方式：一種是提供搜索欄，學生可以根據自己的需求進行搜索，搜索引擎會根據學生提供的關鍵字進行搜索匹配。另一種是平臺按照預設的標準對微課進行了分類，學生根據自己的需求在相關的分類目錄下尋找。但是由于高職院校學生學情差異很大、學習能力薄弱，部分學生獲取知識的本領有限，不能有效的檢索到自己的需求，這就需要提供一個能夠依據學生的學情自主推薦微課資源的平臺[4-6]。計算機通識教育是一個閉環的過程，不僅要側重教學環節，更要關注學生學習的效果，根據學習的效果及時對微課資源進行調整[7-9]。本文首先闡述了進行本課題研究所用到的理論基礎，并針對上文所提出的問題設計了微課資源的開發與應用平臺。實踐結果表明，本平臺可以有效地提升教師微課的自主開發能力，使教師深入理解微課開發的策略。同時考慮到不同學生學習層次的差異性，平臺通過整合協同過濾算法為學生個性化地推薦微課資源，豐富了學生的知識體系，使學生的學習意愿得到提升。最后，平臺要關注學生的學習效果，并及時進行反饋，為下一步的教學改革和微課資源的調整指明了方向。

1 方法

1.1 微課資源開發方法

微課開發要緊緊圍繞教學內容展開，規范微課的設計流程，同時兼具互動性、趣味性和創新性。微課的目標并不是要展現出本節課程的所有內容，而是要把課本中易于微課展示的內容挑選出來進行制作，用以豐富教學形式和方法。微課使用過程中需要配合試題、課件、難點反思和專家點評等，它們是一個有機的整體，不可分割。微課開發的流程包括確定教學目標、提取教學知識點、準備配套素材、錄制教學視頻、對視頻進行優化調整，只有按照規范進行開發才能保證微課的質量。此外，現階段的課堂對微課的利用進行了延伸，從最初只是教師課堂教學講解的補充內容，演變成一種互動的工具。合理地設計好微課中的互動環節會極大地提升學生的學習興趣，能夠實現把課堂交還給學生，做到以學生為主體，增強學生主動學習和探索的意識。教師的角色更多的是引導而不是灌輸，學生自己主動獲取的知識印象最深，也減少了課后知識的遺忘，從而有效地提升了教學效果。

1.2 協同過濾算法

高職院校學生獲取信息的能力薄弱，通過自動化的推薦算法進行個性化的推薦能有效解決當前的困境。在推薦領域中，協同過濾算法是應用最廣泛、最成熟的算法，也是業界主流的推薦模型。它是基于用戶的歷史行為數據作為依據，深度挖掘用戶的興趣信息，從而能夠從海量的數據中快速捕捉所需資源，進而進行精準的推薦。本文協同過濾算法以學生曾經選擇過的微課資源作為依據，充分分析學生的歷史行為數據，把具有相似選擇結果的學生篩選出來作為一個集合，把這些學生感興趣的微課資源推薦給集合內的其他同學。如圖1所示，對學生的歷史行為數據進行分析，可以發現學生A和學生C都對微課資源1和2 感興趣，這兩位同學的相似性最高，從而可以初步判斷學生C感興趣的微課資源5也很有可能是學生A感興趣的，從而向學生A進行推薦。

1.3 微課教學效果評量策略

本文構建了四個維度的評量體系來對微課教學效果進行評量：一是學生自評維度。學生依據自己的微課學習效果進行自主評量，自主評量雖然受學生自己的主觀性的影響較大，但是卻是不可或缺的過程，它可以實現學生的自我教育，使學生自己認識到自己的不足。二是學生互評維度。這個維度的評量增加了客觀性，學生大部分的學習時間是在課堂上，課堂上是否參與微課的互動，是否積極地回答教師提問，注意力是否集中，這些行為都在周圍同學的關注之下，因此學生互評也是非常重要的。互評的全程是匿名的，學生打分的過程不會受到其他因素的干擾，從而保證了打分的準確性。三是教師評量維度。教師需要記錄學生學習成長過程中的關鍵環節，依據學生的作業完成情況、測試答題情況、學習進展情況等進行打分。四是系統評量維度。學生在使用微課資源平臺時，平臺會記錄學生的實際操作情況，包含學生觀看微課的數量、時長、完成率和評論次數，來對學生的學習效果進行客觀的評量。最終結合四個維度的評量分數，并依據實際情況給每個維度賦予不同的權重，從而實現對微課教學效果的評量。

2 基于協同過濾算法的高職計算機微課資源開發與應用平臺的重要作用

2.1 使微課的質量得到提升

教師明確了當前課程的教學目標，仔細理解好知識的難點和重點，對細節進行提煉和重新排列，認真準備好當前課程的課件、習題和案例等配套素材，最后通過變換選題來豐富教學內容，保證了微課的內容質量。在錄課環節中教師采取實地錄像的模式，使教學的過程更真實可靠。平臺提供了攝像和視頻后期處理的專業人員來輔助，輔助的過程不僅僅是幫助教師解決技術層面的問題，更注重傳授相關專業知識，提升教師的開發能力。同時對視頻的質量按照規范進行監督，包括清晰度、時長、拍攝角度、互動環節和字幕大小等，保證了微課的成像質量。

2.2 利用個性化推薦的微課可實現分層次教學

高職院校學生基礎薄弱、學習能力差異很大，要針對不同學生的實際情況開展分層次教學，才能實現不同層次學生的學習水平都能得到提升。分層次教學是一個系統性的操作，需要在課前預習、課堂教學、隨堂演練和課后作業等多個環節開展。現階段的實際教學中由于教師的教學任務較多，教師沒有更多的時間和精力實現系統性的分層次教學，只能在課后作業等部分環節進行。但是基于個性化推薦的微課平臺的引入有效改變了現狀，系統可以結合學生的學習現狀進行針對性的推薦，而且微課資源的推薦是系統性的，包括課前、課中和課后的各個環節的學習資源。這種教學方式尊重了學生的個性差異，對不同層次學生的學習效果均能有效提升。

2.3 豐富了學生的學習資源庫

在目前的教學中，一直都在強調學生是課堂的主體，要把課堂還給學生，提升學生自主學習的能力。尤其在計算機通識教育中，十分關注學生的靈活變通能力和解決突發問題能力。教師不能簡單地把知識灌輸給學生，應該讓學生主動去探索和學習，待學生走向工作崗位后，才能獨立自主完成任務。但是大多數教師沒有充當好引導者的角色，他們擔心學生自主學習的過程中不能精準地把握好學習方向，或者在理解知識的時候走彎路影響學習效率。學生在尋找學習資源的時候也浪費了大量的時間，需建立一個適合學生學情的學習資源庫，基于個性化推薦的微課平臺充當了這個角色，保障了學生學習的資源、方向和效率。微課資源是教師依據實際情況錄制的，無論知識體系還是教學環節都是完整的，系統還會依照學生的學習層次進行個性化推薦，不會存在學生看不懂微課的情況。微課資源在開發的過程中均設有互動環節，幫助學生在互動中獲取和鞏固知識，增加了學習趣味性。

3 平臺系統的構建

3.1 系統模型及權限劃分

本文提出的基于協同過濾算法的高職計算機微課資源開發與應用平臺架構如圖2所示，主要包括微課資源開發子系統、基于協同過濾算法的微課推薦子系統、微課學習效果評量子系統。教師利用微課開發模塊進行素材整理和微課開發，學生利用微課推薦模塊獲取微課資源，系統利用評量模塊展現最終學習效果。系統的使用者主要包括三類：分別為系統管理員、教師和學生。系統根據使用者的角色劃分不同的使用權限，其中系統管理員擁有系統的最高權限，可以進行查詢、選擇、添加、更新和刪除系統中的微課資源，可以對教師和學生使用權限進行調整和限制，可以對系統的顯示情況進行調整，包括每頁的字體、顏色、圖片等元素。教師可以查詢、選擇、添加和更新系統中的微課資源，沒有刪除權限。學生權限最小，只可以進行查詢和選擇。

3.2 微課資源開發子系統

微課資源開發子系統提供了微課開發的標準流程，包含確定教學目標、提取教學知識點、準備配套素材、錄制教學視頻和對視頻進行優化調整，全過程均由系統指引，教師親自制作完成。其中，確定教學目標、提取教學知識點和準備配套素材環節是以系統頁面填表和上傳文件的方式完成。錄制教學視頻和對視頻進行優化調整環節需要教師采取實地錄像的模式，錄制完畢后需要上傳至系統服務器，系統會分配專業的視頻指導老師輔助進行優化調整，從而既提升了教師的微課開發能力又保證了開發質量。教師最終把滿足需求的微課添加到微課資源數據庫中，如果數據庫中存在相關知識點的微課，教師沒有刪除權限，可以點擊更新按鈕，原有的微課會被移入歷史頁面，以備未來對原有微課的查閱。

3.3 基于協同過濾算法的微課推薦子系統

基于協同過濾算法的微課推薦子系統工作初期是依據學生注冊時填寫的學習層次、興趣點等信息進行微課推薦，此后系統會記錄用戶的行為，構建如表1 所示的微課資源評價表。其中評分權重可以依據學生的實際學習情況進行調整，逐步完善調整學生的信息檔案，以便更加精準地定位學生的學習層次和偏好。系統通過構建最近鄰用戶集合，篩選出微課推薦列表，推薦最適合的微課。

3.4 微課學習效果評量子系統

微課學習效果評量子系統構建了四個維度的評量體系：一是學生自評維度。采取網頁填表的方式，共20道評量題，包含微課的觀看情況、知識點的掌握情況和課后自習情況等多個方面。二是學生互評維度。采取網頁填表的方式，共20道評量題，重點圍繞聽課狀態、回答積極性和小組討論情況展開。三是教師評量維度。采取網頁填表的方式，共20道評量題，重點關注作業完成情況、測試答題情況和學習進展情況。四是系統評量維度。這個維度的評量沒有人為參與，系統自動記錄學生在平臺操作的全過程數據，更加關注學生的學習過程效果，有效解決了學習過程效果因為具有內隱性和復雜性的特征給學習效果評量帶來的困難。數據記錄和獲取是在學生不知道的情況下悄然進行，使數據更加真實可靠。最終結合四個維度的評量分數，并依據實際情況給每個維度賦予不同的權重，從而實現對微課教學效果的評量。

4 結束語

微課資源已廣泛應用在計算機通識課的教學中，提高教師微課的自主開發能力，開發出優質、高效且最適合當前課堂所需的微課資源至關重要。本文通過設計微課資源的開發與應用平臺，其中包括微課資源開發子系統、基于協同過濾算法的微課推薦子系統、微課學習效果評量子系統，可提升教師微課的自主開發能力，能夠分層次、個性化地向學生推薦微課資源，有效地提升了學生的學習效果。