基于數據驅動的OMO教學模式設計與應用研究

梁曉琦 何佩軍 藏鴻雁

摘要：移動通信技術的快速發展和智能手機的普及，為移動學習創造了良好的外部環境；物聯網、云計算、大數據等技術與教育教學深度融合，推動著教學模式創新。開放大學的課堂教學正在向線上線下融合的智慧教學轉型。以程序設計Ⅱ課程為例，采用項目式教學法，對教學數據統計與分析，進行基于數據驅動的線上線下融合教學設計與實踐，取得一定成效，相關成果將為開放大學教學改革提供參考。

關鍵詞：數據驅動；線上線下融合；智慧教學

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）31-0154-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID） ：<G：＼飛翔打包文件一＼電腦2023年第三十一期打包文件＼6.08xs202331＼Image＼image6.png>

0 引言

移動通信、物聯網、云計算、大數據等技術在教育領域的廣泛應用，推動著教學模式創新，日常教學正在從傳統課堂向智慧教學轉型。智慧教學的優勢在于將過程中產生的大量教與學的數據，通過統計、分析、應用，有助于教師更全面地了解學習者的學習情況，進行精準化教學與個性化指導。近年來，上海開放大學及系統分校建設了智慧校園和智慧學習分中心，總分校的智慧學習場景和智慧校園管理平臺越來越多地應用于教學與管理、人臉信息采集和視頻人臉表情識別等技術使得隨時收集學習者的學習過程數據成為可能。通過查看和分析學習者的學習數據，獲取其課程學習路徑和學習者畫像等，開展個性化輔導和個別化教學有了技術保障，基于數據驅動的線上線下教學具備了基礎環境和支撐平臺。上海開放大學學員以成人為主，利用業余時間進行線上線下學習。線上學習主要通過上海開放大學在線學習平臺來完成，該平臺為學員、教師、輔導員和教學管理人員提供一站式管理服務，可開展線上學習、直播、小組討論、練習、作業、研討等教學活動。線下教學通常在多媒體教室、計算機房、實訓室等學習場所進行，包括面授輔導、師生研討、課程實踐等形式。本文以程序設計Ⅱ課程為例，開展基于數據驅動的線上線下融合教學模式的設計與應用研究。

1 線上線下融合教學設計

1.1 支撐理論與教學理念

1） 建構主義學習理論

建構主義認為，學習者的知識是在一定社會文化背景的情境下，借助教師和學習同伴的幫助，使用特定的學習資料，通過意義建構的方式獲得的[1]。基于建構主義理論發展出一系列較為成熟的教學方法，如強調教學情境的拋錨式教學、設計并提供概念構架以進行持續建構的支架式教學、對同樣的教學內容以不同的時間與情境多次開展教與學的隨機通達式教學等[2]。在本研究的教學設計與實現過程中，根據課程特點，結合項目開發特點，加入情境設計，并通過項目小組協作共同完成，實現對課程知識體系的構建。

2） 項目化教學

項目化教學以項目為載體、以典型職業工作任務為核心，教師為引導，學員為主體[3]，注重將理論融入實踐教學，重視發揮學員的主觀能動性和團結協助精神，通過學員自主探究，做中學、做中想、做中悟，將理論知識內化為實踐經驗，提升學員解決問題能力以及創新能力。

在教學內容設計上，根據課程特點，結合學期初問卷調查結果，以電子商務網站的規劃、設計為目標設計項目，具體包括電子商務網站的需求分析、可行性分析、總體設計、數據庫設計，模塊功能設計與開發、系統功能測試等環節。

在行動方面，學員是學習的主體，在教師的指導下進行探究性活動，采用資料查閱、調研等的方法，了解主流電子商務網站功能，利用相關的資源以解決項目中的問題。由3-5名學員自由組合，成立項目小組，推選組長，由組長召集小組成員討論計劃任務與分工，定期交流項目進展情況，分工協作完成項目。

在情境方面，設計的項目為電子商務類網站，由項目組根據調研結果，結合所從事的工作和興趣愛好，按類別設計開發電子商務網站，構建基于采購、庫存、訂單、結算全流程任務情境。教師提供完成項目學習的參考教學資源，項目小組根據教學的要求和任務，主動探究，分工合作解決問題。

3） 數據驅動教學

數據驅動，是以數據為中心依據進行決策和行動。近年來，伴隨大數據技術在教育領域的持續發展與應用，數據正在成為推動課堂教學創新的關鍵性力量，而智慧校園的產生與運用為全維度、全流程教學數據的采集提供了便利條件[4]。數據驅動教學范式下，教師與學生使用文字、圖片、聲音、視頻以及虛擬場景來完成教與學，教師和學員的各種行為數據以數字化的形式存儲下來；借助數據挖掘與統計分析技術，為教師的教學和學員的學習提供更準確、及時、全面的支持。

4） 線上線下融合教學

線上線下融合教學強調以學習者為中心，通過技術手段打通線上和線下、虛擬和現實學習場景中的各種結構、層次、類型的數據，形成線上線下融合的場景生態，從而實現個性化教學與服務[5]。整合線上和線下各自優勢，有策略地安排線上和線下實施方式，以提高教學效果[6]。教師采取個人或合作的方式，通過資源與內容、信息化環境與工具、評價任務、數據與反思、學習伙伴等因素，有效整合線上與線下教學各自優勢，從而提高教學效益，實現因材施教，促進學員更好發展。

1.2 線上線下融合設計框架

線上線下教學活動是一個有機整體，學習者的學習數據有助于教師的教學有的放矢，實現因材施教。本研究結合建構主義學習理論，對程序設計Ⅱ課程，采用項目化教學法，在分析教學數據的基礎上不斷改進教學過程，進行線上線下融合教學，設計框架如圖1所示。

在課前，通過線上學習平臺自學或線下學習完成單元內容學習，完成單元測試，根據項目小組完成分工任務；在課中，參加線下面授或線上直播、討論等教學活動，完成項目小組任務，完成編程演示與解答；在課后，通過直播回放或線下復習鞏固所學內容，及時完成協作小組任務。在此過程中，教師根據學習平臺和智慧校園采集的數據，在大數據分析的基礎上，改進教學內容與方法，提升教學有效性。

智慧校園軟硬件為線上線下融合教學提供技術支撐，智慧校園分為基礎設施層、支撐平臺層、應用平臺層和應用終端四部分。在基礎設施層，物聯網設備將采集線下教學數據，如人臉識別的課堂考勤、GPS + Wi-Fi雙重定位技術的面授課堂教學考勤[7]、基于人臉識別的課堂專注狀態檢測[8]等數據，存儲于服務器中。支撐平臺層對接基礎設施層采集的數據，為應用平臺層做好數據交換、處理和服務接口；應用平臺層在對接學習平臺的基礎上，采集與可視化教學環境信息，為教學、管理、服務提供應用服務，并進行大數據分析，其結果為教學與管理服務；應用終端為師生員工提供瀏覽器端、小程序和App等訪問途徑。

2 基于數據驅動的線上線下融合教學應用實踐

2.1 課程介紹與學情分析

程序設計Ⅱ課程為計算機應用技術專業的必修實踐課，課程的教學內容主要有C#基本語法、程序設計基礎知識、面向對象設計與開發技術、數據庫訪問技術等，通過上述知識的學習，使學員掌握網頁設計與制作技能、Web應用程序開發等技術的綜合應用，能解決網站設計、開發、測試等環節的問題。

筆者所教授的程序設計Ⅱ課程班級為計算機應用技術專業，班級選課27人，在學期初對1位輔導員和10位學員進行訪談，對全班同學發放調查問卷27份，收集25份，有效問卷25份，有效率100%。通過訪談及調查問卷統計分析，84%的學員沒有程序設計經驗，12%的學員偶爾開發，4%從事軟件開發工作；80%的學員有使用手機進行移動學習的習慣，92%的學員每天學習時長在0.5～2小時；學習資源按從高到低的順序依次為網站或公眾號、書籍、慕課；72%的學員愿意作為成員加入項目小組；學員通過課程學習，希望能設計出網上商城、房產網站、小游戲、搜索網站、Windows工具等。

筆者對該班歷史學期課程學習數據進行統計與分析后得知，該班級學員學風較好，對線上學習接受度較高，線上學習資源點擊率高，必看資源點擊率高。前導課程“程序設計I”的總體學習情況如圖2所示，整體學習進度為90.41%，必看資源點擊率為184.55%，人均視頻資源學習時長為15.44小時。上述數據對程序設計Ⅱ課程的教學設計提供了必要參考。

2.2 教學活動設計與實施

1） 項目化教學

程序設計Ⅱ課程教學內容既有適合集中講授的理論知識，也有動手實踐操作和小組研討的實踐環節，全部采用集中講授的形式不利于課程教學目標的達成。在進行了學習者分析和學習內容分析后，設計開展項目化教學設計與實踐。具體包括項目設計、項目實施和項目評價三個階段。由3～5名學員組成一個協作小組，分工合作來完成一個網站開發項目的規劃、設計與實現。

2） 數據驅動

數據驅動教學實施路徑分為計劃階段、執行階段、檢查階段和行動階段，并循環改進。在計劃階段制訂線上線下融合教學方案，制訂個性化培養方案；在執行階段開展教學活動，采集線下教學數據并進行數字化存儲，獲取線上教學數據；在檢查階段對教學數據進行統計分析，生成學習檔案和學習者畫像；在行動階段對照教學開展情況與效果，總結優勢找出不足。

在課前，根據學習平臺的學情分析數據、學習檔案和學習者畫像數據，以及項目小組學習與交流數據，有針對性地對項目小組進行指導。

在課中，教師關注直播教學即時反饋與學習統計，及時了解學員學習情況，不斷調整改進教學。在直播教學過程中，使用軟件的文字聊天功能與學員進行交流；使用師生屏幕共享功能讓學員展示項目與程序；學員上臺發言功能回答問題與展示項目；分組功能方便項目小組進行交流，教師可查看項目小組進度并參與討論。學習平臺自動記錄學員上線與學習情況，如圖3所示，直播教學報告包括整體參與率、現場參與率、直播完課率及人均參與時長、滿意度、學員出勤明細等數據。這些數據將有助于教師開展后續的教學。

在課后，教師密切關注班級整體學習情況和個體學習情況。圖4為學員1和學員2的課程學習路徑，學員1按課程設計從易到難，學完知識點后完成實踐作業，這是大多數學員的學習路徑。學員2在學習完課程的知識點后，對“面向對象編程”知識點的教學資源進行反復觀看。與學員電話溝通后，了解到學員在實踐項目中存在瓶頸，在面向對象編程應用與實現上理解不到位。根據數據及師生溝通獲得的信息，教師在接下來的教學中對課程重難點進行了進一步的講解，并推薦了相關學習資源。一個月后從項目推進情況看，該學員所在小組項目進展順利，該學員學習狀態良好。

2.3 教學效果分析

2021—2022學年第二學期，針對2020級計算機應用技術專業教學班進行程序設計Ⅱ課程中該教學案例的試點，對知識點的掌握情況和實踐能力進行多元評估。問卷及訪談數據顯示，基于數據驅動的線上線下融合教學，結合項目式教學的開展，有助于激發學員的學習自主性和自覺性，學員主動參與項目開發的積極性大大提升，數據幫助任課教師了解到學員的知識薄弱點，及時的跟進和指導讓學員的學習過程不再孤獨。

1） 教學設計優化助力學員知識點掌握

學員在學習平臺上的學習行為，如反復觀看某一知識點視頻資源等，會讓教師關注到部分同學對該知識點掌握不甚理想，因此在后續教學中會進行優化教學設計，通過深入講解和增加練習等方式強化相關知識點，此舉將有助于學員掌握該知識點。

2） 學員實踐應用能力有所提升

項目小組成員共同制訂任務，共同學習，出現問題時及時交流，這有助于學員的實踐應用能力提升。同時，教師的個性化輔導也不可或缺，教師及時了解項目小組的學習進度和項目完成展情況，有針對性地指導。對于學習小組內無法解決的問題，教師亦給予及時的線上指導，如對于程序調試錯誤，可采用遠程協助工具進行指導。

3） 個性化輔導促進學員個性化發展

在教學過程中，對線上線下教與學的數據進行大數據分析報告，了解班級課程學習總體進度、學習資源點擊情況等信息，以及每位學員的課程學習者畫像和學習路徑，教師采取有針對性的個性化輔導，學員獲得了有效的學習支持，個性化發展得以實現。該班級中有1位學員正在從事軟件開發工作，有5位同學希望今后能從事軟件開發工作。如王同學，目前從事的工作是軟件銷售與運維，他希望通過課程學習能熟練掌握軟件開發工具的使用，掌握設計開發流程，從而提高軟件銷售量，提升軟件運維能力，他有較強的學習內驅力，學習過程中不僅將學習資源中的所有代碼全部輸入、調試，還作為項目組長召集成員進行規劃、設計、開發，進步很明顯；張同學，目前主要從事網絡運維，苦于沒有掌握編程方法與技能，工作中有個性化運維與管理需求時，只能使用網上下載或破解的工具，而這些工具無法完全滿足他的需求。他希望學習編程工具，自己開發運維工具。帶著這一明確的學習目標，他系統地學習了課程內容，作為組長組織項目開發，逐步開發出小工具，實現了從利用現有工具到自己開發程序的轉變，這也為他的自主創業路做好了技術儲備。

3 反思

盡管項目化教學設計比較完善，為每個項目組、每位學員都做了精心的項目任務設計，但有的學員工學矛盾突出，無法全程參與項目開發，有的學員也存在學習態度不積極，實際參與的工作量較少，完成質量不高等問題，如何利用數據驅動，激發此類學員的學習內驅力，是筆者接下來要關注的重點。

另外，如何在數據驅動的項目化教學實踐過程中，進一步挖掘學員的特長與優勢，進一步開發基于人工智能的項目實踐場景，讓系統能自動識別學員提交的程序代碼質量，對程序正確性與邏輯性進行判斷，對整個項目質量進行分析，以提升項目完成質量，提高項目化教學效果等問題，也值得我們去深入思考。

參考文獻：

[1] 何克抗.建構主義──革新傳統教學的理論基礎（上）[J].電化教育研究，1997，18（3）：25-27.

[2] 曹恩國，陳華強，黃姝然，等.建構主義學習理論下在線設計教育的交互方法研究[J].包裝工程，2022，43（24）：67-74，166.

[3] 杜夢.高職院校開展項目化教學的實施路徑探究[J].職業技術教育，2022，43（5）：24-28.

[4] 楊現民，李新，晉欣泉.智慧課堂中的數據應用理路與策略設計[J].廣西師范大學學報（哲學社會科學版），2020，56（5）：78-87.

[5] 祝智庭，胡姣.技術賦能后疫情教育創變：線上線下融合教學新樣態[J].開放教育研究，2021，27（1）：13-23.

[6] 余越凡，周曉云，楊現民.基于元宇宙的線上線下融合（OMO）學習空間構建與教學模式設計[J].遠程教育雜志，2022，40（4）：14-22.

[7] 梁曉琦，戴永輝，藏鴻雁.基于雙重定位技術的智能考勤系統[J].計算機與現代化，2020（1）：58-62，80.

[8] 王楠，王淇.基于深度學習的學生課堂專注度測評方法[J].數據分析與知識發現，2023，7（6）：123-133.

【通聯編輯：王 力】