基于“以學(xué)習(xí)為中心”理念的高職大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)課程沉浸式課堂實(shí)施探索

摘要：文章以高職院校大數(shù)據(jù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革為研究對(duì)象，圍繞環(huán)境準(zhǔn)備、課程銜接、工具選擇、問(wèn)題庫(kù)創(chuàng)建、先學(xué)后教等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，系統(tǒng)闡釋了以學(xué)習(xí)為中心的大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)課程沉浸式課堂構(gòu)建的策略分析與成效評(píng)估，為大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)課程及同類(lèi)課程的以學(xué)習(xí)為中心教學(xué)課堂的實(shí)施提供了參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)；以學(xué)習(xí)為中心；自主學(xué)習(xí)；沉浸式課堂；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G42" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2025）21-0143-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識(shí)碼（OSID）

0 引言

自21世紀(jì)初，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展對(duì)人才的綜合素質(zhì)提出了前所未有的要求。在這一背景下，學(xué)生若想成為某一專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的合格技能型人才，不僅需要精通專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能和素養(yǎng)，還必須密切關(guān)注專(zhuān)業(yè)技術(shù)的最新發(fā)展，保持持續(xù)學(xué)習(xí)的態(tài)度和能力。這一發(fā)展趨勢(shì)對(duì)高職教育的教學(xué)質(zhì)量提出了更大的挑戰(zhàn)。高職專(zhuān)業(yè)教育的目標(biāo)不應(yīng)僅限于傳授專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，更關(guān)鍵的是引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法，助力他們?cè)趥€(gè)性、社會(huì)性和認(rèn)知能力上獲得全面的發(fā)展[1]。“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”已成為新時(shí)代人才競(jìng)爭(zhēng)的核心能力。“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過(guò)程中激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，將被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探索的過(guò)程，在探索中發(fā)現(xiàn)樂(lè)趣，從而更加積極地投入學(xué)習(xí)。從掌握一個(gè)技能點(diǎn)開(kāi)始，逐步擴(kuò)展到更廣泛的領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能乃至整體能力的全面提升。因此，教學(xué)質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)不僅取決于教師的教學(xué)水平，更在于學(xué)生主體性的激發(fā)和學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升。“以學(xué)習(xí)為中心”的課程教學(xué)已成為必然趨勢(shì)。

1 “以學(xué)習(xí)為中心”的課程教學(xué)內(nèi)容

“以學(xué)習(xí)為中心”的課堂是指以學(xué)生獨(dú)立、能動(dòng)的學(xué)習(xí)作為整個(gè)課堂教學(xué)中心的課堂[2]。這樣的課堂需要教師在教學(xué)中持續(xù)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)，包括：學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度、學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)結(jié)果等[3]。教師需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，不斷調(diào)整自己的教學(xué)，并提供豐富的學(xué)習(xí)資源和支持，營(yíng)造積極的學(xué)習(xí)環(huán)境。“以學(xué)習(xí)為中心”課堂教學(xué)過(guò)程組織的基本邏輯是：以學(xué)生的問(wèn)題作為教學(xué)過(guò)程組織的基本導(dǎo)向，并以學(xué)生自身能動(dòng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)作為教學(xué)過(guò)程的本體[4]。學(xué)生通過(guò)探索、研究、討論和實(shí)踐等多種方式，積極構(gòu)建自己的知識(shí)體系[5]。在這一過(guò)程中，教師的教學(xué)目標(biāo)不再只是“教知識(shí)”，而是“教學(xué)生如何學(xué)”。教師發(fā)揮作用的主要方式是對(duì)學(xué)生能動(dòng)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行動(dòng)機(jī)激發(fā)、情緒調(diào)動(dòng)，對(duì)學(xué)生有效完成學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行方法指導(dǎo)、操作示范、反饋評(píng)價(jià)、互動(dòng)交流和解答疑難等[4]。這種教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)案例分析、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作等實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，教師和學(xué)生都需要不斷反思教學(xué)和學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題，尋求改進(jìn)的方法和策略，以不斷提升教學(xué)效果和學(xué)習(xí)質(zhì)量。其最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)。

2 大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)課程的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題

大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)課程具備較強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐應(yīng)用性，通常由若干個(gè)項(xiàng)目構(gòu)成。從技術(shù)的角度來(lái)看，需要學(xué)生靈活使用Linux操作系統(tǒng)，掌握編程的基本技能和思維，熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)操作等。大數(shù)據(jù)環(huán)境涉及許多組件，每個(gè)組件都有多個(gè)版本，且版本之間存在兼容性問(wèn)題，因此理順環(huán)境的問(wèn)題是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。這些特點(diǎn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程帶來(lái)了多重挑戰(zhàn)，解決這些問(wèn)題的有效途徑就是通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目實(shí)踐。能夠?qū)⒋髷?shù)據(jù)類(lèi)課程學(xué)好，不僅意味著收獲新的知識(shí)、技能和能力，也是一種對(duì)所學(xué)課程的綜合運(yùn)用，以真正達(dá)到學(xué)以致用的效果。

在大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)課的授課過(guò)程中，由于課程的特點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)如下幾種問(wèn)題：

1） 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與課程任務(wù)間存在前后依賴(lài)關(guān)系。當(dāng)前一節(jié)課完成的內(nèi)容可能是下一節(jié)課所需的環(huán)境，這導(dǎo)致課程任務(wù)之間產(chǎn)生了前后依賴(lài)關(guān)系，前面任務(wù)的完成情況會(huì)影響到后面任務(wù)的完成。

2） 前導(dǎo)課程掌握程度的差異導(dǎo)致學(xué)生任務(wù)完成效率參差不齊。前導(dǎo)課程的掌握程度差異在學(xué)生完成任務(wù)的效率上顯著體現(xiàn)，掌握程度不佳的學(xué)生完成課程相關(guān)項(xiàng)目任務(wù)的效率較低，學(xué)生之間完成同一任務(wù)所需的時(shí)間差距較大。

3） 課程的高操作性要求與編程能力要求構(gòu)成綜合挑戰(zhàn)。課程既要求在搭建集群環(huán)境時(shí)具備高操作性，又要求在編寫(xiě)代碼時(shí)具備相應(yīng)的編碼能力，這對(duì)學(xué)生構(gòu)成了一種綜合能力的挑戰(zhàn)。

4） 學(xué)生課堂專(zhuān)注度不足，影響了知識(shí)的扎實(shí)掌握。部分學(xué)生對(duì)聽(tīng)講不夠重視，老師講課時(shí)，他們常常不認(rèn)真聽(tīng)講或做其他事情。這些學(xué)生在進(jìn)行練習(xí)時(shí)會(huì)遇到問(wèn)題，很多問(wèn)題正是老師講過(guò)的內(nèi)容，老師不得不重復(fù)講解。而在老師講解他人問(wèn)題的解決方法時(shí)，他們往往認(rèn)為與自己無(wú)關(guān)，因此注意力不集中，導(dǎo)致在任務(wù)進(jìn)行到后期時(shí)又會(huì)碰到類(lèi)似的問(wèn)題。

3 教學(xué)實(shí)施過(guò)程

面對(duì)上述課堂實(shí)施時(shí)的問(wèn)題，基于“以學(xué)習(xí)為中心”的教學(xué)理念，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行嘗試和實(shí)踐，取得了良好的效果。

1） 環(huán)境準(zhǔn)備

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室及學(xué)生個(gè)人設(shè)備環(huán)境的優(yōu)化，確保每個(gè)階段任務(wù)均能在穩(wěn)定的環(huán)境中進(jìn)行。首先，在實(shí)驗(yàn)室安裝好通過(guò)虛擬機(jī)搭建的集群，將課程每個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)的集群虛擬機(jī)環(huán)境制作成快照，以方便按需選擇。其次，學(xué)生在個(gè)人計(jì)算機(jī)上搭建集群，隨著課程任務(wù)的推進(jìn)，提醒他們?cè)谀軌蚍€(wěn)定使用時(shí)建立快照。最后，在服務(wù)器上搭建便于維護(hù)的CDH集群，并在上課時(shí)將鏈接發(fā)放給學(xué)生，作為后備的選擇。

2） 選擇適合學(xué)生的易用組件

大數(shù)據(jù)處理流程的各個(gè)環(huán)節(jié)均有多種組件可以完成相應(yīng)的功能。在大數(shù)據(jù)課程中，難免會(huì)涉及多個(gè)組件的使用，而學(xué)生學(xué)習(xí)每一個(gè)組件都需要時(shí)間。如果組件數(shù)量過(guò)多或使用方法過(guò)于復(fù)雜，將會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果。因此，選擇組件的原則是盡量減少涉及的組件數(shù)量，確保使用簡(jiǎn)單方便。如果某個(gè)組件能夠同時(shí)完成多個(gè)環(huán)節(jié)的功能，即使它在生產(chǎn)環(huán)境中不夠流行，仍應(yīng)在學(xué)習(xí)環(huán)境中優(yōu)先選擇，以便學(xué)生能夠真正達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，并在過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力。待學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有所提升，能夠自如應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境后，再逐步引入接近生產(chǎn)環(huán)境的組件。

例如，在大數(shù)據(jù)分析實(shí)訓(xùn)課程中，最初使用Hadoop集群的MapReduce進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，Hive命令行進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析，以及Java Web進(jìn)行可視化展示。目前，已在Hadoop集群上安裝Zepplin組件，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單配置后，學(xué)生可以基于Hive完成數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化。這種調(diào)整顯著提升了學(xué)生的參與度和任務(wù)完成度。

3） 夯實(shí)前導(dǎo)課程基礎(chǔ)

首先，梳理出前導(dǎo)課程中與當(dāng)前課程最相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，并整理成測(cè)試題讓學(xué)生以開(kāi)卷形式完成。測(cè)試時(shí)設(shè)置允許多次提交，旨在促使學(xué)生熟練掌握關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。在課堂上，對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行演示講解，并通過(guò)互動(dòng)提問(wèn)加深學(xué)生的印象。

4） 創(chuàng)建問(wèn)題庫(kù)

在集群搭建和組件安裝過(guò)程中，常常會(huì)遇到許多問(wèn)題，其中許多是學(xué)生普遍面臨的共性問(wèn)題。雖然通常可以通過(guò)搜索引擎找到解決方案，但需要一定的經(jīng)驗(yàn)與技巧。為此，將這些共性問(wèn)題及其解決過(guò)程記錄整理，形成班級(jí)共享的問(wèn)題庫(kù)，以便學(xué)生自主查閱和借鑒。這樣的做法不僅促進(jìn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，也為撰寫(xiě)和查閱問(wèn)題的同學(xué)提供了積極的學(xué)習(xí)動(dòng)力。同時(shí)，學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中積累了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)。

5） 選擇合適的課程內(nèi)容實(shí)施先學(xué)后教

對(duì)于課程中操作步驟簡(jiǎn)單或與已學(xué)任務(wù)大體類(lèi)似的任務(wù)，實(shí)行先學(xué)后教，以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀(guān)能動(dòng)性[4]。首先，教師發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)要求及相關(guān)資源，并給出相應(yīng)的說(shuō)明。隨后，學(xué)生自主學(xué)習(xí)該任務(wù)。接著，圍繞該任務(wù)進(jìn)行小組討論與實(shí)踐，理清思路后進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐。在此期間，教師巡視并排查學(xué)生遇到的問(wèn)題，對(duì)于個(gè)別問(wèn)題進(jìn)行個(gè)別解決，對(duì)于共性問(wèn)題進(jìn)行全班講授解決。最后，學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)估與總結(jié)反思。如時(shí)間允許，表現(xiàn)突出的小組可在全班分享學(xué)習(xí)成果。圖1展示了先學(xué)后教的總體流程，包括教師發(fā)布資源、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、小組合作、教師講解、項(xiàng)目實(shí)踐、自我評(píng)估、總結(jié)與反思等環(huán)節(jié)。

自主學(xué)習(xí)以學(xué)習(xí)教材內(nèi)容為主，同時(shí)提供與教材同步的形式多樣的學(xué)習(xí)資源（包括視頻、課件、文檔、在線(xiàn)資源鏈接、實(shí)戰(zhàn)案例、相關(guān)電子書(shū)等） ，供學(xué)生選擇[6]。學(xué)生帶著教師提出的問(wèn)題進(jìn)行思考、理解和分析，按照教師的思路進(jìn)行實(shí)踐。這種方式彌補(bǔ)了部分同學(xué)只照做不思考的情況，推動(dòng)他們獨(dú)立思考、深入理解，積極探索實(shí)踐并勇敢嘗試。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生，即使在實(shí)踐中出現(xiàn)問(wèn)題也沒(méi)有關(guān)系，出現(xiàn)問(wèn)題正是探索學(xué)習(xí)的開(kāi)始。解決問(wèn)題的過(guò)程將經(jīng)歷沖突、理解、分析、試錯(cuò)、驗(yàn)證、修正和重構(gòu)等一系列思維活動(dòng)[7]。通過(guò)交流討論完善解決方案，教師與學(xué)生都能沉浸其中，從中體會(huì)到學(xué)習(xí)的成就感和樂(lè)趣，產(chǎn)生新的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，使學(xué)習(xí)不斷持續(xù)和深化。

在實(shí)施過(guò)程中，要充分發(fā)揮小組共學(xué)的功能[1]，同時(shí)對(duì)學(xué)生可能產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)判。在解決問(wèn)題時(shí)，一定要抓住主次，先解決共性問(wèn)題，有些問(wèn)題可以暫時(shí)擱置。幫助學(xué)生時(shí)盡量只提供解決問(wèn)題的思路，讓學(xué)生自己嘗試解決，而不要直接介入，給予他們自由探索的空間。

在項(xiàng)目實(shí)踐完成或部分完成后，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)估與同伴評(píng)估，思考與反思在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及解決方案，并教導(dǎo)學(xué)生使用不同的學(xué)習(xí)策略，如思維導(dǎo)圖、筆記技巧等，使他們能夠有效地監(jiān)控和調(diào)整自己的學(xué)習(xí)過(guò)程，同時(shí)幫助他們識(shí)別自己的優(yōu)勢(shì)和需要改進(jìn)的方面。通過(guò)自我評(píng)估，學(xué)生能夠充分培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、反思能力和批判性思維，從而促進(jìn)自身的全面發(fā)展。

采用先學(xué)后教的方式，教師的講授時(shí)間減少，可以有更多時(shí)間幫助學(xué)生解決在前期學(xué)習(xí)中留下的問(wèn)題，尤其是對(duì)于在不同思維模塊切換中尚未適應(yīng)新模塊的同學(xué)，教師可以給予相應(yīng)的幫助，使他們更好地適應(yīng)新的模塊形式。對(duì)于不愛(ài)聽(tīng)講的同學(xué)，這種方式增加了真正用于學(xué)習(xí)的時(shí)間，將一些學(xué)習(xí)的“觀(guān)光者”真正拉回課堂，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)投入度[8]。同時(shí)，教師能夠更加關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)和進(jìn)步，而不僅僅是最終結(jié)果。在課程推進(jìn)過(guò)程中，隨著學(xué)生對(duì)課程的熟悉度和解決相關(guān)問(wèn)題能力的提升，可以逐步增加先學(xué)后教課程內(nèi)容的比例。

以大數(shù)據(jù)分析實(shí)訓(xùn)課程為例，該課程內(nèi)容包括搭建Zeppelin環(huán)境，完成Hadoop集群上從數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)，到數(shù)據(jù)預(yù)處理及分析可視化的電子商務(wù)消費(fèi)行為分析，選擇的先學(xué)后教模塊為搭建Zeppelin環(huán)境及數(shù)據(jù)分析與可視化。

6） 設(shè)定個(gè)性化的學(xué)習(xí)目標(biāo)

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有些學(xué)生較擅長(zhǎng)安裝配置，而有些學(xué)生則在代碼編寫(xiě)和調(diào)試等方面表現(xiàn)突出。因此，針對(duì)不同基礎(chǔ)與興趣的學(xué)生，設(shè)計(jì)分層次、個(gè)性化的學(xué)習(xí)任務(wù)顯得尤為重要。例如，對(duì)于編程基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可以設(shè)置高級(jí)的MapReduce編寫(xiě)目標(biāo)；對(duì)于Linux操作熟練的同學(xué)，則可以增加云端集群或商業(yè)版本集群的搭建實(shí)踐；對(duì)于SQL基礎(chǔ)較好的同學(xué)，可以增加Hive數(shù)據(jù)分析的進(jìn)階練習(xí)等；對(duì)于基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生，則應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)Hadoop的基本概念和偽分布集群的搭建操作。

4 實(shí)施效果分析

通過(guò)一段時(shí)間的實(shí)踐與觀(guān)察，“以學(xué)習(xí)為中心”的課堂教學(xué)方式非常適合大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)課程和高職學(xué)生的教學(xué)。在“以學(xué)習(xí)為中心”的理念下，學(xué)生的學(xué)習(xí)投入度、上課活躍度和任務(wù)完成度等均有顯著提升。例如，在2022級(jí)大數(shù)據(jù)分析實(shí)訓(xùn)的授課中應(yīng)用了這一理念，并以2020級(jí)學(xué)生的該門(mén)課程學(xué)習(xí)效果作為對(duì)照。圖2展示了根據(jù)2020級(jí)和2022級(jí)各班大數(shù)據(jù)分析實(shí)訓(xùn)課程期末成績(jī)數(shù)據(jù)，使用ECharts繪制而成的結(jié)果。如圖2所示，2020級(jí)的學(xué)生根據(jù)不同的生源分班，大數(shù)據(jù)2001班為高中生源，大數(shù)據(jù)（單招） 2001班為中專(zhuān)生源，兩個(gè)班的成績(jī)差異較大。而2022級(jí)每個(gè)班均有兩種生源，因此總體成績(jī)相對(duì)接近。2022級(jí)中等及以上成績(jī)的比例顯著高于2020級(jí)。這表明“以學(xué)習(xí)為中心”的教學(xué)模式在提升學(xué)生課堂互動(dòng)、學(xué)習(xí)投入度和項(xiàng)目完成度方面都是積極有效的。然而，同時(shí)發(fā)現(xiàn)課程后期部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有明顯下降。

5 結(jié)論

本研究探索了“以學(xué)習(xí)為中心”理念在大數(shù)據(jù)課程中的沉浸式課堂實(shí)踐，涵蓋了環(huán)境構(gòu)建、資源配置、問(wèn)題庫(kù)建設(shè)以及先學(xué)后教流程的實(shí)施，并取得了階段性成果。下一步，將重點(diǎn)放在項(xiàng)目式教學(xué)和人工智能輔助教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)上，進(jìn)一步保障“以學(xué)習(xí)為中心”理念的實(shí)施。學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的真正提升，既依賴(lài)于教師的教學(xué)設(shè)計(jì)和引導(dǎo)，也需要在教學(xué)過(guò)程中深入關(guān)注學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)狀態(tài)和發(fā)展需求，將學(xué)生的學(xué)習(xí)情況作為評(píng)估和優(yōu)化教學(xué)策略的重要依據(jù)[5]。通過(guò)建立“以學(xué)習(xí)為中心”的反饋機(jī)制，教師可以及時(shí)了解教學(xué)效果，動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與方法，從而構(gòu)建教與學(xué)之間的良性互動(dòng)關(guān)系。在此過(guò)程中，教師需不斷優(yōu)化教學(xué)策略，積極應(yīng)對(duì)并解決教學(xué)過(guò)程中遇到的各種挑戰(zhàn)，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力發(fā)展創(chuàng)造更有利的環(huán)境支持。

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【通聯(lián)編輯：張薇】