基于“以學(xué)習為中心”理念的高職大數(shù)據(jù)專業(yè)課程沉浸式課堂實施探索

摘要：文章以高職院校大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)課程教學(xué)改革為研究對象，圍繞環(huán)境準備、課程銜接、工具選擇、問題庫創(chuàng)建、先學(xué)后教等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，系統(tǒng)闡釋了以學(xué)習為中心的大數(shù)據(jù)專業(yè)課程沉浸式課堂構(gòu)建的策略分析與成效評估，為大數(shù)據(jù)專業(yè)課程及同類課程的以學(xué)習為中心教學(xué)課堂的實施提供了參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)專業(yè)；以學(xué)習為中心；自主學(xué)習；沉浸式課堂；實踐教學(xué)

中圖分類號：G42" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）21-0143-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標識碼（OSID）

0 引言

自21世紀初，社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展對人才的綜合素質(zhì)提出了前所未有的要求。在這一背景下，學(xué)生若想成為某一專業(yè)領(lǐng)域的合格技能型人才，不僅需要精通專業(yè)知識、技能和素養(yǎng)，還必須密切關(guān)注專業(yè)技術(shù)的最新發(fā)展，保持持續(xù)學(xué)習的態(tài)度和能力。這一發(fā)展趨勢對高職教育的教學(xué)質(zhì)量提出了更大的挑戰(zhàn)。高職專業(yè)教育的目標不應(yīng)僅限于傳授專業(yè)知識和技能，更關(guān)鍵的是引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習方法，助力他們在個性、社會性和認知能力上獲得全面的發(fā)展[1]。“學(xué)會學(xué)習”已成為新時代人才競爭的核心能力?！皩W(xué)會學(xué)習”強調(diào)在教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習能力，將被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鞯倪^程，在探索中發(fā)現(xiàn)樂趣，從而更加積極地投入學(xué)習。從掌握一個技能點開始，逐步擴展到更廣泛的領(lǐng)域，實現(xiàn)學(xué)生專業(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)習質(zhì)量的提升?！耙詫W(xué)習為中心”的課程教學(xué)已成為必然趨勢。

1 “以學(xué)習為中心”的課程教學(xué)內(nèi)容

“以學(xué)習為中心”的課堂是指以學(xué)生獨立、能動的學(xué)習作為整個課堂教學(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，包括：學(xué)生的學(xué)習參與度、學(xué)習過程、學(xué)習結(jié)果等[3]。教師需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習情況，不斷調(diào)整自己的教學(xué)，并提供豐富的學(xué)習資源和支持，營造積極的學(xué)習環(huán)境?！耙詫W(xué)習為中心”課堂教學(xué)過程組織的基本邏輯是：以學(xué)生的問題作為教學(xué)過程組織的基本導(dǎo)向，并以學(xué)生自身能動的學(xué)習活動作為教學(xué)過程的本體[4]。學(xué)生通過探索、研究、討論和實踐等多種方式，積極構(gòu)建自己的知識體系[5]。在這一過程中，教師的教學(xué)目標不再只是“教知識”，而是“教學(xué)生如何學(xué)”。教師發(fā)揮作用的主要方式是對學(xué)生能動參與學(xué)習活動進行動機激發(fā)、情緒調(diào)動，對學(xué)生有效完成學(xué)習過程進行方法指導(dǎo)、操作示范、反饋評價、互動交流和解答疑難等[4]。這種教學(xué)方式強調(diào)知識的實際應(yīng)用，通過案例分析、項目設(shè)計、實驗操作等實踐活動，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R與實際問題相結(jié)合，提高解決實際問題的能力。同時，教師和學(xué)生都需要不斷反思教學(xué)和學(xué)習過程中的問題，尋求改進的方法和策略，以不斷提升教學(xué)效果和學(xué)習質(zhì)量。其最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習能力和綜合素質(zhì)。

2 大數(shù)據(jù)專業(yè)課程的特點及存在的問題

大數(shù)據(jù)專業(yè)課程具備較強的綜合性和實踐應(yīng)用性，通常由若干個項目構(gòu)成。從技術(shù)的角度來看，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)庫操作等。大數(shù)據(jù)環(huán)境涉及許多組件，每個組件都有多個版本，且版本之間存在兼容性問題，因此理順環(huán)境的問題是后續(xù)學(xué)習的基礎(chǔ)，同時也是大數(shù)據(jù)學(xué)習中的難點。這些特點為學(xué)生的學(xué)習過程帶來了多重挑戰(zhàn)，解決這些問題的有效途徑就是通過實際項目實踐。能夠?qū)⒋髷?shù)據(jù)類課程學(xué)好，不僅意味著收獲新的知識、技能和能力，也是一種對所學(xué)課程的綜合運用，以真正達到學(xué)以致用的效果。

在大數(shù)據(jù)專業(yè)課的授課過程中，由于課程的特點，會出現(xiàn)如下幾種問題：

1） 實驗環(huán)境與課程任務(wù)間存在前后依賴關(guān)系。當前一節(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)生了前后依賴關(guān)系，前面任務(wù)的完成情況會影響到后面任務(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)境時具備高操作性，又要求在編寫代碼時具備相應(yīng)的編碼能力，這對學(xué)生構(gòu)成了一種綜合能力的挑戰(zhàn)。

4） 學(xué)生課堂專注度不足，影響了知識的扎實掌握。部分學(xué)生對聽講不夠重視，老師講課時，他們常常不認真聽講或做其他事情。這些學(xué)生在進行練習時會遇到問題，很多問題正是老師講過的內(nèi)容，老師不得不重復(fù)講解。而在老師講解他人問題的解決方法時，他們往往認為與自己無關(guān)，因此注意力不集中，導(dǎo)致在任務(wù)進行到后期時又會碰到類似的問題。

3 教學(xué)實施過程

面對上述課堂實施時的問題，基于“以學(xué)習為中心”的教學(xué)理念，從以下幾個方面進行嘗試和實踐，取得了良好的效果。

1） 環(huán)境準備

通過對實驗室及學(xué)生個人設(shè)備環(huán)境的優(yōu)化，確保每個階段任務(wù)均能在穩(wěn)定的環(huán)境中進行。首先，在實驗室安裝好通過虛擬機搭建的集群，將課程每個任務(wù)對應(yīng)的集群虛擬機環(huán)境制作成快照，以方便按需選擇。其次，學(xué)生在個人計算機上搭建集群，隨著課程任務(wù)的推進，提醒他們在能夠穩(wěn)定使用時建立快照。最后，在服務(wù)器上搭建便于維護的CDH集群，并在上課時將鏈接發(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，難免會涉及多個組件的使用，而學(xué)生學(xué)習每一個組件都需要時間。如果組件數(shù)量過多或使用方法過于復(fù)雜，將會影響學(xué)生的學(xué)習積極性和學(xué)習效果。因此，選擇組件的原則是盡量減少涉及的組件數(shù)量，確保使用簡單方便。如果某個組件能夠同時完成多個環(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)習環(huán)境中優(yōu)先選擇，以便學(xué)生能夠真正達成學(xué)習目標，并在過程中培養(yǎng)學(xué)習能力。待學(xué)生的學(xué)習能力有所提升，能夠自如應(yīng)對復(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)分析實訓(xùn)課程中，最初使用Hadoop集群的MapReduce進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，Hive命令行進行數(shù)據(jù)存儲與分析，以及Java Web進行可視化展示。目前，已在Hadoop集群上安裝Zepplin組件，經(jīng)過簡單配置后，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） 夯實前導(dǎo)課程基礎(chǔ)

首先，梳理出前導(dǎo)課程中與當前課程最相關(guān)的知識點，并整理成測試題讓學(xué)生以開卷形式完成。測試時設(shè)置允許多次提交，旨在促使學(xué)生熟練掌握關(guān)鍵知識點。在課堂上，對重點內(nèi)容進行演示講解，并通過互動提問加深學(xué)生的印象。

4） 創(chuàng)建問題庫

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

5） 選擇合適的課程內(nèi)容實施先學(xué)后教

對于課程中操作步驟簡單或與已學(xué)任務(wù)大體類似的任務(wù)，實行先學(xué)后教，以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習的主觀能動性[4]。首先，教師發(fā)布學(xué)習任務(wù)、學(xué)習要求及相關(guān)資源，并給出相應(yīng)的說明。隨后，學(xué)生自主學(xué)習該任務(wù)。接著，圍繞該任務(wù)進行小組討論與實踐，理清思路后進行項目實踐。在此期間，教師巡視并排查學(xué)生遇到的問題，對于個別問題進行個別解決，對于共性問題進行全班講授解決。最后，學(xué)生進行自我評估與總結(jié)反思。如時間允許，表現(xiàn)突出的小組可在全班分享學(xué)習成果。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、小組合作、教師講解、項目實踐、自我評估、總結(jié)與反思等環(huán)節(jié)。

自主學(xué)習以學(xué)習教材內(nèi)容為主，同時提供與教材同步的形式多樣的學(xué)習資源（包括視頻、課件、文檔、在線資源鏈接、實戰(zhàn)案例、相關(guān)電子書等） ，供學(xué)生選擇[6]。學(xué)生帶著教師提出的問題進行思考、理解和分析，按照教師的思路進行實踐。這種方式彌補了部分同學(xué)只照做不思考的情況，推動他們獨立思考、深入理解，積極探索實踐并勇敢嘗試。同時，鼓勵學(xué)生，即使在實踐中出現(xiàn)問題也沒有關(guān)系，出現(xiàn)問題正是探索學(xué)習的開始。解決問題的過程將經(jīng)歷沖突、理解、分析、試錯、驗證、修正和重構(gòu)等一系列思維活動[7]。通過交流討論完善解決方案，教師與學(xué)生都能沉浸其中，從中體會到學(xué)習的成就感和樂趣，產(chǎn)生新的學(xué)習能動性，使學(xué)習不斷持續(xù)和深化。

在實施過程中，要充分發(fā)揮小組共學(xué)的功能[1]，同時對學(xué)生可能產(chǎn)生的問題進行預(yù)判。在解決問題時，一定要抓住主次，先解決共性問題，有些問題可以暫時擱置。幫助學(xué)生時盡量只提供解決問題的思路，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。

在項目實踐完成或部分完成后，教師引導(dǎo)學(xué)生進行自我評估與同伴評估，思考與反思在學(xué)習過程中遇到的問題以及解決方案，并教導(dǎo)學(xué)生使用不同的學(xué)習策略，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)習過程，同時幫助他們識別自己的優(yōu)勢和需要改進的方面。通過自我評估，學(xué)生能夠充分培養(yǎng)自主學(xué)習能力、反思能力和批判性思維，從而促進自身的全面發(fā)展。

采用先學(xué)后教的方式，教師的講授時間減少，可以有更多時間幫助學(xué)生解決在前期學(xué)習中留下的問題，尤其是對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。對于不愛聽講的同學(xué)，這種方式增加了真正用于學(xué)習的時間，將一些學(xué)習的“觀光者”真正拉回課堂，提高了學(xué)生的學(xué)習投入度[8]。同時，教師能夠更加關(guān)注學(xué)生在學(xué)習過程中的表現(xiàn)和進步，而不僅僅是最終結(jié)果。在課程推進過程中，隨著學(xué)生對課程的熟悉度和解決相關(guān)問題能力的提升，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，到數(shù)據(jù)預(yù)處理及分析可視化的電子商務(wù)消費行為分析，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)定個性化的學(xué)習目標

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有些學(xué)生較擅長安裝配置，而有些學(xué)生則在代碼編寫和調(diào)試等方面表現(xiàn)突出。因此，針對不同基礎(chǔ)與興趣的學(xué)生，設(shè)計分層次、個性化的學(xué)習任務(wù)顯得尤為重要。例如，對于編程基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可以設(shè)置高級的MapReduce編寫目標；對于Linux操作熟練的同學(xué)，則可以增加云端集群或商業(yè)版本集群的搭建實踐；對于SQL基礎(chǔ)較好的同學(xué)，可以增加Hive數(shù)據(jù)分析的進階練習等；對于基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生，則應(yīng)著重強調(diào)Hadoop的基本概念和偽分布集群的搭建操作。

4 實施效果分析

通過一段時間的實踐與觀察，“以學(xué)習為中心”的課堂教學(xué)方式非常適合大數(shù)據(jù)專業(yè)課程和高職學(xué)生的教學(xué)。在“以學(xué)習為中心”的理念下，學(xué)生的學(xué)習投入度、上課活躍度和任務(wù)完成度等均有顯著提升。例如，在2022級大數(shù)據(jù)分析實訓(xùn)的授課中應(yīng)用了這一理念，并以2020級學(xué)生的該門課程學(xué)習效果作為對照。圖2展示了根據(jù)2020級和2022級各班大數(shù)據(jù)分析實訓(xùn)課程期末成績數(shù)據(jù)，使用ECharts繪制而成的結(jié)果。如圖2所示，2020級的學(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班為中專生源，兩個班的成績差異較大。而2022級每個班均有兩種生源，因此總體成績相對接近。2022級中等及以上成績的比例顯著高于2020級。這表明“以學(xué)習為中心”的教學(xué)模式在提升學(xué)生課堂互動、學(xué)習投入度和項目完成度方面都是積極有效的。然而，同時發(fā)現(xiàn)課程后期部分學(xué)生的學(xué)習積極性有明顯下降。

5 結(jié)論

本研究探索了“以學(xué)習為中心”理念在大數(shù)據(jù)課程中的沉浸式課堂實踐，涵蓋了環(huán)境構(gòu)建、資源配置、問題庫建設(shè)以及先學(xué)后教流程的實施，并取得了階段性成果。下一步，將重點放在項目式教學(xué)和人工智能輔助教學(xué)的設(shè)計與實現(xiàn)上，進一步保障“以學(xué)習為中心”理念的實施。學(xué)生自主學(xué)習能力的真正提升，既依賴于教師的教學(xué)設(shè)計和引導(dǎo)，也需要在教學(xué)過程中深入關(guān)注學(xué)生的實際學(xué)習狀態(tài)和發(fā)展需求，將學(xué)生的學(xué)習情況作為評估和優(yōu)化教學(xué)策略的重要依據(jù)[5]。通過建立“以學(xué)習為中心”的反饋機制，教師可以及時了解教學(xué)效果，動態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與方法，從而構(gòu)建教與學(xué)之間的良性互動關(guān)系。在此過程中，教師需不斷優(yōu)化教學(xué)策略，積極應(yīng)對并解決教學(xué)過程中遇到的各種挑戰(zhàn)，為學(xué)生的自主學(xué)習能力發(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】