基于教育大數(shù)據(jù)的混合式教學(xué)決策優(yōu)化方法研究

郭金玲 趙怡

摘要：針對(duì)混合式教學(xué)在教學(xué)過程中存在的不足，文章以山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程的混合式教學(xué)為具體研究對(duì)象，從數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合的思路出發(fā)，采集并分析線上教學(xué)產(chǎn)生的教育大數(shù)據(jù)。分析結(jié)果對(duì)混合式教學(xué)模式下教師的決策優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)調(diào)整教師教學(xué)決策、精準(zhǔn)推薦學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容的目的，對(duì)完善高校人才培養(yǎng)新模式構(gòu)建進(jìn)行了積極探索與研究。

關(guān)鍵詞：混合式教學(xué);教育大數(shù)據(jù);教學(xué)決策;C語(yǔ)言

中圖分類號(hào)：G420

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-8228（2020）09-116-04

Research on decision-making optimization method for blended-learningbased on educational big data

Guo Jinling， Zhao Yi

（School of Information， Business College of Shanxi University Taiyuan. Shanxi 030031. China）

Abstract： Aiming at the shortcomings of the blended-learning existing in the teaching process， this paper takes the teachingprocess of "C Language Programming" course in Business College of Shanxi University as the specific research object， startingfrom the idea of organic combination of data advantages and teaching experience. collects and analyzes the educational big dataproduced in online teaching. The analysis results provide teachers' decision-making optimization with data support under the blended-Iearning mode. It can realize the purpose of scientific adjustment of teachers' teaching decision-making， and accuraterecommendation of students' personalized Iearning content， which actively explores and studies the construction of the new mode oftalent cultivation in colleges and universities.

Key words： blended-learning; educational big data; teaching decision-making; C language

0引言

國(guó)外有關(guān)混合式教學(xué)模式的研究起步較早，目前比較成熟的混合式教學(xué)模式有多種，如態(tài)度驅(qū)動(dòng)模式、能力驅(qū)動(dòng)模式等，且均已成功應(yīng)用于教育領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)關(guān)于混合式教學(xué)模式的理論研究也較為深入，2003年12月，在我國(guó)第七屆計(jì)算機(jī)教育應(yīng)用大會(huì)上，何克抗教授首次提出“混合式學(xué)習(xí)”這一理念由，由此開啟了國(guó)內(nèi)關(guān)于混合式教學(xué)的研究。

近年來國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)混合式教學(xué)模式進(jìn)行了大量的探索性研究，在理論研究及實(shí)踐研究領(lǐng)域均取得了豐碩的成果。查閱近幾年的文獻(xiàn)資料，國(guó)內(nèi)外學(xué)者非常重視對(duì)混合式教學(xué)模式建構(gòu)、教學(xué)策略優(yōu)化等問題的研究，研究結(jié)果達(dá)到了一定的理論高度。伴隨大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于混合式教學(xué)和大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合的研究文獻(xiàn)數(shù)量不斷增加，拓寬了研究領(lǐng)域和研究思路[1-4]。

1混合式教學(xué)研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)許多高校及課程采用了混合式教學(xué)模式進(jìn)行授課。但是由于諸多因素的限制，在混合式教學(xué)過程中，教師的教和學(xué)生的學(xué)這兩方面存在一些問題。

第一，線上產(chǎn)生的教育數(shù)據(jù)缺乏綜合分析，導(dǎo)致在線下教學(xué)環(huán)節(jié)中缺乏支持，對(duì)課程進(jìn)行差異化教學(xué)無法實(shí)現(xiàn)。

第二，缺乏階段性教學(xué)反饋信息，無法精準(zhǔn)把握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。

第三，教師在教學(xué)過程中，線上教學(xué)資源的合理動(dòng)態(tài)調(diào)整策略缺乏科學(xué)有效的依據(jù)。

第四，缺乏對(duì)學(xué)生學(xué)情數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分析，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的個(gè)性化推薦存在一定的難度。

教育大數(shù)據(jù)是教師在教學(xué)過程中和學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)的總和，這些數(shù)據(jù)既有靜態(tài)的結(jié)果性數(shù)據(jù)，也有動(dòng)態(tài)的過程性數(shù)據(jù)。它具有多維度、高度復(fù)雜、多元化等特點(diǎn)[5-9]。在混合式教學(xué)過程中，使用線上平臺(tái)的同時(shí)，產(chǎn)生了大量的教育數(shù)據(jù)。針對(duì)混合式教學(xué)過程中存在的問題，如何科學(xué)地利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，合理采集和分析教育大數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)教育教學(xué)行為進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，從而有效地提高教師的教和學(xué)生的學(xué)，是目前國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者和教育機(jī)構(gòu)共同關(guān)注的關(guān)鍵課題[10-11]。

本文以山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的混合式教學(xué)過程為具體研究對(duì)象，從數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合的思路出發(fā)，采集線上平臺(tái)以及線下教學(xué)過程產(chǎn)生的教育大數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效數(shù)據(jù)處理及分析，對(duì)混合式教學(xué)模式下教師決策提供數(shù)據(jù)支持，對(duì)完善高校人才培養(yǎng)新模式進(jìn)行積極探索與研究。

2C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程是山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生的必修課，其他很多院校也將其作為理工科專業(yè)的公共基礎(chǔ)課。該課程是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、軟件工程等課程的前導(dǎo)課程。C語(yǔ)言作為一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，既可以作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫工作系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序，C語(yǔ)言是目前使用最廣泛的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之一。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以初步掌握程序設(shè)計(jì)的基本方法及思路，初步形成程序設(shè)計(jì)基本思想，掌握應(yīng)用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的技能，具有閱讀程序和編寫程序的能力。該課程為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程和今后從事軟件開發(fā)工作提供必要的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力。

目前，山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程采用混合式教學(xué)模式。線上資源主要通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布，包括視頻、測(cè)試題、討論主題、學(xué)習(xí)問卷等;線下教學(xué)采用傳統(tǒng)的課堂講授。為了保證混合式教學(xué)模式的教學(xué)效果，提高線上、線下教學(xué)的高度融合性，授課教師需認(rèn)真組織教學(xué)中各個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是線上教學(xué)環(huán)節(jié)，每節(jié)課不同階段通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)送自測(cè)題、前測(cè)題、后測(cè)題，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有針對(duì)性地和大量地練習(xí)。這樣一方面保證了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果;另一方面結(jié)合數(shù)據(jù)分析，教師可以精準(zhǔn)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，合理調(diào)整教學(xué)中重點(diǎn)講解的內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)過程，從而保證線上教學(xué)和線下教學(xué)相輔相成，保證教學(xué)效果。

3教育大數(shù)據(jù)的采集

教師在授課過程中，線上平臺(tái)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，和教學(xué)決策有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)主要包括三類，這些數(shù)據(jù)需要采集并進(jìn)一步分析，分析結(jié)果可應(yīng)用于混合式教學(xué)模式的優(yōu)化。

3.1教學(xué)過程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

每次課發(fā)布的測(cè)試題中每道題的知識(shí)結(jié)構(gòu)及正確率均需要采集存儲(chǔ)，教師通過這部分?jǐn)?shù)據(jù)可以掌握學(xué)生對(duì)于每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的整體掌握情況。例如，學(xué)生通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)對(duì)標(biāo)識(shí)符與關(guān)鍵字-測(cè)試題目進(jìn)行了答題，通過線上平臺(tái)可以采集到以下數(shù)據(jù)，標(biāo)識(shí)符與關(guān)鍵字一測(cè)試題目答題情況如表1所示。

3.2章節(jié)測(cè)試數(shù)據(jù)采集

章節(jié)測(cè)試用來檢驗(yàn)學(xué)生階段性學(xué)習(xí)的結(jié)果，通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)需要采集整理每次章節(jié)測(cè)試中每個(gè)學(xué)生每個(gè)題目對(duì)應(yīng)的解答情況，表2記錄了張某某同學(xué)第3章數(shù)據(jù)類型運(yùn)算符與表達(dá)式章節(jié)測(cè)驗(yàn)結(jié)果。

3.3學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)采集

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)行為分布如圖1，主要包括學(xué)習(xí)認(rèn)真程度和學(xué)習(xí)積極性。和這些行為直接相關(guān)的線上數(shù)據(jù)有：學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、實(shí)時(shí)討論、登錄、作業(yè)完成情況、論壇回帖、瀏覽學(xué)習(xí)資料、打卡簽到、測(cè)試題考試成績(jī)等等。這些數(shù)據(jù)對(duì)于教師掌握每個(gè)學(xué)生在該課程的整體學(xué)習(xí)情況非常重要，需要采集記錄。

4基于教育大數(shù)據(jù)的混合式教學(xué)決策優(yōu)化方法

4.1科學(xué)調(diào)整教師教學(xué)決策

通過采集分析線上平臺(tái)產(chǎn)生的測(cè)試成績(jī)數(shù)據(jù)，教師在課堂授課過程中可以重點(diǎn)講解學(xué)生比較薄弱的知識(shí)，做到有的放矢，精準(zhǔn)教學(xué)。比如學(xué)生通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)對(duì)標(biāo)識(shí)符與關(guān)鍵字一測(cè)試題目完成了答題，通過線上平臺(tái)可以采集到的數(shù)據(jù)見表1。進(jìn)一步分析每道題目的正確率，具體見圖2、圖3。

以標(biāo)識(shí)符與關(guān)鍵字知識(shí)點(diǎn)為例，教師結(jié)合學(xué)習(xí)的目標(biāo)和上述數(shù)據(jù)分析結(jié)果，考慮優(yōu)化教學(xué)決策，該知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)及教學(xué)決策具體如下。

（1）學(xué)習(xí)目標(biāo)

通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要了解標(biāo)識(shí)符和關(guān)鍵字的基本概念，學(xué)會(huì)區(qū)分標(biāo)識(shí)符和關(guān)鍵字，學(xué)會(huì)區(qū)分標(biāo)識(shí)符的正確性;了解C程序數(shù)據(jù)類型的種類，熟悉基本數(shù)據(jù)類型的分類及各類型的關(guān)鍵字。重點(diǎn)掌握標(biāo)識(shí)符的命名規(guī)則，基本數(shù)據(jù)類型的分類及各類型的關(guān)鍵字以及各類型之間的區(qū)別。

（2）教學(xué)決策

通過學(xué)生答題情況，看以看到本節(jié)知識(shí)對(duì)應(yīng)的練習(xí)題正確率較高，大部分題目的正確率達(dá)到了90%以上;正確率較低的題目為前測(cè)第6題、后測(cè)第8題，正確率不到80%，這兩個(gè)題目考核的知識(shí)點(diǎn)均和關(guān)鍵字的基本含義及規(guī)則有關(guān)。綜合學(xué)生答題情況及題目考核要點(diǎn)，在課后答疑環(huán)節(jié)，可以重點(diǎn)講解標(biāo)識(shí)符和關(guān)鍵字的區(qū)別，強(qiáng)調(diào)C語(yǔ)言中，字母大小寫代表不同的含義，也可結(jié)合例子進(jìn)行鞏固練習(xí)，以便后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

4.2精準(zhǔn)推薦學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容

山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程線上題庫(kù)于2017年4月建設(shè)完成。題庫(kù)中涉及各章節(jié)的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，以及二級(jí)C語(yǔ)言等級(jí)考試的選擇題。題庫(kù)中每個(gè)試題除了題干、答案，還增加了試題難易程度、知識(shí)點(diǎn)和試題分析三項(xiàng)內(nèi)容，根據(jù)新增三項(xiàng)內(nèi)容，教師組卷時(shí)可以根據(jù)難易程度和知識(shí)點(diǎn)合理組織試題;教師可以看到各個(gè)知識(shí)點(diǎn)學(xué)生的得分情況，為后期進(jìn)行深度數(shù)據(jù)分析提供依據(jù)，同時(shí)為學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)推薦提供依據(jù);學(xué)生可以在答卷后看到試題分析，了解試題做錯(cuò)的原因，及時(shí)糾正錯(cuò)誤。比如，結(jié)合表2張某某同學(xué)第3章數(shù)據(jù)類型運(yùn)算符與表達(dá)式章節(jié)測(cè)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，具體分析如圖4，可以看到該學(xué)生關(guān)于變量知識(shí)點(diǎn)的練習(xí)有待加強(qiáng)，后期給該同學(xué)設(shè)置變量有關(guān)的題目進(jìn)行練習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容精準(zhǔn)推薦，強(qiáng)化練習(xí)薄弱環(huán)節(jié)，提高學(xué)習(xí)效果。

5結(jié)束語(yǔ)

本文以山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的混合式教學(xué)過程為具體研究對(duì)象，采集線上教學(xué)產(chǎn)生的教學(xué)過程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、章節(jié)測(cè)試數(shù)據(jù)、學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)等教育大數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。分析結(jié)果對(duì)混合式教學(xué)模式下的教師決策優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)整教師教學(xué)決策、精準(zhǔn)推薦學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容，對(duì)完善高校人才培養(yǎng)新模式構(gòu)建進(jìn)行了積極探索與研究。本文重點(diǎn)研究了教育大數(shù)據(jù)中學(xué)生成績(jī)的采集與分析，在以后的工作當(dāng)中，我們將進(jìn)一步探索學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)效果的關(guān)聯(lián)性分析，以進(jìn)一步優(yōu)化混合式教學(xué)模式。

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收稿日期：2020-05-06

基金項(xiàng)目：山西省軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（ 2019041057-1）;山西省高等學(xué)校教學(xué)改革創(chuàng)新項(xiàng)目（J2020440）;山西省教育科學(xué)規(guī)劃課題（GH-19189）

作者簡(jiǎn)介：郭金玲（1982-），女，山西長(zhǎng)子人，碩士研究生，副教授，主要研究方向：數(shù)據(jù)挖掘。