大數(shù)據(jù)視域下智慧課程云服務(wù)系統(tǒng)研究與實踐探索

鄧明陽

（長春工業(yè)大學人文信息學院,吉林 長春 130122）

一、緒論

隨著行業(yè)新型業(yè)態(tài)發(fā)展和技術(shù)迭代頻率加快，跨學科融合知識廣度和難度大。此外，由于學生原有基礎(chǔ)不同，對專業(yè)知識的理解和應(yīng)用能力參差不齊，使得同一專業(yè)的學生差異性日趨變大。[1]目前，MOOC、微課和在線開放課程等新型信息化教學模式雖已打破時空限制，使學習者隨時隨地利用碎片化時間學習。其也存在自身約束，一方面，新型信息化課程顯露出課程內(nèi)容相對固化、更新不及時、廣度和深度拓展有限；[2]另一方面，現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)課程難以實時掌握整體學生接受情況，不利于把握教學起點、難點和及時評價反饋，無法對學生進行分類指導(dǎo)，不適合新工科教學的深化改革。[3][4]此外，不同程度學生難以根據(jù)自己的興趣和基礎(chǔ)水平選擇學習起點和學習內(nèi)容；沒有針對性、系統(tǒng)化回爐補償學習、深化學習的途徑和機會；與教學相匹配的課外學習平臺較少，制約了教學質(zhì)量和教學效果的提升。[5]

本文研究智慧課程的在線云服務(wù)系統(tǒng)是面向大學專業(yè)課程開發(fā)的集理論學習、實踐操作、數(shù)字化仿真、在線檢驗、拓展學習、深化學習等功能于一體的理實一體化全方位解決的線上學習平臺。利用大數(shù)據(jù)驅(qū)動實現(xiàn)智慧課程，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)與學科課程深度融合，建立在線云服務(wù)智慧課程教學平臺，實現(xiàn)在線學習、資源推送智能化、學習檢驗與評價反饋及時化、積累教與學的行為模式、教學決策數(shù)據(jù)化；通過云計算進行大數(shù)據(jù)分析，形成具有難易程度的課程知識拓撲圖和學生掌握程度分級來指導(dǎo)教學，實現(xiàn)精準分層教學和學生的個性化自主學習，提高教學質(zhì)量和教學效果。

二、智慧課程建設(shè)的思想與理論基礎(chǔ)

“大數(shù)據(jù)”是指具有種類多樣化、快處理速度、極大規(guī)模的數(shù)據(jù)集合，通過新型數(shù)據(jù)處理方法來支持流程優(yōu)化、洞察發(fā)現(xiàn)和決策強化。[6]大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育教學中應(yīng)用發(fā)展歷程已經(jīng)邁向與各學科教學實踐的深度融合，網(wǎng)聯(lián)信息化教學開始向著智能化發(fā)展。大數(shù)據(jù)下的“數(shù)據(jù)驅(qū)動教學”是對所采集的學生的定期評估和檢測等學習過程數(shù)據(jù)進行深度挖掘分析，運用數(shù)據(jù)分析結(jié)果來更加準確、科學地把握學生掌握程度，以便有的放矢，持續(xù)改進教學。[7][8]

“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的精準教學是以Skinne 的行為學習理論為指導(dǎo)，所采用的教學方法論是提出學生應(yīng)達到的目標并對學習過程進行控制，輔以訓(xùn)練、反饋和糾正性補救等措施，形成所要求的行為；對于那些偏離目標或未達到目標的行為進行糾正后，達到目標并立即給予強化。[9]

為了促進全體學生全面、個性化地發(fā)展，智慧課程的精準教學定位采用分層教學法理念，根據(jù)學生在線測評結(jié)果，得出學生非智力、智力因素和知識基礎(chǔ)的差異情況，有針對性地實施分層教學，從而達到面對不同程度的學生實現(xiàn)不同層次教學目標的一種教學方法。[10]針對學生原有基礎(chǔ)進行精準教學，針對不同教學層級設(shè)定相應(yīng)教學目標，有針對性地確定教學內(nèi)容。

三、智慧課程在線云服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計

智慧課程的在線云服務(wù)平臺以專業(yè)課程體系脈絡(luò)圖為指導(dǎo)，按照課程群劃分，以課程為單元，根據(jù)多年學生考核統(tǒng)計結(jié)果確立課程難點，開發(fā)精講煉視頻，整合理論教學、電子化的線下實訓(xùn)、數(shù)字化仿真和校企合作等方面的數(shù)字化資源，并進行分類、分級有機整合，嵌入到網(wǎng)絡(luò)資源庫，建成專業(yè)資源大數(shù)據(jù)庫，其系統(tǒng)框圖見圖1；同時與校企合作企業(yè)供求互動互通，實現(xiàn)智慧課程與行業(yè)技術(shù)發(fā)展同步更新。

線上智慧課程以精準分層教學理念為理論指導(dǎo)，對接大學專業(yè)課程的線下教學，能夠?qū)崿F(xiàn)在線理論和實踐兩個維度的自我檢驗、相關(guān)基礎(chǔ)補償學習、專業(yè)回爐補償學習、提升學習；對接學生設(shè)定的專業(yè)成長圖譜，提供高度匹配學生個性發(fā)展的精準教學，以達成所期望的學習成果；對接翻轉(zhuǎn)課堂、混合教學，課程設(shè)計、課程實驗、課程工程技術(shù)應(yīng)用，擁有更多線下時間去實踐創(chuàng)新與項目開發(fā)；輔以有效對接企業(yè)人才需求和創(chuàng)新技術(shù)，實現(xiàn)學生有職業(yè)規(guī)劃的學習和零距離就業(yè)。

（一）智慧課程云服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計的基本思想

（1）整合現(xiàn)有理論教學資源。整合、優(yōu)化電子教學資源，如精品教材、PPT、動畫、視頻、精品課程、慕課、公開課等資源；補充添加日常教學視頻，每個學校就特色專業(yè)整合成優(yōu)勢教育教學資源，形成專業(yè)資源體系。

（2）構(gòu)建線下實訓(xùn)資源電子化系統(tǒng)。將理論教學資源同實訓(xùn)資源相結(jié)合，挖掘、引入與理論教學內(nèi)容相對接的實踐資源，促進學生對理論知識的應(yīng)用和理解，并有效提升實踐動手能力。

圖1 教育云服務(wù)系統(tǒng)平臺的設(shè)計和云數(shù)據(jù)流向示意圖

（3）搭建線上數(shù)字化仿真實踐平臺。搭建本專業(yè)線上數(shù)字化仿真實踐子系統(tǒng)，以增強學生對數(shù)字化軟件的操作和應(yīng)用能力，滿足企業(yè)用人需要。學生根據(jù)自身需要，自主在線學習，利用計算機軟件進行理論研究、設(shè)計開發(fā)、仿真和統(tǒng)計分析等線上實踐訓(xùn)練。憑借數(shù)字化軟件學習成果經(jīng)企業(yè)認可后，不定期的到企業(yè)進行數(shù)字化應(yīng)用實踐。

（4）創(chuàng)建與課程內(nèi)容同步的知識在線檢驗反饋子系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠有效檢測、反饋學生對知識點和實踐操作的掌握程度。學生在線檢測后，針對沒有掌握內(nèi)容進行再學習，該系統(tǒng)也會智能化推送與該知識點相關(guān)的所有資源，再進行線上檢驗的往復(fù)循環(huán)，直至達成學習目標后，輸出學習成果。通過該系統(tǒng)，老師能夠掌握全體學生的整體學習情況和個體所處水平，因材施教聚焦教學重點、難點，并改進教學方法，不斷提升教學質(zhì)量。

（5）深度對接校企合作資源。校企合作資源平臺的搭建，促進大學生做好職業(yè)規(guī)劃，并為其量身定制系統(tǒng)化的企業(yè)專題培訓(xùn)，掌握目標崗位的通用新技術(shù)和職業(yè)素養(yǎng)。一方面激發(fā)學生的動力，有職業(yè)目標的學習和就業(yè)，提升學生的大學獲得感和追夢感；另一方面，為企業(yè)輸送高度匹配的職業(yè)人才，節(jié)省入職培訓(xùn)時間和成本，增強企業(yè)核心競爭力。

（二）智慧課程云服務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)成

智慧課程云服務(wù)平臺的主要創(chuàng)新在于數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，在底層所封裝數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，精準定位學生所處層級，并根據(jù)其需求智能化推送資源，實現(xiàn)供需關(guān)系的高度匹配，提高資源供給的有效性、精準性，提升學習的自主性和高效性。

云服務(wù)系統(tǒng)由接入服務(wù)層、操作界面應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層和基礎(chǔ)層構(gòu)成，見圖1。其核心是通過整合不同數(shù)據(jù)庫，建立數(shù)據(jù)倉庫，包括理論知識數(shù)據(jù)庫、實踐操作數(shù)據(jù)庫、數(shù)字化仿真實踐數(shù)據(jù)庫、學習者在線訓(xùn)練反饋數(shù)據(jù)庫和校企專題數(shù)據(jù)庫。如圖1 所示，學習者通過用戶界面動作按鈕或語音輸入完成對數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)流操作指令的輸入，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，實現(xiàn)跟蹤、記錄、教學精準分層、智能化檢索和推送等功能，操作與數(shù)據(jù)調(diào)用之間的數(shù)據(jù)流傳輸通過總線完成，數(shù)據(jù)在使用過程中不斷迭代積累，云數(shù)據(jù)分層流向管理。

四、基于智慧課程在線云服務(wù)系統(tǒng)的精準分層教學實踐

隨著科技快速發(fā)展和多學科深度交叉融合，汽車行業(yè)向著智能化、電動化和輕量化等方向發(fā)展，長春工業(yè)大學車輛工程專業(yè)緊跟汽車行業(yè)發(fā)展，為縮短教學與行業(yè)技術(shù)的銜接距離，車輛工程專業(yè)率先搭建智慧課程在線教育云服務(wù)平臺，見圖1 所示，初步實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)分析的精準分層教學、互聯(lián)網(wǎng)教學互動、自主學習、校企共培等功能，取得較好教學效果、積累了實踐經(jīng)驗，使學生的職業(yè)規(guī)劃更清晰、學習主動性顯著提高。

基于大數(shù)據(jù)分析的智慧課程精準教學實踐路徑，見圖2 所示，學生按照課程教學任務(wù)或根據(jù)自己的學習興趣、成長目標，來選擇進行理論檢驗或?qū)嵺`檢驗，利用大數(shù)據(jù)分析精準定位當前所處的理論、實踐水平，教師針對學生的在線分層報告結(jié)果，確定適宜的線下教學內(nèi)容起點，明確教學難點，進行線下教學分組設(shè)計；另一方面學生也可以根據(jù)自己的檢驗反饋結(jié)果進行線上再學習、再檢驗，達到晉級要求后進入更高等級的自主學習，如果對檢驗結(jié)果不滿意，可以進行補償學習。所采用的精準分層教學實踐路徑，既能結(jié)合學生學習興趣和成長職業(yè)規(guī)劃目標，又具有闖關(guān)晉級挑戰(zhàn)的激勵，充分激發(fā)了學生學習的主動性。學生通過在線學習達成自己的目標后，選擇出站，通過智慧課程在線云服務(wù)輸出個人理論學習成果和實踐學習成果，該學習成果報告呈現(xiàn)了個人成長圖譜和所達成學習成果，讓學生自信和收獲滿滿。

圖2 基于大數(shù)據(jù)分析的智慧課程精準教學實踐路徑

長春工業(yè)大學車輛工程專業(yè)有著多年的校企合作積累，通過深化校企合作、產(chǎn)教融合、互派、互培和互動機制，校企共同制定與人才培養(yǎng)目標高度一致的人才培養(yǎng)方案，開發(fā)專業(yè)課程體系資源并不斷更新新技術(shù)，培養(yǎng)課程群教師團隊，縮短校企對接時間，互利雙贏共同發(fā)展。[11][12]在線教育教學云服務(wù)系統(tǒng)開發(fā)了校企合作平臺模塊，如圖2 所示，校企合作訂單班學生可以根據(jù)自己的職業(yè)規(guī)劃選擇校企系列專題進行在線學習、成果檢驗、晉級或補償學習，達到自己學習目標后選擇實習出站，輸出專題實習成果報告，在整個校企系列專題教學中，由校內(nèi)企業(yè)認證教師團隊負責線上、線下專題教學、網(wǎng)站維護和資源供給。

五、小結(jié)

智慧課程在線云服務(wù)系統(tǒng)站在專業(yè)全局的角度，統(tǒng)籌專業(yè)資源，以大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等新型信息技術(shù)為支撐，打造創(chuàng)新教學模式的智慧課程。通過理論和實踐教學內(nèi)容數(shù)字化與梯度化、教學決策以統(tǒng)計分析作依據(jù)、交流互動多樣化、評價反饋及時化、資源智能化推送，打破傳統(tǒng)的單向教學，實現(xiàn)線上-線下聯(lián)合互動、師生雙向互動，以“先學后教，以學定教，個性輔導(dǎo)、方向培養(yǎng)”為教學理念的創(chuàng)新教學模式，最終實現(xiàn)教師開展精準分層教學，以提高教學質(zhì)量和教學效率。

同時，該系統(tǒng)面對不同基礎(chǔ)的同學都能為其提供合適的學習方案，鼓勵學生設(shè)定學習目標方案的個性化自主學習，或根據(jù)課上掌握情況進行自主補償學習，使得不同基礎(chǔ)和不同職業(yè)規(guī)劃的同學實現(xiàn)個性化的自我發(fā)展，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。所開發(fā)的大數(shù)據(jù)視域下智慧課程云服務(wù)系統(tǒng)為創(chuàng)新教學模式和智慧課程提供了建設(shè)方案和初步實踐經(jīng)驗，對智慧教育的發(fā)展具有參考價值。