混合教學模式在機器學習相關課程中的實踐與應用

王瑛琦　韓宏宇　翟銳

關鍵詞：混合式教學；機器學習；MOOC學習平臺；互聯網+

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）03-0149-03

1 引言

近年來，傳統的線下課堂教學，由于其對時間和空間等條件的限制，已經不能滿足廣大教師的教學需求[1]。在此背景下，混合教學模式應運而生，同時將線上教學平臺與線下老師授課有機結合，有效發揮了上述兩種教學方式各自的優勢[2]。

本文運用了基于MOOC學習平臺的“線上”+“線下”混合教學模式，將其應用于高校本科計算機大類機器學習相關課程。在此教學模式中，學生課前通過MOOC學習平臺，預習相關基礎知識與課程視頻，對相關內容形成宏觀認識和全方位了解。該過程可以使學生對所學內容產生濃厚興趣，并能抓住學習的重難點，從而在后續學習過程中加以重視。課堂教師授課過程中，使用“雨課堂”等工具和學生進行實時溝通與交流，學生積極參與并表達各自的想法與認識。課后，學生通過MOOC平臺進行章節自測，平臺自動完成評閱與成績統計。同時，教師根據平臺反饋報告，進行課程目標的達成情況和課程評價分析，并在后續教學環節中進行不斷深化與持續改進。

本文運用“線上”+“線下”混合式教學模式，細化了課程改革實施方案，主要有以下幾方面貢獻：

（1） 針對機器學習課程的特點，考慮高校本科生的實際情況，對課程教學內容進行優化設計；

（2） 在教學過程中，分別從課前（MOOC平臺資源學習）、課堂（互動討論與翻轉課堂）、課后（反饋總結與持續改進）三大方面，闡述教學改革方案的具體實施細節；

（3） 結合MOOC學習平臺，對機器學習課程的考核方式進行改革。

本文第1節引言，簡述人工智能與大數據背景下，發展混合教學模式的意義；第2節從多方面論述混合教學模式的特色與優勢；第3節詳細介紹“線上”+“線下”混合式教學改革的具體實施方案；第4節展示課程考核方式的改革與創新；第5節總結全文并指出未來發展方向。

2 混合教學模式的優勢

隨著互聯網技術的飛速發展，對于高校學生來說，筆記本、手機、平板電腦等電子產品已成為他們主要的學習工具[3]。當前，僅通過傳統的課堂授課模式已經不能滿足高等院校本科人才培養的需求[4]。在此背景下，教學模式隨之發生了重大變革。它將網絡教育資源與傳統教學活動相結合，融合了信息化教學與課堂教學的優點[5]。

混合式教學模式已經在計算機大類機器學習相關課程中得到實踐，實踐結果表明混合式學習模式受到了廣大老師和學生的廣泛認可和高度評價。本文通過以下三個方面，具體闡述混合教學模式的優勢。

2.1 實現優質課程的資源共享

混合教學模式對傳統課堂的架構進行了改良和優化，教學過程徹底擺脫了以往時空的限制，“教”和“學”可以在不同時間和地點進行。學生可以通過教師共享的網絡教學資源完成基礎知識和理論學習。利用MOOC學習平臺，成功實現了移動教學，學生可以利用碎片化的時間和空間學習和鞏固相關知識點、視頻資料。教學視頻可以有選擇地觀看，知識點可以重點強化學習，增加了知識的廣度和深度，引導學生從淺入深地進行學習。同時，學生可以通過平臺，隨時隨地提出心中的疑惑和問題，老師可針對性地進行在線解答，并隨時掌握學生的學習情況。圖1展示了平臺中學生對于視頻資料的學習人數統計情況。

2.2 突出學習重點，便于查漏補缺

目前，高校本科人才培養目標已逐步由單一的知識傳授向面向產出（OBE） 的方向轉變。學生的能力培養和素質教育提升成為變革的重點。在混合式學習模式下，學生的學習時間不局限于課堂上的45分鐘，平臺將課前、課堂、課后三個階段融為一體，有效地延長了學習時間。同時，平臺設置了單元測試和作業供學生進行自主練習和測試，如圖2所示。學生可根據自己的答題情況，進行知識點的查漏補缺。平臺利用大數據相關技術對測試結果進行全面地整合與分析，挖掘學生學習過程中的共性重點與難點，并將分析結果反饋給老師。這樣，教師在線下的教學過程中可以更有針對性、教學理念更清晰、重點更明確、師生互動頻率更高，課堂教學更高效。

2.3 豐富考核方式，完善課程評估體系

課程評估體系是整個教學過程的重要一環，評價聚焦于學生的學習結果，機器學習課程組基于產出的評價體制，建立了完善的課程質量評估機制?；旌鲜浇虒W包含線上學習視頻觀看、線下課堂互動、MOOC 平臺單元測試、線下上機實踐、期末考試等多個環節，拓寬了學習內容，增加了學生在教學過程中的參與機會，對學生的評價也更加全面和科學。課程評估涵蓋了課程的整個環節，包括課程對畢業目標的支持、課程大綱設計標準、教學研討活動、課程達成情況評價等內容。教師根據平臺測試成績反饋對學生進行過程性評價，根據機房上機實驗情況對學生工程實踐能力進行評價，根據期末卷面成績對學生知識掌握能力進行評價。與傳統教學簡單、粗糙的評估模式相比，混合教學模式的評價體系更加系統和全面，打破了單一分數的限制，強化了過程性評價。

3“線上”+“線下”混合式教學改革實施方案

3.1 課前：MOOC平臺資源學習

凡事有預則立，不預則廢，學習更是如此。在高校本科教學過程中，課前預習是一個必不可少的環節?；贛OOC學習平臺，老師根據課程內容上傳相應的教學資源。學生在課前預習每個知識點，并將學習過程中遇到的疑問進行反饋。平臺根據學生對教學視頻的觀看時長、課前練習的提交情況對學生的學習成果進行考核，作為過程性材料進行記錄。老師課前了解學生的學習情況，在組織課堂教學時就會有更明確的目標?？梢岳盟季S導圖的形式，幫助學生快速梳理出本小節的知識點和脈絡結構，并根據反饋的結果，重新調整教學設計和備課，為課堂教學做好準備。

3.2 課堂教學：互動討論與翻轉課堂

教學實施階段，老師對于理論知識點，提出啟發性和創新性的問題，引導學生深入思考、積極參與、積極討論，如圖3所示。使用“雨課堂”等教學工具，將問題實時推送給學生。學生們用手機接收并作答。該工具可實時統計學生的答題信息，統計答題錯誤率，幫助師生及時發現學習過程中的遺漏和不足，并能做到實時查漏補缺。

上機實踐課，老師對實訓操作詳細講授，強化細節，通過項目案例形式，切實提高學生發現問題、解決問題的能力。以實驗報告和演示的形式展示和分享實踐成果。本課程實驗和實踐環節教學安排見表1和2所示。混合教學模式增加了老師和學生之間的互動，使得學生能夠進行更加主動和深層次的思考，從而實現了充分的課堂互動和翻轉。

3.3 課后：反饋總結與持續改進

課后老師的工作主要是總結和評價本節課內容，對課程進行全面化、立體化、過程化評價，并完成持續改進。學生在MOOC學習平臺上按時完成相關作業和測試，平臺利用大數據技術對學生的作業完成和考試情況進行統計分析。老師對學生的考試情況進行評價和記錄，將本節的教學知識點進行總結和升華，并推送給學生，讓學生對此進行復習和鞏固。課程組在知識點或章節講解完畢后，進行課程組研討，研討內容是根據學生當前學習成果和課程進度進行，針對過程中出現的問題和不足，及時進行糾正改進，研討內容以《教學研討報告》存檔。另外，課程結束后，還需進行綜合評教環節。所有學生均可對授課老師進行評價，老師也需對教學過程進行整體反思，并對教學效果進行自我評價。同時，教師可以通過“教師互評”獲得其他教師的建議，以上建議使后續教學更具針對性。

4 考核方式改革與創新

高校課程尤其是實踐類課程僅用期末考試成績對學生進行考核顯然是片面的。混合教學模式采用“過程性考核”+“期末考試成績”綜合考核方式。該考核方式分別從MOOC平臺學習情況、上機實驗、知識掌握情況等多個方面對學生的能力進行全方位考核。具體來講，MOOC學習平臺進行了模塊積分設定，學生通過完成各項學習任務獲得相應積分。該方式幫助學生在完成各項教學活動的同時，潛移默化中提升了自身能力。平時上機實驗采用項目驅動方式，針對各部分理論知識提出項目需求，學生需要嚴格按照項目開發流程完成各實驗，并提交詳細的實驗報告。課程結束后，通過期末試卷的形式對學生理論知識掌握情況進行綜合的考察。上述考核方式強調了過程性考核的重要性，并豐富了考核內容，將學生從一張試卷中解放出來，強化了對學生能力的培養。

5 結束語

本文將“線上”+“線下”混合教學模式應用于計算機大類機器學習相關課程。通過MOOC學習平臺使教學內容和教學方式同時得到了極大的擴展和更新。通過課前MOOC平臺資源學習、課堂互動討論與翻轉課堂、課后反饋總結與持續改進，切實提高了機器學習相關課程的教學質量。同時，針對混合教學模式的特點進行了考核方式的改革與創新，打破了單一分數考核的禁錮，強化了過程性考核與學生能力培養。未來，我們試圖將該教學模式在高校本科其他課程的教學過程中進行推廣和實踐，讓更多的教師與學生從中獲益。