基于教育大數據的軟件工程專業個性化實訓教學研究*

周集良 劉槐德 朱高峰

湖南人文科技學院 湖南婁底 417000

0 引言

由于當前的實訓教學極少融合第三方軟件與教育大數據信息資源，已不再適應各層次學生的個性化和定制化的培訓需求，難以滿足學生的實訓需求。目前，國內外很多專家學者正準備就個性化和大數據相結合展開研究，并應用于各種實訓教學平臺建設。但這些研究都還停留在一定理論范圍，沒有形成體系，沒有真正融合教育大數據和個性化實踐教學，也沒有配套的軟件系統支撐，難以滿足計算機軟件工程專業個性化實訓教學的要求。在教學教育大數據驅動下，定制、即時、互動、微觀、個性化、反饋、可選性、評價等都會給高校實訓模式帶來創新和變革[1]，具有普通實訓所不能及的優勢。在新的教育大數據背景下，通過采用人工智能、PaaS服務、數據挖掘、微框架等各類信息化技術，需要重構實訓模型和適用各類實訓過程的執行機制，增強實訓的靈活、拓展和兼容性，以滿足市場需求的軟件工程專業個性化實訓環境。

1 個性化的實訓教學目標

1.1 培養學生參與軟件工程專業實訓的主動性和能動性

通過分析、挖掘學生信息大數據和實時實訓信息，根據軟件工程專業實訓要求，充分考慮學生特質，貫徹分類培養、分層教學改革思想，設計基于大數據的軟件工程專業個性化實訓環境，讓學生可根據自己興趣、需求和難易程度，定制實訓項目和實訓內容，激發學生學習興趣，培養學生的學習主動性和能動性[2]。

1.2 建立學生個性化的軟件工程專業實訓反饋機制

分析、挖掘學生歷史實訓大數據，及時反饋學生的實訓建議，建立學生歷史實訓反饋機制，吸引學生參與評價，彌補原有實訓教學忽視學生反饋信息的不足。同時，進一步改善實訓教學，鼓勵學生參與實訓實驗室的創新改革，不斷調整實訓內容和實訓模式，使實訓教學更好地適合學生的個性化需求，增強實訓效果。

1.3 促進軟件工程專業個性化實訓教學動態發展

目前的實訓教學環境主要包括實訓教學模式的改進、實訓教學教案的豐富和云計算技術協助的資源共享。隨著教育改革的不斷深入、教育技術和手段的不斷發展，特別對于計算機專業，固定的實訓教學模式和環境會逐漸遠離學生個性化需求，脫離教育管理決策。建立軟件工程專業個性化實訓教學動態發展機制，才能對接教育管理決策，跟進軟件工程專業教學改革，及時把教育理念、個性化教學等理論研究成果融合到實訓教學環境中，使得實訓教學資源得到充分利用和發展。

1.4 搭建第三方評價機制

個性化教學發展的動力離不開良好的第三方評價機制，以數據為中心的新型智能教育評價方式和反饋機制逐步取代了傳統的教育評價方式，“用數據說話”成為新型的評價和反饋方式。引入各類企業第三方的評價體系和反饋機制，挖掘第三方評價與反饋大數據，通過學生、高校、企業對實訓實驗的評價和反饋，結合企業對人才要求，將學校實訓與企業產業結合起來，重構傳統的“重結果、輕過程”的實訓評價體系和反饋機制，對接各類信息平臺，從而實現軟件工程專業個性化實訓第三方評價體系和反饋機制的搭建。

2 個性化的軟件工程專業實訓平臺技術

2.1 實訓教學平臺與教育大數據分析平臺的融合技術

平臺融合是大數據系統發展的必經之路，個性化的軟件工程專業實訓平臺需要對接現有實訓教學平臺與大數據分析平臺，完成兩個平臺的深度融合，采用系統集成技術，設計大數據實訓教學平臺框架，使平臺能導入、導出企業教育大數據，能嵌入、集成常用的大數據分析、挖掘工具。

2.2 大數據與個性化實訓內容對接技術

在大數據環境下，由于網絡的錯綜復雜，雖然各種各樣的實訓資源和實訓模式為實訓者提供了實訓便利，但往往會讓實訓者迷茫。因此，這需要教師與教育工作者對相應的資源進行歸納與整理，調整相應的策略與方法，并對實訓者進行相應的引導。對接個性化實訓模型、實訓資源、實訓策略與方法、實訓交互、實訓評價五個方面進行基于大數據的個性化教學內容設計[3]。

2.3 實訓對象的映射機制及其實訓服務的組合規則

運用面向對象設計技術，把軟件工程專業課程在實訓過程中的各個實體視為對象集合，每個實訓對象所完成實訓功能映射為一系列通用可擴展的實訓操作，解耦實訓邏輯與實訓功能、實訓功能與實訓數據的依賴，針對復雜的實訓需求，運用合適的服務規則，分解復雜的實訓服務，開發大量適用實訓服務的細粒度原子操作和原子服務。利用面向對象框架技術，通過對服務組合規則的配置與管理，使其適應復雜多變的實訓環境和實現過程[4]。

2.4 軟件工程專業個性化實訓教學模型

結合教育大數據技術和個性化的軟件工程專業實訓教學方案，需要構建基于教育大數據的軟件工程專業個性化實訓教學模型，以滿足學生的個性化定制、教師的因材施教、實訓教學的實時反饋需求。同時，貫徹通識教育與專業教育的并重發展，突出實訓課程特色，完善實訓課程體系。而且，還可以對教學各環節的數據進行采集與整理，進一步分析數據，展示數據可視化，可以幫助教師及時調整教學活動和實現方案，提升實訓效果和實現效率。

2.5 個性化實訓環境的構建技術

為了構建軟件工程專業個性化實訓環境，有效提高軟件工程專業實訓教學效果，需要分析軟件工程專業課程特點和大量實訓信息，采用大數據聚類方法，挖掘現有實訓教學內容與軟件工程專業個性化實訓需求不匹配的問題，使實訓教學平臺動態滿足軟件工程專業個性化實訓教學的需求。通過分析、挖掘相關企業大數據，推進“產學研”的深度融合，加強產業鏈協作，形成“學生—高校—企業”紐帶，培養技能型、技術型、創新型和復合型人才。建立學生歷史實訓反饋機制，及時反饋學生的實訓建議，不斷調整實訓內容和實訓模式，使實訓教學更加適合軟件工程專業學生的個性化發展。最后構建出基于大數據的軟件工程專業個性化實訓環境[5]。

3 個性化實訓教學實施過程

首先，依據軟件工程專業教學方案，歸納專業知識框架，如圖1 所示。所有課程由實訓課縱向聯系在一起，實訓課分為三個教學節點，分別是程序設計實訓、系統項目實訓、軟件項目實訓。針對學生的個體特質，彈性設計實訓教學節點，滿足學生個性化需求。根據軟件工程專業實訓要求，充分考慮學生興趣和特質，貫徹分類培養、分層教學改革思想，設計實訓項目庫，讓學生可根據自己的興趣和需求，定制實訓項目和實訓內容。

圖1 軟件工程專業知識框架

其次，在總體實施方案的框架下，設計基于大數據的軟件工程專業個性化實訓環境，如圖2 所示。利用大數據技術可以詳細地記錄實訓者的實時學習、實訓測驗、實訓作業、實訓報告、實訓評測等實訓全過程數據。將收集到的測試、作業、考試中每一個題目，每一項數據都進行知識點標簽化處理，通過對收集的數據進行分析，了解學生每門課程每一個知識點的掌握情況。在實訓中，學生可以選擇個性化實訓資源、個性化實訓工具和個性化實訓方案。教師可以跟蹤學生實訓過程，監測學生實訓數據，還可以實時干預和指導學生實訓，可以進行個性化實訓案例的推薦。學生可以自己定制個性化的實訓模式，也可以不斷調整實訓內容和實訓模式，使實訓模式更加適合自身的個性化發展。為了檢測學生的實訓效果，建立軟件工程專業個性化實訓第三方評價機制，挖掘第三方評價大數據，通過學生、高校、企業對實訓實驗的評價，結合企業對人才要求，讓學校實訓與企業產業結合起來，改變傳統的重結果而輕過程的實訓評價體系。為了對接教育管理決策，建立軟件工程專業個性化實訓教學動態發展機制，及時把教育理念、個性化教學等理論研究成果融合到實訓教學環境中，使得實訓教學資源得到充分利用和發展。

圖2 基于軟件工程專業的個性化實訓環境

最后，利用基于軟件工程專業個性化的實訓環境，構建基于大數據的軟件工程專業個性化實訓過程，如圖3 所示。學生實訓分為三個階段：課前、課中、課后。教師可以全程跟蹤和指導，可以獲取學生課前預習數據，并進行學情分析。學生可以主動根據自己的興趣，制定個性化實訓目標，選擇個性化實訓環境和個性化實訓模式。教師可以和學生互動，可以反饋給學生實訓數據，對學生實訓方案和實訓模式進行共同改進。教師可以布置分層作業，并進行作業結果分析，生成整個實訓評估報告，進一步改進實訓教學，完善實訓課程體系，優化實訓課程體系的設置，突出實訓課程特色，對教學各環節的過程數據進行采集與整理，根據學生對于知識點的掌握程度改變教學側重點，優化基于軟件工程專業的個性化實訓方案。

圖3 基于大數據的軟件工程專業個性化實訓過程

4 結束語

個性化實訓有利于培養學生的創造能力，激發學生的創新興趣。專業的個性化實訓教學是培育軟件工程專業學生成為具有個性的創新型人才的重要途徑之一。基于大數據的軟件工程專業個性化實訓系統，不僅可以為教師開展軟件工程專業個性化實訓提供幫助，也為學生自主實訓創造了條件。利用基于大數據的軟件工程專業個性化實訓系統提供的海量學習資源，學生可以根據自己的學習框架自主選擇實訓內容和實訓模式，實現實訓的自我建構，從而激發實訓興趣，促進實訓的個性化發展。本文通過構建基于大數據的軟件工程專業個性化實訓教學系統，實現對實訓教學全過程數據的采集，可以全面掌握學生的實訓動態，把握學生個性特征和實訓需求，為教師更好地引導學生實訓學習的主動性和創造性、進行針對性的實訓指導提供了幫助。通過大數據分析處理技術在個性化實訓教學工作中的運用，提升軟件工程專業教師在個性化實訓教學中的實訓素養和實訓能力，推進個性化實訓教學發展。