大数据在地方高校智慧课堂中的应用
覃 琪，谭松鹤，谭可久
(河池学院，广西 河池 546300)
1.1 对教育大数据的探索
大数据分析应用成为不少高校探索的领域。高校信息化部门着力于从存储海量数据中挖掘，让数据可视化。初步的实验包括对网络系统运行的数据分析、对教学教务管理的分析、对特定学生的分析以及针对科研所做的数据分析支持等。其中，对特定学生的数据分析是研究热点。大量高校通过分析一卡通消费数据后，实现精准扶助有需要的学生。大数据对学情的分析，给学生和教师提供一个可参考的学习情况分析。此类应用虽涉及个人信息隐私，但因其人文关怀的特性获得大部分师生的支持，是高校信息化部门工作的一个探索方向。
1.2 具有大数据雏形的学习项目建设
慕课于2012年开始的快速发展为我国高等教育在线教育高质量发展奠定基础。大量优秀教师将课程高质量地移植网络，积累了大规模优质教学资源。虽然许多教学资源存在重复建设的情况，需要后续的优化，但这是过程性问题，它已经很好地解决了教育资源的“有和无”以及“有和优”两个最大问题。
翻转课堂、混合式教学是基于在线课程资源，将课堂转变成一个不以传授知识为主，而以启发学生思维为主的教学模式。其较为典型的发展是教学平台的建设，如浙江大学 “移动交互学习平台”建设项目，清华大学的4.0版本网络学堂，即“面向知识分享的校园社交网络”的系统。
1.3 全方位覆盖教与学的大数据智慧教学
1.3.1 解决的问题
(1)教与学的问题。在长期的传统教学过程中，笔者发现，课堂效率的提高必须在课堂教学设计时以学生为中心，依据教学内容选择教学方法，在吸引学生的学习注意力、激发学生学习兴趣上下功夫。因此，高质量教学不但要求教师分析研究每个学生的学习特点，还要对学生总体情况有所掌握。而只靠教师的观察、谈话问询、问卷这些传统的反馈交流模式，在信息化时代是极其效率低下且非智能的。依托大数据智慧教学模式，教师可以系统而全面地对学生进行学情分析，依据学生对学习内容的喜欢及掌握程度，再结合学生学习的优点与短板，针对性调整教学方法教学措施。比如，教师可以引导善于思考、对理论研究感兴趣的学生，使用智能设备理解和概括所学的知识，对知识的框架体系进行更完善有条理的整理，有效促进学生的学习和记忆，提升学习效率。同时，关注更喜欢动手实践的学生，布置各项学习任务让学生完成。学生在具体的实践过程中学习掌握和领悟知识。
(2)教学资源的整合问题。在传统教学模式下，教师积累数年的教学资源、教学案例是信息的孤岛，类型多样且繁杂，教师之间共享宝贵经验的途径不畅，缺乏整合平台。而外部海量的教学资源也依靠教师通过多种途径费力获取，缺乏统一有效的对接口。尤其对于教学资源匮乏、教学基础薄弱的新教师而言，更需要提供一个覆盖大量教学资源的平台，建立资源库，打破资源互通的壁垒，更有力地支撑课程教学。
(3)教学督导与教学反馈问题。设立教学督导是高校教学质量保障的常见机制，督导员通常依靠线下现场听课来完成对课堂教学质量的监督及反馈，涉及时间、空间、人力、物力等多方面消耗。由于人员有限，只能在现有课程中小范围内进行现场活动，覆盖面往往较低[1]。智慧教学平台可提供多课堂的线上巡课，实现同一时段不同课堂无缝切换巡课，辅以大数据的实时统计分析，精准掌握实时课堂信息。
1.3.2 解决途径
智慧教学不仅指将新的信息技术与视频教学、多媒体教学、反转式课堂、微课、慕课等方式结合以开展教学，而且侧重于帮助教与学双方建立智慧体系，开发自身潜力，解决教与学中的各种难题，必须在大数据挖掘分析、互联网技术共同支持下完成。智慧教学并不仅仅是信息化的教学，而是充分利用现代信息技术在教育教学领域中开展教学及教育管理交流互动等各项工作，如数字化采集、处理、储存教育教学信息。从“教”的角度在现代教育教学的时间和空间维度上进行拓展，推进教育手段和思想观念的创新；
从“学”的角度，提供多元学习方式提升学习的获得感，有效提升学习效率及发展学生智力。智慧教学主要从个性教学指导、智能教学服务、精准教学管理三方面实施。
(1)个性教学指导。
在大数据保障下，新科技手段及丰富的教育教学经验及资源，能为学生在教学上提供更个性化的指导，同时让学生学习方法。教师和学生的信息可以在具体开展教学工作的过程中，借助智慧环境及时地发现和感知，再经过对教学工作的大数据建模、分析及研究，进而提出改善教学质量、提升教学效率的方法。
(2)智能教学服务。
可以借助智慧环境的各项新技术记录和汇总学生、教师、家庭、学校等主体对象信息。大数据对以上对象进行科学分析，为学校教育教学管理的科学决策提供有力参考。
(3)精准教学管理。
精准的数据采集助推教学管理水平全面提升。智慧教学通过大数据技术、互联网实现精准的数据采集，将学生的学习模型进行刻画建模，实时分析。教师能迅速调整教学策略，针对学生进行更加科学精准的辅导。教学管理也可以摆脱人力监督、测算等繁杂的工作，实现数字化精准管理[2]。
河池学院依托学堂在线智慧教学一体化平台，搭建了大数据驱动一体化智慧教学平台。平台以“数据驱动、深度融合、服务精准”为建设思路。数据驱动依托学校全域数据中心，对教学业务相关数据进行治理和标准化，保证了数据来源的可靠性，实现了数据的互联互通、开放共享。在平台上，实体课堂深度融合网络课堂，整合雨课堂智慧教学平台+学堂云SPOC+学堂在线MOOC，实现师生用户、教学资源、过程数据的无缝对接。学校教学精准依托于全景数据驱动和一体化智慧教学平台，构建全教学生命周期的教学大数据，为教学质量和人才培养提供精准服务。平台采用SaaS云部署方式，通过联网浏览器、PPT插件、微信公众号小程序的形式提供教学服务，从而使学校不需要准备服务器相关资源即可使用平台，日常维护全部由学堂在线完成。平台的顺利搭建与升级经历了需求沟通、项目准备、建设、推广试运行、正式运行5个阶段。
2.1 教学数据服务支撑平台
一体化智慧教学平台以资源建设为基础、以课堂教学为核心、以SPOC教学为导向、以混合式教学为重点，支持直播式教学、融合式教学、混合式教学等多种教学模式，覆盖教、学、考、管、评每个教学过程，全方位采集教学过程数据、沉淀教学资源。平台系统地应用科学先进的方法对数据进行处理分析，为教师、管理人员提供客观教学参考数据，授课人员可动态调整教学内容、方法，改进课堂、推进教学改革、提高教学质量。
2.2 智慧网络教学平台推动课堂教学改革
智慧教学工具“雨课堂”本着简单、易用、高效，不改变教师教学习惯为切入点，围绕着老师最新的教学载体PPT和学生最常用的社交工具微信，快速让每一个教师开启智慧教学之旅。同时，智慧教学工具“雨课堂”同校内SPOC网络教学平台学堂云做了深度融合，为推动学校SPOC教学，促进精品在线开放课程评选，提供支撑基础。在平台支持下，教师无需改变传统的备课、上课习惯，基于原有的PPT和微信，可选择互动教学、混合式教学、融合式教学等多种教学模式，并能够快速收集课堂教学数据，获得科学有效的教学反馈，为教学评估提供课堂教学的完美依据。教师可在课前调用慕课视频、网络视频、教学素材，添加至PPT课件，在平台上开展课前预习、课堂互动、课后练习等教学活动。教师还可利用平台的在线考试功能服务，满足阶段性考核需求。所有的教学资源与教学数据可以实时同步沉淀至课堂班级，便于分析学情、优化教学设计[3]。一体化智慧教学平台还可实现线上线下统一考核、用户统一管理、数据资源统一展现等功能。
2.3 智慧网络教学平台推动校本SPOC建设
“学堂云”作为第三代智能型网络教学平台，其功能定位主要是培养方案追踪管理、在线课程建设应用、全校教学资源管理和综合大数据分析4个层面。从智能建课、智能教学、智能督学导学，到智能决策、智能教务、人工智能与大数据挖掘等，平台最终实现学校专业人才培养方案的追踪管理，形成能真正落地，并推动学校人才培养与质量提升的综合解决方案。“学堂云”平台和“雨课堂”无缝对接，助力实现自动化和智能化SPOC建课。“雨课堂”自动建课沉淀，习题资源、视频课程批量上传，减轻教师工作量。教师通过“学堂云”平台上传及管理课程资源，根据教学设计逐门建设及完善在线课程，依据教学计划将课程资源发布给学生。学生可通过多终端完成在线课程的学习。
2.4 智慧网络教学平台构建融合课内外的新型教学生态
一体化智慧教学平台将网络课堂与实体课堂的用户、数据、场景全方位打通，包括智慧教学平台“雨课堂”、校内网络教学平台“学堂云”、在线课程运行平台“学堂在线”，可以为高校提供从辅助课堂教学、SPOC教学，到国家精品在线开放课程运行的全方位、全流程服务。同时，把国内外优质课程资源无缝对接到校内SPOC和课堂教学，构建一个连接校内外，融合线上线下，贯穿课内课外的新型教学生态。学校通过应用一体化智慧教学平台实现全校教学大数据的采集、追踪、分析、决策，为全校的教学评估、专业评估、评学评教提供具有全教学生命周期的教学大数据，真正意义上推动专业升级和人才培养质量提升。一体化智慧教学平台的应用覆盖到实体课堂、网络课堂的全部教学场景。基于一体化智慧教学平台，师生可探索直播式教学、线上线下混合式教学、融合式教学等新型教学模式，满足学生的多样化学习需求，提供智能化教学、管理与服务。
2.5 同频共振推进数字化转型
在教育数字化转型建设中，学校部门间形成齐抓共管、协同落实的良好工作机制，积极拓展和互通教师发展和教师教学应用场景，同频共振推进数字化转型。为激励青年教师积极投身一线教学工作，学校努力提升教师数字化教育教学能力。在大赛组织应用场景上，学校立足平台，结合各项教学比赛全场景数字化需求，搭建智能大赛管理模块，实现大赛报名、审核、培训、评审等全流程数字化。
学校通过数据驱动深度融入教育教学全过程，构建集教学、管理、学习、评价一体化的综合智慧教育数据服务支撑平台，有效推动了智慧教育教学、考核、评价的变革和创新。一体化智慧教学平台覆盖线上教学、线下教学、融合式教学多场景。教师可以根据教学场景的不同自由选择。教师们上课即建课，同步留存课程资源，在“雨课堂”平台上直播开课后，无需进行额外的录制和记录工作，课程结束后，教学内容和互动数据全部保留，教学回放自动生成。每学期结束后，一门完整的在线课程同步建成，资源得到长期保留。
依托大数据驱动一体化智慧教学平台，学校形成了新型“教”与“学”空间，让教学理念、方法“软件”与教学环境“硬件”良性互动。2021年，经过不断地应用实践，学校依托大数据驱动一体化智慧教学平台打造了15门慕课。学校各学科构建了信息化资源体系，支持学校获得自治区级一流本科课程7门。
大数据驱动一体化智慧教学平台的建设对推进学校教育教学信息化改革至关重要，涉及众多教学环节与教学场景，涵盖“教、管、考、评”，通过运用大数据、人工智能等数字技术，在教学质量、学习效率、实践评测的提升等方面发挥积极作用，其经验包括：(1)总体设计，分步实施。在大数据驱动一体化智慧教学平台的建设过程中，秉承总体规划，整体设计，相互协调，分步实施，注重建设的开放性、有序性、持续性。(2)以需求为导向，以应用促发展。大数据驱动一体化智慧教学平台的建设以师生的发展为目标，构建最为优化的信息化学习和教学平台，提供教育教学与信息化的深度融合的关键支撑，在合理范围内有效保护学习者的学习习惯，激发师生内在应用需求，从而为每一个学习者提供自适应学习的信息化环境和服务，达到应用引领，创新教学的目的[4]。(3)统一平台，数据驱动。大数据驱动一体化智慧教学平台的建设要遵循统一原则，平台要实现不同学段的贯穿，必须坚持平台统一原则。用户统一保证平台的教学数据一致性，便于实现准确的用户画像。资源统一保证资源标准的一致性，便于实现同一门课程在不同学段、不同场景的应用。数据统一保证教学数据的交互性，便于实现全流程教学数据的采集、分析与挖掘。(4)简单、易用、实用，打造用户极简体验。大数据驱动一体化智慧教学平台的建设遵循简单易用、稳定可靠的设计原则，尽量采用教师和学生熟悉的工具达成建设目标，在不降低效果的前提下，应尽量降低信息化技术赋能教育教学的门槛，缩短课程准备与磨合的时间，为师生“减负”。
学校结合自身经验建设大数据驱动一体化智慧教学平台，以数据驱动教学全场景，构建教学平台一体化的实践与思考，走出了新形势下大数据驱动一体化智慧教学平台建设的新路径，为同类院校建设提供参考依据和实践指导。
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