劉亞 翃 ，梁 紅，胡靜嫻

（中北大學(xué) 信息化建設(shè)與管理處，山西 太原 030051）

0 引言

當(dāng)下，人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，為高校實施課堂教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量提供了良好機遇和手段[1]。本文通過對高?，F(xiàn)有教學(xué)現(xiàn)狀痛點分析，提出一種基于大數(shù)據(jù)平臺的智慧課堂教學(xué)系統(tǒng)，旨在解決目前課堂互動、學(xué)習(xí)方式、學(xué)情分析、過程性數(shù)據(jù)存儲中所涉及的各類問題，有效推動高校積極探索基于新技術(shù)的教育教學(xué)新模式改革，充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)對高等教育發(fā)展的引領(lǐng)作用，讓大數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)改革，讓智慧教學(xué)成為新常態(tài)[2]。

1 高校教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 知識單向傳輸、缺乏互動

目前，仍有部分高校課堂教學(xué)還停留在知識的單向傳輸上，教師仍只是聚焦于教學(xué)內(nèi)容，關(guān)心的是在有限學(xué)時內(nèi)能講多少內(nèi)容，該加強教學(xué)廣度還是深度，該選哪些教材，沒有真正的以學(xué)生表現(xiàn)和能力為焦點，忽視了關(guān)注學(xué)生在學(xué)完后究竟能學(xué)到什么新的知識和技能，學(xué)完后能解決什么以前不會的問題等[3]。同時，師生間缺乏教學(xué)雙向互動，課堂氣氛壓抑沉悶，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情度、活躍度和主動性不夠，學(xué)習(xí)動力不足，出勤率、抬頭率、參與率明顯處于三低狀態(tài)[4]。

1.2 教學(xué)、學(xué)習(xí)方式單一

教學(xué)方法單一、枯燥、靈活度比較差，教學(xué)模式僵化，由于教學(xué)設(shè)備和手段限制，大部分教師仍是黑板板書結(jié)合PPT的講授方式，教學(xué)方法改革創(chuàng)新不夠，滿足不了當(dāng)代學(xué)生追求豐富多彩課堂教學(xué)需求；學(xué)生麻木、機械、被動接受知識，學(xué)習(xí)方式單一，學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性、積極性、創(chuàng)新性被嚴重束縛[5,6]。

1.3 教學(xué)過程性數(shù)據(jù)缺失

目前，部分高校教師教學(xué)過程課堂互動，仍采用手工或紙質(zhì)方式記錄，教學(xué)過程性數(shù)據(jù)無法進行妥善留存[7]；部分教師會利用各種信息化課堂互動輔助教學(xué)軟件，比如：微助教、雨課堂、藍墨云班課、學(xué)習(xí)通等，但各軟件間數(shù)據(jù)分散，無法沉淀、流轉(zhuǎn)、互通和共享，使用和協(xié)作繁瑣耗時，學(xué)校相關(guān)部門無法對教學(xué)過程性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理和分析，難以為學(xué)校專業(yè)認證、課程評估提供專業(yè)化的數(shù)據(jù)指導(dǎo)、決策和支撐[8]。

2 基于大數(shù)據(jù)平臺的高校智慧教學(xué)系統(tǒng)

針對目前高校課堂教學(xué)中存在的痛點，提出一種基于大數(shù)據(jù)平臺的高校智慧教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括四大部分（如圖1所示），即以在線課程中心為云端大腦，結(jié)合學(xué)生端（移動學(xué)習(xí)APP）、教室端（多媒體教室智慧課堂互動系統(tǒng)）、管理端（教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺），進而全方位、多層面構(gòu)建線上有資源、線下有活動、過程有互動和評價的高校智慧教學(xué)系統(tǒng)，為線上線下立體式智慧教學(xué)提供有效支撐[9]。

圖1 基于大數(shù)據(jù)平臺的高校智慧教學(xué)系統(tǒng)Fig.1 Intelligent teaching system based on big data platform of universities

2.1 云端大腦（在線課程中心）

在線課程中心為作為整個智慧教學(xué)系統(tǒng)的云端大腦，支持教師將所授課程的全部內(nèi)容轉(zhuǎn)化為線上資源，包括課程基本信息、課程每章節(jié)視頻、圖片、動畫、PPT課件、課堂測驗、鏈接、文檔、課后作業(yè)等。教師可在課前發(fā)布通知和學(xué)習(xí)任務(wù)（視頻及測驗等），將課程資源推送給每一位學(xué)生，督促學(xué)生進行提前預(yù)習(xí)，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，做到課堂講授時有的放矢；同時，可根據(jù)系統(tǒng)自動統(tǒng)計的學(xué)生學(xué)習(xí)情況活躍度進行總體分析，一方面可對學(xué)生學(xué)習(xí)情況有一個整體了解，另一方面也可在客觀上督促學(xué)生學(xué)習(xí)，進一步提升教學(xué)效果。

2.2 學(xué)生端（移動學(xué)習(xí)APP）

新生代學(xué)生和以往大為不同，他們希望從多源頭快速接收學(xué)習(xí)信息，更喜歡圖片、聲音、超鏈接和影像視頻等。通過移動學(xué)習(xí)APP，學(xué)生不僅可利用自帶的手機、PAD等移動設(shè)備與教師實現(xiàn)課堂實時互動，包括資料推送、課堂簽到、隨堂測試、搶答等，而且課前和課后可根據(jù)教師推送的學(xué)習(xí)資料、課后作業(yè)進行提前預(yù)習(xí)和課后鞏固，更大程度擴展學(xué)習(xí)時間、空間和機會，滿足學(xué)生“時時可學(xué)、處處能學(xué)”的個性化學(xué)習(xí)需求。

2.3 教室端（教室智慧課堂互動系統(tǒng)）

針對目前高校課堂教學(xué)單向傳輸、缺乏互動的問題，在多媒體教室端部署智慧課堂互動系統(tǒng)，結(jié)合移動APP實現(xiàn)廣大教師和學(xué)生在課堂中的深度交流與互動，涵蓋一鍵投屏、課堂簽到、選人搶答、投票、隨堂測驗、話題討論、問卷調(diào)查、圖片、直播等，并可將課堂互動結(jié)果投到大屏幕實時展示，同時也可發(fā)送到學(xué)生手機端，充分調(diào)用學(xué)生積極性、研究性和探索性，激活課堂氛圍，真正實現(xiàn)課堂教學(xué)與信息技術(shù)深度融合，為廣大教師開展混合式教學(xué)、互動式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學(xué)模式提供良好信息化教學(xué)環(huán)境和支撐。

2.4 管理端（教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺）

該智慧教學(xué)系統(tǒng)管理端的教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺能將師生使用信息化手段教學(xué)的過程進行數(shù)據(jù)跟蹤管理，可統(tǒng)計所有教室使用智慧教學(xué)的過程性數(shù)據(jù)，管理人員可根據(jù)需要個性化分析教學(xué)數(shù)據(jù)的不同維度，自定義數(shù)據(jù)指標，數(shù)據(jù)統(tǒng)計非常靈活；在進行數(shù)據(jù)存儲、分析匯總的同時，全面實現(xiàn)智慧教學(xué)過程性數(shù)據(jù)的互通互享，為教學(xué)管理提供有效數(shù)據(jù)支撐，為學(xué)校管理人員制作數(shù)據(jù)報告提供工具，依托云端大腦的數(shù)據(jù)記錄功能，輔助學(xué)校形成課程、教師教學(xué)、學(xué)生在校期間學(xué)習(xí)等的電子檔案。教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺共有四大板塊：數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)報告和數(shù)據(jù)檔案，具體如圖所示。

圖2 教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺功能結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Function structure diagram of teaching big data platform

2.4.1 各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計

該教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺可實時對課程基礎(chǔ)、教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、師生出勤、課程資源建設(shè)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，不僅可以整體直觀展現(xiàn)學(xué)校各院系教師線上課程建設(shè)、學(xué)生學(xué)習(xí)課程分布情況，包括教師建課數(shù)、學(xué)生學(xué)課數(shù)、在線課程數(shù)、教學(xué)班級數(shù)、各年級學(xué)習(xí)課程數(shù)等；而且可以從教師教學(xué)課前任務(wù)點發(fā)放、課中活動發(fā)放、課后作業(yè)與考試發(fā)放多維度展示教學(xué)效果；同時，可以從學(xué)生課前預(yù)習(xí)進度、任務(wù)點完成進度、課堂活動參與、課后作業(yè)、考試得分等來對學(xué)生學(xué)習(xí)細節(jié)情況進行展現(xiàn)和統(tǒng)計。

2.4.2 各類數(shù)據(jù)分析

將各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計完成后，該大數(shù)據(jù)平臺可以自動對數(shù)據(jù)進行總體細致分析，不僅能夠彌補標準化數(shù)據(jù)統(tǒng)計的不足，而且可解決數(shù)據(jù)來源多渠道不統(tǒng)一的弊端，將教學(xué)數(shù)據(jù)分析的顆粒度整體提升。該平臺數(shù)據(jù)分析涵蓋了高校管理人員所關(guān)心的師生教學(xué)、學(xué)習(xí)層面的所有數(shù)據(jù)，包括教師教學(xué)行為、學(xué)生學(xué)習(xí)行為、師生出勤、線上資源建設(shè)等。管理人員通過平臺自動生成的數(shù)據(jù)報表，可自主分析各院系教學(xué)班的教師教學(xué)情況、學(xué)生學(xué)習(xí)效果，以此進一步了解師生整體教學(xué)和學(xué)習(xí)效果。

2.4.3 數(shù)據(jù)檔案

通過對各類數(shù)據(jù)的累積和沉淀，可以從課程、學(xué)生、教師三個維度形成高校教學(xué)電子檔案，可全面記錄單個課程的教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)行為軌跡；完整記錄每個教師所授課程的相關(guān)信息，包括課程建設(shè)、師生課堂互動、課后討論、作業(yè)發(fā)放與批閱等；完整記錄每個學(xué)生所學(xué)所有課程的相關(guān)信息，包括課程章節(jié)學(xué)習(xí)、師生課堂互動、課后討論作業(yè)考試完成情況等。高校管理人員和領(lǐng)導(dǎo)可以設(shè)置評教任務(wù)、指標庫，監(jiān)督教學(xué)評教工作，并為教學(xué)預(yù)警、教學(xué)評價、教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控作進一步的數(shù)據(jù)決策支持。

3 總結(jié)

智慧教學(xué)是高度信息化環(huán)境下教育改革的必然趨勢，是實現(xiàn)智慧校園的關(guān)鍵性指標[10]。將基于大數(shù)據(jù)平臺的智慧教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于高校教育教學(xué)中，用信息技術(shù)改變傳統(tǒng)教學(xué)方式，構(gòu)建全新教學(xué)模式，增強師生課堂互動，深度提升課堂活躍度，逐步積累教學(xué)過程性數(shù)據(jù)，助力課程評估，提高教學(xué)實效，進一步推進高校信息化教學(xué)內(nèi)涵建設(shè)、革新和人才培養(yǎng)質(zhì)量水平提升[11]。