基于大数据职中生物课程教学改革路径探究

区淑廉，朱 雯

区淑廉/星海音乐学院附属中等音乐学校讲师（广东广州510500）；朱雯/星海音乐学院附属中等音乐学校副校长，高级讲师，硕士（广东汕头510500）。

一、大数据的概念及特征

大数据的定义，目前在学术界尚未形成一个统一的定论，全球知名咨询公司麦肯锡首次提出了大数据的概念，即数据已经渗透到每一个行业和业务职能领域，逐渐成为重要的生产因素，而人们对于海量数据的运用将预示这新一波生产率增长和消费者盈余浪潮的到来。[1]维基百科中定义大数据为“大数据是指所涉及的数据量规模巨大到无法通过目前主流软件工具，在合理时间内达到截取、管理、处理并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的信息”。[2]

对于大数据的特征，IBM提出了3V或V3特征指标，即数量（Volume）、种类（Variety）和速度（Velocity），由此概括大数据的概念为具有庞大容量、极快速度和种类丰富的数据。[3]IDC则认为大数据具有4V特征，即“通过使用高速（Velocity）的采集、发现和分析，从超大容量（Volume）的多样（Variety）数据中经济地提取价值（Value）”。[4]由此可见，大数据的主要特征是具有庞大的数量特征、多样的数据种类以及强大数据产生及处理速度，以上三个特征可归结为大数据在效率方面的优势，而IDC提出的4V特征则在此基础上，突出强调了大数据应以获得价值量高的信息为目的这一完成效果问题。

二、传统生物课程的教学路径

（一）单向课程教学路径

从知识的授受方向来看，单向课程教学路径主要分为两种：一是由教师指向学生的单向知识传授过程。即教师通过用板书、语言、多媒体课件演示以及习题反馈等方式对学生进行知识传授和强化记忆。这里的板书教学、面对面授课以及课件演示授课是指教师在讲台运用板书、课本以及多媒体课件等辅助工具，将课程内容以更直观的方式传授给学生。例如，在讲述《生物圈中的人》时，教师制定人类与生物圈信息知识的每一节的课程教学方案，并在课堂中以讲授和多媒体课件演示等方式向学生传授相应的课程知识；二是由学生指向教师的单向课程知识学习的反馈过程，如作业反馈、预习反馈、考试反馈等方式。上述的两种单向课程教学路径在方向上是相反的，在时间和空间上也是分离的，也就是说，两种方向相反的活动无法在同一时空上进行，从而产生知识活动的两种情景：一种是学生在获取知识和反馈知识的两个过程中，既是离散的，又是低效率的；另一种是教师传授知识时，既无法在课堂中及时了解学生的学习程度，又无法更进一步感知自己的教学效果，教学积极性受到影响，甚至因此降低了教学质量。

（二）双向课程教学路径

双向课程教学路径是在单向教学路径基础上的一种改革，其创新点就是增加互动学习。强调师生在课堂中的即时交流，让学生感觉自己是课堂的主人，而不是一个听众或旁观者。通过加强学生在课堂当中的参与度，进而提升学生的学习积极性和学习效果。例如，在讲授“呼吸道对空气的处理”这一节，当讲到声带和发声的知识结构时，针对呼吸道的作用，结合音乐学生的专业学习和学科特点，进一步阐明唱歌的发声方法与声带的结构和呼吸的相互作用；同时，通过让学生参与气息体验活动,增强其对呼吸与气沉丹田的理解。该教学模式通过学习与体验的互动，通过理论与实际的即时交流，既能涉及学生专业对口的知识取向，为讲授“呼吸道对空气的处理”教学的重点打下基础，又能激活学生的学习热情，实效性和可操作性高。互动式学习主要有三种形式：一是开放式问答形式，即师生间以一问一答的形式进行交流，问和答的角色可互换。该形式让教师更好地了解学生的接受程度，使学生加深对教学内容的理解；二是课堂游戏形式，通过开展与课程相关的游戏，强化学生对课程内容的印象和兴趣，深化师生彼此交流的感情；三是辩论赛形式，学生进行辩论赛，老师作为裁判给予即时的引导，加强课堂的趣味性和学生学习的积极性。

三、网络环境下生物课程的教学路径

（一）网络课程

21世纪以来，电子信息技术以及互联网技术的飞速发展，网络课堂这种生物课程教学路径成为我们所熟知的新型课程模式。网络课堂的兴起，主要源于其能打破时间、空间的局限，使处于不同时间点、不同地域的师生能在同一平台中进行教学活动；同时，网络课堂能利用网络资源，扩大学生获取知识的途径和数量。但网络课程也有其弊端和缺陷，主要体现在三个方面：一是网络课程是单向的课程教学路径，不仅是知识传输路径的单向，更可能导致时间上的滞后和沟通不对称的问题；二是网络课程更多地需要学生学会自主学习，学会自我监督，而且有一定的学习基础。然而中职学校的学生，大多自我监督能力较低，学习基础较差，如若采取此种学习模式，缺乏监督时，很容易使学生产生学习跟不上、长期缺课等严重问题；三是网络课程的前提是要有电脑和网络，但在偏远地区或一些发展较落后的郊区学校，并没有相关的资源来满足开展这类教学活动的需求。

（二）微课

微课是以提供碎片化、移动化的学习新体验而兴起的新型生物课程路径。随着微博、微信等社交软件的兴起和迅速发展，微课的规模也越来越大。微课主要是一种以五到十分钟，甚至更短时间的微型课程内容为主题的新型教学模式，主要以视频的形式出现，具有时间短、内容精、模块化、情景化、半结构化的特色[5]，能帮助学生利用好零碎、松散的时间，提高学生的学习效率。对于职中学生而言，生物课程的学习并不是主要的科目，往往是容易被学生忽略的科目之一。因此，应利用零碎的时间，让学生们在空余时间内将核心内容掌握。例如，通过建立学生QQ群（或微博），掌握《生物圈中的人》的最后一章“人类活动对生物圈的影响”的课程教学重点：一是人口增长及对环境的影响；二是人类破坏环境的后果；三是人类保护环境的重要性。 难点是分析人口增长对环境的影响，从学生自身出发，结合独生子女的现状，进一步阐明计划生育的重要性和必要性等。围绕人类对生物圈影响这一主题的重点和难点，通过QQ群（或微博）发送给学生，既能引起学生对课程学习的兴趣，主动接受重点学习内容，又能充分利用碎片化和移动化的时间，激活学生联系实际地思考难点问题，再加之课后作业的巩固温习，对于中等职业这类学生，尤其是音乐术科学生的生物课程学习，成效显著。微课也存在一些弊端，如果说学生自控能力和知识基础较差的话，就比较难把握学习进程。

（三）MOOC

大型开放式网络课程，即MOOC模式是结合了传统网络课程和微课的升级版和整合版新型教学模式。MOOC教学模式与微课课程相比，虽然在时间上相差不远，但对上课质量上把关较严。在MOOC教学视频当中，每隔三到五分钟就会弹出问题框，需要学生针对课程内容参与问答环节，若回答错误还需继续作答，只有回答正确后才能继续观看视频，而教师可以了解到每一位学生的视频观看进展，若学生没有完成视频学习任务，教师的电脑终端会有提示，这便加强了教师对学生学习质量和效率的监控，也能对学生形成一种良性的学习压力。当然，这种教学模式要求较高，一是要求学生要有自主和自力学习的自觉性；二是教师要有较强的事业心和责任感。

四、基于大数据生物课程教学路径模块

上述所提及的网络课程、微课以及MOOC课程模式三种新型生物课程教学路径，皆有其优缺点，其共同弊端是缺乏对学生学习过程、学习效果的监控以及缺乏对教师授课效果、授课积极性的评价，缺乏对师生间、老师与家长以及家长与学生之间对教学、学习质量的了解和监督途径。为了解决上述问题，本文建立基于大数据的生物课程教学路径模型 （如图1所示），该模型共分为四大模块：教师教学模块、学生学习模块、家长监督模块和大数据管理模块。

（一）教师教学模块

图1 基于大数据的生物课程教学路径模型

教师教学模块主要包括了三部分的内容，分别是传统模式、互动模式以及新型模式。传统模式虽然有互动性低、反馈滞后的缺陷，但却是传授知识的一种重要方式，起到基础性的作用。互动模式能在传统模式的基础上，加强师生间交流、沟通的频率，通过对话、游戏、辩论等形式，增强学生对所学知识的理解，强化对知识的记忆，同时教师能更快更好地了解教学效果，及时对教学模式进行调整和优化.新型模式是运用高新技术，克服在日常课程教学中遇到的时间、空间的授课限制，为学生听课提供了更多的途径和渠道。在新型模式中，微课这种形式，只能作为传统教学的一种辅助和补充模式，因为在短时间内，很难将一个课程的内容进行深入、系统、详细的分析和讲解，对日后系统的复习和测试成绩也有一定的影响，特别是对基础较差的学生，快节奏的课程往往使他们无法消化和吸收课程内容。因此，在基于大数据的生物课程教学路径模型中，我们将同时具备三种路径，教师可以根据教学需要、学生特点以及学生需求选择合适的教学模式，根据不同的课程、不同的时间、不同的地点运用不同的模式 ，使该模型具备了动态性。同时，教师教学模块与其他三大模块是相互关联的，教师教学模块对学生学习模块有知识传授和学习效果监督的作用。且该作用能通过作业的形式间接表现，也可以通过互动学习即时表现，还可以通过大数据管理过程进行长期、不间断、即时地反映；而学生学习模块对教师教学模块有教学质量反馈和监督的作用。通过考试成绩、家长会以及UA系统等方式，将学生学习情况客观、具体、即时地反馈给家长，同时也让家长对教学情况以及学生学习情况起到监督和刺激的作用。最后，教师教学模块的所有信息皆输入至大数据管理模块当中，并通过该模块，对教学过程的所有数据资源进行储存、处理和分析预测，对提升教学质量，分析学生学习特点，针对性地安排教学任务有积极的作用。

（二）学生学习模块

学生学习模块与教师教学模块的主要授课路径是一样的，都是采用传统模式、互动模式以及新型模式三种路径的选择式组合。大数据生物课程教学路径模块特别强调了学生学习模块和家长监督模块的关系，在很多教学路径当中，强调的都是教师与学生之间的关系，但较少提及学生与家长之间的关系对教学效果的影响。实质上，在日常的学习生活中，家长对学生的影响是深远的。例如，通过旅游、户外等活动，让学生零距离认识和了解大自然生物，如辨认植物、采集标本等课堂外的实践学习.既调动学生的学习积极性，又提升学生分析研究的思维能力.。

（三）家长监督模块

家长监督模块是本模型中的一个亮点，较多的教学路径当中，强调的是学生和教师之间监督和学习的过程，但实质上，家长的监督和激励对学生而言有可能比教师影响更深远。家长监督模块主要分三部分内容，分别是成绩反馈渠道、家长会渠道以及UA系统。其中，成绩反馈和家长会渠道是传统的家长监督途径，家长通过学生阶段性的成绩和教师对学生阶段性的表现，对学生的学习情况进行了解。但是，传统途径总存在滞后和不全面的缺陷。新型的家长监督路径是UA系统，即教师可以通过群发、单独发短信、邮件等形式向家长不定时地传递学生学习情况和任务安排等信息，避免了以往常常会出现的学生隐瞒成绩、不做作业、请人参加家长会等不良情况。该系统也存在一些缺点的，如信息量不大以及家长参与性较差等问题。为解决上述问题，本模型设置了学生学习模块、教师教学模块以及大数据管理模块与家长监督模块进行信息互动和交流。通过同时接收来自教师和学生的双方面信息，加上大数据管理系统对学生长期的、即时的学习情况的汇总、分析和预测，家长能动态、全方位、多维度和即时地掌握学生学习的整体情况，进而对学生进行引导和激励，大数据管理模块还会定期为家长提供指导学生学习的方法和策略的信息，对家长提升自身的教育水平也是有益的。

（四）大数据管理模块

大数据管理模块是本模型的核心模块，是该系统的数据处理中枢，也是信息输出的重要源泉。在以往没有大数据管理模块的教学路径当中，教师、学生、家长之间也存在相互沟通、交流的链条，但彼此之间的信息交流和传输是零散的，甚至是片面的。一旦加入大数据管理模块后，该系统会先收集来自教师、学生以及家长的关于课程教学的所有数据、信息（包括结构化的、半结构化和非结构化的所有数据、信息），通过缜密的数据生成、储存、处理和分析预测，对整个教学过程进行监督和管理，以机器的快速筛选、低错误率、高效不间断地运作等优势，克服以往传统的人工分析和监督中，发生容易出错、关注度不均衡、观察不仔细等问题，以便更好地对学生的学习情况进行观察、调整和激励。

[1]俞立平.大数据与大数据经济学[J].中国软科学,2013(7):177-183.

[2]陶雪娇,胡晓峰，刘洋.大数据研究综述[J].系统仿真学报,2013Vo1.25:142-146.

[3]周宝曜,刘 伟,范承工.大数据战略·技术·实践[M].北京:电子工业出版社,2013:13.

[4]JOHN Gantz，DAVID Reinsel.Extracting value from Chaos[J].IDC iView,Sponsored by EMC,2011(12):1142-1154.