基于大数据分析的计算机基础教育课堂教学新模式研究

王艳 冀松 翟伟芳

摘   要：文章立足计算机基础教育课程，针对传统教学模式存在的问题，对课堂教学模式进行研究。以“C程序设计”课堂教学为例，在课堂教学中融入雨课堂和电子教室，创新基于大数据分析的课堂教学模式，为学生提供互动高效的教学环境。

关键词：大数据分析;计算机基础教育;雨课堂;电子教室

1    大数据背景下计算机基础教育现状

随着计算机、移动互联网和云计算等新一代信息技术的迅猛发展，计算机在人们的日常生产和生活中已经不可或缺，各种软件、硬件设备飞速发展。人们应用计算机进行数据的收集、存储以及分析，海量数据不断产生，人类社会开始步入大数据时代。大数据时代的到来，引起了各行各业的变革。

在教育行业，大数据的出现和飞速发展更是引起了教学理念、教学方式、教学模式以及学习方式的变革。自计算机基础教育作为全校性质公共课开设以来，一直存在着很多问题，如学生听不懂导致没有兴趣学习、教师无法及时掌握学生学习状态等，信息不对称使课堂效果大打折扣。传统的以教师为中心的教学方式已经不能满足教学现状，无法充分调动学生的学习兴趣。随着慕课等网络教学手段的兴起，各种教学形式相继走进大学课堂，为高校教育带来了一个良好的发展契机[1]。但这种新兴的教育模式仍然存在各种问题，如学生课程完成率不高，教学模式仍囿于传统模式，学习效果难以评估等。事实上，慕课等网络教学手段随时都会产生大量的数据，如何充分利用这些实时反馈出来的数据，实时分析学生的学习习惯和学习兴趣，在课堂教学内容、教学模式及教学方式上进行研究和优化，为课堂教学进行导向，进而提高教学效果，成为亟待解决的问题。

2    基于大数据分析与应用的研究思路

网络教学和大数据时代，大学生的学习行为和过程都被记录下来。利用大数据分析的技术手段，有针对性地对学生的学习行为进行分析和研究，制定有效的教学策略应用于课堂，可以很好地解决目前教学中存在的问题，使课堂教学更有针对性，有利于提高教学效果和质量。

2.1  大数据信息采集及分析反馈

充分利用网络技术与大数据技术，获取第一手有价值的教学和学习信息，对学生的学习行为相关数据进行持续采集和整理，按照教学内容、学生专业、学生兴趣度、学生成绩等信息进行分析优化，探索数据之间的相关关系，找出学生学习成绩与学习内容、学习形式和学习行为等的相关关系，从而预测学生的未来学习趋势，为教师提供及时信息反馈，作为教学方法和教学策略调整的指导，反作用于实际教学，从而更有针对性地对学生进行教学管理，使之能够更好地对知识进行理解和运用，提高教学质量和学习效果[2]。

2.2  课堂实时调整和优化

经过大数据实时分析和处理，教师可以根据统计数据反映出的问题改进自己的教学方法，及时调整策略，也可以根据学生学习状态进行学业预警，对课堂表现和学习能力相差较大的学生可以做到提前干预，使他们达到最佳的学习状态，提高学习成绩.同时还可以根据学生对学习内容的兴趣度和掌握度，适时推荐学习内容和学习资源，从而达到培养学生自主学习能力和因材施教的效果。

3    具体实施—以“C程序设计”计算机基础课程为例

以保定理工学院面向非计算机专业学生的计算机基础课程“C程序设计”为试点，根据以上研究思路，构建了大数据环境下的计算机基础课程课堂新模式，在理论课堂上引入清华大学研发的“雨课堂”智慧教学工具，实现翻转课堂和任务驱动式教学;在实验课堂中，引入“电子教室”，实时掌握学生动态和解决学生问题，提高上机实验效率。

3.1  理论教学

雨课堂[1]是清华大学在线教育办公室与学堂在线共同研发的在线教学辅助工具，将雨课堂嵌入到演示文稿中，教师可进行课件、试卷、课堂作业等的上传，学生通过微信“雨课堂”小程序可以接收课前预习课件和课后作业，也可以在课堂上通过弹幕等方式与教师进行互动，完美实现了课前预习、课堂教学和课后作业3个环节的结合，随时记录学生在课前预习、课堂互动和课后作业中的学习行为，有助于教师根据学生情况随时调整教学内容和教学方式。

3.2  课堂采用雨课堂课件授课

教师提前通过电脑端雨课堂制作课件，授课前在教师电脑端将雨课堂插件安装好，上课时就可以通过打开课件开启“雨课堂”授课，课堂课件会在学生微信小程序“雨课堂”同步显示，这个功能可以解决大班教学时后排学生看不清的问题。教师可以在课堂上通过“雨课堂”进行签到点名，也可以根据课堂内容通过随机点名提问学生，还可以打开弹幕进行互动，不仅活跃了课堂气氛，也提高了学生的兴趣。教师也可以通过在课件中插入习题，设定答题时间，实现课堂实时答题，学生通过微信端答题，答题完成可以提交，截止时间到了未完成的学生端会自动提交。答题时间结束时，雨课堂可即时反馈给教师答题情况，统计每一道题的答题情况，也可以统计所有学生的答题时间、答题成绩等信息，显示优秀学生和预警学生，方便教师随时掌握课堂动态，重点关注预警学生，使之更好地融入课堂。

3.3  课前进行课件推送预习

课前环节，教师可以通过电脑端雨课堂制作課前预习课件，通过微信雨课堂将课件推送给学生，学生即可在手机微信的雨课堂中查看预习课件，也可以标注不懂的地方反馈给教师。在制作预习课件时，可以通过嵌入在演示文稿中的“雨课堂”插件制作适合手机观看的课件，同时可以在课件中嵌入慕课视频或者是网络视频，方便学生提前预习。之后将预习课件上传，手机微信端可以收到上传的课件，然后在手机微信端可以为课件进行语音讲解，方便教师根据学生实际学习。

3.4  课后进行试卷推送巩固课堂效果

教师通过电脑端雨课堂可以制作试卷用于课后练习。雨课堂可以支持单选题、多选题、填空题和主观题4种类型的题目，可以编辑增加单题，也可以实现批量导入，节约了制作时间。试卷制作好后，上传到手机端雨课堂，可以设置班级、试卷的答题时间、试卷提交截止时间、公布答案的时间等，然后通过手机端雨课堂在课堂结束时直接推送给学生。试卷提交时间截止后，雨课堂会将试卷的总体情况和各题答题情况分析反馈给教师，使教师能随时了解学生对上次课堂内容相关知识点的掌握情况，及时调整，为后续的课堂内容讲授做好铺垫和基础。对统计数据中的预警学生，教师可以分析原因，提前干预，实行针对性管理，使他们及时调整，不至于掉队。

3.5  实验教学

在“C程序设计”的上机实验环节，采用了电子教室辅助教学。通过电子教室，可以在上课前进行学生签到，上课时，教师通过“屏幕广播”将教师端电脑屏幕映射到学生端电脑进行授课，也可以远程监控和控制学生端电脑，方便查看学生的上机操作。在实验过程中，也可以选择学生进行学生端演示，由学生讲解自己的实验思路和实验过程，提高学生的参与度。学生可以通过学生端进行举手操作，发送消息给教师，也可以通过“请求帮助”发送自己的上机操作问题，教师可在教师端即时看到，然后通过远程控制对学生进行针对性指导。实验结束，学生可以直接通过学生端提交作业。电子教室的使用，大大提高了上机实验环节的指导效率，也更利于教师对上机实验情况的把握。

4    教学效果

2018—2019年第二学期“C程序设计”课程开课，由电气1801，1802，1803共3个自然班135人组成的教学班作为试点，采用课堂新模式教学。在理论课堂引进雨课堂辅助教学，任课教师可以根据学生反馈和大数据分析结果不断进行动态调整，不断优化教学内容和教学手段，以适应学生的学习情况。学生能在课前进行预习，在课堂上与教师互动，课后可以利用课件进行复习，由被动学转变为主动学，更好地激发了学生的上课积极性和学习兴趣。对试点班级的在线学习数据分析统计显示，该班级平均查看课件人数和习题完成人数比例达到90%，反馈信息数量近50条，学生参与度较高;在实验课堂引进电子教室辅助教学，教师可以根据学生请求即时控制学生端进行针对性辅导，真正实现了个性化学习，有效利用了上机实验的教学时间，最大限度地锻炼了学生的自学能力和动手实践能力。在整个学期的教学过程中，学生与教师的互动明显增加，很好地调动了学生的学习兴趣和积极性，尤其是在课前預习环节和课后试卷提交环节，学生参与度极高，激发了学习主动性。在最后的期末考核中，试点班级的平均成绩明显优于其他班级，获得了良好的教学效果和学生反馈。

5    结语

文章采用理论和实践相结合的方式，针对学生学习行为的大数据进行采集和分析总结规律，提出了基于大数据分析的研究思路，构建了大数据环境下的高校计算机基础教育课程课堂教学新模式，并在“C程序设计”课程的理论教学和实验教学环节分别进行了实践，充分挖掘学生的学习兴趣和学习能力，体现了以学生为中心的教学思想，具有现实推广意义。

[参考文献]

[1]李艳如.雨课堂在大学信息技术基础课程中的应用研究[J].中国教育技术装备，2017（22）：12-15.

[2]姜春林，吴时兰.基于大数据分析的高校计算机公共课慕课教育模式研究[J].教育现代化，2018（1）：174-176.