基于数据驱动的OMO教学模式设计与应用研究

梁晓琦 何佩军 藏鸿雁

摘要：移动通信技术的快速发展和智能手机的普及，为移动学习创造了良好的外部环境；物联网、云计算、大数据等技术与教育教学深度融合，推動着教学模式创新。开放大学的课堂教学正在向线上线下融合的智慧教学转型。以程序设计Ⅱ课程为例，采用项目式教学法，对教学数据统计与分析，进行基于数据驱动的线上线下融合教学设计与实践，取得一定成效，相关成果将为开放大学教学改革提供参考。

关键词：数据驱动；线上线下融合；智慧教学

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）31-0154-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：<G：＼飞翔打包文件一＼电脑2023年第三十一期打包文件＼6.08xs202331＼Image＼image6.png>

0 引言

移动通信、物联网、云计算、大数据等技术在教育领域的广泛应用，推动着教学模式创新，日常教学正在从传统课堂向智慧教学转型。智慧教学的优势在于将过程中产生的大量教与学的数据，通过统计、分析、应用，有助于教师更全面地了解学习者的学习情况，进行精准化教学与个性化指导。近年来，上海开放大学及系统分校建设了智慧校园和智慧学习分中心，总分校的智慧学习场景和智慧校园管理平台越来越多地应用于教学与管理、人脸信息采集和视频人脸表情识别等技术使得随时收集学习者的学习过程数据成为可能。通过查看和分析学习者的学习数据，获取其课程学习路径和学习者画像等，开展个性化辅导和个别化教学有了技术保障，基于数据驱动的线上线下教学具备了基础环境和支撑平台。上海开放大学学员以成人为主，利用业余时间进行线上线下学习。线上学习主要通过上海开放大学在线学习平台来完成，该平台为学员、教师、辅导员和教学管理人员提供一站式管理服务，可开展线上学习、直播、小组讨论、练习、作业、研讨等教学活动。线下教学通常在多媒体教室、计算机房、实训室等学习场所进行，包括面授辅导、师生研讨、课程实践等形式。本文以程序设计Ⅱ课程为例，开展基于数据驱动的线上线下融合教学模式的设计与应用研究。

1 线上线下融合教学设计

1.1 支撑理论与教学理念

1） 建构主义学习理论

建构主义认为，学习者的知识是在一定社会文化背景的情境下，借助教师和学习同伴的帮助，使用特定的学习资料，通过意义建构的方式获得的[1]。基于建构主义理论发展出一系列较为成熟的教学方法，如强调教学情境的抛锚式教学、设计并提供概念构架以进行持续建构的支架式教学、对同样的教学内容以不同的时间与情境多次开展教与学的随机通达式教学等[2]。在本研究的教学设计与实现过程中，根据课程特点，结合项目开发特点，加入情境设计，并通过项目小组协作共同完成，实现对课程知识体系的构建。

2） 项目化教学

项目化教学以项目为载体、以典型职业工作任务为核心，教师为引导，学员为主体[3]，注重将理论融入实践教学，重视发挥学员的主观能动性和团结协助精神，通过学员自主探究，做中学、做中想、做中悟，将理论知识内化为实践经验，提升学员解决问题能力以及创新能力。

在教学内容设计上，根据课程特点，结合学期初问卷调查结果，以电子商务网站的规划、设计为目标设计项目，具体包括电子商务网站的需求分析、可行性分析、总体设计、数据库设计，模块功能设计与开发、系统功能测试等环节。

在行动方面，学员是学习的主体，在教师的指导下进行探究性活动，采用资料查阅、调研等的方法，了解主流电子商务网站功能，利用相关的资源以解决项目中的问题。由3-5名学员自由组合，成立项目小组，推选组长，由组长召集小组成员讨论计划任务与分工，定期交流项目进展情况，分工协作完成项目。

在情境方面，设计的项目为电子商务类网站，由项目组根据调研结果，结合所从事的工作和兴趣爱好，按类别设计开发电子商务网站，构建基于采购、库存、订单、结算全流程任务情境。教师提供完成项目学习的参考教学资源，项目小组根据教学的要求和任务，主动探究，分工合作解决问题。

3） 数据驱动教学

数据驱动，是以数据为中心依据进行决策和行动。近年来，伴随大数据技术在教育领域的持续发展与应用，数据正在成为推动课堂教学创新的关键性力量，而智慧校园的产生与运用为全维度、全流程教学数据的采集提供了便利条件[4]。数据驱动教学范式下，教师与学生使用文字、图片、声音、视频以及虚拟场景来完成教与学，教师和学员的各种行为数据以数字化的形式存储下来；借助数据挖掘与统计分析技术，为教师的教学和学员的学习提供更准确、及时、全面的支持。

4） 线上线下融合教学

线上线下融合教学强调以学习者为中心，通过技术手段打通线上和线下、虚拟和现实学习场景中的各种结构、层次、类型的数据，形成线上线下融合的场景生态，从而实现个性化教学与服务[5]。整合线上和线下各自优势，有策略地安排线上和线下实施方式，以提高教学效果[6]。教师采取个人或合作的方式，通过资源与内容、信息化环境与工具、评价任务、数据与反思、学习伙伴等因素，有效整合线上与线下教学各自优势，从而提高教学效益，实现因材施教，促进学员更好发展。

1.2 线上线下融合设计框架

线上线下教学活动是一个有机整体，学习者的学习数据有助于教师的教学有的放矢，实现因材施教。本研究结合建构主义学习理论，对程序设计Ⅱ课程，采用项目化教学法，在分析教学数据的基础上不断改进教学过程，进行线上线下融合教学，设计框架如图1所示。

在课前，通过线上学习平台自学或线下学习完成单元内容学习，完成单元测试，根据项目小组完成分工任务；在课中，参加线下面授或线上直播、讨论等教学活动，完成项目小组任务，完成编程演示与解答；在课后，通过直播回放或线下复习巩固所学内容，及时完成协作小组任务。在此过程中，教师根据学习平台和智慧校园采集的数据，在大数据分析的基础上，改进教学内容与方法，提升教学有效性。

智慧校园软硬件为线上线下融合教学提供技术支撑，智慧校园分为基础设施层、支撑平台层、应用平台层和应用终端四部分。在基础设施层，物联网设备将采集线下教学数据，如人脸识别的课堂考勤、GPS + Wi-Fi雙重定位技术的面授课堂教学考勤[7]、基于人脸识别的课堂专注状态检测[8]等数据，存储于服务器中。支撑平台层对接基础设施层采集的数据，为应用平台层做好数据交换、处理和服务接口；应用平台层在对接学习平台的基础上，采集与可视化教学环境信息，为教学、管理、服务提供应用服务，并进行大数据分析，其结果为教学与管理服务；应用终端为师生员工提供浏览器端、小程序和App等访问途径。

2 基于数据驱动的线上线下融合教学应用实践

2.1 课程介绍与学情分析

程序设计Ⅱ课程为计算机应用技术专业的必修实践课，课程的教学内容主要有C#基本语法、程序设计基础知识、面向对象设计与开发技术、数据库访问技术等，通过上述知识的学习，使学员掌握网页设计与制作技能、Web应用程序开发等技术的综合应用，能解决网站设计、开发、测试等环节的问题。

笔者所教授的程序设计Ⅱ课程班级为计算机应用技术专业，班级选课27人，在学期初对1位辅导员和10位学员进行访谈，对全班同学发放调查问卷27份，收集25份，有效问卷25份，有效率100%。通过访谈及调查问卷统计分析，84%的学员没有程序设计经验，12%的学员偶尔开发，4%从事软件开发工作；80%的学员有使用手机进行移动学习的习惯，92%的学员每天学习时长在0.5～2小时；学习资源按从高到低的顺序依次为网站或公众号、书籍、慕课；72%的学员愿意作为成员加入项目小组；学员通过课程学习，希望能设计出网上商城、房产网站、小游戏、搜索网站、Windows工具等。

笔者对该班历史学期课程学习数据进行统计与分析后得知，该班级学员学风较好，对线上学习接受度较高，线上学习资源点击率高，必看资源点击率高。前导课程“程序设计I”的总体学习情况如图2所示，整体学习进度为90.41%，必看资源点击率为184.55%，人均视频资源学习时长为15.44小时。上述数据对程序设计Ⅱ课程的教学设计提供了必要参考。

2.2 教学活动设计与实施

1） 项目化教学

程序设计Ⅱ课程教学内容既有适合集中讲授的理论知识，也有动手实践操作和小组研讨的实践环节，全部采用集中讲授的形式不利于课程教学目标的达成。在进行了学习者分析和学习内容分析后，设计开展项目化教学设计与实践。具体包括项目设计、项目实施和项目评价三个阶段。由3～5名学员组成一个协作小组，分工合作来完成一个网站开发项目的规划、设计与实现。

2） 数据驱动

数据驱动教学实施路径分为计划阶段、执行阶段、检查阶段和行动阶段，并循环改进。在计划阶段制订线上线下融合教学方案，制订个性化培养方案；在执行阶段开展教学活动，采集线下教学数据并进行数字化存储，获取线上教学数据；在检查阶段对教学数据进行统计分析，生成学习档案和学习者画像；在行动阶段对照教学开展情况与效果，总结优势找出不足。

在课前，根据学习平台的学情分析数据、学习档案和学习者画像数据，以及项目小组学习与交流数据，有针对性地对项目小组进行指导。

在课中，教师关注直播教学即时反馈与学习统计，及时了解学员学习情况，不断调整改进教学。在直播教学过程中，使用软件的文字聊天功能与学员进行交流；使用师生屏幕共享功能让学员展示项目与程序；学员上台发言功能回答问题与展示项目；分组功能方便项目小组进行交流，教师可查看项目小组进度并参与讨论。学习平台自动记录学员上线与学习情况，如图3所示，直播教学报告包括整体参与率、现场参与率、直播完课率及人均参与时长、满意度、学员出勤明细等数据。这些数据将有助于教师开展后续的教学。

在课后，教师密切关注班级整体学习情况和个体学习情况。图4为学员1和学员2的课程学习路径，学员1按课程设计从易到难，学完知识点后完成实践作业，这是大多数学员的学习路径。学员2在学习完课程的知识点后，对“面向对象编程”知识点的教学资源进行反复观看。与学员电话沟通后，了解到学员在实践项目中存在瓶颈，在面向对象编程应用与实现上理解不到位。根据数据及师生沟通获得的信息，教师在接下来的教学中对课程重难点进行了进一步的讲解，并推荐了相关学习资源。一个月后从项目推进情况看，该学员所在小组项目进展顺利，该学员学习状态良好。

2.3 教学效果分析

2021—2022学年第二学期，针对2020级计算机应用技术专业教学班进行程序设计Ⅱ课程中该教学案例的试点，对知识点的掌握情况和实践能力进行多元评估。问卷及访谈数据显示，基于数据驱动的线上线下融合教学，结合项目式教学的开展，有助于激发学员的学习自主性和自觉性，学员主动参与项目开发的积极性大大提升，数据帮助任课教师了解到学员的知识薄弱点，及时的跟进和指导让学员的学习过程不再孤独。

1） 教学设计优化助力学员知识点掌握

学员在学习平台上的学习行为，如反复观看某一知识点视频资源等，会让教师关注到部分同学对该知识点掌握不甚理想，因此在后续教学中会进行优化教学设计，通过深入讲解和增加练习等方式强化相关知识点，此举将有助于学员掌握该知识点。

2） 学员实践应用能力有所提升

项目小组成员共同制订任务，共同学习，出现问题时及时交流，这有助于学员的实践应用能力提升。同时，教师的个性化辅导也不可或缺，教师及时了解项目小组的学习进度和项目完成展情况，有针对性地指导。对于学习小组内无法解决的问题，教师亦给予及时的线上指导，如对于程序调试错误，可采用远程协助工具进行指导。

3） 个性化辅导促进学员个性化发展

在教学过程中，对线上线下教与学的数据进行大数据分析报告，了解班级课程学习总体进度、学习资源点击情况等信息，以及每位学员的课程学习者画像和学习路径，教师采取有针对性的个性化辅导，学员获得了有效的学习支持，个性化发展得以实现。该班级中有1位学员正在从事软件开发工作，有5位同学希望今后能从事软件开发工作。如王同学，目前从事的工作是软件销售与运维，他希望通过课程学习能熟练掌握软件开发工具的使用，掌握设计开发流程，从而提高软件销售量，提升软件运维能力，他有较强的学习内驱力，学习过程中不仅将学习资源中的所有代码全部输入、调试，还作为项目组长召集成员进行规划、设计、开发，进步很明显；张同学，目前主要从事网络运维，苦于没有掌握编程方法与技能，工作中有个性化运维与管理需求时，只能使用网上下载或破解的工具，而这些工具无法完全满足他的需求。他希望学习编程工具，自己开发运维工具。带着这一明确的学习目标，他系统地学习了课程内容，作为组长组织项目开发，逐步开发出小工具，实现了从利用现有工具到自己开发程序的转变，这也为他的自主创业路做好了技术储备。

3 反思

尽管项目化教学设计比较完善，为每个项目组、每位学员都做了精心的项目任务设计，但有的学员工学矛盾突出，无法全程参与项目开发，有的学员也存在学习态度不积极，实际参与的工作量较少，完成质量不高等问题，如何利用数据驱动，激发此类学员的学习内驱力，是笔者接下来要关注的重点。

另外，如何在数据驱动的项目化教学实践过程中，进一步挖掘学员的特长与优势，进一步开发基于人工智能的项目实践场景，让系统能自动识别学员提交的程序代码质量，对程序正确性与逻辑性进行判断，对整个项目质量进行分析，以提升项目完成质量，提高项目化教学效果等问题，也值得我们去深入思考。

参考文献：

[1] 何克抗.建构主义──革新传统教学的理论基础（上）[J].电化教育研究，1997，18（3）：25-27.

[2] 曹恩国，陈华强，黄姝然，等.建构主义学习理论下在线设计教育的交互方法研究[J].包装工程，2022，43（24）：67-74，166.

[3] 杜梦.高职院校开展项目化教学的实施路径探究[J].职业技术教育，2022，43（5）：24-28.

[4] 杨现民，李新，晋欣泉.智慧课堂中的数据应用理路与策略设计[J].广西师范大学学报（哲学社会科学版），2020，56（5）：78-87.

[5] 祝智庭，胡姣.技术赋能后疫情教育创变：线上线下融合教学新样态[J].开放教育研究，2021，27（1）：13-23.

[6] 余越凡，周晓云，杨现民.基于元宇宙的线上线下融合（OMO）学习空间构建与教学模式设计[J].远程教育杂志，2022，40（4）：14-22.

[7] 梁晓琦，戴永辉，藏鸿雁.基于双重定位技术的智能考勤系统[J].计算机与现代化，2020（1）：58-62，80.

[8] 王楠，王淇.基于深度学习的学生课堂专注度测评方法[J].数据分析与知识发现，2023，7（6）：123-133.

【通联编辑：王 力】