基于数据挖掘的计算机辅助课堂教学系统设计

蔡静颖

（广东茂名幼儿师范专科学校，广东 茂名 525000）

0 引言

传统的教育环境下的纯教学课堂已经无法满足新时代下对于教育的要求，尤其是在21世纪的今天，如今已经是信息化发展时代，计算机技术已经成为我们生活中不可分割的一部分。尤其是在教育行业中，计算机技术的存在和应用不仅很大程度上提升了教学工作的效率，同时也可以实现教育的智能化和个性化，满足学生对于个性化学习内容的需求。因此，很多的学校开始在课堂教学的过程中渗透计算机技术，借助于计算机技术来辅助课堂开展更为高效和更高质量的课堂教学活动，但是由于针对于相关的教学系统的设计存在一定的不足，进而导致计算机在课堂教学的过程中并没有发挥其本应该发挥的作用和效果[1]。为了实现这一问题的改善和解决，必须要积极寻找和探究出创新课堂教学系统设计的方法和措施。由此可见，探讨基于数据挖掘的计算机辅助课堂教学系统设计的方法和措施的重要意义。

1 计算机辅助课堂教学模式的优势

1.1 实现教育资源共享

计算机辅助课堂教学所具备的第一个优势就是可以实现教育资源的共享。传统的教学环境下，教师们都是在独立的开展自己的课堂教学活动。教师将自己所知道的教学知识讲授给学生，但是教师与教师之间、学生与学生之间以及教师与学生之间却无法实现教育资源的共享。如今在计算机技术的辅助下，在新型计算机辅助课堂教学模式的应用下，教师可以将优质的教学资源分享给其他的老师以及学生，进而实现教学资源的共享[2]。同时也可以从计算机网络中发掘和挖掘出更多的优秀的教育资源，实现课堂教育资源的丰富和拓展，同时也提升教学工作的质量和水平，最重要的是，学生不仅可以从教师这里获得一定的教育资源，也可以从计算机网络中实现更丰富的教学资源的挖掘，进而满足不同的学生对于教育资源的不同需求。

1.2 师生交互性强

传统教学环境下，大多是教师讲解、学生倾听的教学模式，教师与学生之间缺乏一定的交互性，如今，在计算机辅助课堂教学模式下，师生之间的交互性要更强一些。教师与学生之间多了很多的沟通与交流，课堂教学氛围变得更加的活跃，同时，部分的教师甚至会采用翻转课堂的模式，让学生扮演教师的角色，为其他的学生讲解教学知识，而教师在整个课堂教学活动的过程中起到指导和引导的作用，如此一来，既可以改善课堂的教学模式，活跃课堂的教学气氛，同时又可以实现学生各方面综合能力的培养与提升，可谓是一举多得。另外，在课后阶段，教师与学生之间也增加了很多的互动。首先，很多的教学作业学生不需要再提交纸质版，而是可以提交电子版，教师可以在教学端直接对学生的作业进行批阅和订正。另外，教师也可以随时随地给学生分享一些重要的教学知识。同时，学生有任何的疑惑也可以随时进行提问，教师在线上为其解答，师生之间的互动性要更强一些[3]。

1.3 学习空间不受控制

传统的教学环境下，学生只能在课堂上跟随教师来学习教学知识，既受时间的限制，同时，又受空间的限制。计算机辅助课堂教学模式下，学生的学习空间不再受到控制，学生不仅仅是在课堂教学的过程中可以收获一定的教学知识，在课后也可以随时随地实现课堂上教学内容的学习。举个简单的例子来说，教师可以将重要的教学内容制作成各种各样的教学视频和教学课件，学生可以随时随地实现这些教学内容的学习。既可以达到预习的效果，又可以达到温故的作用，最重要的是，可以满足于不同的学习者的学习需求。举个简单的例子来说，有的学生学习能力比较强，在课堂上就可以实现知识的全部消化，而有的学生学习能力比较弱一些，在课堂内无法消化全部的重点知识。如此一来，在课后阶段便可以借助于计算机技术实现课堂教学内容的反复学习，进而提升学习的效果和质量。

1.4 达成教育个性化

近几年来，针对于教育工作的开展越来越追求个性化，也就是我们常说的因材施教，结合不同学生的学习能力水平和特点，实现不同的教学内容的教授。传统的教学课堂下很难达到教育个性化，而如今在计算机辅助课堂教学模式中，教师可以将网络作为知识传播的一种途径，而在网络中有大量的教学知识可以学习，如此一来便可以满足不同的学生对于学习到不同需求，进而实现教育的个性化发展。另外，在课堂教学的过程中也可以实现个性化和层次化。教师可以依据学生的学习能力将学生分成不同的层次，进而开展层次化教学。层次化教学模式下，无论是针对于教学内容的设置，还是针对于教学任务的布置，都可以实现个性化，进而满足不同的学生的学习发展需求[4]。

2 计算机辅助课堂教学系统

2.1 系统整体结构设计

所谓的学界面层，主要是用来为计算机用户提供人机交互界面，该界面将会有四个模块，第一个模块主要用来收集相关的教学信息，第二个模块则是对所收集来的信息进行预处理，第三个模块是对信息进行个性化处理和分析，第四个模块则是要对这些信息进行存储和调度。

2.2 硬件设计

2.2.1 信息收集模块

第一个模块的主要作用是收集信息，支持OLTP数据、OLAP数据、日志数据等多种不同的数据格式，采用不同的格式来实现信息数据的收集和挖掘，在挖掘相关的数据之后，还要对这些数据进行统一化处理。

2.2.2 个性化分析模块

个性化分析模块是四个模块中非常重要的一部分。近几年来，针对于教育工作的开展，一直提倡个性化，为了秉持个性化教学的思想，针对于计算机教学系统的设计也要实现个性化，对于挖掘和收集来的信息，要结合学生的需求，进而个性化整理和个性化分配，然后将这些信息传递给学生，进而达成教育的个性化发展，可以满足不同的学生的学习需求[5]。

2.2.3 软件设计

数据挖掘并行化技术是系统个性化分析模块提供的基础算法之一，包括数据挖掘算法能够并行和相应的并行策略选取等。利用Kmeans聚类算法和Map Reduce并行计算框架提升个性化数据源中数据挖掘效率与质量。

3 基于数据挖掘的计算机辅助课堂教学系统设计方法和措施

3.1 重视应用效果

基于数据挖掘背景下，针对计算机辅助课堂教学系统的设计一定要重视应用效果，针对于该系统的设计及主要的目的并非只是辅助课堂教学，更重要的是，要能够生成一定的教学规则，同时还能够将个性化的教学信息传输至其中，进而实现个性化教学。只有重视该教学系统的应用效果，才能在实现教学系统设计的过程中设计相关的教学软件，利用相关的教学软件的设计达成教学效果，进而促进教学工作的开展和执行[6]。对于教师来说，不仅要学习如何应用计算机教学系统，还要充分重视应用效果，教师在应用之前，应当不断进行学习和尝试，进而促进教学系统的使用。

3.2 反复试验和修改

在实现了计算机辅助课堂教学系统的设计之后，接下来要做的就是反复的进行试验和对比。比如，可以选择两个实验班，班级人数相同（均为50人），一个班级采用的是原有的教学系统，另一个班级采用的是新设计的教学系统，分别开展教学活动。一学期的时间以后，两个班级进行对比和分析。倘若新设计的教学系统能够超越原有的教学系统，便具备一定的意义。例如，一学期以后两个班级进行对比，正常班级中不及格的人数为5人，实验班级中不及格人数为2人，正常班级中60～80分的人数为32人，实验班级中60～80分人数为29人，正常班级中90分以上的人数为13人，实验班级中90分以上的人数为19人。根据以上实验数据，我们就可以发现，在新教学系统的应用和辅助下，实验班集中的整体学生的成绩要远远超过普通班级。如此一来，便意味着新教学系统的应用效果要远远超于原教学系统。同时在进行试验的过程中也会发现一定的问题，针对于发现的问题要及时的进行修正，进而保证所设置的教学系统的应用性[7]。

除了要对教学系统的应用效果进行试验之外，还要测试本教学系统中的资源占用率。与人工教学，在使用计算机系统开展相关的教学活动的过程中会涉及到教学系统中的资源的占用率。倘若资源的占用率过高，那么系统在操作时的流畅度会降低很多，进而影响使用的质量和使用的效果，因此在使用相关的教学系统之前一定要先对其占用率进行试验，在对资源占用比进行测试的过程中，我们了解到，与传统的教学系统相比，该教学系统的资源占用率总值为35.7%。相比于传统的教学系统来说降低了50.8%，因此该系统的资源占用比较更低一些，具备一定的优势。

3.3 加强教师技能培训

实现优质的教学系统的设计只是保证教学活动良好开展的第一步，教师是整个教学活动得以开展到核心，教学系统只是起到辅助的作用，因此若想发挥教学系统的最大化作用和效果。除了要保证教学系统本身的质量之外，还要加强对于教师的培训，要保证教师对于新型的教学系统的了解程度和应用程度。计算机辅助教学对于教师来说是一种新型的教学方法和教学模式，而不同的教师无论是学习能力还是计算机水平都是各不相同的。如此一来，教师针对于教学系统的应用情况也是各不相同的。部分的教师自身的信息技术能力比较强，在实现教学系统应用的过程中，可以充分地发挥教学系统所应该发挥的作用和效果。而对于部分教师来说，由于其自身的信息技术能力比较差，对于新型的教学系统又不够了解，因此在实现新型的教学系统应用的过程中，便无法发挥教学系统本应该发挥的作用和效果，进而严重的影响了教学质量和教学水平。为了实现这一问题的改善和解决，一定要加强对于教师的培训工作，可以聘请专业的信息技术人员对全体教师开展培训工作。在培训的过程中，既要让教师了解欣喜设计的教学系统的特点和应用方法，同时还要全面的提升教师自身的信息技术能力，在开展完培训工作之后，还要进一步开展考核工作，借助于考核工作的开展，全面了解教师对于培训内容的学习情况，保证教师的学习质量和学习效果，进而保证其能够在未来开展教学活动的过程中更好地应用新型的教学系统，全面提升教学质量和教学效果[8]。

3.4 不断优化教学系统

在完成了教学系统的设计和应用之后，还要在应用的过程中不断的发现问题，并且不断的优化教学系统。针对于任何一个教学系统的设置都不可能是永久性的，在应用的过程中，一定会发现一定的问题。而教师在发现问题之后，要第一时间进行上报，并及时寻找相对应的设计人员和开发人员，实现问题的调整和纠正。而对于研发部门的人员来说，一定要不断地实现教学系统的优化，进而让其更好地适应教学活动，同时也满足教师和学生对于该系统的应用需求。另外，为了实现教学系统的不断优化，对于研发部门的人员来说，一定要定期开展调查与评价工作，可以通过设置以调查问卷或者是访谈的方式，了解教师在应用教学系统的过程中所存在的一些问题以及教师对于该教学系统功能的满意度。了解教学系统的应用功能是否与教师自身的期待所一致，如此一来，也可以及时的发现该教学系统在应用过程中所存在的问题，进而实现教学系统的不断优化与提升[9]。

4 结论

综上所述，我们可以了解到，利用计算机辅助课堂教学系统开展课堂教学活动具备一定的优势，在计算机教学系统的辅助下，针对于教学工作的开展可以实现信息化，进而全面保证教学的质量，同时还可以提升教学效率。另外，实现相关的教学系统的设计，可以实现教学信息的挖掘和个性化整理与分配，进而达到个性化教学的目的。同时，结合计算机辅助课堂教学系统的设计，本文也进一步提出了促进计算机辅助课堂教学系统设计的方法和措施，希望在本文相对应的一系列建议和措施的帮助下，可以让更多人掌握基于数据挖掘的计算机辅助课堂教学系统设计的方法与举措[10-12]。