浅议大数据背景下课堂教学平台架构

李俊华，王 燕

(1.山西职业技术学院，山西 太原 030006；2.太原市第六十一中学，山西 太原 030027)

0 引言

随着移动互联网、物联网等新技术的发展，“微课程”、“翻转课堂”、“云课堂”等教学改革逐步进行，颠覆传统课堂教学模式，使学生从“被动学习”向“主动学习”转变，教师从“授课”向“咨询”转变。然而课堂教学仍然存在同一节课上有的学生“吃不饱”，有的学生“吃不了”，顾此失彼，不能顾及到每个学习者。云计算和大数据的出现，给教学改革带来福音。目前，虽然云计算在教学实践中的应用越来越多，但是由于教学制度、教学观念、技术条件等原因，很多教师无法搭建优质的教学平台。大数据的到来，将课堂教学这个“信息孤岛”整合进大数据教育资源，使“教”与“学”有了全方位的互动，为创建大数据背景下的课堂教学互动平台提供了有力的技术支撑。

1 技术背景

云计算是通过互联网按需使用存储空间，按使用付费获取相关信息服务；云计算的产业分云软件、云平台、云设备三级层次，教育云平台得到广泛的应用。大数据的“大”是指数据规模，区别于海量数据。大数据不仅指大规模数据，最重要的是通过分析大数据获取很多智能的，有价值的信息。对“教”(教育者或教学资源)，“学”(学习者或学习资源)处理大数据的流程概括为以下步骤：首先是“教”“学”数据采集，即将分布的、异构的“教”、“学”数据抽取到中间层(处理数据)，进行数据转换、数据集成，再送回“教”、“学”资源数据库，为分析处理、数据挖掘提供数据资源；其次导入“教”、“学”数据，并进行数据预处理；第三对处理过的“教”、“学”数据统计分析，如进行假设检验、差异分析、相关分析、方差分析等[1]；第四数据挖掘后对“教”、“学”数据进行分类、估计、预测、相关性分组、复杂数据类型挖掘等。

2 云计算和大数据教育发展状况分析

云计算和大数据助力教学改革，不仅能够激发学生学习热情、提升自主学习能力，而且能让考试变得更科学、更准确。云计算和大数据教育市场前景广阔，各国都在争先恐后地研究云计算和大数据技术在教育教学中的应用，云计算和大数据对教育教学改革具有不可低估的重要作用。

2.1 国内外云计算和大数据在教育中的应用

美国教育部门应用数据挖掘技术创建的“学习分析系统”，主要功能是全面了解学生怎样能够学习更多、更好、更精确的知识；运用大数据的预测技术创建的“希维塔斯学习”(Civitas Learning)，主要用于分析怎样提高学生成绩的学习系统；加拿大教育科技公司运用数据挖掘技术和预测技术创建的“渴望学习”(Desire Learn)，主要通过分析学生过去学习成绩的数据，预测并改善未来学习成绩的大数据服务项目；美国的“梦盒学习”(DreamBox Learning)和“纽顿”(Knewton)利用大数据技术，开发出适应性学习(adaptive learning)系统；以及主要由教育出版公司培生集团(Pearson)开发的“我的实验室/高手掌握”(MyLab/Mastering)，主要提供个性化的学习服务和真实可信的学习数据。这即将为全球范围内数百万名学生服务，提高学生学习兴趣和效果，降低学校教学成本[2]。

早在20世纪90年代，计算机辅助教学改变了国内教学模式。以互联网为平台的在线学习、网络课堂，以及在新技术发展的今天，精品课程、微课程、云教学平台相继出现。2007年IBM的“蓝云”计划、微软的Windows Azure云计算平台等，云计算在辅助教学实践中的应用越来越多。目前国内大部分教师选择新浪云平台和百会平台。大数据的到来，机遇和挑战摆在面前。

2.2 现状分析

在云计算和大数据背景下，课堂教学不再受时间、地域、人员的限制，而注重学生自主性的发展。自互联网诞生以来，传统课堂的教学模式受到挑战，学生的知识更多来自于网络，撼动教师在课堂上的权威地位。云计算在教育中的广泛应用，促进了大数据在教学改革中的广泛使用，而大数据和云计算相结合的应用，正在改变着课堂教学。课堂教学在潜移默化地发生着变化，移动互联网、教育云平台、微课在课堂上的开放使用，给课堂教学改革带来生机和挑战。课堂教学的“坚冰”在融化，教学思想观念在逐步转变，大数据和云计算相结合的应用正在走入课堂，给课堂教学带来翻天覆地的大变革。

3 大数据背景下课堂教学交互平台架构

3.1 在课堂教学交互平台技术应用

3.2 课堂教学交互平台架构

3.2.1 设计思想

大数据是数据分析的前沿技术，在当今的信息社会中，三分技术，七分数据，得数据者得天下。大数据的教育理念，是以学为中心，注重构建“学习”模式。教师变“教”为“导”；学生变“听”为“学”。教师作为学生的向导或(导师)，其主要职责就是通过信息技术为学生创设一个能支持全面学习、自主创新、相互协作(同伴间、导师间、学生与导师、及其他)的学习大环境。按照教学内容和计划，引导学生进入导师预设的“任务”，学生在任务的驱动下，借助大数据学习资源(包括课件、微课、信息化设计等)在导师、同伴、其他人员的相互协作和共同学习下，逐步完成导师预设的不同梯度和不同难易的多个任务或模块。

3.2.2 教学模式

大数据背景下的教学模式，不是单一的模式，而是几种模式相结合的产物。学校教育与互联网教育相结合，可以弥补现行的教育与社会脱节的系统，将由互联网组成的开放式教育学习模式所取代；而互联网教育需要教育者制定教学计划、教学内容，引导学生在特定的时间完成特定的学习任务，并加以及时评价、引导、发现学生的个性特点。个性化发展的教育弥补传统课堂教育制度的缺陷，新的教学模式能够根据学生个人能力、性格、兴趣和爱好，提供适合个人自主学习的任务。依据学生在整个完成任务过程中的详细数据，给予全面的评价，取得一定的学分(积分)，学生可以跳级；在完成相应时间段的教学任务后自由选择相关的内容和任务。大数据教学模式的引入，使得学生主动探索和解决问题，教师起着引导和咨询的作用，带领学习攻克难关。

新的教学模式将以个性化学习为主，教育将成为终生教育，活到老，学到老。大数据背景下采用的课堂教学新模式，是学校教育与互联网教育、个性化发展相结合的教学模式，各取所长，互为结合，才能蹚出大数据教学模式的一条新路来。

3.3 大数据课堂教学交互平台

3.3.1 遵循原则

当下，在电视媒体与新媒体融合发展的过程中，片面否定电视媒体所具有的一些能力与优势。误以为电视媒体与新媒体的融合发展就是以新媒体作为支撑，不断地发展新媒体。但是，二者的融合发展要充分发挥二者的优势，避免二者的弱势，从而找准二者的自身定位，寻求适合的发展模式，这样才能够促进二者的发展。新媒体的优势是能够获取更多的信息，能够实现信息的快速、随时随地的传播，宣传面更广；而电视媒体能够保证传播信息的真实有效性，这是新媒体所不具备的，因此，二者结合发展，能够保证传播信息的全面、高效，还能够保证信息的真实可靠，从而更好地发展媒体行业。

● 整合资源，资源共享；

● 学生、老师，都是平等的，都可以成为导师；

● 学生个性发展，按学生的意愿，自由选择导师，自由选择任务；

● 人人参与，只要努力就能完成相应的任务，填好相应的内容，积累更多的积分，根据积分升级。

3.3.2 采用的技术

大数据和云计算技术，数据挖掘，网格计算，分布式计算[3]。

3.3.3 设计课堂教学交互平台[4]

在大数据、云计算技术支持下，创建基于学校教育和“学生”个性化发展相结合教学模式的课堂教学交互平台。

1) 课堂“教”与“学”交互数据处理大平台

◆ 传统授课讲台，变为互联网平台+讲台，是学校教育与互联网共存的教学模式，教学计划与学生个性化发展相结合的教学模式[5]；

◆ 教师是配角，学生唱主角；教师的任务是挖掘数据，上传教学任务资源；

◆ 教师的单一讲授，变为学生间、学生和教师间的互动、咨询、任务等，是教师引导与学生自主完成任务相结合的教学模式。

图1 课堂教学全方位互动平台

2) 评价系统

参与对象是教师和学生，是教师评价和学生评价相结合。

4 大数据课堂教学交互平台案例

学生人数：45人

机房一间：50台电脑，配有互联网，多媒体，音响系统等

首先通过大数据云平台共享信息，登陆注册，填写相关资料，并进行相关面试。然后通过这个平台自由选择(或炒掉)教师(可以是拿到证书后的学生)，同样教师也选择学生，双向选择。教师下发任务，限定完成时间，你也可以申请延长交作业时间；完成任务，教师给你打分，同时你也给教师打分。统计数据如任务的考核、积分、表现、态度、人际交往等一系列的数据，经分析数据、挖掘数据而形成的知识和能力考核。根据这些采集的数据，加以综合评价和自由选择，公平公正地选出优秀、合格的教师和学生。

学生在新教学模式中表现出来的积极、主动，是在原来课堂上很少看见的，学生自由地徜徉在平台上做任务、查资料、咨询、讨论、留言等，完成了一个又一个的任务。通过互联网，学生随时随地都能做任务。使他们实实在在的体验到新技术应用于教学的魅力，感受到不同于传统课堂教学的学习模式。

5 展望

云计算和大数据背景下课堂教学交互平台不足之处主要在于缺乏共享教育资源。展望未来，未来的课堂教学将与教育云、网络课堂、在线教育、学校、个人相结合，在大数据技术支持下，整合和优化教育资源，建成具有最优质教育资源的图书馆(巨型数据库)，让学习者自由地通过平台分享和贡献资源，形成人人平等、资源共享、共同学习、共同提升的优质教育资源大课堂。

大数据时代，一场“哥白尼式革命”，大数据教育变革像暴风雨一样来的更加猛烈，这场教育变革需要我们不仅“洗心”，还得“换脑”，更得“醒脑”。做为教育工作者不能坐以待毙，无视大数据带给教育的机遇和挑战。主动“洗脑”，以改革开放的心态，张开手臂拥抱大数据技术时代下的教学模式，使新型的教学模式绽放耀眼的光芒。