大数据时代下智慧课堂教学模式的研究

1、大数据时代下智慧课堂教学模式的研究1、问题的提出、课题界建、国内外研究现状述评、选题意义与研究价值。随着智葱科技的兴起，智慧地球、智慧医疗、智慧交通等各种智慧形态与行业结合，改 变 着我们的生活，而智慧与教疗的结合，形成了智葱教学。智慧教学，即智慧教有，主要探讨教师 如何以学生为中心，依托先进的信息化技术，智慧地对学习者开展教行活动。我国著 名科学家 钱学森认为，智慧教有是利用信息技术，引导学习者快速获得知识、能力的学问，以培养出高端 创新型人才。开展智葱教学，离不开智慧课堂，智慧课堂是智葱教学的前提、基础与保障，是实现信 息 技术与教学双向融合的载体。经过10余年的发展，关于智慧课堂的研究，

2、有的学者从理论与研 究出发，探讨智慧课堂的概念和理论框架，来构建智慧教育理论：有的学者从设讣与应用出发， 探讨智慧课堂的教学方法、互动模式、实践案例：还有的学者从智能设备与系统平台出发，探讨 信息化教学环境的构建。目前，对于智葱课堂的研究，还存在一些薄弱环 主要是而向中小学生开展，高校的智慧课堂相关研究较少： 与学科发展结合不多，主要是针对英语、语文等公共性课程开展研究： 智葱课堂实践中，教学过程与效果评估水平不高，差异化教学难以开展。智慧课堂与高等院校的创新型人才培养息息相关，党的十三五规划也明确指出大学生是 创 新人才的主要后备力量。因此，综合运用大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术

3、开展高 等院校智慧课堂的研究与建设，是时代发展的需要，是培养创新型人才的需求。综上所述，本课题就是在大数据时代背景下，以高等教有教学为基础，利用数据挖掘和 可 视化等技术和工具，对学习行为和学习过程数据进行分析，挖掘教学数据中蕴藏的规律和模式， 来评估教学效果，改进教学行为，变革传统课堂，研究大数据时代下智葱课堂教学的 设计与实 施策略。课题的研究，可促进数据分析技术在教学大数据上的融合与应用，有助于解决差异化教 学 和教学过程评估等难题，为构建以学生为中心，以成果为导向，持续改进的教学体系提供 有效 的数据和实施方法支撑。2、课题理论依据、研究目标、研究内容、研究假设、创新之处。2. 1理论

4、依据本课题主要以建构主义理论和智慧教育理论为指导。（D 建构主义理论依据建构主义理论，学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是学生自己建构知识的 过程。学生不是简单被动地接收信息，而是主动地建构知识。建构主义教学设口强调学生是认 知过程的主体，是知识的主动构建者，强调要发挥学习者在学习过程的主动性和建构性。以建 构主义理论为指导，智慧课堂教学模式设计的核心是以学生为中心。（2）智急教育理论智慧教育是利用先进的信息技术，构建智能化的教学环境，让师生能够施展灵巧的教与学 方法，为学习者提供最适宜的个性化教学服务。智慧环境、智慧教学法、智葱教师和智慧学习者 是智葱教行的四大组成要素。在智慧教育体系

5、当中，信息技术支持下的智慧环境是媒 介，智慧 教学法是方法，智慧教师是引导，智葱学习者是主体。四者交互作用构成了智葱学习系统，最终 目的是培养具有良好的价值取向、较高的思维品质和较强创新能力的智慧人才。2. 2研究目标本项目立足“大众化、应用型”人才培养的左位，基于智慧学习平台，运用大数据、数拯 可视化分析、机器学习与数据建模等先进技术，对学习行为、学习过程数据进行分析，重点解决 学生差异化教学和教学评估过程化的关键问题，以及信息化技术应用方式与专业课堂有机融合 的问题，构建大数据时代的智慧课堂教学模式，实现因材施教，培养具有可持续性发展的高素 质应用型创新人才。2.3研究内容以智慧教弃理论、

6、建构主义理论为指导，以计算机专业课堂教学为依托，开展智慧课堂技 术特征研究，信息技术应用方式与学科课堂关联性研究，以及教学数据分析方法的应用研究。 2. 3.1智慧课堂技术特征的研究智慧课堂的技术特征是智慧课堂教学模式设汁的理论依据。主要研究资源分层共享、实时 内容推送、学习情境采集、智能学习分析、即时反馈评价、协作互动交流和移动通信互联等技术 在教学中的应用，以促进学习模式的变革。2. 3. 2信息技术应用方式与学科特点关联性研究信息技术与教学融合，其应用形式主要有平移性应用、整合点针对性应用、学习方式方法 变革性应用和智慧型应用。平移性应用支撑感觉、针对性应用支撑整合点、创新性应用变 革模

7、 式、智慧型应用变革目标，这四种形式都各有深浅应用问题，不能一概而论。信息技术的应用， 应充分考虑学科特点，结合课堂教学目标，开展多种应用形式的研究，实现教学与信息化技术 的深度融合。3. 3. 3教学数据分析方法的应用研究教学数据分析方法的应用研究是本课题的难点，主要针对学习过程中枳累的行为日志、作 业情况、测试成绩、学习时间、交互数据，以及学习资源中的资源数据、指导数据等进行研究。 研究涉及数据源的选择，数据的采集与获取、数据的标准、质量以及有效性评估，数 拯ETL处 理工具的选择，建模算法的选择和数据可视化分析建模等技术的应用。4. 4研究假设智慧教学平台是智慧课堂的重要物质基础。在计算

8、机专业课堂中，以我校信息技术云基地 的虚拟仿真信息化平台为基础，以雨课堂、蓝墨云等移动教学系统为补充，构建智葱教学平 台，进行信息化教学活动，开展研究工作，积累教学数据。目前，本专业已在计算机网络、数 字系统逻辑设讣基础、数据库技术、数据结构、程序设讣基础等多门课程中开展了信息化教 学，计划在2017年9月覆盖到所有专业课程。5. 5创新之处课堂教学模式的改进以阶段性学习数据为基础，运用数据分析，反馈教学评价，形成持续改进的教学质量评估 闭环，重构课堂，实现以成果为导向的课堂教学。课堂教学结构的变革以历史数据为基础，对学生学习风格、态度、能力进行分析，获取个人学情信息，进行教 学设计，实现个性

9、化的资源推送和学习支持，重构教学进程，实现“先教后学”到“先学后教， 以学泄教”教学变革，做到课前测评、课后检测，机智教学。3、研究思路、研究方法、技术路线、实施步骤6. 1研究思路本项目以培养应用型人才为导向，以信息化教学过程中产生的教学数据为基础，针对教学 差异化和评价过程化的难题，在挖掘教学数据蕴藏规律的基础上，采用“智葱课堂技术特征为 指导，学科特点为背景，信息技术为手段，数据分析为依据”的思路开展研究工作。3. 2研究 方法本项目拟采用文献法、问卷调查、案例分析、实践、访谈、过程设计、数据分析、反馈、 总结归纳等研究方法，通过“智慧课堂技术特征的分析一信息技术与学科融合平台的建立一教

10、 学数据的积累一学习数据分析方法的探讨”开展工作。首先，根据文献资料的查阅和检索，对与本题相关国内发展情况进行深入学习，深刻理解 智慧课堂的内涵与实质，并经过比较、分析、整合，进行智葱课堂技术特征的研究，为本课题 的开展提供可靠的理论依据。然后，以理论为指导，将信息技术与学科专业的深度融合，选择适合学科发展的信息化工 具（任务表征工具、知识建模工具、信息搜索工具、协同工作工具、评价与管理工具），构建 具有学科特色的信息化教学环境，为本课题的开展提供研究基础。最后，运用实际案例构建学习情景、学习策略（主动性策略、社会性策略、情景性策略、 协作性策略），遴选教学资源，开展智慧课堂教学实践。积累教学

11、数据，借助数据挖掘工具， 探讨学习数据分析技术，对历史数据和阶段数据进行学情分析、教学评价，反馈教学，形成大 数时代下的智慧课堂教学模式。3. 3技术路线采用“教“与“学”的融合、统一的教学理念，设计了本项目的技术路线。在智慧教育理念 的指导下，通过系统剖析存在的问题，分析需求，明确目标，提出解决思路。依据思路和目 标，进行教学设汁，并以学生为中心，以智能终端和支持系统为基础，开展教学活动，通过教 师、信息技术、学生的深度融合，构建智慧课堂的教学模式。同时，通过对教学效果达成度的 分析，评价教学，反馈结果，调整教学模式。3.4实施步骤本项目第一、第二年研究工作进度安排如下。以项目立项日为开始日。时间研究内容2018年1月-2月：收集资料、整理与调研。按照并行研究，成果共享的原则，进行规划，明确 任务，责任到人。3月-5月：选泄研究对象，系统剖析存在的问题，分析需求。