大數(shù)據(jù)驅(qū)動模式計算機基礎的研究分析

第第頁大數(shù)據(jù)驅(qū)動模式計算機基礎的研究分析目前，國內(nèi)高等院校的計算機基礎教育更多地沿用了傳統(tǒng)計算機教育的方法，只注意講授計算機的理論學問和操作要領(lǐng)，未考慮同學學習的效果。這導致同學只是記住一些概念和理論，能做基本的操作，卻很難用所學的學問敏捷地解決實際問題。當前高校計算機基礎教育面臨以下4個問題：

〔1〕同學的計算機應用力量差異大

高等院校的同學來自全國各地，而不同地區(qū)的中學校計算機教育水平參差不齊。單一的課堂教學已無法保證全部的同學學得會、學得好，這給教學帶來了問題。

〔2〕教學和試驗的學時嚴峻缺乏

目前，各個高校都在削減課時，老師只能在課堂上和試驗中加大講授的學問量，加快教學進度。當一個老師面對幾十個同學時，基礎較差的同學往往得不到老師足夠的指導和練習時間，這給輔導答疑帶來了問題。

〔3〕學習的結(jié)果與過程未被記錄下來

同學可以利用豐富的網(wǎng)絡資源穩(wěn)固課堂內(nèi)容，擴大學問面，加深對學問的理解。在傳統(tǒng)教學中，老師往往忽視了同學的課后學習，沒有記錄學習結(jié)果與過程，這給教育過程的改良帶來了問題。

〔4〕目前的網(wǎng)絡教學系統(tǒng)很少區(qū)分學習個體

網(wǎng)絡教學系統(tǒng)能夠供應大量的多媒體教學資源，關(guān)心老師進行課后輔導答疑，卻很少區(qū)分學習個體，導致缺乏個體相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而難以供應獨特化的指導，這給網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的智能化帶來了問題。這些問題歸根結(jié)底是數(shù)據(jù)的問題，是數(shù)據(jù)沒有被有效地規(guī)劃和整合的問題。我們把與學習過程相關(guān)的大量數(shù)據(jù)收集起來，對這些數(shù)據(jù)進行分析，挖掘出有價值的信息，最終傳遞給學習者，這是一種解決計算機基礎教育所面臨問題的'可行方法。

2面對計算機基礎教育的大數(shù)據(jù)

在當前學問大爆炸的時代，人們獵取學問的途徑不僅僅局限于課堂，更多的是網(wǎng)絡資源。當代的高校生接受新生事物更快，更情愿在特定的學習情境下去主動構(gòu)建學問。因此，高校計算機基礎教育需要改革現(xiàn)有的教育模式，將大數(shù)據(jù)技術(shù)融入到高校計算機基礎教育中，建立與時俱進的大數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育模式可以有效解決上述問題。在大數(shù)據(jù)時代涌現(xiàn)出大量的網(wǎng)絡教學系統(tǒng)，隨著這些網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的推廣和普遍應用，使用者數(shù)量急劇增加，產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)之間可能存在某種聯(lián)系，對這些聯(lián)系進行分析和挖掘可能會找到有價值的信息。將有價值的信息呈現(xiàn)出來，能夠關(guān)心我們做出正確的決策。在人類社會的進展已經(jīng)由動力驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動的背景下，教育正在發(fā)生著一場新的變革，高校計算機基礎教育也面臨著類似的機遇和挑戰(zhàn)。通過網(wǎng)絡教學系統(tǒng)，可以更加便利地獵取和利用高校計算機基礎教育相關(guān)的各種數(shù)據(jù)

。高校計算機基礎教育涉及的數(shù)據(jù)主要有以下幾種：

〔1〕課件。課件是文字、聲音、圖像、動畫等素材的集合，關(guān)心老師更加生動地講解課程內(nèi)容，主要使用PPT和Flash兩種文件。

〔2〕視頻。視頻是將老師在課堂上的授課內(nèi)容錄制下來，為同學供應課后學習的方式。同學可以在教學系統(tǒng)中下載或在線學習視頻內(nèi)容。

〔3〕題目。題目主要用于測試學習效果，包括推斷題、填空題、選擇題、問答題、程序設計題等各種題型。

〔4〕問題。同學在學習過程中遇到的問題，通過教學系統(tǒng)提交給老師。這些問題反映了學習的難點，是老師在課堂上需要具體講解的教學內(nèi)容。

〔5〕代碼。代碼是同學做程序設計類題目時所編寫的程序代碼。同學編寫代碼的質(zhì)量可以由老師評判，也可以由系統(tǒng)自動評判。

〔6〕行為。行為用來記錄同學的學習活動，如課件下載行為、視頻點播行為、作業(yè)掃瞄行為、編程行為等。這些行為能夠反映出同學的學習狀況。

〔7〕缺陷。缺陷是同學提交的作業(yè)中包含的各種錯誤，反映了學習過程中存在的問題。對教學系統(tǒng)而言，這些數(shù)據(jù)是進行獨特化推舉學習的參考根據(jù)；對老師而言，這些數(shù)據(jù)能夠提示教學過程中需要特殊關(guān)注的地方。

〔8〕過程。過程是指在教學過程中收集到的一些宏觀數(shù)據(jù)，如課件學習過程、視頻學習過程、測試過程等。這些過程能夠反映出同學學習的個體差異。

3大數(shù)據(jù)驅(qū)動的新模式

在大數(shù)據(jù)時代，我們可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)在大量與學習相關(guān)的數(shù)據(jù)中挖掘出有價值的信息。這些信息能夠關(guān)心同學更加科學有效地學習，較好地解決當前計算機基礎教育面臨的問題。因此，我們將大數(shù)據(jù)技術(shù)融入到高校計算機基礎教育中，提出一種大數(shù)據(jù)驅(qū)動的計算機基礎教育新模式。它是在有效規(guī)劃和整合計算機基礎教育大數(shù)據(jù)的前提下，為同學供應各種自主學習資源和服務的新模式。同學和老師在使用各種網(wǎng)絡教學系統(tǒng)時，輸入的數(shù)據(jù)和學習行為都被系統(tǒng)記錄下來。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對記錄下來的數(shù)據(jù)進行分析，挖掘出與同學學習特征相關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為同學的后續(xù)學習供應獨特化的推舉，規(guī)劃獨特化的學習路線；向老師反饋同學的學習行為和效果，為后續(xù)教學供應獨特化的推舉，關(guān)心老師改良教學方法。以在線課程系統(tǒng)、在線編程系統(tǒng)和在線答疑系統(tǒng)為代表的各種網(wǎng)絡教學系統(tǒng)目前得到了廣泛的應用，這些系統(tǒng)本質(zhì)上都是大數(shù)據(jù)驅(qū)動。實踐證明，這些系統(tǒng)的應用將為同學學習和老師教學供應實質(zhì)性的關(guān)心。

1〕在線課程系統(tǒng)是課堂教學的延長

大型開放式網(wǎng)絡課程MOOC是國際上流行的教學平臺。自2022年5月以來，北京高校、清華高校、復旦高校、上海交通高校等國內(nèi)一流高校紛紛宣布加入MOOC，向全球供應免費的在線課程。MOOC采納云計算架構(gòu)，供應大量的視頻學習資源和人機交互功能。同學提交作業(yè)后，系統(tǒng)能自動評判作業(yè)的質(zhì)量，以評估學習效果。MOOC的消失給計算機基礎教育帶來巨大影響。MOOC解決了同學計算機應用力量差異大的問題，同學不管基礎如何，都能找到與之相應的學習內(nèi)容；MOOC彌補了課堂教學學時缺乏的問題，同學能在課后隨時隨地找到學習資源；MOOC能夠記錄學習的結(jié)果與過程以及作業(yè)中的錯誤等，這些對于改良教學方式和調(diào)整教學重點等都有意義。

2〕在線編程系統(tǒng)是試驗環(huán)節(jié)的補充

隨著SaaS技術(shù)(軟件即服務)的不斷成熟，消失了很多功能強大的在線編程系統(tǒng)。這給高校計算機基礎教育中的程序設計類課程的試驗教學

帶來了巨大的關(guān)心。使用在線編程系統(tǒng)進行試驗的好處有以下幾點：

〔1〕老師不用在試驗室的每臺計算機中安裝軟件，同學通過掃瞄器就可以編寫程序；

〔2〕同學編寫的代碼都存儲在云端，能上網(wǎng)的地方就能練習編程，并且隨時可以修改代碼，解決了試驗教學學時缺乏的問題；

〔3〕在線編程系統(tǒng)主要記錄代碼和代碼編寫的過程，能夠收集試驗過程中與學習相關(guān)的數(shù)據(jù)。國外在線編程系統(tǒng)CodeCademy供應了一種學習編程的新方式。它的用戶群是零基礎的學習者，所以CodeCademy創(chuàng)設趣味性的學習環(huán)境，手把手關(guān)心學習者了解編程的過程。它的在線編輯器能讓學習者不用查找、下載和安裝編程環(huán)境就可以在網(wǎng)絡上編程。在線編程系統(tǒng)不僅為試驗教學供應了便利的試驗環(huán)境，還能收集大量的程序代碼和同學的編程行為，有助于分析同學的學習特點與習慣，區(qū)分學習個體，為制訂獨特化學習路線供應有價值的數(shù)據(jù)。

3〕在線答疑系統(tǒng)是課后輔導的平臺

同學在學習過程中經(jīng)常會遇到許多問題，這些問題假如能準時得到解答，就能促進同學更深化地學習；反之，就會影響同學的學習效果和主動性。目前，互聯(lián)網(wǎng)上已經(jīng)消失了很多人工解答和自動解答的系統(tǒng)。有代表性的是上海交通高校的遠程教育設計中心設計開發(fā)的AnswerWeb自動答疑系統(tǒng)，它是一個動態(tài)的問題及答案的數(shù)據(jù)庫。同學輸入關(guān)鍵詞后可以在系統(tǒng)已有的問題和答案數(shù)據(jù)庫中查找相關(guān)的材料。假如沒有找到答案，則會自動轉(zhuǎn)發(fā)給老師懇求關(guān)心解答。隨后，新的提問和答案將被增加到系統(tǒng)庫中。系統(tǒng)會記錄全部的問題和答案以及同學提問過程中的行為。在線答疑系統(tǒng)應用到高校計算機基礎教育中，解決了老師無法在課后對每位同學進行輔導答疑的問題。同時，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，答疑系統(tǒng)將同學提問和獲得解答的行為記錄下來，自動的分析這些數(shù)據(jù)，挖掘?qū)W習個體特征，為同學的后續(xù)學習供應獨特化的推舉。

4結(jié)語

計算機基礎教育必需與時俱進，通過