大数据技术在智慧课堂平台建设中的应用研究＊

冯 娟，刘永立，张建华

（保定理工学院，河北 保定 071000）

云计算、大数据、人工智能等新兴技术的发展，已经渗透到人们生活的各个领域，特别是促进教育行业发生了巨大的改变。在大数据等信息技术的支撑下，如何打造智慧课堂、高效课堂，促使课堂教学效果更好，是教师们的重要研究发展方向。当前，传统教学课堂出现各种各样的问题，教师与学生课上互动不足，学生上课低头族多，课上睡觉、玩手机等现象屡见不鲜，学生课堂参与度不高。在教学过程主要是教师讲授，未能体现因材施教，以学生为主的教育理念，严重影响着课堂教学效果。智慧课堂侧重于智能化教学设备的应用，依托微视频、慕课等丰富的互联网资源，借助大数据技术，获取学生学习状态数据，分析学生学习行为数据，应用数据工具衡量学生成绩，注重学习过程的测评。教学过程中，教师及时掌握学生学习情况，及时调整教学策略，优化教学内容，实施因材施教。智慧课堂平台的建设，可以有效简化教学程序，增强学生学习兴趣，是提高课堂教学质量的重要途径，对于学校的建设发展具有重要意义。

1 智慧课堂内涵

关于智慧课堂的内涵，不同学者有着不同的理解。祝智庭[1]认为，智慧课堂是以智慧教育理念为指导，借鉴翻转课堂的成功之处，对翻转课堂重新进行塑造。韩存存[2]指出智慧课堂是将信息技术融入到课堂教学中，进而在教学资源、教学方法、教学过程等方面进行改进。综合学者们对智慧课堂的研究，关于智慧课堂的定义根据侧重点主要分为两类，一类是侧重从“智慧”的语义学上定义，另一类是侧重从信息化视角定义的。本文的定义是从信息化的视角来定义，研究内容也是围绕信息化展开。随着信息技术的发展及其在教育中的应用，信息技术开始与课堂教学深度融合，课堂教学开始向着信息化、高效化、智能化发展。笔者认为智慧课堂与传统课堂相比，其主要特点在于充分利用云计算、物联网、大数据等新一代的信息技术，借助“云+端”的运用，动态分析学习数据，实现师生交流互动实时化、资源推送智能化、评测多维化、教学反馈即时化，全面改革课堂教学形式和内容，实现课堂智能化、高效化，打造大数据时代的信息化课堂教学模式即智慧课堂[3]。

2 智慧课堂的特征

依据智慧课堂的定义，智慧课堂追求课堂智能化、高效化。智慧课堂与传统课堂相比，有其独特的优势与特征，其主要特征有如下几点：

（1）互动课堂。师生借助移动智能终端设备，通过弹幕、小测、投稿等方式实时交流互动。

（2）开放课堂。利用移动智能终端设备，课前将预习课件推送到学生手机，方便学生预习；课堂上利用试题库进行小测，课后将试题PPT 推送到学生手机作为课后作业。将课前、课中、课后互联，学生学习不再局限于教室内，随时随地可学，打破了课堂时空限制。

（3）高效课堂。依托学生学习行为全过程数据，基于数据分析，及时优化教学内容，改进教学设计，调整教学策略及教学进度，整合教学反馈，实施多元化评测，最大化地发挥教师的教学智慧。

（4）个性课堂。学生根据自身知识掌握情况，学习短板，选择学习资源，实现因人而异，因材施教，满足学生个人化学习需求。

（5）创造课堂。课堂中学生主动学习、主动答题、自主解决问题或通过小组协商讨论、合作探索，解决学习中遇到的难题，让学生的创造性思维得到极大发挥。

（6）精准课堂。依据学习全过程数据，以数据说话，定量、衡量学生对知识掌握水平，打破传统的理解，并学会了模糊评价。

3 智慧课堂建设的技术支撑

构建智慧课堂离不开互联网、云计算和大数据等现代化信息技术，离不开软硬件环境的支撑。智慧课堂平台一般由云终端接入层、虚拟实验平台层、资源虚拟化平台层和云基础设施硬件层等四部分构成。其中云终端接入层，教师或学生可以使用PC 机、智能手机、ipad 登录智慧课堂平台，获取计算、存储等资源；虚拟实验平台层，教师或者学生通过统一身份认证后，可以申请虚拟资源，在虚拟环境下部署实验环境或共享教学资源；资源虚拟化平台层采用虚拟技术将硬件资源（计算、存储、网络）映射为逻辑资源；云基础设施硬件层通过光纤连接服务器集群和存储设备[4]。

4 智慧课堂建设目标

立足教学实际，以课程建设为依托，根据教与学的需求，充分利用现代化信息技术，改变学生学习方式，提升教师教学能力，打造智慧型教师队伍，形成智慧课堂教学模式，凝练教学经验，以点带面，进而辐射全校，提升学校智慧课堂建设发展，打造智慧型校园[5]。

（1）打造智慧课堂，关注学生智慧培养，提升创新能力，让学生在高效、高质的课堂上轻松快乐的学习。

（2）探索基于大数据技术实施智慧课堂的教学模式，完成数字化教学资源建设，搭建智慧型教学资源平台，完善课程资源库、在线学习资源库（试题库、预习课件库），实现线上线下无缝隙的学习管理。

（3）构建智慧型教学评价体系，将学生整个学习过程纳入考核，实施多元化的综合评价，力求评价指标科学合理、评价结果精准，评价实施可操作，评价模式可复制。

（4）加大信息化教学手段的运用，探索师生有效互动，学生间有效合作，强化自主学习的课堂教学模式，实现教师教学变革，学生学习创新的目标[6]。

（5）智慧课堂建设中，强化信息交流，适时推送学生学习状态给家长，加强家校沟通，促进学校教育和家庭教育有效融合。

5 智慧课堂建设的教学活动设计

每一堂课为了达到教学目标，必须进行教学活动设计。开展智慧课堂要求教学活动设计更科学、更合理、更全面、更智慧。跟传统课堂教学活动一样，智慧课堂教学活动也必须覆盖课前、课中和课后三个阶段。经过多年实践，对三个阶段的教学活动进一步细化出多个环节，概括为“3 个阶段。6 个环节”的教学活动设计。

5.1 课前准备是基础

5.1.1 精心设计预习任务

获取知识是一个主动学习的过程，只有做好课前预习，才能做到学有目标，带着问题来学习才能做到有的放矢。因此，教师要深入思考预习任务的设计。教师通过视频、语音课件等形式精心设计预习任务，学生通过完成预习任务，明了学习目标，点燃学习智慧。在完成预习任务的过程中，学生通过自主探究、自我发现问题、解决问题，获取新知，在不断探索自悟的过程中不断进行创造生成智慧。

5.1.2 精准掌握学生学情

学情是学习者在某一单位时间、某一个学习任务中所表现出来的学习状态。学情数据的获取与分析，有利于帮助教师实施精准的教学设计。教师基于预设教学目标、学生课前预习统计数据，进行精准学情分析，精准掌握学生的基本信息（学科背景、基础知识、专业结构、文化背景等）；然后根据基本信息对学生的学习行为（能力、习惯、偏好、兴趣）做出初步的判断；接着对学生的突出优势、短板等做出客观识别；在此基础上，制定合理的智慧教学设计方案。

5.2 课中设计是灵魂

5.2.1 精准教学内容

教学内容是实现教学目标的载体，传统的教学内容过于扁平，教师借助大数据技术，根据教材和学生实际情况，依据教学大纲并结合课前预习数据，对教学内容进行精选取舍。学生通过预习自学就能掌握、理解的内容，应当舍弃或者课堂上只做简单提醒总结。而对于课前预习学生讨论、提问多的内容应为课堂重点讲解内容，避免传统课堂重难点问题不突出而导致浪费课堂时间。

5.2.2 精心设计教学环节

教学环节设计要以“生生互动、师生互动”为关键。课堂上通过课堂答题、投票、弹幕、讨论辩论等方式，让学生之间、师生之间可以很好的相互交流，实现智慧共享；学生与学生、老师与学生之间可以相互提问、讨论、辩论，交流见解，师生共同对学习内容进行梳理，达到共识共鸣，达到提升智慧的效果。在此过程中不但激发了学生参与课堂教学活动的积极性，并且老师也能够及时掌握学生对知识掌握情况，便于更好地开展课后总结。

5.2.3 随堂训练不可少

教师要了解学生对教学内容的掌握情况，离不开随堂训练。教师要根据学情，分层次设计练习题目，让不同层次的学生都能够得到发展，收获智慧，享受学习的乐趣。教师依据随堂测试反馈信息，精讲难点，补充弱点，强调重点，深化师生互动、实施情感交流，培养学生创新能力。

5.3 课后总结是关键

教师利用信息化教学平台，充分掌握了每位学生课前预习和课堂学习数据，依据每位学生学习短板，针对性地发布课后作业，对本节课内容进行测试，开展个性化辅导，针对性教学，真正解决学生学习过程中遇到的“痛点”。教师根据课堂教学过程数据，对本堂课进行总结反思，找出不足之处，不断改进，及时反馈到下次备课中，以利于实施针对性教学。

6 结论

随着大数据技术的不断发展，传统教学手段已经不能满足当代教育教学发展的需求，学校亟需依靠信息化技术，搭建智慧课堂平台，为师生提供良好的学习生活场所。建设智慧课堂平台，不但拓宽了师生对教学活动信息的获取渠道，而且利用大数据技术，整合学生学习全过程数据，可以帮助教师全面感知教学工作的实际开展情况，帮助教师灵活地开展精准教学，实施个性化教学，达到因材施教的效果。教师要积极推进教学改革，分析课程特点，搭建属于自己的智慧课堂平台，让每个学生都有机会获得量身定做的教学体系，提高课堂教学效果，为国家培养更多独立自主且具有良好地创新、创造能力的专业人才，推进大数据技术在我国高等教育领域的快速发展。