数据驱动下的精准线上教学实践

李美蓉， 吴宁

(1. 西安航空学院， 计算机学院， 陕西， 西安 710077; 2. 西安交通大学， 电子信息部， 陕西， 西安 710049)

0 引言

2020年春季，教育部印发了《疫情防控期间做好高校在线教学组织与管理工作的指导意见》[1]，要求采取政府主导、高校主体、社会参与的方式，共同实施并保障高校在疫情防控期间的在线教学，实现“停课不停教，停课不停学”。

本文以“软件工程”课程为例，充分结合混合式教学的优势[2-4]，提出采用数据驱动来指导线上教学，充分运用优质的教学资源与互联网开放平台，搭建定制化的教学平台，构建以数据为中心的线上教学环境。在学情分析的基础上，开展教学资源准备、教学过程设计、教学活动实施步骤安排等工作，跟踪并量化课前、课中和课后各个教学环节。分析并总结采集到的教学数据，根据分析结果反馈教学全过程，从而做到查漏补缺，精准施策，最终使线上教学与线下教学达到实质等效的目的。

1 面向数据的线上教学环境构建

线上教学环境是一个基于网络的虚拟教学环境，共分为教学直播平台、教学资源平台、教学交流平台和教学反馈平台4个部分，如图1所示。教学互动直播平台选择的是“腾讯会议 + 雨课堂”双重混合平台，“腾讯会议”为线上教学提供声音和视觉体验，“雨课堂”用于收集学生在线学习行为数据，两者既相互分工，又彼此配合，不仅有效减轻单个平台的网络压力，而且还能及时地收集到课中产生的实时数据。教学资源平台采用的是“雨课堂内置慕课 + 腾讯TAPD”2种混合资源平台，前者负责为理论讲解内容提供预习基础和知识拓展[2]，后者为线上实践教学提供了项目管理依据。采用教学交流平台的目的在于使师生之间、生生之间能充分交流，利用QQ/微信交流工具，能够实时开展移动教学[3]，及时为学生解答课中疑惑，分享学习成果。最后是教学反馈平台，主要采用问卷星收集和分析相关数据。

图1 线上教学环境示意图

以上4大平台均以数据为中心，相互配合，密切协作，跟踪并汇总线上教学期间产生的全部教学数据，形成教学闭环，为数据驱动下的数据分析与数据反馈提供了基础支撑。

2 数据驱动下的线上教学设计与实施过程

课堂是开展教学活动的主要场所，教学活动的开展离不开教学设计。为了实现高效的课堂教学，分别从授课方式、教学模式、内容设计和项目选择倾向4个角度，开展学情分析。表1是关于线上教学设计的调查统计结果。

表1 线上教学设计调查情况统计

表1中，认同“PPT + 语音讲解 + 画笔标记”授课的人数较多，有约64%的学生赞同采取线上混合式教学[4-5]，借助雨课堂工具构建互联网+混合课堂。但项目类型选择存在较明显的喜好差异，这些差异将有利于开展分组实践教学，鼓励学生依据个人兴趣来组建项目团队。而不少学生对挖掘与融入思政元素保持质疑态度，主要归因于对“课程思政”[6-7]理念了解不够，在授课中需加强引导，提高对思政教育的认识水平。

针对教学设计调查结果分析，图2展示了线上教学的具体实施流程。共分课前、课中和课后3个教学环节。每个教学环节又细分为教师、数据平台和学生3个组成部分，教师和学生按照制定的教学设计方案来实施对应的教学活动，数据平台收集产生的相关教学数据，并把这些数据反馈给数据中心，以便做进一步的数据分析。

图2 线上教学实施流程示意图

课前阶段主要负责学情分析、教学目标设定和教学内容设计等准备工作，采用“雨课堂”和“问卷星”来收集课前数据。用“问卷星”来做学情调查，对应的调查结果作为教学资源准备和教学内容组织的重要依据。之后，选择合适的“雨课堂内置慕课”资源，下发预习任务，设计小组讨论话题，预习视频采用的是清华大学“软件工程”慕课，它属于国家精品慕课课程，内容丰富实用，适合预习与自学使用。同时，剖析重点教学内容，挖掘蕴含的思政元素[8]，使“课程思政”育人理念与授课内容有机融合，灵活运用相关手段来直观形象地展现课件内容，并利用“雨课堂”发布课程公告，让学生及时了解课程动态。

课中阶段是教学实施的核心环节，涉及到了知识传授、能力培养和价值引导等方面。为了区分理论课和实践课，分别采用了“腾讯会议 + 雨课堂”和“腾讯会议 + 腾讯TAPD”2种不同的组合模式。使用“腾讯会议”的屏幕共享功能能够帮助教师分享授课内容，随时随地开展课堂提问，洞察课堂讨论的热点问题。而对学生端来说，不仅能够及时收到对重点和难点知识点内容的圈画解析，以及对其中蕴含的育人哲理的分析，而且还可以随时参与任务汇报讲解和小组互评。采用“雨课堂”能够收集到课堂互动和随堂练习环节中产生的学习行为数据，借助于它的弹幕和投稿功能采集到学生的课堂出勤情况、课堂笔记分享动态以及课堂评论结果。根据知识点讲解进度安排，课中开展2-3次的随堂练习，获取学生对所学知识和技能的掌握程度。为了加强学生创新能力培养，采用了项目化分组教学，引入“腾讯TAPD”敏捷开发平台，跟踪和监督小组项目进度情况，开展团队沟通与协作训练，提升项目管理水平。

课后是知识巩固与提高阶段，共采用了“雨课堂 + QQ/微信”2个平台。针对教学重点与学习难点，一方面发布“雨课堂”作业题来巩固练习；另一方面分阶段开展章节单元测验，督促学生做好阶段复习与学习总结。课后师生间的沟通交流也至关重要。本文主要采用QQ/微信来接收学生课后反馈的课堂疑问，建立课程QQ群和微信群，使师生和生生能够在课外保持密切联系。通过实时解答辅导，增强学生学习信念，帮助他们尽快走出学习误区，从而跟上学习进度安排。

3 教学数据分析与精准施策

课前、课中和课后各阶段数据的收集、整理与分析来自于5个教学班共194人，其中专升本有3个班共123人，普招有2个班共71人。表2展示了关于教学设计与效果评价的调查问卷统计结果。从总体上来看，采用数据驱动下的线上教学设计理念后，能够有效调动学生的学习积极性，对应的课前、课中和课后教学活动得到了学生的较高认可，且有80%的学生认为收获较多，达到甚至超过了传统教室的上课效果。与表1相比，不少学生对混合式教学态度有较大转变，逐步喜欢上此教学模式下的课堂氛围。通过课程内容学习，很多学生对“课程思政”育人理念也有了新的认识，普遍反馈“课程思政”在立德树人和价值引领等方面作用和价值较大。

表2 教学设计与效果评价情况统计

在课堂氛围方面，除了受网络带宽等外部因素影响外，大部分学生均能积极参与课堂各项活动，从表3中的统计结果来看，平均每人发弹幕为3-4次/节，投稿至少1次/节。从习题作答情况来看，基本能掌握讲授的核心教学内容，但总体上客观题得分率相对较高，主观题作答效果一般。

表3 课堂互动效果统计

为了区别不同类型班级的学习差异，分别按照专升本和普招2种类型，从课前预习得分率、作业与课外拓展得分率和小组任务得分率3个方面做了详细对比。从表4来看，这2种类型的班级在课前预习和作业与课外扩展方面的得分率平均值较接近，总体上普招班的各项得分率略高于专升本班。差别较大的主要体现在小组任务得分率项，原因在于普招学生的工程素养水平总体较高，平时注重团队沟通协作，在项目策划、需求分析、设计与实现、作品演示等各项实践环节中，善于运用新技术和新手段来提升作品展示效果，综合运用能力相对较强。表5还列出了这2种类型班级在单元测验和期末卷面成绩方面的统计结果。从中看出，专升本学生的单元测验效果相对较好，这也说明他们在理论学习方面投入较多，能较好地配合课程要求做好复习与练习。但由于综合分析与设计能力相对不足，从而在期末卷面考核中平均成绩略低一些。

表4 学习任务得分率 单位：%

表5 课程考核与评测结果

从表4、表5中选项数据对比来看，不难发现仍有不少学生还未完全适应并喜欢上线上教学，涉及课程设计的育人理念还不够全面、系统化，与课内知识点的衔接融合不够紧密。除了“签到”和“签离”之外，课堂有效互动次数不多，主观题作答积极性不高，作答效果还不够理想。针对以上问题，作者对教学内容做了优化调整，充分利用表情包、网络流行语、抖音短视频来增加内容鲜活度，从该课程所在学科的最新动态、科研成果、蕴含的人生哲理以及名人故事等多角度来展开深度挖掘，使育人理念与课内知识有机融合。通过项目案例分析和疑难问题探讨等手段[9]来加强课中师生之间有效沟通与交流。改进课堂练习的题型，使主观题客观化，增加判断题、投票题、多选题、讨论题等题型，采取限时答题与小组互评，提升学生参与度，以及学习紧迫感。

此外，大部分学生反馈课外学习自律性较差，并认为只有在反复督促下才能按时完成任务。对此分别建立了课程骨干和班级QQ/微信群两级监督管理机制，选取少部分学习较自律的学生组成课程骨干QQ/微信群，负责督查学习进度、分享技术成果、解答项目疑问，鼓励他们带头学习，发挥学习“传帮带”作用。班级QQ/微信群主要负责推送课堂优秀学生作答情况、分享项目优秀作品以及其它课程消息推送等。在课程评测方面，后续会加大综合应用性题型的练习力度，针对学习上普遍存在的难点问题，安排专项习题课和单独答疑辅导，使卷面成绩得到进一步提高。

4 总结

本文分析并总结了在线上教学实践中面临的困难与挑战，提出了一种基于数据驱动的精准线上教学方案。此方案充分利用互联网教学直播软件、慕课资源、交流与问卷调查平台，为师生构建一个定制化的线上教学环境。授课时，依据学情分析结果来设计课前、课中和课后各个教学环节，采集教学实施中产生的各项教学数据，并做汇总、对比及分析，总结出线上教学中存在的不足，给予相应的改进策略与措施。最终，在线上教学实践中取得了一定成效，这也为深入开展线上课堂教学研究、探索创新线上教学模式奠定了良好基础。