融合教学数据的应用型本科教学创新实践

杨雪峰，高振刚，姜 伟，任 春，刘姁升

（1.鄂尔多斯应用技术学院 机械与交通工程系，内蒙古 鄂尔多斯 017000；2.鄂尔多斯市第一中学 伊金霍洛校区，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

1 数据融合的背景

信息化技术的迅速发展和教育教学观念的不断更新，势必引起高等教育的持续变革，被称为“第四次”教育革命。进入21世纪，我国高校引入了电化教育，各学校也在尝试如何将技术融入教育教学中，但是有关信息化教学实践一直受到教育理念和教育技术的双重制约。

随着2008年大数据的提出，教育企业、学校和学者们利用在线平台积累了一定的数据，大数据技术以现代信息科技为支撑，具有规模性、高速性、多样性和价值性等特征，受到了广大教育工作者的关注。由王殿霞等，王丽珍等，陈志军等，冯晓云等的文章，可见大数据的出现和应用技术的普及对高校教学的传统模式、教学思维和教学内容方面均带来了较大的变革。

2019年，为全面振兴本科教育，教育部印发关于一流本科课程建设的实施意见提出，实施一流本科课程“双万计划”，经过三年左右时间，建成万门左右国家级和万门左右省级一流本科课程，期中包括线上一流课程和混合式一流课程建设。2020年全面启动线上教学，大大促进了教育信息化水平的发展。由卞少辉等，代浩云等，林标声等，鲁小艳等的文章可见在线教学和混合式教学的实践经验，以及数据化的线上教学和混合式教学产生了良好的教学效果，促进了教育信息化的发展。

应用型人才培养与研究型学生培养有所区别，在我国教育信息化2.0时代的新背景下，结合培养“懂技术、会管理、善服务”的应用型本科人才的培养目标和学习特点，匡江红等，薛山等的文章，基于大数据信息化的人才培养新模式开发出适学对路的应用型学生的培养模式成为现在的研究热点。

2 数据融合在教学中的应用

随着教学数据在教育教学中的应用逐渐广泛，主要关注学生学习特点分析、在线学习资源分析、学生作业和考试分析、学生学习效能分析以及学习评价分析。以这些数据进行分析和总结，指导教学设计和教学反思，促进教学改革。

2.1 学生学习特点分析

随着2016年招生开始，招生层次的变化以及教育信息化的不断发展，学生的学习特点发生了较大的变化，通过问卷调查等形式可以对学生的学习特点进行掌握。在汽车底盘构造学情分析中，将问卷调查法和观察法相结合，发现应用型工科学生的自信心不足、学习主动性差、传统授课方式与学生学习特点不相匹配、教学材料滞后，实践应用性资源不足等问题。同时发现学生集中注意力的时间大概在8 min左右，更喜欢借助电子产品学习，并且认为理实一体化的教学环境更易于学习。秉承有教无类的教育原则，结合数据分析，为更为细致的学生分类指导提供实际参考。

2.2 在线教学资源分析

通过分析学习人数、学习投入情况、教学资源的数量和时长等信息，综合选择适合学生学习的在线教学资源。汽车底盘构造混合式教学选择了清华大学仇斌老师团队建设的国家级精品课程汽车底盘构造。该课程包括了理论课程和实践课程的超过1 000 min的线上教学资源，教学评论多，主讲教师能够及时回复，有实际的教学意义。

2.3 学生测试数据分析

整合学生测试和作业数据，通过测试数据分析知识的掌握情况，可以总结教学中的重点难点教学情况，并根据实际应用适时调整。对教学中的难点重新设计和改进，促进教学效果和教学目标的达成。主要分析易错知识点的分布、核心知识点的确立、重难知识点的掌握。通过数据掌握学生的学习状态，及时根据学生的状态给予针对性的调整，老师通过这些数据对学生进行归因指导。

2.4 学生学习成绩分析

对学生的学习成绩分析，通过及格率、优秀率、成绩分布图等直观的数据图表，对于教学的分析有非常重要的意义。

分析客观题目的及格率和主观题目的得分情况，可以得到成绩折线图。教师可以了解学生近期的学习情况，给予指导和帮助。分析期末成绩总结教学情况，改进教学以适应学生的学习特点。同时学习成绩的分析也可以得到教学设计、教学计划以及及时进行教学反思。

分析成绩，以往侧重及格率、优秀率以及成绩正态分布等情况。而随着数据融合和教育信息化的发展，要挖掘数据更多的实践意义。比如题目分布的情况、重难点的展示情况，各个章节的分布、课程思政的教育影响以及灵活性题目的合理设置等问题。高等教育不仅仅要传授知识、培养能力，更要完成价值塑造和人格培养。

2.5 分析教学评价数据

教学评价包括学生对教学的评价、督导对教学的评价、同行对教师的评价以及教师个人的教学自评。通过各类评价数据，分析教学中存在的优势和不足，总结教学优势形成教学经验。对于教学中的不足，应及时改进。而在评价中，虽有一部分不够准确，但是足够多的数据可以反映实际问题，所以教学评价数据融合化的处理有更大的实际意义。

2.6 分析教学反思数据

教学反思是根据实际教学情况进行再认识、再思考，并总结实际经验、改革优化的过程。每节课都应进行教学反思，并及时记录，总结教学反思要点，如学生上课情况、课程思政融入情况、教学方法的使用等。积累分析教学反思作为教学数据，可以得到更为直接的教学指导，更新教学案例，优化教学评价，提升育人质量。

3 基于数据融合的混合式教学创新设计

基于应用型学生学习特点、在线教学学习资源、学生的平时测试和期末测试、学生学习效能等教学数据，对汽车底盘构造课程进行创新设计。构建了在线学习的第一课堂、理实一体化的第二课堂、校内实验实训第三课堂以及校外竞赛社会实践的第四课堂，四位一体的混合式教学模式，共同促进学生的知识传授、能力培养和价值塑造。综合教学数据以及四个课堂，基于数据融合进行在线学习、课堂学习以及教学反思。

3.1 基于数据融合的在线学习

通过学生学习特征的调查问卷，得到应用型本科学生的学习特点和在线资源的选择方法，选择适合学生学习的在线资源进行第一课堂的自主学习。择优选择的学习资源包括国家级在线精品课清华大学建设的汽车底盘构造课程、自建汽车服务专业相关课程和自建应用型汽车底盘构造补充课程。团队目前已建成自治区级在线开放课程两项目，分别为汽车电器与电子技术和汽车维修工程，两门课程均已在校内上线，面向全校开放。

团队正在着力建设汽车底盘构造在线开放课程，内容主要根据数据统计和学生需求确定。比如在汽车拆装过程中，学生希望拆卸时有教师指导；在课后开放实验室自主学习中，有在线指导。对于以上内容针对性的录制了相关指导视频，对汽车拆装的相关实习实训项目做了线上资源的建设。在学生对课程的评价中，该内容评价较好。

通过不断建设在线开放课程，构建线上教学、线下教学以及混合式教学多种教学模式，逐步建成有针对性的专业课程群，为在线第一课堂服务。

3.2 基于数据融合的RDAC教学模式创新

通过分析学生的学习数据，在汽车底盘构造中逐步总结形成了RDAC创新教学模式。RDAC教学模式是在底盘课堂教学中形成的一个基本流程，R为常规学习（Regular Learning），D为拓展学习（Develop Learning），A为应用学习（Applied Learning），C为挑战学习（Challenge Learning），四个环节环环相扣，紧密围绕汽车服务工程专业的学生培养目标和汽车底盘构造的教学大纲，使学生掌握知识、提升能力、塑造价值。

以汽车传动系统中的手动变速器一节为例，进行该教学模式的阐述。在这一节内容的学习中，通过学生的作业数据，发现学生存在以下两个问题：

（1）学生较为直观地掌握了二轴式变速器的基本结构，但是对于传动过程的整体设计原理上还有所欠缺。

（2）学生掌握了变速传动的原理，但是还不具备独立设计的能力。

就以上两个问题，与其他应用型学校的老师探讨，发现这是学生的共性问题。基于此，在教学中尤其要培养学生创造能力和能够独立创造的信心。

1.常规学习（Regular Learning）

常规学习主要为课前回归和重点难点的解决。课前学生在线学习，课上结合实物解决重点难点。主要是变速传动结构和原理的学习，其中包括换挡结构发展的三个阶段，正向传递挡位的变化以及倒向行驶方向的改变。

2.拓展学习（Develop Learning）

解决二轴式、三轴式变速器的特点和传动路线。理实一体的课堂利于学生突破理论与实践脱节的难点，利于学生集中注意力激发学习兴趣。课堂上积极利用信息化资源，利用EverCraft-3D展示三维结构图，方便学生细致观察汽车底盘的结构和特征，同时可以进行装配和爆炸演示，使学生有良好的结构学习的体验。

3.应用学习（Applied Learning）

将原来的二轴式、三轴式变速器进行串联和并联的组合，实现重型车使用的组合式变速器的应用。分析组合式变速器的传动路线，主要以小组研讨形式展开。教师提前设置好问题串和问题链，学生分小组进行讨论分析，结合实物和动画等资源进行传动路线的绘制，小组同学相互帮助，团队共同前进，最后团队互评。小组研讨的形式充分调动了同学们的学习热情和自信心。

4.挑战学习（Challenge Learning）

请学生设计一个3前进1倒挡的变速器，完成后上传到平台。学生一起讨论，解决细节难点。

前沿性知识和课程思政，通常为汽车上应用的先进结构设计和工作原理。本节课主要从双离合变速器的发展和设计入手，以教师为主进行讲授，同时与学生互动，使同学们完成由听故事到行为指导的高阶认知转变，激发学生对自主创新的认识和专业认同感。

在第二课堂中，基础知识由学生讲老师点拨；拓展知识进行小组探讨，学生汇报、挑战学习，学生做老师点评。整个过程尽量将学生调动起来，发挥学生的主动性，教师应给学生积极正确的评价和反馈。这是塑造学生专业自信心的好方法。

积极使用雨课堂进行课堂分享和课堂互动。雨课堂可以上传课堂讨论结果，比如课堂上让学生绘制三个挡位的变速器机构结构简图，学生完成设计后上传到平台，平台随机抽取展示，学生一起找出设计中的问题并解决。

使用雨课堂进行随堂测试，包括课前测试、课后测试。通过测试可以直观地看到在线和课上知识点掌握情况。在过去几年的混合式教学中，使用在线测试，既能及时获得反馈，同时保留了教学材料，对未来的教学有重要的参考意义。

3.3 基于数据融合的教学反思

学生学习特点分析、在线学习资源分析、学生作业和考试分析、学习评价分析以及学习反思分析几个内容的分析，以这些数据进行分析和总结，指导教学设计和教学反思，促进教学改革。尤其是在线上线下混合式教学中，没有固定的模式可以参考，而通过数据融合的教学反思不断优化教学设计，形成了“四位一体，多元育人”混合式育人模式，促进了学生能力的全面提升。

4 总结

随着教学数据在教育教学中的逐渐应用，通过分析学生学习特点、在线学习资源、学生作业和考试、学生学习效能以及学习评价，指导教学设计和教学反思，综合教学数据以及四个课堂，基于数据融合进行在线学习、课堂学习以及教学反思，促进教学改革，形成适合应用型本科学生学习的“四位一体多元育人”汽车底盘构造混合式教学模式。通过数据融合促进教学改革和教学优化，提升应用型本科工科教学效果，培养理论与实践相结合、满足社会需求的应用型人才，提升应用型本科教育信息化建设水平及发挥大学服务社会职能。