基于教育大数据的软件工程专业个性化实训教学研究*

周集良 刘槐德 朱高峰

湖南人文科技学院 湖南娄底 417000

0 引言

由于当前的实训教学极少融合第三方软件与教育大数据信息资源，已不再适应各层次学生的个性化和定制化的培训需求，难以满足学生的实训需求。目前，国内外很多专家学者正准备就个性化和大数据相结合展开研究，并应用于各种实训教学平台建设。但这些研究都还停留在一定理论范围，没有形成体系，没有真正融合教育大数据和个性化实践教学，也没有配套的软件系统支撑，难以满足计算机软件工程专业个性化实训教学的要求。在教学教育大数据驱动下，定制、即时、互动、微观、个性化、反馈、可选性、评价等都会给高校实训模式带来创新和变革[1]，具有普通实训所不能及的优势。在新的教育大数据背景下，通过采用人工智能、PaaS服务、数据挖掘、微框架等各类信息化技术，需要重构实训模型和适用各类实训过程的执行机制，增强实训的灵活、拓展和兼容性，以满足市场需求的软件工程专业个性化实训环境。

1 个性化的实训教学目标

1.1 培养学生参与软件工程专业实训的主动性和能动性

通过分析、挖掘学生信息大数据和实时实训信息，根据软件工程专业实训要求，充分考虑学生特质，贯彻分类培养、分层教学改革思想，设计基于大数据的软件工程专业个性化实训环境，让学生可根据自己兴趣、需求和难易程度，定制实训项目和实训内容，激发学生学习兴趣，培养学生的学习主动性和能动性[2]。

1.2 建立学生个性化的软件工程专业实训反馈机制

分析、挖掘学生历史实训大数据，及时反馈学生的实训建议，建立学生历史实训反馈机制，吸引学生参与评价，弥补原有实训教学忽视学生反馈信息的不足。同时，进一步改善实训教学，鼓励学生参与实训实验室的创新改革，不断调整实训内容和实训模式，使实训教学更好地适合学生的个性化需求，增强实训效果。

1.3 促进软件工程专业个性化实训教学动态发展

目前的实训教学环境主要包括实训教学模式的改进、实训教学教案的丰富和云计算技术协助的资源共享。随着教育改革的不断深入、教育技术和手段的不断发展，特别对于计算机专业，固定的实训教学模式和环境会逐渐远离学生个性化需求，脱离教育管理决策。建立软件工程专业个性化实训教学动态发展机制，才能对接教育管理决策，跟进软件工程专业教学改革，及时把教育理念、个性化教学等理论研究成果融合到实训教学环境中，使得实训教学资源得到充分利用和发展。

1.4 搭建第三方评价机制

个性化教学发展的动力离不开良好的第三方评价机制，以数据为中心的新型智能教育评价方式和反馈机制逐步取代了传统的教育评价方式，“用数据说话”成为新型的评价和反馈方式。引入各类企业第三方的评价体系和反馈机制，挖掘第三方评价与反馈大数据，通过学生、高校、企业对实训实验的评价和反馈，结合企业对人才要求，将学校实训与企业产业结合起来，重构传统的“重结果、轻过程”的实训评价体系和反馈机制，对接各类信息平台，从而实现软件工程专业个性化实训第三方评价体系和反馈机制的搭建。

2 个性化的软件工程专业实训平台技术

2.1 实训教学平台与教育大数据分析平台的融合技术

平台融合是大数据系统发展的必经之路，个性化的软件工程专业实训平台需要对接现有实训教学平台与大数据分析平台，完成两个平台的深度融合，采用系统集成技术，设计大数据实训教学平台框架，使平台能导入、导出企业教育大数据，能嵌入、集成常用的大数据分析、挖掘工具。

2.2 大数据与个性化实训内容对接技术

在大数据环境下，由于网络的错综复杂，虽然各种各样的实训资源和实训模式为实训者提供了实训便利，但往往会让实训者迷茫。因此，这需要教师与教育工作者对相应的资源进行归纳与整理，调整相应的策略与方法，并对实训者进行相应的引导。对接个性化实训模型、实训资源、实训策略与方法、实训交互、实训评价五个方面进行基于大数据的个性化教学内容设计[3]。

2.3 实训对象的映射机制及其实训服务的组合规则

运用面向对象设计技术，把软件工程专业课程在实训过程中的各个实体视为对象集合，每个实训对象所完成实训功能映射为一系列通用可扩展的实训操作，解耦实训逻辑与实训功能、实训功能与实训数据的依赖，针对复杂的实训需求，运用合适的服务规则，分解复杂的实训服务，开发大量适用实训服务的细粒度原子操作和原子服务。利用面向对象框架技术，通过对服务组合规则的配置与管理，使其适应复杂多变的实训环境和实现过程[4]。

2.4 软件工程专业个性化实训教学模型

结合教育大数据技术和个性化的软件工程专业实训教学方案，需要构建基于教育大数据的软件工程专业个性化实训教学模型，以满足学生的个性化定制、教师的因材施教、实训教学的实时反馈需求。同时，贯彻通识教育与专业教育的并重发展，突出实训课程特色，完善实训课程体系。而且，还可以对教学各环节的数据进行采集与整理，进一步分析数据，展示数据可视化，可以帮助教师及时调整教学活动和实现方案，提升实训效果和实现效率。

2.5 个性化实训环境的构建技术

为了构建软件工程专业个性化实训环境，有效提高软件工程专业实训教学效果，需要分析软件工程专业课程特点和大量实训信息，采用大数据聚类方法，挖掘现有实训教学内容与软件工程专业个性化实训需求不匹配的问题，使实训教学平台动态满足软件工程专业个性化实训教学的需求。通过分析、挖掘相关企业大数据，推进“产学研”的深度融合，加强产业链协作，形成“学生—高校—企业”纽带，培养技能型、技术型、创新型和复合型人才。建立学生历史实训反馈机制，及时反馈学生的实训建议，不断调整实训内容和实训模式，使实训教学更加适合软件工程专业学生的个性化发展。最后构建出基于大数据的软件工程专业个性化实训环境[5]。

3 个性化实训教学实施过程

首先，依据软件工程专业教学方案，归纳专业知识框架，如图1 所示。所有课程由实训课纵向联系在一起，实训课分为三个教学节点，分别是程序设计实训、系统项目实训、软件项目实训。针对学生的个体特质，弹性设计实训教学节点，满足学生个性化需求。根据软件工程专业实训要求，充分考虑学生兴趣和特质，贯彻分类培养、分层教学改革思想，设计实训项目库，让学生可根据自己的兴趣和需求，定制实训项目和实训内容。

图1 软件工程专业知识框架

其次，在总体实施方案的框架下，设计基于大数据的软件工程专业个性化实训环境，如图2 所示。利用大数据技术可以详细地记录实训者的实时学习、实训测验、实训作业、实训报告、实训评测等实训全过程数据。将收集到的测试、作业、考试中每一个题目，每一项数据都进行知识点标签化处理，通过对收集的数据进行分析，了解学生每门课程每一个知识点的掌握情况。在实训中，学生可以选择个性化实训资源、个性化实训工具和个性化实训方案。教师可以跟踪学生实训过程，监测学生实训数据，还可以实时干预和指导学生实训，可以进行个性化实训案例的推荐。学生可以自己定制个性化的实训模式，也可以不断调整实训内容和实训模式，使实训模式更加适合自身的个性化发展。为了检测学生的实训效果，建立软件工程专业个性化实训第三方评价机制，挖掘第三方评价大数据，通过学生、高校、企业对实训实验的评价，结合企业对人才要求，让学校实训与企业产业结合起来，改变传统的重结果而轻过程的实训评价体系。为了对接教育管理决策，建立软件工程专业个性化实训教学动态发展机制，及时把教育理念、个性化教学等理论研究成果融合到实训教学环境中，使得实训教学资源得到充分利用和发展。

图2 基于软件工程专业的个性化实训环境

最后，利用基于软件工程专业个性化的实训环境，构建基于大数据的软件工程专业个性化实训过程，如图3 所示。学生实训分为三个阶段：课前、课中、课后。教师可以全程跟踪和指导，可以获取学生课前预习数据，并进行学情分析。学生可以主动根据自己的兴趣，制定个性化实训目标，选择个性化实训环境和个性化实训模式。教师可以和学生互动，可以反馈给学生实训数据，对学生实训方案和实训模式进行共同改进。教师可以布置分层作业，并进行作业结果分析，生成整个实训评估报告，进一步改进实训教学，完善实训课程体系，优化实训课程体系的设置，突出实训课程特色，对教学各环节的过程数据进行采集与整理，根据学生对于知识点的掌握程度改变教学侧重点，优化基于软件工程专业的个性化实训方案。

图3 基于大数据的软件工程专业个性化实训过程

4 结束语

个性化实训有利于培养学生的创造能力，激发学生的创新兴趣。专业的个性化实训教学是培育软件工程专业学生成为具有个性的创新型人才的重要途径之一。基于大数据的软件工程专业个性化实训系统，不仅可以为教师开展软件工程专业个性化实训提供帮助，也为学生自主实训创造了条件。利用基于大数据的软件工程专业个性化实训系统提供的海量学习资源，学生可以根据自己的学习框架自主选择实训内容和实训模式，实现实训的自我建构，从而激发实训兴趣，促进实训的个性化发展。本文通过构建基于大数据的软件工程专业个性化实训教学系统，实现对实训教学全过程数据的采集，可以全面掌握学生的实训动态，把握学生个性特征和实训需求，为教师更好地引导学生实训学习的主动性和创造性、进行针对性的实训指导提供了帮助。通过大数据分析处理技术在个性化实训教学工作中的运用，提升软件工程专业教师在个性化实训教学中的实训素养和实训能力，推进个性化实训教学发展。