基于大数据技术的智慧教学模式研究

秦勇

摘要：随着互联网的快速发展，物联网技术和云计算技术迅速普及，教育信息化的需求不断提高，智慧校园的建设受到国内外的广泛关注。“智慧校园”是在信息化背景下，通过智能、控制与感知等互联网技术，将各项因素相结合，包括人、社会、设备与环境等，而形成的智能化校园教学系统。基于此，通过分析高等院校信息化建设的现状，大数据技术及智慧校园的特性，大数据将为智慧校园建设提供多源头的数据服务，两者有机结合，可以帮助校园对网络管理、学生生活、教学等多个方面进行高效的整合。探讨高等院校智慧校园具体应用，包括智能提示平台、学校管理支持平台、网络资源管理平台、网络互动平台、一卡通应用平台等，以期为智慧校园建设提供参考。

关键词：大数据；智慧校园；高等院校

引言：

在当今信息化社会环境下，高等院校越来越重视校园信息化建设。高校信息化的目标是促进学校教育内容、教学手段和方法现代化，创新人才培养、科研组织和社会服务模式，推动文化传承创新，促进高等教育质量全面提高。因此，高校智慧校园的发展目标，就是要支撑高校四项基本职能与管理服务的改革创新。目前，绝大部分高等院校都建有支撑教学、科研、学工等系统的应用平台。但由于前期缺乏统一规划，很多学校的系统平台都没有实现数据的互通及共享，从而导致各个平台间的数据不能及时统一，甚至出现数据互相矛盾的情况。

一、大数据

大数据也称巨量数据集合，大数据技术主要包括：第一，大数据分析。通过数据分析软件和相关算法，从海量数据中找出有意义的数据。第二，云数据技术。云数据技术是指共享互联网上的海量数据资源，并通过相关技术进行比对筛选，通过该技术，可以对不能共享的海量数据资源实现对接利用。第三，内存数据库。该技术是对传统数据资源存储的一大改进，传统数据全部存放在硬盘里，而该技术可以将数据直接存放在内存里，这样就大大节约了读取数据的时间，提高了效率。第四，数据安全。在大数据技术中，数据安全应该作为一切应用的前提，如果数据的安全性存在问题，那会给所有系统的应用带来极大隐患。

二、智慧校园的特性

（1）智慧校园应是基于海量数据的信息化平台。（2）智慧校园应能实现不同系统之间数据的实时共享及传输。（3）智慧校园是能服务于学校管理、教学、科研、后勤等全方位的信息化系统。（4）智慧校园应能实现师生在校园内不管何时何地都可以通过移动终端获取自己想要的相关资源。

三、大数据对智慧课堂的促进作用

1、促进有效教学情境的创设和学生思维水平的发展

信息技术推动了智慧课堂的构建，利用信息技术能够创设出传统教学过程中不能创设的情境，可以充分利用多媒体技术带来的优势，结合学生学习的内容，将一些具体的情境展现在学生面前，这样的方式能够促进丰富自己的思维活动。在高水平思维模式下，自然产生“智慧”，智慧的形成过程也是学生在学习过程中发现问题，并解决问题的过程。充分利用信息技术，特别是计算机仿真技术，能够为课堂教学情境的创设提供更加有力的工具。教师可以结合实际问题情境，让学生主动地发现问题、分析问题、引导学生能够创造性地解决问题，并且能够使学生做到举一反三。

2、提供交互性环境，引导学生进行高水平的思维

著名教育学家让.皮亚特认为，智慧的产生是主体同外界环境相互作用的结果。所以，智慧的形成也是学习者在原有知识经验的基础上，与外界进行有效的交互，然后分析问题，通过一定的推理及反思，从而解决问题的过程。信息技术的快速发展为学习的交互性环境的实现提供了可能，引导学生思考、验证，促进知识学习的完成。在这个过程中，能够有效地激发学生的高水平思维活动，让学生在交互过程中，促进自身智慧的形成。

3、提供丰富开放的信息资源，提高思维水平

信息技术能够为学习者提供丰富开放的信息资源，学习者通过对于信息资源进行分类整理、辨别，分析能够促进高水平思维的发展，所以智慧课堂教学模式创设的前提就是需要有丰富的、开放性的信息资源作为支撑。这就充分地发挥了网络及云平台的优势，将更多的知识传递给学习者，使得学习者能够更加便捷、灵活地获取知识。信息资源在沟通传递过程中障碍很少，能够实现大范围的传播，这样教师可以引导学生积极主动地获取知识，帮助学生对学科知识有更深层次的掌握。

四、高等院校智慧校园具体应用

高等院校智慧校园在具体实践中应包括智能提示平台、学校管理支持平台、网络资源管理平台、网络互动平台、一卡通应用平台等。

1、智能提示平台

当学生的学习成绩、考勤等数据出现较大幅度波动时，智能提示平台会给学生本人及班主任等相关人员发出实时提醒，通过预警，可以把学生的不良习惯扼杀在萌芽状态。该平台包括以下几个方面：第一，学生学习生涯的过程包括平时上课的出勤、早操出勤、晚自习、实习实训、校外实训等，该系统平台都可以进行自动记录，并及时提醒学生。第二，毕业项目提示。该系统可以实现在学生即将毕业时，实时提醒学生将要进行的毕业项目，比如，毕业论文的撰写、毕业设计的开发制作、离校前应该准备的一切手续等。第三，项目费用智能提醒。该系统可以在项目负责人进行费用报销前提醒其尽快完成费用报账的前期准备，以免到时手忙脚乱，影响工作效率。第四，毕业生就业情况智能提醒。该系统平台能分析近几年毕业生的就业情况，得出该专业就业前景的数据报表，相关管理者可以通过该报表分析该专业的就业前景，从而帮助学校和系部及时调整专业设置。

2、学校管理支持平台

（1）招生计划数据支持。该平台可以智能存储学校近几年的招生数目，并自动生成报表，包括不同地区的招生数，不同系部的招生数及不同专业的招生数，从而为学校第二年的招生提供数据参考。

（2）财务状况数据支持。可以通過分析学校近几年财务状况，得出数据报表，从而为财务部门提供决策支持。

（3）人才政策数据支持。根据师资队伍发展状况，智能化生成分析报表，学校管理者及人事部门通过该报表及时调整人才比例和结构。

（4）学科建设数据支持。根据学校学科建设的大数据分析并得出报表，及时设置学科建设方向。

（5）人才培养模式数据支持。及时了解学生的学习情况及教师的教学情况，根据大数据得出师生在不同教学环境及模式下的教学效果，从而探讨最优的教学模式。

3、网络资源管理平台

利用大数据技术建立网络资源管理平台，还可以把各高校的优质教学资源、科研资源、有效的管理经验等存储到云平台，实现资源共享。

4、网络互动平台

在高等院校智慧校园中，教师与学生之间、教师与教师之间、学生与学生之间的交流将变得越来越方便、快捷，不但可以实现人与人之间的交流互动，还可以体现出教学的功能，师生可以通过相关平台实现教学间的互动，学生与辅导员之间也可以进行学习生活上的交流。

5、一卡通应用平台

在高等院校智慧校园中，依靠大数据技术可以实现学生“一卡在手，万事不求”。通过相关技术和平台，将学生的手机卡和校园一卡通卡集成，集门禁卡、借书证、餐卡、水费卡、电费卡等用途于一身，方便广大师生的生活。

五、智慧校园应用技术举例

大数据技术最核心的价值在于对海量数据进行存储和分析。相较于数字校园，智慧校园最核心的特征是通过各种智能终端、可感知设备和信息系统获取了海量的活动过程与状态数据，以及基于这些海量数据分析而掌握事物的规律，开展智慧的应用。这其中最重要的，是对于高校大数据的组织与建模，这是挖掘出大数据价值的关键所在。云计算：智慧校园作为复杂巨系统，只有采用开放、整合、协同的信息化架构和可动态配置资源、高可扩展性、按需服务的云计算模式，才能提供很好的基础设施支持。物联网技术：物联网通过融合智能感知、识别技和有线网络一、移动互联等通信技术，把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现智能化识别、定位、跟踪监控和管理，为智慧校园提供了物理基础。

六、智慧课堂的构建方法

1、建设智慧教室

智慧教室是智慧课堂的载体，因此构建智慧课堂、建设智慧教室是首要问题。建设智慧教室就是要运用物联网技术、传感器、射频识别（RFID）等技术手段，实现学生考勤智能化、课堂环境调节智能化、教学设备管理智能化等。因此，就要通过对传统教室的硬件环境进行建设和软件环境进行建设来打造具有信息化、智能化的智慧教室。在智慧教室里没有传统的讲台与黑板，课桌以分组讨论方式摆放，方便教师面向学生教学并直接融入小组讨论；教师可以通过手中的任意移动终端设备（手机、PAD）实现书写并向教室内大屏幕投射，教师常用的PPT不仅仅可以一帧一帧展示用，而且可以进行任意的手写、标注、推演等，传统的教室将会变成数字化的“体验馆”。

2、建设教学资源云平台

教学资源云平台是智慧课堂构建的重点。教师在这个平台上可以自由地上传或是下载教学资源，给教师的备课和授课带来极大的便利性和高效性。同时，教师可以根据学生的自身学习情况，给学生个性化地推送作业，并且与学生进行实时沟通。学生利用该平台可以不分时间、不分地点地下载以及共享学习资源，也可以随时向教师以及学生请教学习问题，实现了学生的碎片化学习要求。该平台上的每门网络课程都要进行精心制作，不仅要包括该课程的课程标准、授课计划、PPT、教案等基础教学资料，同时还要提供课外知识延伸、在线练习以及在线自测等。

3、建设基于学习动态数据分析信息化平台

学习动态数据分析信息化平台利用大数据技术、云计算技术等对学生的学习状况进行跟踪分析，利用分析的结果，教师一方面可以实现根据学生的学习差异性，为不同的学生订制不同的学习计划，推送不同的学习内容；另一方面，利用这些学习动态数据也有利于教师及时把握学生的学习情况，反思自己的教学效果，可以及时地改善与纠正自己在教学中存在的问题，使课堂变得更为有效。

4、配备移动终端设备，实现移动教学

融入通讯技术，并通过网络的硬件连接与软件互通构建而成的高等院校教学管理系统，既为信息感知创造了前提，又有效保障了数据信息的实时传 递，而引入移动互联技术的高等院校 “智慧校园”系统，进一步推进了网络的智能化建设。在该智能化网络系统内，教师与学生可以随时随地进行交流沟通，打破了校园内部信息传递的局限性，大幅提高了数据信息的网络互通性。给智慧课堂上每位师生都配备一个移动终端设备，如平板或是笔记本电脑，尤其以平板电脑为主。在平板电脑上安装学习App，这个App是教学资源云平台和学习动态数据分析信息化平台的综合体现。教师可以通过手中平板电脑实现书写并向教室内大屏幕投射，将传统的黑板板书功能融入进来。学生利用平板电脑可以实现与教师之间的及时问题反馈，实现学生与学生之间的协作互动，实现移动学习、碎片化时间学习等。

在移动互联网环境下，利用物联网、移动互联、云计算、移动终端、大数据等新兴技术，从根本上实现教学方式、方法的创新、教学资源的共享和学习环境的变革，使课堂由传统的知识课堂走向智慧课堂。智慧课堂在未来的发展潜力将无可估量。

七、结语

随着信息化技术的不断进步，传统校园环境已经越来越不能满足当代师生的学习生活需求，学校作为学生学习生活的主要场所，依靠智慧校园提供的便利，能大大提高学生的学习效率。大数据时代的来临，将引发高等教育教学的重大变革。高等院校 “智慧校园”注重于计算机的利用，将网络通讯、射频识别与传感技术相结合， 可以拓宽学生与教师对教学活动与校园生活管理的数据信息获取渠道，而通过运用数据挖掘技术处理与整合信息内容， 可以全面感知高职院校教育管理工作的实际开展情况，促使 教师与校园管理部门更为灵活地开展针对性教育，更为高效 地推进现代化管理。机遇与挑战并存。我们要把握这一机遇，紧扣时代脉搏，让大数据更好地服务大学教学，让每个学生都有机会获得为自己量身定做的教学体系，让教师更有效、客观地获得教学反馈，改进教学质量，培养更多的大数据专业人才，推动我国大数据领域的快速发展。

参考文献：

[1]张文川.云计算与智慧校园的建设[J].电子商务，2012（5）：11-14.

[2]乔世娇，梁照，刘阳。大数据背景下智慧校园建设探讨[J]信息与电脑（理论版）.2015（10）

[3]黄荣怀 ，张进宝 ，胡永斌 ，等 .智慧校園：数字校园发展的必然趋势 [J].开放教育研究 ，2012（4）：12-17.