基于大數據的混合式教學模式研究與分析*

焦文歡，馮興杰

（中國民航大學 信息網絡中心，天津 300300）

一、引言

近年來，隨著信息技術的深入發展，大數據作為新時代的科技力量，正在不斷滲透到各行各業中。在教育教學領域，大數據是推動教育信息化和教育現代化的重要力量。伴隨著教育類數據的大量積累和深入挖掘，傳統信息技術已經無法滿足海量數據分析的客觀要求，而大數據技術通過云計算和數據挖掘關聯性分析等技術對教育大數據進行深入分析，挖掘對教師教學有益的行為和反饋數據，為改善教學質量、變革教學模式提供數據決策支持。[1]因此，在大數據時代背景下，只有不斷提升教育教學信息化水平，深入掌握運用大數據技術，才能助力實現高校的可持續發展。

信息技術的發展不僅為大數據技術提供了應用平臺，也為新教學模式的出現創造了條件，有力推動了教學模式的創新。于是，在利用信息技術和大數據技術促進教育信息化的過程中，衍生出許多新的教學模式，包括大規模開放在線課程（Massive Open Online Course，MOOC）、翻轉課堂、小規模私有在線課程（Small Private Online Courses，SPOC）等，這些教學模式在教學過程中不是相互分割的，而是相互配合使用，都被納入混合式教學（Blended Learning）模式范疇?；旌鲜浇虒W是將傳統的面對面教學和網絡數字化教學相結合，深化面對面教學和網絡教學的優勢融合，實現教學資源、教學模式、教學流程、教學評價的變革創新。[2]美國新媒體聯盟《2017地平線報告：高等教育版》也指出，“混合學習設計”是未來高等教育技術應用關鍵趨勢之一。

目前，對大數據技術和混合式教學的研究已經不斷深入，相關研究機構和個人從不同角度分別對大數據技術和混合式教學模式在教育信息化中的應用進行了探索分析，但是針對大數據技術與混合式教學模式深度融合方面的研究相對較少。文獻[3]通過對大數據時代特征的闡述，指出互聯網與網絡教育的結合是一種必然的教育變革，具有重要改革意義。文獻[4]系統研究了大數據技術對大學課堂教學模式帶來的挑戰和問題，指出變革傳統大學課堂教學模式迫在眉睫。文獻[5]設計了基于微課的“任務驅動、螺旋提升的三階段”混合式教學模式，形成多次知識內化、達到知識技能的螺旋提升。文獻[6]依托“計算機網絡技術”課堂教學，對高校傳統授課與“雨課堂”在線教學混合學習模式開展實踐研究，為相關研究與實踐提供了參考與借鑒。本文將圍繞基于大數據技術和混合式教學模式的深度融合展開研究與討論。

二、大數據技術與教育教學

大數據對教育教學的推動主要基于各種新型網絡技術的誕生和發展，包括物聯網、數據挖掘、數據分析、移動互聯、云計算等，其中大數據技術指在類型眾多、數量巨大、結構復雜的結構化和非結構化數據組成的數據集合之上，采用云計算的數據處理和應用模式，通過數據的交叉復用、集成共享等形成的具有資源服務和決策能力的關鍵技術。大數據技術的數據處理過程主要包括：數據采集、數據加工、數據分析和數據應用。

大數據技術的發展和應用更好地實現了知識的傳播和接受，教育的內涵和外延伴隨著大數據技術的進步正在發生著巨大的變遷。教育的內涵變成利用先進的數字化技術實現知識更新和教學模式的智能化和多樣化；教育的外延則是教師和學生在知識的傳播和接受過程中產生的數字化工具及慕課等虛擬化教學課堂[7]，大數據技術對教學模式和虛擬化教學課堂的支撐作用如圖1所示。

圖1 大數據對教育教學的支撐作用

為了促進大數據技術在教育教學中的應用及其教學價值的發揮，美國Menachem教育基金會提出了“數據驅動教學”模式[8]，該模式定期、實時采集學生的學習軌跡數據，并對數據進行加工和深度分析，教學者可以從全局、階段、細節等不同角度更加科學、準確地判斷教學動態，提高教學質量和效率。因為海量的學生學習數據蘊含著學生的隱形學習特征，通過數據挖掘這些數據中有價值的信息，可以科學地發現學生學習行為之間的內在邏輯，從而做出正確的教學決策，也為教師教學模式的改革提供數據支撐。

三、混合式教學模式的發展

教學模式是在特定的教學理論、教育思想、學習理論的指導下，以特定的教學目標和教學內容為引導，在不斷的教學實踐過程中形成的比較穩定且簡明的教學結構理論框架及其可實踐的教學方式[9]。

傳統教學模式多采用面對面同步教與學，在線網絡教學多采用互聯網信息技術實現線上互動教學。由于傳統教學模式可以實現教師與學生的直接交流，因此對發現學生學習狀態與情感的關系具有較大優勢，但存在的問題是教學方式單一，學生大多不能積極主動探索知識；在線網絡教學拓展了教學場所，豐富了教學資源，提高了學生學習興趣，但是對學習主動性較差的學生無法進行更深入的輔導和監督，缺少傳統教學模式中的情感交流。

混合式教學模式融合傳統教學模式和在線網絡教學模式的優勢，在教學理念上，學生占主導地位，學生不再是被動學習而是主動探求知識，教師只是教學過程的設計者和執行者；在教學形式上，將多種在線網絡教學模式與傳統教學模式相融合，包括MOOC、SPOC、翻轉課堂等的相互融合以及與傳統教學模式的融合；在教學環境上，將網絡教學平臺融入現實面對面傳統課堂，傳統課堂是教學的基本平臺，教師進行課程的傳授和指導，網絡平臺作為現實課堂的延伸，讓學生充分發揮自主學習的能動性，不斷探索新的知識領域；在教學資源上，既有傳統紙質課本的大綱引領，也有在線資源的發散擴展，進一步豐富了學生的學習資源。[10]混合式教學模式中的“混合”不僅僅是指傳統教學與網絡教學的疊加，而且是新的教學模式下多方因素的有機結合。

混合式教學不是對傳統教學模式的否定，而是在保留傳統教學模式優勢的前提下，融入現代網絡教學新模式的教學理念，通過面對面教學的情感注入，充分發揮在線教學的師生互動，提高學生學習的主動性，既能體現學生學習的主體地位，激發學生的創新和探索能力，也能讓教師在擺脫傳統復雜教學流程束縛的同時，更注重課程的設計、組織、引導和更新，提高教學質量。[11]混合式教學模式的構建方式如圖2所示。

圖2 混合式教學模式的構建

在混合式教學模式的應用過程中，教師首先要明確混合教學的意義，掌握混合教學的流程；其次要明確教學總體目標，構建學生從起點到實現學習目標要掌握的所有知識點體系；再次要分析混合式教學平臺支持的學習行為的特征，匹配相應的學習目標任務，從而設計支持混合教學的教學資源和教學活動，為學生構建適當的學習環境；最后要利用平臺的數據跟蹤記錄功能，結合網絡學習平臺的學習情況反饋數據，及時開展完善、適當的面對面教學。[12]

混合式教學模式結合面對面教學模式和網絡教學模式，有效化解各自存在的問題，彌補不足。通過網絡教學平臺能夠提供多類型、多層次的教學資源，滿足不同學生按需選擇學習內容的需求；通過提供精品課程、共享課等優質教學資源，可以解決教學資源單一匱乏的局限性；而通過面對面教學能夠讓師生直接進行交流，不僅密切師生關系，還能解決自主學習中的疑難問題。[13]混合式教學模式更能適應高等教育教學現代化建設需要，對實現高等教育跨域式發展具有重要意義。

四、基于大數據的混合式教學模式研究

在傳統教育教學時代，教學模式一般是根據理論指導的演繹法和經驗總結的歸納法產生的，而在大數據技術時代，大數據技術驅動著教學模式的創新、應用和發展，混合式教學模式正是憑借大數據技術的發展實現了自身的創新應用和深入發展[9]。

在大數據技術支持下，教學環境從傳統現實課堂邁向在線網絡課堂，學習環境也從單一模式走向混合模式[8]。同時，移動互聯和大數據技術的引入實現了教學大數據的持續采集和深入分析，通過數據關聯性分析不僅能發現學生學習行為、學習場所、學習成績等因素之間的制約關系，也能輔助教師發現教學模式、課程設計、教學資源等對學生學習狀況影響的因素，為變革課程設計，優化教學流程，提高教學質量提供技術保證。

1.大數據技術支持混合式教學模式下教學理念的創新

隨著有數據記錄分析功能的在線學習平臺的引入，課堂虛擬化、隨時隨地學習成為可能，在基于大數據的混合式教學模式下，教師具體規劃和實施混合式教學活動，課程的本質圍繞學生展開，教師和學生同是課堂的建設者，也是課程創造的參與者、課程的消費者。學生在混合式教學模式下處于主導地位，教師是課堂的設計者和執行者，并指導學生通過使用混合教學資源完成知識的探索和創新[14]。而以學生為中心主要體現在兩個方面，一是全員化發展，即每個學生都是重要的；二是個性化發展，即每個學生都是不同的。

2.大數據技術支持混合式教學模式下教學資源的創新

大數據時代，視頻公開課、微課、VR等音視頻資源的比重逐漸超過了紙質教材，通過圖像、聲音、動畫等多元形態展示出比傳統紙質教材更豐富的教學方式和學習體驗，大大提高了學生的學習積極性和主動性[14]。

隨著課程紙質資源的不斷更新，網絡資源的不斷優化豐富，學生在網絡學習過程中擁有更多的選擇，實現了同步異步交互，具有很強的實用性和操作性。

3.大數據技術支持混合式教學模式下教學流程的創新

隨著教學環境不斷向深度學習、智慧學習的方向發展，大數據技術所支持的教學模式已經從傳統的“提前備課、知識講授、課中提問、布置作業、課后反饋”逐漸過渡到混合式教學流程設計模式。在大數據技術支持下，混合式教學流程呈現出動態架構、快速監測、智慧調控等特征。[9]結合傳統面對面教學的優勢，在保持“課前、課中、課后”基本結構不變的前提下，基于大數據技術的混合式教學模式教學流程可分為三個階段：①課前對在線數據平臺的學生數據進行綜合分析，根據學生的實際情況制定精準的學習步驟和學習目標。教師根據大數據反映的學生基礎理論水平和實際實踐能力，結合教學人才培養方案，對課程進行分模塊、差異化教學。②課中教學活動根據學習知識點的特征和學生的實際情況，向學生提供差異化、互動式教學資源和教學平臺，靈活采用多種混合式教學方法，如翻轉課堂、MOOC、SPOC以及面對面教學、專項輔導等等。③課后進行總結性評價和互動反饋，結合傳統教學中采用的“平時成績+實驗成績+考試成績”基礎上，通過大數據分析技術對線上小組討論、一對一交流、線上作業等進行綜合數字評價，對學生學習進行更完整、更公正的總結，并對學習數據進行抽取分析，以期對下一次混合式教學提供更加可信的數據支持。

4.大數據技術支持混合式教學模式下教學反饋的創新

混合式教學模式下，在線網絡學習平臺不但能記錄、分析學生的學習情況，也能查詢、追蹤教師在課程線上線下教學過程中的經驗積累情況。[15]通過對教學數據的抽取和分析，可以有效幫助教師掌握學生成績分布情況、學習時長分布情況、學習場所分布情況等，并通過數據關聯性分析發現教學中存在的問題，有針對性地采取改進措施，從而在以后的混合式教學過程中調整線上線下教學時間分配、改變教學資源類型、重點督導主動學習能力差的學生等等。在信息化教育教學過程中，大數據分析和處理能力將成為學校教學成果突破和增強核心競爭力的關鍵因素。

五、總結

云課堂、MOOC、移動互聯等應用使大數據在高等教育教學過程中的作用越來越明顯。移動互聯和泛在網絡讓隨時隨地學習成為常態，大數據的不斷積累則成為教育信息化發展的必然產物，而伴隨大數據技術在現代教學模式改革中的應用逐漸深入，利用大數據技術創新教學理念，構建混合式教學模式和建立及時教學成果反饋機制已經刻不容緩，這將有利于構建新型現代化教育教學模式，促進公平公正教育體系的形成，也是推進實現《教育信息化2.0行動計劃》目標的重要舉措。

基于大數據的混合式教學模式已經逐漸深入高校教育信息化進程中，“人人皆學、處處能學、時時可學”將不再是夢，只有充分利用信息技術的優勢，結合教育教學信息化的時代背景，才能探索出適合新時代教育教學的新模式。