基于翻轉課堂教學模式的大數據分析創新課程項目化教學設計

郭呈怡 王鎮威 朱命冬

摘 要：傳統教學方式忽略學生之間的差異，培養出來的學生相對缺乏動手能力及創新能力。本研究以翻轉課堂教學模式為基礎，將項目化教學理念融入大數據分析創新課程教學設計中，結合學生發展方向及職業需求，構建完善的項目化教學體系，借助現代化教學工具，豐富課堂互動形式，優化考核方式，實現學生的理論知識與動手能力協調發展。實踐表明，基于翻轉課堂教學模式，引入項目化的教學設計在大數據分析創新課程的改革中成效顯著，能夠達到預期的教學目標。

關鍵詞：翻轉課堂；大數據分析創新課程；項目化教學

基金項目：河南省高等教育教學改革研究與實踐項目（編號：2021SJGLX596）；河南工學院教改項目（編號：JSJ2021001；2021-ZD007；JSJ-2021004）

作者簡介：郭呈怡（1995— ），男，河南工學院助教，研究方向為數據挖掘；王鎮威（1992— ），男，河南工學院講師，研究方向為數據挖掘；朱命冬（1985— ），男，河南工學院副教授，研究方向為分布式數據庫。

翻轉課堂教學模式作為一種全新的教學方式，最早應用于美國科羅拉多州落基山林地公園高中階段的教學中。隨著信息技術的快速發展，翻轉課堂教學理論不斷完善，被越來越多地應用到國內高校教學實踐中，并進行了本土化的發展與改進。比如，高建芳重新審視翻轉課堂教學模式，探析中美實施翻轉課堂的教育文化背景差異，并以中美教育文化差異為視角，從意識觀念層面、實踐操作層面和模式創新層面制定了翻轉課堂教學模式本土化實施策略。

相較于傳統的教學模式，翻轉課堂教學模式改變了師生在教與學中的角色定位，使教師從知識的灌輸者變為指導者，使學生從被動接受變為主動學習，有效地提高了學生學習的積極性。課題組在此基礎上引入項目化教學理念，將大數據分析創新課程的內容進行項目化設計，發揮項目化教學優勢，加大大數據分析創新課程的實踐性，促進學生理論知識與動手能力協調發展。

一、翻轉課堂教學模式的現狀

在翻轉課堂教學模式下，學生學習的時間不僅通過課堂，還包括課前和課后。在課前環節，教師將教學資源上傳到信息化平臺，并發布學習任務，學生通過信息化平臺完成學習任務。隨著智能時代的到來，教學資源越來越豐富。張茂增認為智能時代推動了課堂教學變革，而翻轉課堂教學模式則是對智能時代課堂變革圖景的一種回答。張萍等則認為翻轉課堂不能只依靠教學資源，如單純地教學視頻并不能保證良好的教學效果，除了信息技術，翻轉課堂教學的關鍵因素還應包括教育理念、課程設計、學生參與、課程評價。在課中環節，教師根據學生課前學習任務完成情況及反饋的問題，構建以學生為中心的互動教學場景。為提高翻轉課堂教學模式效果，趙欣認為教師應該與學生進行充分溝通，在課堂中扮演更加積極的角色。在課后環節，教師根據學生在課前和課中的學習情況，在信息化平臺上傳開放性、創新性測試題，引導學生獨立思考并解決問題，以此促進學生的個性化發展和能力提升。

綜上所述，實現學生高效學習的翻轉課堂教學模式應從以下兩個方面著手：一是進行課程設計，驅動學生課前主動學習；二是掌握學生課前學習任務完成情況，收集學生學習中遇到的問題?；诖?，課題組通過引入項目化教學理念，優化考核方式，借助項目和考核驅動學生自主學習。同時，發揮現代化教學工具的優勢，促進翻轉課堂教學模式高效運行。比如，在課前環節，教師在學習通中通過上傳課程資源等方式，為學生搭建自主學習的平臺，掌握學生的自主學習情況；在課中環節，運用雨課堂的彈幕功能，實時回答學生提出的問題。

二、基于翻轉課堂教學模式的大數據分析創新課程項目化教學設計

（一）大數據分析創新課程項目化教學內容設計

大數據分析創新課程的教學目標：通過本課程的學習，要求學生掌握大數據分析的整個生命周期（采集、存儲、分析、顯示）的理論與應用；掌握數據分析工程的創新設計能力；熟練運用大數據分析的相關工具。傳統灌輸式的教學方法側重于理論知識的傳授，無法兼顧理論與應用雙向學習。因此，課題組在設計教學內容時，引入了項目化教學理念。

項目化教學是一種以培養應用型人才為目標，結合學生學習需要和職業發展，將課程分為若干項目的教學模式。大數據分析創新課程按照數據分析的過程劃分為四個模塊，分別是數據獲取模塊、數據存儲模塊、數據分析模塊和數據可視化模塊。在設計項目化教學內容時，以課程內容為基礎，基于實際的數據分析任務，在每個模塊創建項目，項目之間層層遞進，完整實現數據分析的整個過程。這樣的設計，一方面保證了項目內容不偏離課程，難易度適中；另一面結合現實數據，提高了學生學習的積極性。

數據是大數據分析的源頭，數據質量的好壞對數據分析結果有著決定性的影響。因此，在數據獲取模塊設計了兩個方面的知識，即數據獲取方法和數據預處理方法。與之相對應的，該模塊安排兩個項目，分別是“天氣預報：數據感知技術”項目和“清洗‘臟’數據：數據預處理”項目。獲取數據之后，并不是直接使用數據分析算法對數據進行分析，而是先保存數據獲取模塊處理過的數據。這時數據分析進入第二個模塊。在數據存儲模塊，學生掌握數據庫的增、刪、改、查等方法，該模塊包含一個項目。數據完成存儲之后，進入第三個模塊。在數據分析模塊，根據不同的數據分析方法設置不同的項目，該模塊包含四個項目，分別對應四種機器學習方法。數據分析模塊得到的輸出往往不能直觀地表示數據隱藏的信息和模式，這就需要通過第四個模塊即數據可視化模塊直觀展示實驗結果。該模塊包含兩個項目，分別為“從抽象到具體：數據可視化技術”項目和“邀你見證大數據的美：動態可視化技術”項目。

通過以上四個模塊共計九個項目的學習，學生已經基本掌握了大數據分析的流程以及每個階段對應的技術。接下來，將四個模塊化零為整，結合具體案例設計第十個項目，要求學生按照數據分析的全部流程完成項目，并撰寫實驗報告。

（二）教學方法設計

1.采用基于翻轉課堂的混合式教學模式，創新課程教學模式

在課前環節，教師通過學習通平臺提前發布與本章節相關的學習資源和作業，要求學生提前了解基本概念和基本知識，完成布置的作業。教師根據學生在提問話題里提出的相關疑問和作業完成情況，掌握學生課前學習情況，然后在課堂上有針對性、有側重地講解。

2.借助現代化信息工具，豐富課堂互動形式

在授課過程中通過運用學習通和釘釘教學工具，在課前預習、課堂教學和課后強化之間搭建溝通橋梁，讓課堂互動時刻在線。教師將梳理好的課件、習題等推送給學生，師生及時溝通交流；課堂上實時答題、消息互動，師生可以更好地進行交流。學習通的使用可以科學地覆蓋“課前—課中—課后”的每一個教學環節，為師生提供完整的數據支持，讓教與學的過程更加清晰便捷。

3.優化考核方式

項目化教學更注重學生在學習過程中的表現，具體的考核方式分為過程化考核成績（60%）+期末成績（40%）。其中，過程化考核成績由課堂互動（20%）、課后問答（30%）、單元項目完成情況（50%）組成。對學生單元項目完成情況的考核，從教師、組間、組內三個角度進行評價，教師評價占40%、組間評價占30%、組內互評占30%。

（三）課程改革實施效果

2022—2023學年第一學期，課題組在學習大數據分析創新課程的班級中選擇一個班級嘗試基于翻轉課堂教學模式的項目化教學。實踐表明，該班學生學習積極性高，課堂上學習氣氛濃烈。95%的學生能夠完成課前學習任務，90%以上的學生能夠完成所有項目的實驗，并撰寫實驗報告。與傳統教學方法相比，該班學生的考核結果有顯著提高。其中，考評為優的學生比例提高了10%，考評為良的學生比例提高了15%。

三、結語

大數據分析創新課程是課題組所在學校數據科學與大數據技術專業開設的一門創新專業課程。為了提高學生的動手實踐能力，課題組制定了基于翻轉課堂教學模式的大數據分析創新課程項目化教學設計方案。首先，根據大數據分析過程，引入項目化教學設計。其次，基于翻轉課堂的混合式教學模式，采用個性化教學和有針對性的講解。最后，借助現代化信息工具，豐富課堂互動形式，優化考核方式，多視角、多維度評價學生，提高學生的自主學習能力和學習積極性。實踐表明，基于翻轉課堂教學模式引入項目化的教學設計在大數據分析創新課程中的改革成效顯著，能夠達到預期的教學目標。

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責編：初 心