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1計算機基礎教育面臨的問題

目前，國內高等院校的計算機基礎教育更多地沿用了傳統計算機教育的方法，只注重講授計算機的理論知識和操作要領，未考慮學生學習的效果。這導致學生只是記住一些概念和理論，能做基本的操作，卻很難用所學的知識靈活地解決實際問題。當前大學計算機基礎教育面臨以下4個問題：

（1）學生的計算機應用能力差異大

高等院校的學生來自全國各地，而不同地區的中小學計算機教育水平參差不齊。單一的課堂教學已無法保證所有的學生學得會、學得好，這給教學帶來了問題。

（2）教學和實驗的學時嚴重不足

目前，各個高校都在減少課時，教師只能在課堂上和實驗中加大講授的知識量，加快教學進度。當一個教師面對幾十個學生時，基礎較差的學生往往得不到教師足夠的指導和練習時間，這給輔導答疑帶來了問題。

（3）學習的結果與過程未被記錄下來

學生可以利用豐富的網絡資源鞏固課堂內容，擴大知識面，加深對知識的理解。在傳統教學中，教師往往忽視了學生的課后學習，沒有記錄學習結果與過程，這給教育過程的改進帶來了問題。

（4）目前的網絡教學系統很少區分學習個體

網絡教學系統能夠提供大量的多媒體教學資源，幫助教師進行課后輔導答疑，卻很少區分學習個體，導致缺乏個體相關的數據，從而難以提供個性化的指導，這給網絡教學系統的智能化帶來了問題。這些問題歸根結底是數據的問題，是數據沒有被有效地規劃和整合的問題。我們把與學習過程相關的大量數據收集起來，對這些數據進行分析，挖掘出有價值的信息，最后傳遞給學習者，這是一種解決計算機基礎教育所面臨問題的可行方法。

2面向計算機基礎教育的大數據

在當前知識大爆炸的時代，人們獲取知識的途徑不僅僅局限于課堂，更多的是網絡資源。當代的大學生接受新生事物更快，更愿意在特定的學習情境下去主動構建知識。因此，大學計算機基礎教育需要改革現有的教育模式，將大數據技術融入到大學計算機基礎教育中，建立與時俱進的大數據驅動的教育模式可以有效解決上述問題。在大數據時代涌現出大量的網絡教學系統，隨著這些網絡教學系統的推廣和普遍應用，使用者數量急劇增加，產生了大量的數據。數據之間可能存在某種聯系，對這些聯系進行分析和挖掘可能會找到有價值的信息。將有價值的信息展現出來，能夠幫助我們做出正確的決策。在人類社會的發展已經由動力驅動轉變為數據驅動的背景下，教育正在發生著一場新的變革，大學計算機基礎教育也面臨著類似的機遇和挑戰。通過網絡教學系統，可以更加方便地獲取和利用大學計算機基礎教育相關的各種數據

。大學計算機基礎教育涉及的數據主要有以下幾種：

（1）課件。課件是文字、聲音、圖像、動畫等素材的集合，幫助教師更加生動地講解課程內容，主要使用PPT和Flash兩種文件。

（2）視頻。視頻是將教師在課堂上的授課內容錄制下來，為學生提供課后學習的方式。學生可以在教學系統中下載或在線學習視頻內容。

（3）題目。題目主要用于測試學習效果，包括判斷題、填空題、選擇題、問答題、程序設計題等各種題型。

（4）問題。學生在學習過程中遇到的問題，通過教學系統提交給教師。這些問題反映了學習的難點，是教師在課堂上需要詳細講解的教學內容。

（5）代碼。代碼是學生做程序設計類題目時所編寫的程序代碼。學生編寫代碼的質量可以由教師評判，也可以由系統自動評判。

（6）行為。行為用來記錄學生的學習活動，如課件下載行為、視頻點播行為、作業瀏覽行為、編程行為等。這些行為能夠反映出學生的學習情況。

（7）缺陷。缺陷是學生提交的作業中包含的各種錯誤，反映了學習過程中存在的問題。對教學系統而言，這些數據是進行個性化推薦學習的參考依據；對教師而言，這些數據能夠提示教學過程中需要特別關注的地方。

（8）過程。過程是指在教學過程中收集到的一些宏觀數據，如課件學習過程、視頻學習過程、測試過程等。這些過程能夠反映出學生學習的個體差異。

3大數據驅動的新模式

在大數據時代，我們可以利用大數據技術在大量與學習相關的數據中挖掘出有價值的信息。這些信息能夠幫助學生更加科學有效地學習，較好地解決當前計算機基礎教育面臨的問題。因此，我們將大數據技術融入到大學計算機基礎教育中，提出一種大數據驅動的計算機基礎教育新模式。它是在有效規劃和整合計算機基礎教育大數據的前提下，為學生提供各種自主學習資源和服務的新模式。學生和教師在使用各種網絡教學系統時，輸入的數據和學習行為都被系統記錄下來。利用大數據技術對記錄下來的數據進行分析，挖掘出與學生學習特征相關的數據。這些數據為學生的后續學習提供個性化的推薦，規劃個性化的學習路線；向教師反饋學生的學習行為和效果，為后續教學提供個性化的推薦，幫助教師改進教學方法。以在線課程系統、在線編程系統和在線答疑系統為代表的各種網絡教學系統目前得到了廣泛的應用，這些系統本質上都是大數據驅動。實踐證明，這些系統的應用將為學生學習和教師教學提供實質性的幫助。

1）在線課程系統是課堂教學的延伸

大型開放式網絡課程MOOC是國際上流行的教學平臺。自2013年5月以來，北京大學、清華大學、復旦大學、上海交通大學等國內一流高校紛紛宣布加入MOOC，向全球提供免費的在線課程。MOOC采用云計算架構，提供大量的視頻學習資源和人機交互功能。學生提交作業后，系統能自動評判作業的質量，以評估學習效果。MOOC的出現給計算機基礎教育帶來巨大影響。MOOC解決了學生計算機應用能力差異大的問題，學生不管基礎如何，都能找到與之相應的學習內容；MOOC彌補了課堂教學學時不足的問題，學生能在課后隨時隨地找到學習資源；MOOC能夠記錄學習的結果與過程以及作業中的錯誤等，這些對于改進教學方式和調整教學重點等都有意義。

2）在線編程系統是實驗環節的補充

隨著SaaS技術(軟件即服務)的不斷成熟，出現了許多功能強大的在線編程系統。這給大學計算機基礎教育中的程序設計類課程的實驗教學

帶來了巨大的幫助。使用在線編程系統進行實驗的好處有以下幾點：

（1）教師不用在實驗室的每臺計算機中安裝軟件，學生通過瀏覽器就可以編寫程序；

（2）學生編寫的代碼都存儲在云端，能上網的地方就能練習編程，并且隨時可以修改代碼，解決了實驗教學學時不足的問題；

（3）在線編程系統主要記錄代碼和代碼編寫的過程，能夠收集實驗過程中與學習相關的數據。國外在線編程系統CodeCademy提供了一種學習編程的新方式。它的用戶群是零基礎的學習者，所以CodeCademy創設趣味性的學習環境，手把手幫助學習者了解編程的過程。它的在線編輯器能讓學習者不用尋找、下載和安裝編程環境就可以在網絡上編程。在線編程系統不僅為實驗教學提供了方便的實驗環境，還能收集大量的程序代碼和學生的編程行為，有助于分析學生的學習特點與習慣，區分學習個體，為制訂個性化學習路線提供有價值的數據。

3）在線答疑系統是課后輔導的平臺

學生在學習過程中常常會遇到很多問題，這些問題如果能及時得到解答，就能促進學生更深入地學習；反之，就會影響學生的學習效果和積極性。目前，互聯網上已經出現了許多人工解答和自動解答的系統。有代表性的是上海交通大學的遠程教育設計中心設計開發的AnswerWeb自動答疑系統，它是一個動態的問題及答案的數據庫。學生輸入關鍵詞后可以在系統已有的問題和答案數據庫中查找相關的材料。如果沒有找到答案，則會自動轉發給教師請求幫助解答。隨后，新的提問和答案將被增加到系統庫中。系統會記錄所有的問題和答案以及學生提問過程中的行為。在線答疑系統應用到大學計算機基礎教育中，解決了教師無法在課后對每位學生進行輔導答疑的問題。同時，利用大數據技術，答疑系統將學生提問和獲得解答的行為記錄下來，自動的分析這些數據，挖掘學習個體特征，為學生的后續學習提供個性化的推薦。

4結語

計算機基礎教育必須與時俱進，通過轉變教育模式才能滿足社會的需求。大數據驅動的計算機基礎教育新模式不僅有利于解決當前大學計算機基礎教育面臨的問題，而且能推薦個性化的學習規劃，為學生找到適合自己的學習路線。網絡教學系統在收集了大量的學習過程數據后，對這些數據進行分析、挖掘，進而延伸課堂教學，補充實驗環節，實現課后輔導，并向學生推薦個性化的學習路線。大數據驅動的新模式給計算機基礎教育帶來了新天地。

作者：明喆 陳荊亮 朱愗云 單位：湖北工業大學計算機學院