基于二元Logistic回歸的云班課混合式教學(xué)對大學(xué)生學(xué)習(xí)成績的影響

連穎穎，魏 超，陳 越，楊友靜

(安陽師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院 河南 安陽 455000)

0 引言

隨著時代的發(fā)展，多媒體、計算機等技術(shù)在教育教學(xué)中被廣泛應(yīng)用，教育教學(xué)信息化已經(jīng)成為現(xiàn)代教育的重點。近年來藍墨、超星、智慧課堂教學(xué)云平臺的誕生，將信息化教學(xué)運用到課堂，在實踐中取得了很好的成果。云班課教學(xué)在課堂中運用現(xiàn)代化教學(xué)工具與學(xué)生進行實時互動，達到了很好的教學(xué)效果。大學(xué)生的手機普及率已達到100%，為我們云班課混合式教學(xué)在課堂中的應(yīng)用提供了條件。同時考慮到大學(xué)生在課堂上對手機的自控能力不強，管制效果不佳的現(xiàn)狀，需要轉(zhuǎn)變方式將手機變?yōu)閷W(xué)習(xí)的工具，讓學(xué)生能更好的參與課堂學(xué)習(xí)[1]。基于此原因，本文將探究云班課在大學(xué)教學(xué)中的作用與效果，將信息化教學(xué)更好的運用到教學(xué)中。

目前云班課教學(xué)模式已經(jīng)有很多人開始進行探索與應(yīng)用，文獻[2]將微生物教學(xué)與云班課相結(jié)合，實行線上線下混合式教學(xué)。線下講授基礎(chǔ)知識，線上實行推送資源，將學(xué)生零碎時間充分利用。通過學(xué)生每次完成任務(wù)所獲得的經(jīng)驗值進行小組比拼，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。文獻[3]就云班課混合式教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的特點進行了討論。根據(jù)實踐驗證應(yīng)用云班課混合式教學(xué)模式比傳統(tǒng)教學(xué)存在更大的優(yōu)勢。打破了時間、空間與地域的限制；改變了教學(xué)方式，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；減少了學(xué)習(xí)難度；教師更容易掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，隨時調(diào)整教學(xué)進度。文獻[4]中給出了利用云班課進行翻轉(zhuǎn)式教學(xué)時的具體功能及應(yīng)用這些功能帶來的優(yōu)點，并且已經(jīng)在現(xiàn)實中取得了不錯的教學(xué)成果。云班課可以通過一鍵簽到、手勢簽到或位置簽到來完成課堂簽到, 并且要求學(xué)生打開手機位置信息, 實時掌握學(xué)生簽到位置。相比較傳統(tǒng)的點名方式要快捷方便許多, 提高了課堂教學(xué)效率。課堂提問環(huán)節(jié)，教師可以通過隨機搖一搖來選人, 或者是學(xué)生通過電子設(shè)備舉手、搶答等來選人, 這種教學(xué)模式趣味性和隨機性更強, 使學(xué)生能集中注意力, 提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。課上通過頭腦風(fēng)暴、問卷調(diào)查、討論答疑等形式讓學(xué)生對某一問題發(fā)表自己的見解, 大家也可以相互學(xué)習(xí), 充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。對于一道有難度的數(shù)學(xué)題，頭腦風(fēng)暴模式可以讓學(xué)生充分發(fā)揮想象力，同時也給那些內(nèi)向的學(xué)生多一些回答的機會。課程結(jié)束之后，可以隨時隨地進行課堂測試，檢驗學(xué)習(xí)效果, 快捷方便, 及時掌握學(xué)生對知識的掌握情況。

已有的實踐探索了云班課混合式教學(xué)在課前、課中、課后階段的使用情況，及在教學(xué)中所取得的效果。然而，對于云班課的后臺數(shù)據(jù)與學(xué)生成績之間聯(lián)系的研究卻很少。本文基于多元線性回歸分析與二元Logistic回歸分析，以在校大學(xué)生為研究對象，結(jié)合云班課在數(shù)學(xué)教學(xué)中的實踐成果，分析了云班課后臺數(shù)據(jù)與學(xué)生成績之間的關(guān)系。

1 云班課后臺數(shù)據(jù)與現(xiàn)實中學(xué)生成績的聯(lián)系

1.1 云班課應(yīng)用中的實踐效果

在實踐中教師可以向?qū)W生隨時分享資源，即使不在上課時間，也可通過藍墨云班課平臺推送一些數(shù)學(xué)資源，供學(xué)生觀看。并且學(xué)生和教師之間可以在討論答疑區(qū)進行互動，可以讓學(xué)生學(xué)到更多的東西。同時教師可以根據(jù)內(nèi)容點擊率和問答討論區(qū)情況，了解學(xué)生的掌握情況，為下次上課做好準(zhǔn)備。在課堂互動環(huán)節(jié), 學(xué)生通過頭腦風(fēng)暴、問卷調(diào)查、討論答疑等形式對某一問題發(fā)表自己的見解,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，上課睡覺現(xiàn)象明顯減少。其次，之前學(xué)生上課出現(xiàn)用手機觀看與學(xué)習(xí)無關(guān)的內(nèi)容，在此學(xué)期實踐過程中，這種現(xiàn)象得到明顯的改善。因為藍墨云班課的這種形式，讓更多的學(xué)生參與了課堂，也使數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不在那么無聊，玩手機現(xiàn)象自然而然就減少了。藍墨云班課平臺使教師可以隨時監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，對那些表現(xiàn)積極的學(xué)生給予經(jīng)驗值獎勵，對那些參與度不夠的學(xué)生加以引導(dǎo)。整個學(xué)期下來，整班的學(xué)習(xí)成績較上一學(xué)期有明顯的提高，特別是那些原本不愛學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，上課總是不聽講的學(xué)生，進步更大，他們的學(xué)習(xí)態(tài)度和情緒也都變得十分高漲。

1.2 云班課后臺數(shù)據(jù)的應(yīng)用

本文以大學(xué)生為研究對象探究云班課的教學(xué)效果?？紤]到大學(xué)生對期末掛科情況關(guān)注很高，所以本文利用數(shù)學(xué)系280名學(xué)生使用云班課的后臺數(shù)據(jù)，對學(xué)生的期末掛科情況應(yīng)用二元Logistic回歸分析進行預(yù)測，并與真實情況進行比較，得出預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確率，從而提前預(yù)測出大學(xué)生是否存在掛科風(fēng)險。對存在掛科風(fēng)險的學(xué)生提前給予指導(dǎo)和關(guān)注，從而減少掛科率。

為了探究云班課后臺數(shù)據(jù)與學(xué)生掛科率之間的關(guān)系，選用測試成績、發(fā)帖數(shù)、訪問量、訪問天數(shù)、上課簽到五個變量來探討各個因素對學(xué)生的期末成績的影響，進而推斷學(xué)生期末掛科情況。訪問量、上課簽到、訪問天數(shù)可以反應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及對這門課程的關(guān)注程度。發(fā)帖數(shù)與測試成績則客觀反映了學(xué)生對這門課程的掌握程度。因此，選用這五個因素用來研究使用云班課的學(xué)習(xí)效果與現(xiàn)實中學(xué)生成績之間的聯(lián)系是比較客觀和準(zhǔn)確的。

本文首先建立回歸方程研究學(xué)生期末成績與測試成績、發(fā)帖數(shù)、訪問量、訪問天數(shù)、上課簽到五個變量之間的關(guān)系。因為學(xué)生的期末成績直接反應(yīng)期末掛科事件是否發(fā)生，因此將因變量改為學(xué)生期末掛科事件發(fā)生的概率。將測試成績、發(fā)帖數(shù)、訪問量、訪問天數(shù)、上課簽到作為自變量，并且分別將5個變量設(shè)為x1、x2、x3、x4、x5。應(yīng)用回歸分析可以得到多元線性回歸方程變量的系數(shù)，進而可得到各因素之間的相關(guān)性，如表1所示。

從表1可知，影響學(xué)生通過考試最大的因素是測試成績，相關(guān)性高達0.840。而影響學(xué)生通過考試最小的因素是上課簽到，因為當(dāng)下對大學(xué)生考勤要求較嚴(yán)，大多數(shù)學(xué)生都能做到按時簽到，因此學(xué)生是否通過考試與上課簽到相關(guān)性較低。由此可知，與學(xué)生成績合格關(guān)系最密切的是測試成績。通過多元線性回歸可以得到變量系數(shù)，如表2所示。

表1 皮爾遜相關(guān)系數(shù)表

表2 多元線性回歸方程變量系數(shù)

從上表可知，部分變量系數(shù)的顯著性值沒有通過檢驗，因此不會對學(xué)生期末成績掛科率造成顯著性影響。根據(jù)上表，各變量的VIF取值均接近于1。因此，不是由于變量之間的多重共線性較大導(dǎo)致系數(shù)顯著性未通過檢驗。所以選擇去掉其中顯著性值最大的變量，將上課簽到進行移除，再次進行求解回歸方程系數(shù)操作，此時可得到變量系數(shù)如表3所示。

表3 多元線性回歸方程變量系數(shù)(改進)

從上表可知，全部變量系數(shù)的顯著性值均小于0.05，因此表中變量會對學(xué)生期末成績掛科率造成顯著性影響。因此根據(jù)上表可得多元線性回歸方程為：

y=-0.489+0.014x1+0.004x2+0.0035x3+0.003x4

由多元線性回歸方程知，所選自變量系數(shù)均為正數(shù)，因此每個變量對學(xué)生期末掛科概率都成正向影響。并且自變量系數(shù)越大，對因變量y的影響程度就越大。測試成績相對于其他三個變量來說，對學(xué)生期末掛科影響較大。由于測試成績更能直接反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，因此它對學(xué)生期末掛科的影響高于其他三個變量。

通過以上多元線性回歸方程可知，最后影響學(xué)生掛科的因素只有測試成績、發(fā)帖數(shù)、訪問量和訪問天數(shù)四個變量，用這四個變量應(yīng)用二元Logistic回歸對學(xué)生期末掛科進行預(yù)測。通過預(yù)測準(zhǔn)確率來檢驗測試成績、發(fā)帖數(shù)、訪問量和訪問天數(shù)四個變量是否可以預(yù)測學(xué)生的期末掛科情況。

本文將Y=1定義為學(xué)生不掛科，Y=0定義為學(xué)生掛科，即

Y={1,學(xué)生不掛科

0，學(xué)生掛科

通過p=p(y-1)的Logit變換建立回歸公式：

其中，p為Y=1時的概率，當(dāng)p的取值在0到0.5表示為此事件不發(fā)生；0.5到1表示為此事件發(fā)生。通過運用二元Logistic回歸進行求解可得：

經(jīng)預(yù)測280名學(xué)生中有30名學(xué)生會出現(xiàn)期末掛科的情況，結(jié)合本學(xué)期的期末成績發(fā)現(xiàn)此班級掛科人數(shù)為32人，預(yù)測正確率為93.75%，預(yù)測準(zhǔn)確率很高。因此通過云班課中任務(wù)完成情況可反應(yīng)此學(xué)生的期末掛科事件是否可能發(fā)生。

結(jié)合云班課實施混合式教學(xué)，應(yīng)用云班課App記錄了學(xué)生的線上學(xué)習(xí)情況，通過云班課后臺記錄的這些數(shù)據(jù)，運用二元Logistic回歸分析進行預(yù)測，可以提前了解學(xué)生本學(xué)期的學(xué)習(xí)情況，預(yù)測學(xué)生期末掛科的概率。由于線上課程結(jié)束時間比線下期末考試時間提前。因此，對存在掛科風(fēng)險的學(xué)生發(fā)出警告，引起他們的注意，進而督促他們好好學(xué)習(xí)，減少了期末掛科率。

2 結(jié)論

首先，通過應(yīng)用280名大學(xué)生云班課后臺數(shù)據(jù)，建立學(xué)生期末掛科率與測試成績、發(fā)帖數(shù)、訪問量、訪問天數(shù)、上課簽到五個變量之間的回歸方程。其次，對學(xué)生的期末掛科情況應(yīng)用二元Logistic回歸分析進行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確率高達93.75%。最后，得出云班課后臺數(shù)據(jù)可以對學(xué)生掛科情況做出較準(zhǔn)確的預(yù)測，這一結(jié)論也證明云班課能很好地運用于教學(xué)中。

通過整個學(xué)期的實踐和使用數(shù)據(jù)比對，發(fā)現(xiàn)云班課混合式教學(xué)模式較傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在很大的優(yōu)點。它為傳統(tǒng)的課堂教學(xué)注入了活力, 改變了傳統(tǒng)教學(xué)中對于課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)無法監(jiān)控的局面, 不僅讓手機成為學(xué)習(xí)的工具, 還通過實時文字、圖片、視頻吸引了學(xué)生的注意力, 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣, 讓學(xué)生更有參與感與成就感。同時用學(xué)習(xí)“擠占”了游戲和娛樂的空間, 也使教學(xué)效果更易評估和檢測[5]。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比, 云班課下新型教學(xué)模式具有科學(xué)性和實踐性，讓學(xué)生可以隨時隨地學(xué)習(xí), 實現(xiàn)了師生間的實時互動，達到學(xué)習(xí)效果的最優(yōu)化。移動混合式教學(xué)教師以啟發(fā)式教學(xué)為主, 學(xué)生是課堂的主體，教師通過引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、自主發(fā)現(xiàn)問題的能力，讓學(xué)生獲得成就感, 從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性與積極性，這為枯燥的大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，提供了無限的生機。綜上所述，云班課在本次的數(shù)學(xué)教學(xué)實踐中取得了良好的效果，適用于大學(xué)教學(xué)。

最后，以一學(xué)期應(yīng)用云班課的經(jīng)驗，提出對云班課的4條建議。

1.教師推送的視頻資源中可增加彈幕功能，讓學(xué)生暢所欲言，使嚴(yán)謹?shù)臄?shù)學(xué)教學(xué)視頻活潑起來，增加趣味性，這樣更有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

2.實踐中發(fā)現(xiàn)云班課使用對網(wǎng)絡(luò)要求很嚴(yán)格，在網(wǎng)絡(luò)不好的教室定時簽到很容易無法正常操作，在加載視頻時也會出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，因此需要學(xué)校加強校園網(wǎng)建設(shè)。

3.學(xué)生可查閱的云教材較少，開放性不強。因此可增加其他高校的云教材，實施免費共享，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)本校課程，而且還可以學(xué)習(xí)其他高校的課程，為喜歡學(xué)習(xí)的學(xué)生提供更廣闊的平臺。

4.實踐中發(fā)現(xiàn)課程建設(shè)環(huán)節(jié)過于繁瑣，對教師操作要求較高。這對于那些沒有經(jīng)驗的新教師來說很麻煩，需要花時間進行培訓(xùn)。