任務(wù)驅(qū)動(dòng)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在大數(shù)據(jù)技術(shù)課程中應(yīng)用探索

朱誠(chéng)　張武

摘要：任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方式是針對(duì)傳統(tǒng)的課堂講授課后練習(xí)這種教學(xué)方式的改革，翻轉(zhuǎn)課堂是有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)動(dòng)力的教學(xué)模式，該文分析了任務(wù)驅(qū)動(dòng)和翻轉(zhuǎn)課堂的特點(diǎn)，提出了將任務(wù)驅(qū)動(dòng)和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)模式，介紹了在大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的教學(xué)過程中采用這種教學(xué)模式的實(shí)踐過程，驗(yàn)證了任務(wù)驅(qū)動(dòng)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的有效性。

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動(dòng);翻轉(zhuǎn)課堂;大數(shù)據(jù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）11-0108-02

1 引言

自“大數(shù)據(jù)”概念于2008 年被提出[1]之后，大數(shù)據(jù)技術(shù)逐步引起了學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè) 界、政府部門和其他組織的關(guān)注，許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到了大數(shù)據(jù)的重要性并開始實(shí)施大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，同時(shí)也注重加強(qiáng)大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng);在我國(guó)，2015年8月《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要的通知》明確指出了要?jiǎng)?chuàng)新人才培養(yǎng)模式，建立大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)體系;各高等院校逐步開始開設(shè)大數(shù)據(jù)技術(shù)的相關(guān)課程，并把此類課程列為信息相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)課程;然而，作者在自己的工作中發(fā)現(xiàn)，大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的教學(xué)模式若采用傳統(tǒng)的理論講解與綜合實(shí)踐操作訓(xùn)練的教學(xué)模式往往難以取得良好的預(yù)期效果，在新工科背景下，課程體系中的不同課程可采取不同的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)以服務(wù)課程目標(biāo)實(shí)現(xiàn)來選擇教學(xué)方式[2]。為此，我借鑒并整合了新工科背景[3]下的任務(wù)驅(qū)動(dòng)與翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，將它用在大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的教學(xué)中，取得了較好的效果。

2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

在以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教與學(xué)的方式中，學(xué)生圍繞教師精心布置的各項(xiàng)任務(wù)展開學(xué)習(xí)，以任務(wù)的完成結(jié)果檢驗(yàn)和總結(jié)學(xué)習(xí)過程等;也就是說：任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式中，要求教師將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)分散在一系列任務(wù)中，利用任務(wù)把這門課程的知識(shí)與技能串起來，每一個(gè)任務(wù)都具有明確的目標(biāo)，最后根據(jù)學(xué)生對(duì)任務(wù)目標(biāo)完成的情況來對(duì)本次學(xué)習(xí)做檢驗(yàn)總結(jié);許多教學(xué)實(shí)踐表面：任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方式特別適合用于高校工科的許多課程[4]。

當(dāng)前信息化時(shí)代的到來，為高校教學(xué)改革提供了發(fā)展新思路，翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)運(yùn)而生，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式要求教師重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生;實(shí)踐證明，這一教學(xué)方式不僅能夠增加師生之間學(xué)習(xí)互動(dòng)，而且可充分體現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)方式;特別對(duì)于新工科的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)來說，采用翻轉(zhuǎn)課堂是培養(yǎng)學(xué)生新工科所需能力的理想教學(xué)方式[5]。

將任務(wù)驅(qū)動(dòng)與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合起來并應(yīng)用到大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)踐過程中，無疑也是非常有益的探索，理由如下：首先，大數(shù)據(jù)的生命周期來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)是綜合了采集、預(yù)處理、存儲(chǔ)、分析及可視化等多個(gè)環(huán)節(jié)所需的很多項(xiàng)涉及信息技術(shù)的多個(gè)子領(lǐng)域的眾多知識(shí)，要求學(xué)生圍繞分布式存儲(chǔ)和分布式計(jì)算兩個(gè)層面，理解或掌握將先修課程（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、語(yǔ)言編程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算、數(shù)據(jù)分析等）的知識(shí)綜合應(yīng)用起來處理大數(shù)據(jù)場(chǎng)景的問題，特別適合教師按照課程目標(biāo)要求，把多個(gè)知識(shí)點(diǎn)串在一起，設(shè)計(jì)出一個(gè)個(gè)大小合適的任務(wù)，不僅可以讓學(xué)生有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，也可以實(shí)現(xiàn)多課程聯(lián)動(dòng)，更好地培養(yǎng)本科生的大數(shù)據(jù)實(shí)踐技術(shù)能 力和綜合應(yīng)用能力[6]。其次，信息技術(shù)的快速發(fā)展給翻轉(zhuǎn)課堂提供了良好的便利，通過課前設(shè)計(jì)、課中實(shí)踐和課后互動(dòng)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的任務(wù)驅(qū)動(dòng)與翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實(shí)踐

在大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)踐中，國(guó)內(nèi)高校多以Hadoop平臺(tái)為實(shí)例來講解大數(shù)據(jù)技術(shù)的基本原理和大數(shù)據(jù)主要應(yīng)用[7]，實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法可以有效防止教師的課程教學(xué)過于偏重理論，避免出現(xiàn)“老師講，學(xué)生聽” 為主的方式，同時(shí)，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，如完全依賴全部模塊化設(shè)計(jì)、自動(dòng)化程度高的大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，容易使學(xué)生忽略許多課程的原理內(nèi)涵以及實(shí)際分析和具體操作的過程，而通過布置合適任務(wù)給學(xué)生，讓學(xué)生充足的時(shí)間來進(jìn)行思考判斷，分析解決問題所需的原理和方法，就可以激起他們對(duì)學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐高度結(jié)合，體現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”。

由于大數(shù)據(jù)技術(shù)課程涉及非常多學(xué)生前期學(xué)習(xí)過的課程知識(shí)，一定會(huì)存在學(xué)生在解決大數(shù)據(jù)技術(shù)問題時(shí)，遺忘了相關(guān)的內(nèi)容或不會(huì)靈活使用先前學(xué)過的知識(shí)技術(shù)，這種情況下，由于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生先期自主學(xué)習(xí)，把大量珍貴的課堂教學(xué)時(shí)間留給了師生交互，教師會(huì)有很多的時(shí)間與精力為不同的學(xué)生做分類指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決在完成各自任務(wù)時(shí)遇到的各種大大小小的困難，不僅能取得較好的效果也充分體現(xiàn)了教學(xué)個(gè)性化。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，任務(wù)驅(qū)動(dòng)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，翻轉(zhuǎn)課堂是教師組織教學(xué)的方式方法，都要求教師在充分備學(xué)生的情況下，完成課程教學(xué)設(shè)計(jì)，其核心就是任務(wù)設(shè)計(jì)和翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)。

3.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的任務(wù)設(shè)計(jì)

任務(wù)設(shè)計(jì)不僅要給學(xué)生設(shè)置自主學(xué)習(xí)的課題目標(biāo)，還要提供引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)過程中解決問題的思路方向，因此教師首先要對(duì)課程進(jìn)行深入的分析，在進(jìn)行課題設(shè)置時(shí)要把課程內(nèi)容目標(biāo)與的學(xué)生的學(xué)習(xí)過程融為一體，確保學(xué)生在完成任務(wù)課題過程包含所有必須學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，所以先要求教師梳理課程的知識(shí)體系，將知識(shí)點(diǎn)一一整理出來，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的課程教學(xué)中，作者采用了繪制思維導(dǎo)圖的方法將每個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)做了整理，以大數(shù)據(jù)處理分析中MapReduce這章為例，如圖1為次章的主要知識(shí)點(diǎn)：

知識(shí)點(diǎn)整理好之后，就可以依據(jù)學(xué)生的前期學(xué)習(xí)情況來設(shè)計(jì)難度合適的任務(wù)了，在MapReduce這章，我設(shè)計(jì)的任務(wù)是基于MapReduce的基因序列BLAST算法[8]比對(duì)，并在任務(wù)中告知基因數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和序列表達(dá)形式，以及BLAST算法的非并行算法思路和步驟，要求學(xué)生基于MapReduce模型設(shè)計(jì)出BLAST算法的并行算法;此任務(wù)實(shí)際上要求學(xué)生在理解分布式并行編程方式和MapReduce模型之后，并且在掌握了Map和Reduce函數(shù)的功能和設(shè)計(jì)思路的基礎(chǔ)上，依據(jù)MapReduce工作流程來完成設(shè)計(jì)，另外，序列對(duì)比的方法與實(shí)例分析中單詞統(tǒng)計(jì)的方法類似，就是“多字符串匹配”;所以，本任務(wù)涉及了本章幾乎全部理論知識(shí)點(diǎn)和一個(gè)實(shí)例分析，可以滿足翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)需求;當(dāng)然，此任務(wù)還涉及了前期學(xué)習(xí)的分布式存儲(chǔ)和分布式數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)知識(shí)，但不影響學(xué)生將其解決任務(wù)的重心放在MapReduce的分析與編程設(shè)計(jì)上。

3.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐步驟可以分成：課前設(shè)計(jì)——課中實(shí)踐——課后互動(dòng)三個(gè)階段，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，教師完成任務(wù)設(shè)計(jì)之后，就要在課前設(shè)計(jì)階段將任務(wù)布置給學(xué)生，并做一些相關(guān)的學(xué)習(xí)引導(dǎo)工作，比如簡(jiǎn)單講授本章知識(shí)點(diǎn)，還要講解不涉及但任務(wù)中又提出要求的背景知識(shí)以及任務(wù)的核心要求;在課中實(shí)踐階段，學(xué)生以小組形式先進(jìn)行課下實(shí)踐，與此同時(shí)，教師對(duì)每組學(xué)生的實(shí)踐過程進(jìn)行巡視，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展和任務(wù)完成情況，同時(shí)給學(xué)生提供引導(dǎo)性的指導(dǎo);等各個(gè)小組任務(wù)基本完成后，教師召集學(xué)生在課堂進(jìn)行課后互動(dòng)，各小組匯報(bào)自己小組的工作，并接受教師和其他小組的點(diǎn)評(píng)和提問。

在作者的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐中，絕大多數(shù)學(xué)生能在老師的幫助下，都能以小組的形式較好地完成每章設(shè)計(jì)的任務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)技術(shù)是一門知識(shí)交叉性和應(yīng)用綜合性很高的課程，學(xué)生需要對(duì)前修課程知識(shí)掌握得非常扎實(shí)才能取得良好的學(xué)習(xí)效果，通過實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)模式，在翻轉(zhuǎn)課堂的三個(gè)環(huán)節(jié)中，教師的啟發(fā)和引導(dǎo)，學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)不僅能提高本門課的學(xué)習(xí)效率，還能有效促進(jìn)學(xué)生回憶鞏固前修課程的相關(guān)知識(shí)，通過任務(wù)進(jìn)程中的巡視輔導(dǎo)，教師給予學(xué)生更個(gè)性化的指導(dǎo)，從而有針對(duì)性地彌補(bǔ)學(xué)生能力的短板，同時(shí)，在教師點(diǎn)評(píng)、各小組的交流和討論中，同學(xué)們開闊了視野，訓(xùn)練了溝通與表達(dá)能力、批判思維能力。

學(xué)生評(píng)教顯示，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式均得到了較高認(rèn)可，學(xué)生的學(xué)習(xí)獲得感也比較強(qiáng)，這表明了以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是有效的。

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