基于協(xié)同過濾算法的微課資源開發(fā)與應(yīng)用平臺在高職計算機教育中的應(yīng)用探究

吳枰

關(guān)鍵詞：協(xié)同過濾算法；微課；高職；計算機；評量

0 引言

信息化教學(xué)是現(xiàn)代教育的發(fā)展方向，微課已經(jīng)作為一種重要的教學(xué)資源應(yīng)用在了計算機通識教育的課堂上，使教學(xué)更直觀且更具針對性。但是大部分教師缺少獲取微課資源的途徑，且微課的質(zhì)量不能滿足上課需求[1-3]。例如：微課錄制時鏡頭單一、缺乏多媒體元素、沒有趣味性、時長控制不到位、字幕缺失或者大小不合理、與當(dāng)前課程知識匹配不完全一致等。亟須提升教師自主開發(fā)能力，錄制適合自己課堂需求的微課資源，做到重點突出，詳略得當(dāng)。目前大部分的微課資源平臺主要有兩種提供微課的方式：一種是提供搜索欄，學(xué)生可以根據(jù)自己的需求進行搜索，搜索引擎會根據(jù)學(xué)生提供的關(guān)鍵字進行搜索匹配。另一種是平臺按照預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)對微課進行了分類，學(xué)生根據(jù)自己的需求在相關(guān)的分類目錄下尋找。但是由于高職院校學(xué)生學(xué)情差異很大、學(xué)習(xí)能力薄弱，部分學(xué)生獲取知識的本領(lǐng)有限，不能有效的檢索到自己的需求，這就需要提供一個能夠依據(jù)學(xué)生的學(xué)情自主推薦微課資源的平臺[4-6]。計算機通識教育是一個閉環(huán)的過程，不僅要側(cè)重教學(xué)環(huán)節(jié)，更要關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，根據(jù)學(xué)習(xí)的效果及時對微課資源進行調(diào)整[7-9]。本文首先闡述了進行本課題研究所用到的理論基礎(chǔ)，并針對上文所提出的問題設(shè)計了微課資源的開發(fā)與應(yīng)用平臺。實踐結(jié)果表明，本平臺可以有效地提升教師微課的自主開發(fā)能力，使教師深入理解微課開發(fā)的策略。同時考慮到不同學(xué)生學(xué)習(xí)層次的差異性，平臺通過整合協(xié)同過濾算法為學(xué)生個性化地推薦微課資源，豐富了學(xué)生的知識體系，使學(xué)生的學(xué)習(xí)意愿得到提升。最后，平臺要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并及時進行反饋，為下一步的教學(xué)改革和微課資源的調(diào)整指明了方向。

1 方法

1.1 微課資源開發(fā)方法

微課開發(fā)要緊緊圍繞教學(xué)內(nèi)容展開，規(guī)范微課的設(shè)計流程，同時兼具互動性、趣味性和創(chuàng)新性。微課的目標(biāo)并不是要展現(xiàn)出本節(jié)課程的所有內(nèi)容，而是要把課本中易于微課展示的內(nèi)容挑選出來進行制作，用以豐富教學(xué)形式和方法。微課使用過程中需要配合試題、課件、難點反思和專家點評等，它們是一個有機的整體，不可分割。微課開發(fā)的流程包括確定教學(xué)目標(biāo)、提取教學(xué)知識點、準(zhǔn)備配套素材、錄制教學(xué)視頻、對視頻進行優(yōu)化調(diào)整，只有按照規(guī)范進行開發(fā)才能保證微課的質(zhì)量。此外，現(xiàn)階段的課堂對微課的利用進行了延伸，從最初只是教師課堂教學(xué)講解的補充內(nèi)容，演變成一種互動的工具。合理地設(shè)計好微課中的互動環(huán)節(jié)會極大地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能夠?qū)崿F(xiàn)把課堂交還給學(xué)生，做到以學(xué)生為主體，增強學(xué)生主動學(xué)習(xí)和探索的意識。教師的角色更多的是引導(dǎo)而不是灌輸，學(xué)生自己主動獲取的知識印象最深，也減少了課后知識的遺忘，從而有效地提升了教學(xué)效果。

1.2 協(xié)同過濾算法

高職院校學(xué)生獲取信息的能力薄弱，通過自動化的推薦算法進行個性化的推薦能有效解決當(dāng)前的困境。在推薦領(lǐng)域中，協(xié)同過濾算法是應(yīng)用最廣泛、最成熟的算法，也是業(yè)界主流的推薦模型。它是基于用戶的歷史行為數(shù)據(jù)作為依據(jù)，深度挖掘用戶的興趣信息，從而能夠從海量的數(shù)據(jù)中快速捕捉所需資源，進而進行精準(zhǔn)的推薦。本文協(xié)同過濾算法以學(xué)生曾經(jīng)選擇過的微課資源作為依據(jù)，充分分析學(xué)生的歷史行為數(shù)據(jù)，把具有相似選擇結(jié)果的學(xué)生篩選出來作為一個集合，把這些學(xué)生感興趣的微課資源推薦給集合內(nèi)的其他同學(xué)。如圖1所示，對學(xué)生的歷史行為數(shù)據(jù)進行分析，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生A和學(xué)生C都對微課資源1和2 感興趣，這兩位同學(xué)的相似性最高，從而可以初步判斷學(xué)生C感興趣的微課資源5也很有可能是學(xué)生A感興趣的，從而向?qū)W生A進行推薦。

1.3 微課教學(xué)效果評量策略

本文構(gòu)建了四個維度的評量體系來對微課教學(xué)效果進行評量：一是學(xué)生自評維度。學(xué)生依據(jù)自己的微課學(xué)習(xí)效果進行自主評量，自主評量雖然受學(xué)生自己的主觀性的影響較大，但是卻是不可或缺的過程，它可以實現(xiàn)學(xué)生的自我教育，使學(xué)生自己認識到自己的不足。二是學(xué)生互評維度。這個維度的評量增加了客觀性，學(xué)生大部分的學(xué)習(xí)時間是在課堂上，課堂上是否參與微課的互動，是否積極地回答教師提問，注意力是否集中，這些行為都在周圍同學(xué)的關(guān)注之下，因此學(xué)生互評也是非常重要的?；ピu的全程是匿名的，學(xué)生打分的過程不會受到其他因素的干擾，從而保證了打分的準(zhǔn)確性。三是教師評量維度。教師需要記錄學(xué)生學(xué)習(xí)成長過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，依據(jù)學(xué)生的作業(yè)完成情況、測試答題情況、學(xué)習(xí)進展情況等進行打分。四是系統(tǒng)評量維度。學(xué)生在使用微課資源平臺時，平臺會記錄學(xué)生的實際操作情況，包含學(xué)生觀看微課的數(shù)量、時長、完成率和評論次數(shù)，來對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行客觀的評量。最終結(jié)合四個維度的評量分數(shù)，并依據(jù)實際情況給每個維度賦予不同的權(quán)重，從而實現(xiàn)對微課教學(xué)效果的評量。

2 基于協(xié)同過濾算法的高職計算機微課資源開發(fā)與應(yīng)用平臺的重要作用

2.1 使微課的質(zhì)量得到提升

教師明確了當(dāng)前課程的教學(xué)目標(biāo)，仔細理解好知識的難點和重點，對細節(jié)進行提煉和重新排列，認真準(zhǔn)備好當(dāng)前課程的課件、習(xí)題和案例等配套素材，最后通過變換選題來豐富教學(xué)內(nèi)容，保證了微課的內(nèi)容質(zhì)量。在錄課環(huán)節(jié)中教師采取實地錄像的模式，使教學(xué)的過程更真實可靠。平臺提供了攝像和視頻后期處理的專業(yè)人員來輔助，輔助的過程不僅僅是幫助教師解決技術(shù)層面的問題，更注重傳授相關(guān)專業(yè)知識，提升教師的開發(fā)能力。同時對視頻的質(zhì)量按照規(guī)范進行監(jiān)督，包括清晰度、時長、拍攝角度、互動環(huán)節(jié)和字幕大小等，保證了微課的成像質(zhì)量。

2.2 利用個性化推薦的微課可實現(xiàn)分層次教學(xué)

高職院校學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)能力差異很大，要針對不同學(xué)生的實際情況開展分層次教學(xué)，才能實現(xiàn)不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)水平都能得到提升。分層次教學(xué)是一個系統(tǒng)性的操作，需要在課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、隨堂演練和課后作業(yè)等多個環(huán)節(jié)開展。現(xiàn)階段的實際教學(xué)中由于教師的教學(xué)任務(wù)較多，教師沒有更多的時間和精力實現(xiàn)系統(tǒng)性的分層次教學(xué)，只能在課后作業(yè)等部分環(huán)節(jié)進行。但是基于個性化推薦的微課平臺的引入有效改變了現(xiàn)狀，系統(tǒng)可以結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀進行針對性的推薦，而且微課資源的推薦是系統(tǒng)性的，包括課前、課中和課后的各個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)資源。這種教學(xué)方式尊重了學(xué)生的個性差異，對不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)效果均能有效提升。

2.3 豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源庫

在目前的教學(xué)中，一直都在強調(diào)學(xué)生是課堂的主體，要把課堂還給學(xué)生，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。尤其在計算機通識教育中，十分關(guān)注學(xué)生的靈活變通能力和解決突發(fā)問題能力。教師不能簡單地把知識灌輸給學(xué)生，應(yīng)該讓學(xué)生主動去探索和學(xué)習(xí)，待學(xué)生走向工作崗位后，才能獨立自主完成任務(wù)。但是大多數(shù)教師沒有充當(dāng)好引導(dǎo)者的角色，他們擔(dān)心學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程中不能精準(zhǔn)地把握好學(xué)習(xí)方向，或者在理解知識的時候走彎路影響學(xué)習(xí)效率。學(xué)生在尋找學(xué)習(xí)資源的時候也浪費了大量的時間，需建立一個適合學(xué)生學(xué)情的學(xué)習(xí)資源庫，基于個性化推薦的微課平臺充當(dāng)了這個角色，保障了學(xué)生學(xué)習(xí)的資源、方向和效率。微課資源是教師依據(jù)實際情況錄制的，無論知識體系還是教學(xué)環(huán)節(jié)都是完整的，系統(tǒng)還會依照學(xué)生的學(xué)習(xí)層次進行個性化推薦，不會存在學(xué)生看不懂微課的情況。微課資源在開發(fā)的過程中均設(shè)有互動環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生在互動中獲取和鞏固知識，增加了學(xué)習(xí)趣味性。

3 平臺系統(tǒng)的構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)模型及權(quán)限劃分

本文提出的基于協(xié)同過濾算法的高職計算機微課資源開發(fā)與應(yīng)用平臺架構(gòu)如圖2所示，主要包括微課資源開發(fā)子系統(tǒng)、基于協(xié)同過濾算法的微課推薦子系統(tǒng)、微課學(xué)習(xí)效果評量子系統(tǒng)。教師利用微課開發(fā)模塊進行素材整理和微課開發(fā)，學(xué)生利用微課推薦模塊獲取微課資源，系統(tǒng)利用評量模塊展現(xiàn)最終學(xué)習(xí)效果。系統(tǒng)的使用者主要包括三類：分別為系統(tǒng)管理員、教師和學(xué)生。系統(tǒng)根據(jù)使用者的角色劃分不同的使用權(quán)限，其中系統(tǒng)管理員擁有系統(tǒng)的最高權(quán)限，可以進行查詢、選擇、添加、更新和刪除系統(tǒng)中的微課資源，可以對教師和學(xué)生使用權(quán)限進行調(diào)整和限制，可以對系統(tǒng)的顯示情況進行調(diào)整，包括每頁的字體、顏色、圖片等元素。教師可以查詢、選擇、添加和更新系統(tǒng)中的微課資源，沒有刪除權(quán)限。學(xué)生權(quán)限最小，只可以進行查詢和選擇。

3.2 微課資源開發(fā)子系統(tǒng)

微課資源開發(fā)子系統(tǒng)提供了微課開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)流程，包含確定教學(xué)目標(biāo)、提取教學(xué)知識點、準(zhǔn)備配套素材、錄制教學(xué)視頻和對視頻進行優(yōu)化調(diào)整，全過程均由系統(tǒng)指引，教師親自制作完成。其中，確定教學(xué)目標(biāo)、提取教學(xué)知識點和準(zhǔn)備配套素材環(huán)節(jié)是以系統(tǒng)頁面填表和上傳文件的方式完成。錄制教學(xué)視頻和對視頻進行優(yōu)化調(diào)整環(huán)節(jié)需要教師采取實地錄像的模式，錄制完畢后需要上傳至系統(tǒng)服務(wù)器，系統(tǒng)會分配專業(yè)的視頻指導(dǎo)老師輔助進行優(yōu)化調(diào)整，從而既提升了教師的微課開發(fā)能力又保證了開發(fā)質(zhì)量。教師最終把滿足需求的微課添加到微課資源數(shù)據(jù)庫中，如果數(shù)據(jù)庫中存在相關(guān)知識點的微課，教師沒有刪除權(quán)限，可以點擊更新按鈕，原有的微課會被移入歷史頁面，以備未來對原有微課的查閱。

3.3 基于協(xié)同過濾算法的微課推薦子系統(tǒng)

基于協(xié)同過濾算法的微課推薦子系統(tǒng)工作初期是依據(jù)學(xué)生注冊時填寫的學(xué)習(xí)層次、興趣點等信息進行微課推薦，此后系統(tǒng)會記錄用戶的行為，構(gòu)建如表1 所示的微課資源評價表。其中評分權(quán)重可以依據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況進行調(diào)整，逐步完善調(diào)整學(xué)生的信息檔案，以便更加精準(zhǔn)地定位學(xué)生的學(xué)習(xí)層次和偏好。系統(tǒng)通過構(gòu)建最近鄰用戶集合，篩選出微課推薦列表，推薦最適合的微課。

3.4 微課學(xué)習(xí)效果評量子系統(tǒng)

微課學(xué)習(xí)效果評量子系統(tǒng)構(gòu)建了四個維度的評量體系：一是學(xué)生自評維度。采取網(wǎng)頁填表的方式，共20道評量題，包含微課的觀看情況、知識點的掌握情況和課后自習(xí)情況等多個方面。二是學(xué)生互評維度。采取網(wǎng)頁填表的方式，共20道評量題，重點圍繞聽課狀態(tài)、回答積極性和小組討論情況展開。三是教師評量維度。采取網(wǎng)頁填表的方式，共20道評量題，重點關(guān)注作業(yè)完成情況、測試答題情況和學(xué)習(xí)進展情況。四是系統(tǒng)評量維度。這個維度的評量沒有人為參與，系統(tǒng)自動記錄學(xué)生在平臺操作的全過程數(shù)據(jù)，更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程效果，有效解決了學(xué)習(xí)過程效果因為具有內(nèi)隱性和復(fù)雜性的特征給學(xué)習(xí)效果評量帶來的困難。數(shù)據(jù)記錄和獲取是在學(xué)生不知道的情況下悄然進行，使數(shù)據(jù)更加真實可靠。最終結(jié)合四個維度的評量分數(shù)，并依據(jù)實際情況給每個維度賦予不同的權(quán)重，從而實現(xiàn)對微課教學(xué)效果的評量。

4 結(jié)束語

微課資源已廣泛應(yīng)用在計算機通識課的教學(xué)中，提高教師微課的自主開發(fā)能力，開發(fā)出優(yōu)質(zhì)、高效且最適合當(dāng)前課堂所需的微課資源至關(guān)重要。本文通過設(shè)計微課資源的開發(fā)與應(yīng)用平臺，其中包括微課資源開發(fā)子系統(tǒng)、基于協(xié)同過濾算法的微課推薦子系統(tǒng)、微課學(xué)習(xí)效果評量子系統(tǒng)，可提升教師微課的自主開發(fā)能力，能夠分層次、個性化地向?qū)W生推薦微課資源，有效地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。