大數(shù)據(jù)系列課程的OMO教學模式研究與實踐

胡貞華，毛伊敏

（韶關學院信息工程學院，廣東韶關 512005)

0 引言

2020 年7 月，國家發(fā)改委提出“大力發(fā)展融合化在線教育，構(gòu)建線上線下教育常態(tài)化融合發(fā)展機制，形成良性互動格局”，全國大中小學都在積極開展新一輪的線上線下融合化教育建設。為促進高校融合集群發(fā)展，提升高校人才培養(yǎng)整體質(zhì)量和水平，依據(jù)國務院學位委員會《學士學位授權(quán)與授予管理辦法》《教育部關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》《教育部辦公廳關于深入推進國家智慧教育平臺試點有關工作的通知》等相關規(guī)定要求，各高校以“線下+線上”“校內(nèi)+校外”的方式構(gòu)建“課程互選、學分互認、教師互聘、教學互評、資源互享、學位互授”六個方面滿足本科生多樣化學習和發(fā)展的需求。[1]在“勇于探索創(chuàng)新，圍繞課程和教學改革目標任務，積極推廣小班化教學、混合式教學、翻轉(zhuǎn)課堂”的背景下，構(gòu)建“線上線下(Online Merge Offline，OMO)”教學模式，探究新型“OMO”教學模式為提高課堂教學質(zhì)量賦能增效。

隨著5G 技術(shù)、分布式存儲和計算的應用為海量數(shù)據(jù)增長奠定了基礎，大數(shù)據(jù)技術(shù)如同雨后春筍般地快速涌出并改變著人們的生活方式，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來顛覆性的革新。在《2022 中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》中闡明，147 所“雙一流”高校中有87 所已開設了大數(shù)據(jù)專業(yè)，占比達到59%。大數(shù)據(jù)專業(yè)熱度已經(jīng)超過了軟件工程、計算機科學與技術(shù)等傳統(tǒng)熱門專業(yè)，如何通過開展OMO 教學模式進行教學活動，助力課程體系的改革創(chuàng)新，進而提升該專業(yè)學生自主學習能力、激發(fā)學生學習興趣、培養(yǎng)學生創(chuàng)新應用能力和工程實踐技術(shù)能力，是當前討論的熱點話題。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

OMO 教學模式是一種將在線學習和傳統(tǒng)面對面教學融合在一起的教學模式，是“Online Merge Offline”的縮寫。與O2O(Online To Offline，即線上到線下）模式一致，OMO 模式在商業(yè)領域有了一定的發(fā)展后，教育領域也開始對這種模式進行了開發(fā)和使用，成為近年來的研究熱點。

近年，國內(nèi)外學者針對OMO 教學模式展開了研究。文獻[2]以線上教學不打折為理念，完成實體教室向線上課堂的“高保真”轉(zhuǎn)換。打破傳統(tǒng)教學手段到線上教育的障礙，規(guī)范化專業(yè)課程平臺。修正了OMO模式，保證了雙線教學活動有效實施。文獻[3]從會計專業(yè)課程與“課程思政”創(chuàng)新融合，構(gòu)建了結(jié)合專業(yè)課程知識傳授、專業(yè)能力培養(yǎng)以及思想價值塑造“三位一體”的教學體系。同時，深入挖掘現(xiàn)代信息技術(shù)與課堂教學的深度融合，建設課程思政內(nèi)容與會計專業(yè)課程相結(jié)合的教學資源，提高了OMO教學模式下會計專業(yè)“課程思政”教育的質(zhì)量。并以學生為中心，鼓勵會計專業(yè)師生開展教學互動。文獻[4]基于山西省精品共享課程“機械設計”的資源，增設慕課、微課、3D教材等網(wǎng)絡教學平臺，挖掘課程思政元素，構(gòu)建情境、互動、體驗、質(zhì)疑為一體的時空學習環(huán)境。進行線上線下混合和課內(nèi)課外充分融合的“OMO”教學，激發(fā)學生的學習興趣，提高教學效果，培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和系統(tǒng)設計能力，從而促進學生知識、能力和素質(zhì)的全面提高，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。文獻[5]探討“物理性污染控制工程”課程的特點及存在的問題，從線上教學資源的篩選整合、線上線下教學方式的融合、課程考核體系建設三個方面改革OMO教學模式，充分調(diào)動學生學習的主動性，轉(zhuǎn)換師生教與學的角色，增強學生團結(jié)協(xié)作的能力，提高學生實踐創(chuàng)新思維。

從上述研究現(xiàn)狀可以看出，研究者們已經(jīng)針對某一門特定課程的特點，構(gòu)建其OMO教學模式，從而提升教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生創(chuàng)新及工程實踐技術(shù)能力。但也有研究不足之處：

1)缺乏某一專業(yè)系列課程的OMO教學模式。針對某一門特定課程的OMO教學模式使得專業(yè)知識點是孤立的，無法銜接各個課程所包含的知識點，其推廣的系統(tǒng)性和實用性較差；

2)缺乏大數(shù)據(jù)課程的OMO教學模式。由于大數(shù)據(jù)技術(shù)近幾年才興起，教育部于2016-2019 年分四批共審批同意479所高校開設大數(shù)據(jù)技術(shù)本科專業(yè)，形成專業(yè)設立時間短、師資隊伍短缺，導致大數(shù)據(jù)課程的OMO 教學模式研究成果很奇缺，使得構(gòu)建大數(shù)據(jù)課程的OMO教學模式勢在必行。

2 研究內(nèi)容和思路

2.1 大數(shù)據(jù)系列課程目標

課程目標是人才培養(yǎng)方案和課程設置的基本依據(jù)，大數(shù)據(jù)專業(yè)致力于培養(yǎng)符合國家戰(zhàn)略及產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的德智體美勞全面發(fā)展的高級應用型人才，以適應不斷演化的經(jīng)濟與社會發(fā)展需要[6]。有一定的數(shù)理基礎，具備扎實的編程基礎以及大數(shù)據(jù)基礎知識與技能。熟練掌握大數(shù)據(jù)采集、預處理、存儲、處理、分析等應用技術(shù)[7]，能夠運用大數(shù)據(jù)思維、模型和工具解決實際問題。

課程目標具體可分為知識目標、能力目標和情感目標。知識目標包括了解從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，掌握以大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、云計算、數(shù)據(jù)挖掘、機器學習等為重點的基礎理論。重點突出教學與企業(yè)需求相結(jié)合，將科研引入教學，強化應用、實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。開展以大數(shù)據(jù)核心技術(shù)為重點的基礎理論和工程素質(zhì)教育，并從人才培養(yǎng)、學科建設和科學研究等多方面努力，為國家培養(yǎng)亟待的大數(shù)據(jù)優(yōu)秀人才。能力目標包括能系統(tǒng)地獲得課程基本概念、應用價值和領域的知識，具備對大宗數(shù)據(jù)進行決策分析的能力。培養(yǎng)學生具備較好的數(shù)理基礎，熟練掌握數(shù)據(jù)挖掘、分析、建模等原理及工具使用，能對多種數(shù)據(jù)源進行數(shù)據(jù)挖掘、深度分析、數(shù)據(jù)建模及有效評估，并能向行業(yè)提供有效的分析報告，為行業(yè)運營決策提供數(shù)據(jù)支持。情感目標包括激發(fā)學生學習興趣，提升學生對大數(shù)據(jù)技術(shù)從業(yè)忠誠度，培養(yǎng)學生能夠跟蹤大數(shù)據(jù)前沿技術(shù)并適應其發(fā)展環(huán)境，具備較強的實踐和創(chuàng)新能力，能夠運用專業(yè)工具從事大數(shù)據(jù)領域的開發(fā)、設計與管理，能較好地完成一個及以上大數(shù)據(jù)關鍵技術(shù)的方案設計和研發(fā)工作，成長為大數(shù)據(jù)分析師、大數(shù)據(jù)研發(fā)工程師。

2.2 OMO教學模式研究思路

教學模式研究需要考慮到多方面的因素，包括教學目標、教學策略、教學內(nèi)容、教學媒介、學生角色、學習方式、教學評估和反饋機制等。只有全面協(xié)調(diào)地考慮這些因素，才能構(gòu)建出高效、科學、適用的OMO 教學模式。總體研究思路見圖1所示，將信息技術(shù)與線上線下教學深度融合，優(yōu)勢互補、各取所長，從OMO課程體系建設、OMO課程平臺構(gòu)建和多元化評估體系構(gòu)建等方面進行改革。依據(jù)OMO教學模式的優(yōu)勢和大數(shù)據(jù)專業(yè)課程的特點，重點開展如下研究內(nèi)容：

圖1 總體研究思路

1)OMO課程體系建設

①探究需進行構(gòu)建OMO的大數(shù)據(jù)系列課程。大數(shù)據(jù)技術(shù)本身體系龐雜，專業(yè)課程繁多，依據(jù)課程性質(zhì)、課程內(nèi)容和大數(shù)據(jù)系列課程目標對應關系的原則，選取適應構(gòu)建OMO 模式的大數(shù)據(jù)課程體系。比如先講授Java、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機原理等基礎課程，讓學生積累一定的理論知識，再通過數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘、Hadoop、Hive、Spark 等技術(shù)實踐課培養(yǎng)學生動手能力。實踐能力培養(yǎng)課程內(nèi)容主要覆蓋大數(shù)據(jù)的概念與體系結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)倉庫的存儲與處理、數(shù)據(jù)倉庫的系統(tǒng)設計與開發(fā)、關聯(lián)規(guī)則、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)聚類、貝葉斯網(wǎng)絡、粗糙集、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、統(tǒng)計分析、文本和Web挖掘等技術(shù)。

②探索各個OMO 課程資源知識點的構(gòu)建與銜接。采用甘特圖理論，研究OMO 各個課程資源之間的拓撲關系，實現(xiàn)各個OMO 課程資源的關鍵知識點完美銜接，為OMO 平臺構(gòu)建奠定基礎。完善教學課件、配套教學用書和教學軟件，形成文字教材、多媒體教材、實驗平臺、網(wǎng)絡課程平臺、輔助教學資源、參考文獻等資料[8]。構(gòu)建題型豐富，考察方式靈活，覆蓋知識點全面的試題庫。堅持教師主導，學生為主體的原則，充實和完善大數(shù)據(jù)系列課程在線課程資源。積極組織學生參加各類競賽，使學生在實際應用中根據(jù)問題找出對應理論和實際解決方案，有效提高學生分析問題和解決問題的能力。

2)OMO課程平臺構(gòu)建

依據(jù)大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的需求目標，以構(gòu)建教學情境、師生互動、案例體驗、結(jié)果質(zhì)疑為一體的學習環(huán)境，重點從理論與實驗、實踐開展研究。在理論課程方面探究OMO 課程的教學設計，探索網(wǎng)絡教學資源平臺的構(gòu)建，創(chuàng)設情境教學方法，探討優(yōu)化更新教學內(nèi)容。在實驗、實踐課程方面，基于最新的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)探究實驗課程網(wǎng)絡教學資源平臺的構(gòu)建，探索基于大數(shù)據(jù)新技術(shù)的綜合實踐案例的構(gòu)建。

3)多元化評估體系構(gòu)建

建立全方位追蹤、全過程評價的評估體系，全面考核學生綜合素質(zhì)。采用線上線下相結(jié)合的學習評價，將隨堂評價與期末考評結(jié)合，探索多元化考核評價體系的構(gòu)建。根據(jù)專業(yè)發(fā)展需求，更新教學內(nèi)容，追蹤大數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展前沿，體現(xiàn)本學科領域的先進性和綜合化趨勢。合理處理經(jīng)典理論與現(xiàn)代科技發(fā)展的關系，增加前沿性知識，加大實踐課程教學內(nèi)容，有意識地將知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育融于一體[9]。對教學方法和教學評價進行綜合設計，體現(xiàn)以學生為主體的教育理念[10]。積極實行探索式、開放式、討論式、啟發(fā)式的教學模式，促進學生自主性學習和研究性學習，加大教學溝通力度，促進教學相長。有效調(diào)動學生學習的積極性，引導學生積極思考、樂于實踐，提高自主學習效果，促進學生學習能力發(fā)展[11]。

3 實踐與成效

3.1 OMO課程體系建設

1)OMO大數(shù)據(jù)課程的選取

首先依據(jù)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)人才需求，確定大數(shù)據(jù)行業(yè)技能，即：認知能力、基本技能、基礎架構(gòu)、業(yè)務處理和延展性技術(shù)；然后采用課程模塊化設計思想，設計大數(shù)據(jù)行業(yè)技能與課程的關聯(lián)矩陣，結(jié)合大數(shù)據(jù)各個課程的特點，選取適應構(gòu)建OMO的大數(shù)據(jù)課程體系。

2)OMO課程資源知識點的構(gòu)建與銜接

首先圈畫所選大數(shù)據(jù)課程的每門課程所覆蓋的知識點內(nèi)容、前導課程、后續(xù)課程；然后采用甘特圖理論設計課程或課程關鍵知識點的拓撲結(jié)構(gòu)圖，描繪各個課程的知識點內(nèi)容列表及各個課程之間知識點的銜接內(nèi)容，為構(gòu)建OMO 課程平臺提供基本知識原點及其邏輯關系。

3.2 OMO課程平臺構(gòu)建

1)理論課程平臺

①OMO 課程的教學設計。為了取得更好的教學效果，通過課前準備、課中教學互動和課后教學輔導的方法，將教學目標與教學手段融入課堂進行整體設計。課前，重點設計課程基本知識點、知識原理、工程案例等的線上資源，供學生自我學習。課中，設計主要講授的課程難點、重點及案例分析等內(nèi)容的教學方法和手段。課后，設計課后復習鞏固所用的各種線上資源內(nèi)容，起到開闊視野、提高綜合素質(zhì)能力的作用。

②網(wǎng)絡教學資源平臺的構(gòu)建。依據(jù)上述的各個OMO 課程基本知識原點內(nèi)容及其邏輯關系和它們的教學設計內(nèi)容，充分發(fā)揮線上資源廣而新的特點，將包含教學要點的碎片化資源與互動式、場景式的教學相結(jié)合，研發(fā)慕課、微課和電子教材等線上資源。同時，開發(fā)輔導資料、在線測試試題、案例視頻、創(chuàng)新案例等學習資源和拓展資源。

③情境教學方法的創(chuàng)設。大數(shù)據(jù)一些課程具有理論與實踐緊密結(jié)合的特征，其理論方法多、聯(lián)系多，需要多維度的知識儲備。充分利用已有的教學資源和信息技術(shù)，從教學要點出發(fā)，設立應用場景。將實際生產(chǎn)生活內(nèi)容融入教學環(huán)節(jié)，提出問題和引導思路，讓學生發(fā)揮想象力，找到解決問題的最佳方法。

④優(yōu)化更新教學內(nèi)容。大數(shù)據(jù)新技術(shù)不斷涌出，為了讓學生獲取最新知識與技術(shù)，在網(wǎng)絡資源和課題教學中應適當增加與知識點相關的前沿性內(nèi)容，與學生一起探究先進的理論方法。通過當前技術(shù)熱點問題與實際中一些亟待解決的問題，與學生一起共同探討解決之路。從而增加課程學習的難度和挑戰(zhàn)，進而提升學生綜合素質(zhì)和動手應用能力。

2)實驗、實踐課程平臺

①基于大數(shù)據(jù)新技術(shù)的實驗課程網(wǎng)絡教學資源平臺的構(gòu)建。目前大數(shù)據(jù)技術(shù)更新升級非?？?，各種新的平臺、軟件和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，且具有實踐性非常強的特點，針對這些特性，結(jié)合優(yōu)化更新的理論教學內(nèi)容，研發(fā)具有大數(shù)據(jù)新技術(shù)的實驗課程電子教材、微課等線上網(wǎng)絡教學資源。

②基于大數(shù)據(jù)新技術(shù)的綜合實踐案例的構(gòu)建。大數(shù)據(jù)技術(shù)是一個完整的體系或生態(tài)，目前開設的實踐案例具有松散性，缺少工程應用，應開發(fā)符合大數(shù)據(jù)系列課程標準的交叉立體綜合性實驗，以及能適應不同數(shù)據(jù)計算模式的綜合實踐案例，讓學生能夠真正地掌握對大數(shù)據(jù)生態(tài)圈相關工具的使用，了解大數(shù)據(jù)項目開發(fā)流程。

3)多元化評估體系

目前課程以紙質(zhì)答題的期末考試和平時考評相結(jié)合的評價方式，不適應工程實踐的課程教學要求，不能客觀全面地評價學生的綜合素質(zhì)。將線上學習評價（在線學習、在線實踐測評、在線討論質(zhì)量分析）、開發(fā)過程參與考評（到課情況、討論積極性與主動性、成果的貢獻率）與項目作品測評相結(jié)合的方法，有助于激發(fā)學生學習欲望，進而主動學習。所學知識點在應用中體現(xiàn)，解決問題的方法在項目中反饋，不以最后答案或應用結(jié)果定分數(shù)的理念，研究多元化的評估體系。充分、立體描繪學生的學習狀態(tài)，對學生知識掌握程度、思維能力、動手能力進行全方位評估并給出最終評價結(jié)果。

3.3 實踐成效

1)優(yōu)化教學設計，強化任課教師主導作用

任課教師應成為課程教學改革的主體和主導者，對課程內(nèi)容、講授方法以及如何進行實驗教學等問題有最切身的體會，對學生的前期基礎與后續(xù)希望的發(fā)展方向也最為了解[12]。開課前，課程組教師都會依據(jù)課程標準，根據(jù)學生學習特點，制定完備的教學進度表和科學的教學設計，其中教學進度對應各周次的教學內(nèi)容和教學要求，教學設計則要求教學目標明確，章節(jié)重點難點清晰。課程教學設計能夠明確教學目標，正確分析學情，明確教學重點難點。經(jīng)過課題組多次研討和分工，結(jié)合大數(shù)據(jù)系列課程要求學生掌握大數(shù)據(jù)系列課程的基本概念、數(shù)學模型及其求解方法，掌握數(shù)據(jù)挖掘、機器學習技術(shù)整體優(yōu)化的思想和若干定量分析的優(yōu)化技術(shù)，掌握基本研究手段和實驗方法的各項指標，最終細化了課程重點難點，梳理了課程間知識點的聯(lián)系，完成了理論和實際初步結(jié)合的案例樣本。

2)完善教學工具，提高教學效率

在實踐過程中，積極開展教學方法改革。將多種教學方法進行優(yōu)化整合，充分利用現(xiàn)有教學工具融入線上教學，提高教學效率和質(zhì)量，取得良好的教學效果。教師充分利用多媒體工具在講授過程中圖文并茂，提高學生的知識接受程度。利用分組討論功能引導學生思考問題，將思辨能力達到新高度。充分利用網(wǎng)絡資源優(yōu)勢，將課程資料上傳到建立的教學平臺，學生可以在線上進行課程章節(jié)內(nèi)容的預習和復習。積極組織學生與老師進行專業(yè)信息方面的互動，著重學生創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)，鼓勵學生提出自己的新見解，老師協(xié)助進行豐富和完善，大大提高學生積極性，營造積極的學習氛圍。強調(diào)學生在學習中的主體性和自主性，引導學生從被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹骄浚瑥亩鴮崿F(xiàn)知識的深入理解和應用。

3)實踐分析

從3年4個班共180多人的教學成績來看，立體化評估學生優(yōu)秀的占25.45%，不合格的占15.22%，大部分學生處于良好偏優(yōu)的分布。反映教學的內(nèi)容能夠被大部分學生吸收，學生能掌握大數(shù)據(jù)的基礎知識，能運用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析問題、解決問題，符合本科階段學生應當具備的基本理論、基礎知識、基本技能和方法。

4 總結(jié)與思考

在未來一段時間，大數(shù)據(jù)系列課程將圍繞OMO教學模式，豐富慕課、微課、大數(shù)據(jù)等網(wǎng)絡課程資源，完善大數(shù)據(jù)課程的OMO課程平臺構(gòu)建。充實具有新技術(shù)的實驗課程電子教材，開發(fā)設計涵蓋12 至15 個依據(jù)不同計算模式的綜合實踐案例，進而構(gòu)建大數(shù)據(jù)課程的實驗網(wǎng)絡教學資源平臺。

相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復合型新工科人才[13]。大數(shù)據(jù)系列課程提出時間雖短但應用非常迅速，在科學研究、市場營銷、金融投資、欺詐甄別、產(chǎn)品制造、通信網(wǎng)絡管理等各個領域都有不俗的表現(xiàn)。在幾年的教學實踐中，邊教邊改，力求將枯燥的理論變得生動有趣，以期提高教學效果[14]。從而改變工程應用課程中工程性缺失和實踐環(huán)節(jié)薄弱，課程體系與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整不適應等弊病[15]。