摘要：該文以《計(jì)算機(jī)組成原理》這一計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程為例，探討了基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式，分析了《計(jì)算機(jī)組成原理》的教學(xué)現(xiàn)狀以及存在的挑戰(zhàn)和問(wèn)題，提出并詳細(xì)闡述了基于大數(shù)據(jù)的“一星兩端三督導(dǎo)”精準(zhǔn)教學(xué)模式。為了驗(yàn)證該模式的有效性，以吉利學(xué)院《計(jì)算機(jī)組成原理》的九個(gè)教學(xué)班為例進(jìn)行了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；精準(zhǔn)教學(xué)；計(jì)算機(jī)組成原理；超星學(xué)習(xí)通

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.09.078

中圖分類(lèi)號(hào)：G 712.4；TM 1-4；TN 0-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）09-0-03

Research on Precision Teaching Model Based on Big Data

--Taking the Course of Computer Composition Principles as an Example

LUO Xiaogang

（School of Intelligent Technology， Geely University， Chengdu 641423， China）

Abstract： The article takes the core course of computer science， "Principles of Computer Composition，" as an example to explore the precise teaching model based on big data. The study first analyzed the current teaching status of "Principles of Computer Composition" and pointed out the existing challenges and problems. Subsequently， the precise teaching model of "one star， two ends， and three supervision" based on big data was proposed and elaborated in detail. In order to verify the effectiveness of this model， an empirical analysis was conducted using nine teaching classes of Computer Composition Principles at Geely College as examples.

Keywords： big data; precision teaching; principles of computer composition; Chaoxing Learning Pass

0 引言

本研究以《計(jì)算機(jī)組成原理》這一計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程為切入點(diǎn)，探索基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式，以期通過(guò)深入分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和教學(xué)反饋，構(gòu)建一個(gè)更加貼合學(xué)生需求、高效且個(gè)性化的教學(xué)體系。

1 《計(jì)算機(jī)組成原理》教學(xué)現(xiàn)狀分析

《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容多、涉及知識(shí)面廣。從內(nèi)容特點(diǎn)來(lái)看，該課程主要是對(duì)計(jì)算機(jī)的組成與運(yùn)行原理進(jìn)行分析。該課程抽象程度很高、實(shí)踐性很強(qiáng)。在教學(xué)過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)內(nèi)容抽象難懂、難以理解等問(wèn)題[1]，導(dǎo)致該課程教學(xué)效果不佳，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣與主動(dòng)性，理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)。因此，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量是教育工作者一直關(guān)注的問(wèn)題。在傳統(tǒng)的《計(jì)算機(jī)組成原理》的教學(xué)中，教師通常采取全授課方式教學(xué)，學(xué)生采用被動(dòng)學(xué)習(xí)方式學(xué)習(xí)，造成了學(xué)生對(duì)該課程的重要性認(rèn)識(shí)不足，系統(tǒng)觀、軟硬協(xié)同觀、工程觀難以建立。目前來(lái)看，該課程教學(xué)普遍存在以下問(wèn)題：

理論知識(shí)抽象，學(xué)生理解難度大。《計(jì)算機(jī)組成原理》課程主要以邏輯運(yùn)算與邏輯實(shí)現(xiàn)為主線，把整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)劃分為若干個(gè)基本模塊，按功能將其劃分為運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出系統(tǒng)及總線五大模塊[2]。由于該課程涉及內(nèi)容多，概念抽象性強(qiáng)，且該課程對(duì)《數(shù)字邏輯電路》《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》等前置課程知識(shí)點(diǎn)要求高，學(xué)生普遍反映理解難度大。同時(shí)，《計(jì)算機(jī)組成原理》與《操作系統(tǒng)》等后續(xù)的專業(yè)課程存在緊密的關(guān)聯(lián)性。如果學(xué)生在這門(mén)課程中沒(méi)有打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，那么他們?cè)趯W(xué)習(xí)后續(xù)課程時(shí)就會(huì)感到困難重重。這種連鎖反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力逐漸增大，甚至可能影響到他們的專業(yè)興趣和學(xué)業(yè)成績(jī)。

實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性。目前該課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)單一，主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性和綜合性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)雖然能夠幫助學(xué)生鞏固課堂所學(xué)知識(shí)，但其在提升學(xué)生獨(dú)立思考、解決問(wèn)題和創(chuàng)新能力方面的作用有限[3]。學(xué)生往往只是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的步驟機(jī)械地完成操作，而沒(méi)有深入理解實(shí)驗(yàn)背后的原理和概念。其次，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論課程的銜接不夠緊密。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容往往與理論課程的知識(shí)點(diǎn)脫節(jié)，無(wú)法有效地幫助學(xué)生通過(guò)實(shí)踐操作來(lái)加深對(duì)理論知識(shí)的理解。這種脫節(jié)現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中感到迷茫和困惑，無(wú)法將實(shí)驗(yàn)與理論知識(shí)聯(lián)系起來(lái)。

2 基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式

2.1 基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)內(nèi)容精準(zhǔn)定位

在探索《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)創(chuàng)新時(shí)，筆者引入了“一星兩端三督導(dǎo)”的精準(zhǔn)教學(xué)模式，并結(jié)合吉利學(xué)院九個(gè)教學(xué)班的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精準(zhǔn)定位。這一模式的核心在于通過(guò)超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)（一星）連接教師端與學(xué)生端（兩端），并實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)三個(gè)環(huán)節(jié)的督導(dǎo)（三督導(dǎo)）。

利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析功能，筆者對(duì)吉利學(xué)院九個(gè)教學(xué)班共350名學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行了深入分析。這些數(shù)據(jù)包括學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、訪問(wèn)頻率、資源使用偏好、作業(yè)完成情況以及在線測(cè)試成績(jī)等。通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)，筆者發(fā)現(xiàn)了不同班級(jí)和個(gè)體在《計(jì)算機(jī)組成原理》課程學(xué)習(xí)中的差異和共性。

針對(duì)吉利學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)，筆者注意到他們普遍對(duì)實(shí)踐操作和案例分析感興趣，而在理論知識(shí)的掌握上存在一定不足。因此，在教學(xué)內(nèi)容的定位上，教師加大了對(duì)實(shí)踐操作和案例分析的比重，同時(shí)加強(qiáng)了理論知識(shí)的講解和鞏固。例如，教師通過(guò)超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布了豐富的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和案例分析資源，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中深化對(duì)理論知識(shí)的理解。同時(shí)，利用超星學(xué)習(xí)通的知識(shí)圖譜功能，加強(qiáng)前后知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系，將邏輯電路、組成原理與導(dǎo)論等課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行連接，形成了完整的知識(shí)圖譜。

在“一星兩端三督導(dǎo)”模式的指導(dǎo)下，教師進(jìn)一步優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容的安排。預(yù)習(xí)督導(dǎo)階段，通過(guò)平臺(tái)發(fā)布預(yù)習(xí)資料和測(cè)試，確保學(xué)生在課前對(duì)即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容有初步了解；學(xué)習(xí)督導(dǎo)階段，利用平臺(tái)的實(shí)時(shí)互動(dòng)功能，加強(qiáng)與學(xué)生的溝通交流，及時(shí)解答他們的疑問(wèn)；復(fù)習(xí)督導(dǎo)階段，則通過(guò)發(fā)布作業(yè)和在線測(cè)試，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況，并為他們提供有針對(duì)性的反饋和指導(dǎo)。

2.2 基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)方法精準(zhǔn)設(shè)計(jì)

2.2.1 學(xué)習(xí)行為動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

首先，利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)（一星）匯集學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)涵蓋了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、訪問(wèn)資源的類(lèi)型與頻率、作業(yè)提交的及時(shí)性與質(zhì)量，以及在線測(cè)試的成績(jī)與答題情況等。例如，某些學(xué)生在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)上花費(fèi)了較長(zhǎng)時(shí)間但成績(jī)并不理想。這可能意味著他們?cè)诶斫饣蛴洃浬洗嬖诶щy。而另一些學(xué)生在實(shí)踐操作的環(huán)節(jié)表現(xiàn)出色。他們可能對(duì)于動(dòng)手實(shí)踐有著更高的興趣和天賦。結(jié)合“兩端”（教師端與學(xué)生端）的互動(dòng)數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步洞察學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和問(wèn)題所在。教師在平臺(tái)上發(fā)布的預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)督導(dǎo)任務(wù)，以及學(xué)生的完成情況和反饋，都為教師提供了寶貴的參考信息。

2.2.2 精準(zhǔn)教學(xué)

每個(gè)學(xué)生都是獨(dú)一無(wú)二的，他們擁有不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格、興趣偏好和學(xué)習(xí)節(jié)奏。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析與知識(shí)圖譜關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)，教師可以深入洞察這些個(gè)體差異，從而為學(xué)生量身打造適合他們的教學(xué)方法[4]。這種個(gè)性化教學(xué)不僅有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，還能幫助他們充分發(fā)揮自己的潛能。

借助超新星學(xué)習(xí)平臺(tái)教師可以匯總學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、成績(jī)、互動(dòng)等多維度數(shù)據(jù)。通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)，教師可以清晰地看到哪些學(xué)生在理論知識(shí)掌握上相對(duì)薄弱，哪些學(xué)生在實(shí)踐操作方面表現(xiàn)突出。針對(duì)理論掌握薄弱的學(xué)生，教師可以利用平臺(tái)上的豐富資源，為他們?cè)O(shè)計(jì)更加直觀、形象化的教學(xué)方式。這些生動(dòng)的教學(xué)資源有助于學(xué)生更好地理解和掌握抽象的概念和原理，提升他們的學(xué)習(xí)效果。

而對(duì)于實(shí)踐操作能力強(qiáng)的學(xué)生，教師則可以在“兩端”（教師端和學(xué)生端）的互動(dòng)中，為他們?cè)O(shè)計(jì)更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)和項(xiàng)目。這些任務(wù)和項(xiàng)目可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，讓他們?cè)谔剿髦胁粩喑砷L(zhǎng)。同時(shí)，“三督導(dǎo)”機(jī)制則確保了這些任務(wù)和項(xiàng)目的有效實(shí)施。通過(guò)預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)三個(gè)環(huán)節(jié)的督導(dǎo)，教師可以實(shí)時(shí)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和反饋，及時(shí)給予指導(dǎo)和幫助，確保每個(gè)學(xué)生都能在個(gè)性化的教學(xué)方法中獲得最佳的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

2.2.3 教學(xué)方法動(dòng)態(tài)調(diào)整

在《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的教學(xué)實(shí)踐中，大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與應(yīng)用為教學(xué)方法的動(dòng)態(tài)調(diào)整提供了前所未有的可能性。通過(guò)與“一星兩端三督導(dǎo)”教學(xué)模式的緊密結(jié)合，教師能夠?qū)崟r(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)反饋進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整，確保教學(xué)內(nèi)容始終與學(xué)生的實(shí)際需求保持同步。在教學(xué)過(guò)程中，超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)作為教師收集學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的“一星”，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過(guò)實(shí)時(shí)追蹤和分析學(xué)生在平臺(tái)上的學(xué)習(xí)行為，如觀看視頻時(shí)長(zhǎng)、閱讀資料次數(shù)、作業(yè)完成情況以及在線測(cè)試成績(jī)等，教師可以獲得關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果的即時(shí)反饋。這些數(shù)據(jù)不僅揭示了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，還反映了他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的困難和挑戰(zhàn)。當(dāng)教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)普遍感到困惑時(shí)，可以立即利用“兩端”（教師端和學(xué)生端）的互動(dòng)功能與學(xué)生進(jìn)行溝通交流，并據(jù)此調(diào)整自己的教學(xué)方法。

2.3 基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)評(píng)價(jià)精準(zhǔn)實(shí)施

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，教學(xué)評(píng)價(jià)不再僅僅依賴于傳統(tǒng)的問(wèn)卷調(diào)查、期末測(cè)試等手段，而是可以通過(guò)收集和分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、全面的評(píng)價(jià)。這種基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)評(píng)價(jià)不僅能夠更準(zhǔn)確地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，還能為教師提供有針對(duì)性的教學(xué)改進(jìn)建議。大數(shù)據(jù)的收集范圍廣泛，可以涵蓋學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的各個(gè)方面，如學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、學(xué)習(xí)路徑、資源訪問(wèn)頻率、作業(yè)完成情況、在線測(cè)試成績(jī)、互動(dòng)參與度等。這些數(shù)據(jù)為教師提供了豐富的評(píng)價(jià)依據(jù)，使他們能夠從多個(gè)角度全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。具體來(lái)說(shuō)基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)評(píng)價(jià)需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：①學(xué)習(xí)進(jìn)度與參與度：通過(guò)超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)的學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)和資源訪問(wèn)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度是否跟上課程要求，以及他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中的參與程度；②知識(shí)掌握程度：結(jié)合在線測(cè)試成績(jī)、作業(yè)質(zhì)量和課堂互動(dòng)數(shù)據(jù)，評(píng)估學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用能力；③學(xué)習(xí)態(tài)度與反饋：通過(guò)學(xué)生端的提問(wèn)、討論和反饋數(shù)據(jù)，判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度是否積極，以及他們對(duì)教學(xué)方法和內(nèi)容的接受程度；④教學(xué)方法有效性：根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和反饋數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)教師的教學(xué)方法是否得當(dāng)，是否能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力；⑤學(xué)習(xí)策略與效率：通過(guò)分析學(xué)生在預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)階段的數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)他們的學(xué)習(xí)策略是否有效，以及他們的學(xué)習(xí)效率如何。

3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

為了驗(yàn)證“一星兩端三督導(dǎo)”精準(zhǔn)教學(xué)模式在《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)中的有效性，筆者在吉利學(xué)院九個(gè)教學(xué)班中進(jìn)行了一個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)研究，包括350名學(xué)生。實(shí)驗(yàn)的目的是通過(guò)使用大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)策略來(lái)觀察和改進(jìn)教學(xué)方法，并分析其對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的影響。

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)組：采用“一星兩端三督導(dǎo)”教學(xué)模式的5個(gè)教學(xué)班（共200名學(xué)生）。

對(duì)照組：使用傳統(tǒng)教學(xué)方法的4個(gè)教學(xué)班（共150名學(xué)生）。

數(shù)據(jù)收集：通過(guò)超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)收集學(xué)生的在線學(xué)習(xí)行為、作業(yè)提交情況、考試成績(jī)以及課堂互動(dòng)情況。

3.2 數(shù)據(jù)分析方法

采用描述性統(tǒng)計(jì)來(lái)分析和對(duì)比兩組學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)和參與度，結(jié)果分析如表1所示。

3.3 討論

（1）實(shí)驗(yàn)組在平均考試成績(jī)和課堂參與度上均顯著高于對(duì)照組，顯示出精準(zhǔn)教學(xué)模式在提升學(xué)習(xí)效果和參與度方面的優(yōu)勢(shì)。

（2）作業(yè)提交率和學(xué)生滿意度的提高進(jìn)一步證明了該教學(xué)模式在提高學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力和滿意度方面的有效性。

（3）學(xué)習(xí)效果提升比例的對(duì)比表明，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在理解和應(yīng)用《計(jì)算機(jī)組成原理》知識(shí)方面有更明顯的進(jìn)步。

4 結(jié)束語(yǔ)

本研究通過(guò)實(shí)施“一星兩端三督導(dǎo)”精準(zhǔn)教學(xué)模式，在吉利學(xué)院的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程中取得了顯著成效。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該模式有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)、課堂參與度和滿意度。這證明了結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)和個(gè)性化教學(xué)策略在高等教育中的巨大潛力。未來(lái)，此模式可進(jìn)一步擴(kuò)展到其他課程和學(xué)科領(lǐng)域，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)教師在應(yīng)用新技術(shù)方面的培訓(xùn)和支持。此外，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和教育數(shù)據(jù)的豐富，可以期待出現(xiàn)更多創(chuàng)新的教學(xué)方法，以更好地滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，推動(dòng)教育質(zhì)量的持續(xù)提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐朝永，師永志．課堂精準(zhǔn)教學(xué)的困境與策略研究[J]．辦公自動(dòng)化，2023，28（24）：22-24．

[2] 張紹洋，陳軍．大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)的意蘊(yùn)和路徑[J]．試題與研究，2023（34）：87-89．

[3] 胡友永．大數(shù)據(jù)賦能精準(zhǔn)教學(xué)的實(shí)踐和探討[J]．中小學(xué)信息技術(shù)教育，2023（10）：28-30．

[4] 劉邦奇．?dāng)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型：機(jī)理、場(chǎng)域及路徑[J]．現(xiàn)代教育技術(shù)，2023，33（9）：16-26．