童曉星 余國 鄭曉輝

摘 要：本課題研究開發(fā)的中職電子類課程理實(shí)一體教學(xué)平臺，通過學(xué)生日常學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)過程中大數(shù)據(jù)采集和分析，找出課程中的難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，并基于支持向量分類機(jī)的數(shù)據(jù)挖掘原理建立學(xué)生評價(jià)體系模型，有效剖析知識掌握情況，方便教師在教學(xué)過程中有的放矢，因材施教。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)平臺? 中職電子類? 支持向量分類機(jī)? 數(shù)據(jù)挖掘

大數(shù)據(jù)作為一種新的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，通過一種全新的處理模式，具備更強(qiáng)的洞察力、更強(qiáng)的決策力，可處理海量、高增長和多樣化的數(shù)據(jù)，通過科學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法能夠不斷地挖掘出教育數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的巨大價(jià)值，其可視化分析結(jié)果可以為教育管理者決策提供科學(xué)依據(jù)。

現(xiàn)有大數(shù)據(jù)技術(shù)真正用于中職課程管理，并和中職電子類專業(yè)課“重理論重實(shí)訓(xùn)”這一特點(diǎn)真正結(jié)合，以提升教學(xué)質(zhì)量為目的的系統(tǒng)仍少見。鑒于此，本文提出了——基于大數(shù)據(jù)分析的中職理論和實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺的開發(fā)與研究。學(xué)生利用移動平臺完成課前練習(xí)、隨堂實(shí)訓(xùn)、課后答疑、單元測驗(yàn)、期中考試、期末考試，通過平時(shí)的練習(xí)、操作積累大量數(shù)據(jù)，在教學(xué)過程中與數(shù)據(jù)平臺深度融合，從理論難點(diǎn)、實(shí)訓(xùn)難點(diǎn)和學(xué)生個(gè)性化等三個(gè)維度進(jìn)行分析，做到實(shí)時(shí)掌握學(xué)情，幫助教師定位知識點(diǎn)短板，從而實(shí)現(xiàn)課程信息化建設(shè)，提升中職電子類專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量。

一、 基于大數(shù)據(jù)的中職理論和實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)和開發(fā)

1.平臺三大模塊

第一，中職課程的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)研究模塊：根據(jù)平臺中的大量數(shù)據(jù)，分析出電子類中職專業(yè)課每個(gè)章節(jié)知識點(diǎn)的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，教師可針對性施教。

第二，中職實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目故障點(diǎn)、難點(diǎn)研究模塊：隨堂實(shí)訓(xùn)記錄，通過對每個(gè)環(huán)節(jié)所花費(fèi)時(shí)間和準(zhǔn)確率統(tǒng)計(jì)，分析出電子類中職專業(yè)課在實(shí)操中每個(gè)環(huán)節(jié)的易錯(cuò)點(diǎn)和故障點(diǎn)，一方面提升教師的實(shí)操經(jīng)驗(yàn);另一方面幫助學(xué)生少走彎路。

第三，學(xué)生個(gè)性化研究模塊：以某位學(xué)生為例，通過對其在平臺中各種練習(xí)、答疑、測驗(yàn)等分析其知識短板及不足，建立起一套針對學(xué)生個(gè)體的知識掌握評價(jià)體系，以方便教師針對個(gè)人可以做到個(gè)性化教學(xué)，有的放矢，查漏補(bǔ)缺。

2.平臺的開發(fā)

（1）開發(fā)環(huán)境搭建。平臺選用C語言進(jìn)行編程，采用Visual Studio 2017完成框架搭建和程序代碼編寫和調(diào)試，數(shù)據(jù)庫選用SQL Server 2008R2。

（2）操作流程實(shí)現(xiàn)。本平臺流程：第一，中職理論知識測試;第二，中職實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目測試;第三，學(xué)生個(gè)性化分析。

二、大數(shù)據(jù)學(xué)生評價(jià)系統(tǒng)模型構(gòu)建和系統(tǒng)引擎

1.數(shù)據(jù)聚類方法和理論基礎(chǔ)

基于大數(shù)據(jù)學(xué)生評價(jià)系統(tǒng)的一個(gè)重要特征是，可以根據(jù)大量的理論測試、實(shí)訓(xùn)操作來分析學(xué)生的知識掌握程度，形成評價(jià)體系，并推送提高舉措。常規(guī)的評價(jià)通常是以期末考試的考試結(jié)果為依據(jù)，不僅時(shí)效性差，而且偶然性強(qiáng)，而基于大數(shù)據(jù)的聚類方式來評價(jià)學(xué)生的知識掌握情況，由于數(shù)據(jù)量大且評價(jià)不受形式限制，所以評價(jià)更精準(zhǔn)、更實(shí)時(shí)。

聚類分析（clustering）已經(jīng)成為數(shù)據(jù)挖掘研究領(lǐng)域中一個(gè)非常活躍的研究方法，聚類分析就是為了根據(jù)某些維度的數(shù)據(jù)收集達(dá)到分類的目的。

常見的聚類分析方法有：分割聚類、分層聚類、網(wǎng)格聚類和機(jī)器學(xué)習(xí)聚類等，為提高效率，本文使用的方法為基于機(jī)器學(xué)習(xí)的SVM支持向量分類機(jī)聚類分析。

2.基于SVM支持向量分類機(jī)的評價(jià)系統(tǒng)

支持向量機(jī)是從線性可分情況下的最優(yōu)分類面算法原理發(fā)展而來， Vapnik等人根據(jù)統(tǒng)計(jì)理論提出了支持向量機(jī)學(xué)習(xí)方法。本課題提出了一種基于SVM支持向量機(jī)的學(xué)生評價(jià)方法，支持向量機(jī)可根據(jù)小樣本的模型進(jìn)行聚類分析，通過調(diào)整中核參數(shù)γ、懲罰系數(shù)C 和不敏感損失函數(shù)ε等對評價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行建模，擬合出高準(zhǔn)確性的模型，且泛化能力較強(qiáng)。根據(jù)課題研究、討論結(jié)果，相關(guān)函數(shù)目標(biāo)配置如下。

第一，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：本課題評價(jià)對象為某門課程的掌握能力，根據(jù)常規(guī)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，我們認(rèn)為掌握能力分為：優(yōu)秀、良好、及格、不及格四個(gè)等級。

第二，影響因素分析：對于某門課程綜合評價(jià)來說，該門課程中所屬的每項(xiàng)知識點(diǎn)均可作為評價(jià)指標(biāo)要素，如某課程有關(guān)聯(lián)課程、延展課程等相關(guān)情況，其他相關(guān)課程也需作為評價(jià)指標(biāo)要素。

第三，預(yù)測擬合說明：以物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論課程為例，本課題將學(xué)生的期末考試成績和平臺預(yù)測成績分別作為實(shí)際評價(jià)和預(yù)測評價(jià)兩個(gè)組，其中，學(xué)生的該課程下屬章節(jié)、該課程關(guān)聯(lián)課程、延展課程作為影響輸入因素，期末成績作為實(shí)際評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)組，平臺評測成績作為預(yù)測組，通過兩者結(jié)果對比來評價(jià)平臺評測水平。

三、應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺和學(xué)生評價(jià)體系教學(xué)效果分析

取“物聯(lián)網(wǎng)概論”“RFID與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用”“傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”“物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備與嵌入式技術(shù)”“物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)”“移動通信技術(shù)”“定位技術(shù)”“物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)”“物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)”九章測試分別作為X1-X9九項(xiàng)影響因素，Y1為基于支持向量分類機(jī)的大數(shù)據(jù)平臺測評成績，Y2為實(shí)際期末考試成績，11、10、01、00分別代表優(yōu)秀、良好、及格、不及格四個(gè)等級。

四、小結(jié)和展望

大數(shù)據(jù)時(shí)代對中職電子類教育有著深層次的影響：第一，教學(xué)資源更豐富。大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)便是大量、高速、多樣、價(jià)值化，教師掌握的資源也將更加豐富;第二，教學(xué)理念的更新。隨著工業(yè)4.0的推進(jìn)，大數(shù)據(jù)+制造是今后發(fā)展的方向，如何打破常規(guī)、突破現(xiàn)有教學(xué)理念值得深入思考;第三，教師教學(xué)能力急需提升。大數(shù)據(jù)的發(fā)展，將會進(jìn)一步釋放傳統(tǒng)教師的授課方式，與之對應(yīng)的，教師的教學(xué)能力也急需得到提升。

根據(jù)上述影響，需做好以下應(yīng)對：第一，教學(xué)資源需整合。橫向需從多渠道進(jìn)行資源收集和整理，包含且不局限于課內(nèi)、課外、校內(nèi)、校外、教師、學(xué)生等維度，縱向需從多階段進(jìn)行搜集，包含往屆、應(yīng)屆、上學(xué)期、本學(xué)期等維度。第二，教學(xué)方式需變革。教師需在大數(shù)據(jù)環(huán)境下更了解實(shí)際生產(chǎn)需要，加深產(chǎn)學(xué)融合，使大數(shù)據(jù)真正融入到實(shí)際生產(chǎn)生活中;學(xué)生在大數(shù)據(jù)環(huán)境下加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力，在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，有效甄別知識的有用性。第三，教學(xué)能力需提高。大數(shù)據(jù)時(shí)代是一個(gè)充斥著信息、工具的時(shí)代，如何更有效地使用信息化工具，如何從這些海量的資源中汲取有效信息，如何對學(xué)生因材施教、采取不同教學(xué)方法，成了每位教師的必修課。

大數(shù)據(jù)時(shí)代充滿機(jī)遇和挑戰(zhàn)，中職學(xué)校電子類專業(yè)需要結(jié)合自身課程“理實(shí)”一體的特點(diǎn)，整合各類教學(xué)資源，利用大數(shù)據(jù)加深產(chǎn)學(xué)融合，提高教師自身素養(yǎng)，為當(dāng)?shù)仉娮赢a(chǎn)業(yè)發(fā)展輸送優(yōu)秀人才。

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（作者單位：嘉興技師學(xué)院）