數據可視化技術在“信息處理技術”課程教學中的應用研究

◇河南工學院教學質量監控與評估中心 王明斐

河南工學院管理學院 常 恒

信息處理技術課程面向高校各專業大一新生開設，屬于計算機信息技術基礎，是環境不同專業學生走向信息化道路的大門，有著很強的應用性和實踐性。教學過程中合理運用數據可視化等信息技術，重構課程知識體系和圖譜。在教學項目設計和過程性評價可視化中引入可視化技術，有效提升教學管理水平和學生的自主學習能力。通過對教學模式、課程內容和評價方式的創新和改革，解決教學中存在的問題和學生學習中面臨的困難。

作為大數據時代的產物，數據可視化技術是有效推動課程教學的重要工具。通過數據可視化技術的利用，能夠讓課程管理更加輕松便捷、教學目標更加清晰明確、課程設計更加豐富多彩。數據可視化技術借助圖形化手段，能夠清晰有效地傳達信息，為師生間更好的溝通提供幫助[1]。通過建立數據共享平臺，對學生的學習過程信息進行整合，幫助教師做出更好的指導決策，實時反饋到教學過程中，為教學質量的提高奠定良好的基礎。

1 信息處理技術教學現狀分析

現階段高校各專業課程安排中，“信息處理技術”課程作為普遍開設的第一門計算機信息類基礎課程，其特點是所涉及的內容廣、概念多，具有較強的應用性和實踐性。主要任務是學習計算機信息技術的基礎知識、概念和操作技能。通過課程的學習，使學生掌握常用系統軟件和應用軟件的使用，提高學生的信息技術應用能力、實驗研究能力、總結歸納能力和自學新知識的能力，同時兼顧計算機應用領域的前沿知識，為學生進一步學習和應用計算機信息技術打下堅實的基礎。目前，教學中存在的主要問題如下所示。

1.1 教學模式多以教師為中心

現階段大多數課程教學模式仍是以教師為主導，既教師當堂按照教材上案例進行講解演示，學生按照操作步驟討論學習，再結合實驗進行重復的練習。因為題目內容統一，造成部分學生缺少了自主思考設計的過程，有些同學甚至直接照搬其他同學的作業，最后教師看到的都是差別不大的作業，無法真實了解每一個學生對知識和技能的掌握程度。而該課程面向的是全校各專業的大一新生，專業基礎不同，學生的學習和接受能力也有差別，傳統模式容易導致師生都只注重結果而忽視過程的差異[2]。

1.2 教學項目設計單一

采用項目式教學法能夠有助于促進學生學習，但面臨的挑戰是，一方面，授課教師希望借助“項目”實現更加有趣、有效的教學，但另一方面，大部分教師又缺乏相應的精力、資源實現[3]。盡管有一定數量的教師具備了設計高質量項目的能力，但項目設計過程復雜耗時。因此，在實際教學過程中，項目往往無法與教學內容緊密融合，經常淪為與核心知識無關的趣味活動。

1.3 過程性評價不足

長期以來，教學評價多以結果把關，既以期末卷面成績對學生的知識掌握程度和應用能力進行評判。只從考試結果把關，無法對學生整個學習過程進行監控，缺失對學生成長過程關注和反饋[4]。這種只注重學習結果的單一評價體系下，忽視了學生學習過程和身心的發展，往往會造成部分學生自主性缺失、學習體驗較差等問題。而這些問題，無法顯現于分數之中，但卻是學生學習過程中最真實的感知。

因此，探討數據可視化技術在“信息處理技術”課程教學中的應用與研究，改變傳統的教學模式有著非常重要的意義。

2 數據可視化技術在課程教學中的具體應用

2.1 可視化知識圖譜構建知識體系

合理運用數據可視化等信息技術，進行教學模式“創新性”改革，采用慕課、對分課堂、PBL問題式學習、BOPPPS有效教學、線上線下混合式教學等，教學形式呈現先進性和互動性[5]。開展啟發式、參與式、討論式、合作式教學，進行教學方式、方法與手段創新，充分運用學習通、簡道云、云班課等智慧教學工具[6]。

在學習過程中，可視化圖形比文字有較強的優勢。開展課程教學內容的重構，對課程進行深入剖析和二次開發，抽取課程中基本核心概念的關系，構建相應的知識體系和圖譜，把文本進行可視化圖像表征，幫助學生有效構建知識框架和體系，增強對知識技能的理解和深化，從而降低信息技術學習的門檻，減少非計算機專業學生對信息技術的排斥度。注重以學生為中心創新教學，體現學生為主體、培養學生自主獲取和更新知識的能力。

2.2 數據可視化項目融入教學設計

以“數據統計分析”項目為例，常規的電子表格工具（如Excel等）對數據的統計無法高效的展開，數據共享成本高，多以后期人工匯總的形式，不僅費時費力，且容易遺漏出錯。在移動端難以進行操作管理，統計后呈現的分析效果不夠生動，容易導致數據外泄，無法充分發揮信息化新技術的優勢。引入數據可視化是一種有效的方法，使用數據可視化工具來展示數據，可以幫助學生更好地理解和掌握基礎知識概念，更好地掌握數據分析的技能，并且能夠幫助學生更好地分析和解決生活中的實際問題。因此，在教學項目設計中引入簡道云，作為一個零代碼輕量級應用搭建平臺，可以滿足用戶的個性化管理需求。讓學生通過拖拉拽的簡單操作，靈活快速搭建出符合自身需求的數據統計應用。

以往的數據統計分析項目案例中，往往存在統計信息陳舊、數據量偏小、統計數據失真等問題。其實在各學校的日常教學管理信息平臺中，就存在著海量的教學相關數據，從中挖掘出學生熟悉和關心數據，最大化利用資源，并將分析結果通過數據可視化技術呈現。例如，在教學設計中引入對線上教學期間教學平臺和直播平臺的統計分析。引導學生首先對數據表單進行設計，具體的內容和形式可以自主設計發揮，還可以給不同權限的用戶設計不同的數據管理權限，給學生提供更大的靈活度。設計好的表單，可以通過二維碼的形式發布給其他的填寫者，對數據進行收集。對表單收集后的數據，可以通過儀表盤進行加工處理后展示，通過簡單的拖拽設置便可以將分析后的數據轉變為實時可聯動的可視化圖表，將用戶感興趣的結果通過更加豐富、直觀的展現出來，如圖1所示。

圖1 學生儀表盤作品示例

2.3 過程性評價可視化

為了扭轉目前評價單一的現狀，讓評價真正融入學生的整個學習過程和生活中，催化學生的自信心和自主性。在課程實施過程中不斷對評價體系進行創新，旨在構建課內外評價相結合、過程性考核與考試成績相結合、學生互評和自評相結合的綜合評價體系。營造樂觀積極的學習文化，尊重每個學生的想法和特長，讓學生全程參與評價活動中，鼓勵學生發揮個體優勢，同時學會彼此合作和相互評價。營造空間讓來自不同專業背景的學生之間形成有效溝通交流，進行多元碰撞，逐步引導學生具有自我評價的能力。

開展課程評價方式改革，豐富完善過程性考核內容，考核方式科學多樣，運用超星、簡道云等在線平臺進行學情分析和評價，注重形成性評價和過程化考核。鼓勵學生參與到評價過程中，有機會發表自己的想法，從而提高學生的參與意識。讓學生參與到評價的決策和結果分析過程中，從而激發學生的學習積極性，有效提升成績。

以提高學習成績為標準，以形成創新意識和團隊協作精神為目的，以合理評價學生技能的應用情況為基礎，注重靈活性、多元性價，設計可視化的過程性評價方式，針對學情預警實時反饋。在具體的課程實施中，過程性考核形式包括隨堂練習、課堂表現、作業、PBL分組任務、平時測試等多種形式。如圖2所示，學生的每一次參與和表現，都能夠被記錄和關注，形成過程性考核的依據。課堂的活動多以開放式的題目為主，不去設定統一的標準答案，旨在鼓勵不同程度的學生都可以積極的參與。還可以通過PBL分組任務，幫助學生學會團隊合作，分析解決問題，有效進行溝通討論，提出解決方案，并把解決方案應用到實踐中。提高團隊合作能力，培養學生的創新思維和解決實際問題的能力，從而提高學習效果。

圖2 課堂活動展示

過程性評價結果可以通過使用數據可視化技術實現。通過圖表等形式幫助評估者更好地理解評估結果，并且可以更容易地發現趨勢和模式。例如如圖3所示，通過對學生的各項過程性評價數值進行綜合分析，可以生產學生的用戶畫像，形象化數據更有效的幫助教師了解學生過程性評估結果，并且更容易發現不同學生的學習趨勢和差異，找出海量數據中包含的信息和規律，用于學情監測和預警決策服務?？梢暬Y果也更有利于學生進行自我評估，及時發現階段性問題，為過程性評價創新改革提供新的幫助。

圖3 學生用戶畫像

3 結束語

數據可視化技術可以幫助教師更好地掌握學生的學習情況和習慣，從而更有針對性地進行教學內容的設計。在教學項目的創新、教學數據的有效分析、教學效果的及時反饋等方面，通過清晰簡介的可視化圖表呈現出，可以使教師跟全面、適時、準確的了解全體學生的學習行為，及其所展現出來的過程、效果。通過在重構知識體系、教學內容設計，以及過程性評價實施過程中，有效融入數據可視化技術，讓教師能夠更加精準的進行教學設計、課堂管理，更加有效的豐富教學過程。通過實踐應用證明，數據可視化技術在“信息處理技術”課程教學實施中，學生的自主學習能力得到較大提升，整體學生的學習效果有共同進步，個體學生的學習參與度有明顯改進。