《爬虫与可视化技术辅助MOOCSPOC混合式教学和应用》
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摘 要： 在互联网的依托下,MOOC和SPOC得到了广泛的应用.为了提高教学效果,提出利用爬虫和可视化技术来获取MOOC平台上相关课程信息,选取优质的课程,并爬取SPOC平台上学生学习过程中在讨论区中的相关发帖信息,对混合式教学提供支持.文章以Python课程的教学为例,探索了辅助性技术手段在混合式教学实践中对学情把握、提高学生参与度和积极性上的促进作用,获得了良好的效果.
关键词： Python; 爬虫; 可视化; MOOC; SPOC; 混合式教学
中图分类号：G43 文献标识码： 文章编号：1006-8228（2020）01-98-04
Abstract： With the support of Internet, MOOC and SPOC he been widely used. In order to improve the teaching effect, it is proposed to use the crawler and visualization technology to obtain the relevant course information on the MOOC platform, select the high-quality courses, and crawl the relevant posted information in the discussion area during the learning process of students on the SPOC platform, so as to provide support for the blended teaching. Taking the teaching of Python course as an example, this paper explores the promoting effect of auxiliary technical means in the practice of blended teaching, in grasping learning situation, improving students' participation and enthusia, and obtains good results.
Key words： Python; crawler; visualization; MOOC; SPOC; blended teaching
0 引言
90年代前我国采用的传统教学模式有利于系统的科学知识的传授,却忽视了学生的认知主体作用,不利于具有创新思维和创新能力的创造型人材的成长[1].90年代末,互联网的发展导致网络学习的产生.网络学习,实质就是在先进的教育教学理论指导下,通过教育环境、教学内容、学习工具的数字化,来改变传统教学中教师、教材、教学媒体的作用以及它们与学生之间的关系,促进传统教育观点、教育模式乃至教育组织形式的全面变革,实现一种全新的学习与教学模式[2].但在网络学习中,学生学习自由度高,教师监控难度大,无法保证学习效果.而混合式教学是把传统学习方式和网络学习结合.混合式学习其主要思想是把面对面教学和在线学习两种教学模式有机整合,是可以降低成本、提高效益的一种教学方式[3].随着慕课的兴起,混合式教学在教育领域形成一大趋势[4].混合式教学的优势源于教师对教学的设计.网络爬虫,可根据特定的规则和给定的URL自动收集互联网数据和信息[5].可视化技术可以通过图形的方式表达,展示数据的来源、数据挖掘过程以及人們想要的结果[6].因此,本文以Python课程为例,通过爬取教学过程中的相关信息并进行可视化分析,对MOOC+SPOC混合式教学实践进行指导,解决混合式教学中存在的问题.
1 MOOC课程资源的选取
混合式教学需要线上资源的支撑,中国大学MOOC等平台在资源上给予了教师和学生更灵活的选择.但MOOC平台上充斥着金课和水课,选择优质的线上课程,成为混合式学习下保证学生学习效果的前提.本文利用爬虫获取平台上大量Python相关的课程,通过Selenium+Webdriver方式获取平台上相关课程信息,并通过可视化辅助教师对课程资源做出判断.
1.1 课程爬虫的工作流程
编写爬虫获取中国大学MOOC平台上Python相关课程的课程名、开课机构、课程状态、课程参与人数、课程评分等信息,保存并进行可视化处理.工作流程如图1所示.
在MOOC平台搜索Python相关课程.通过driver的find_elements（）方法获取结果页面中一系列节点列表信息（课程名、开课机构、课程状态、参与人数）,再自动模拟点击课程名所在节点,切换句柄进入课程内页面获取课程评分信息,将信息按需求的格式进行保存.切换句柄回到初始课程搜索结果,循环获取全部课程的相关信息.
1.2 课程信息可视化处理
中国大学MOOC平台为学习者提供了大量开放免费的课程,使得教育资源不足的地区的学生也能获得丰富的教育资源.在质量不一的课程中,确定一门高质量的课程,才能更好的保证学生的学习效果.以Python课程为例,搜索相关课程,爬取的课程信息如表1示.
对于课程的接受度,依据课程参与人数因素,高参与人数代表着课程被更多的人认可,课程质量相对更高,适合大部分学习者学习.考虑到开课时间会影响到参与人数,因此将课程评分也作为影响因素,分值高说明课程认可度高.利用Python中的matplotlib、numpy库,对课程参与人数与课程评分进行规范和可视化处理,结果如图2所示.
横轴是图1中的课程序号,纵轴代表课程参与人数,单位为千,散点颜色表示评分高低,颜色浅者评分高,颜色深者评分低.教师和学生可参考图示信息选择课程,图中课程0参与人数超过20万,课程评分颜色呈浅色,评价高.鉴于此,我们选择课程0为混合式教学下学生的课前学习资源.课程0为北京理工大学嵩天等开设的“Python语言程序设计”,课程状态为已结束,可查看内容.
2 课程教学中的应用
慕课的大规模、开放性的特点,导致慕课学习中学习者自由度高,教师监控难度大,无法保证学习效果,并且慕课不能针对多种学习者的需要,难以适应高等教育的具体需求.而SPOC不仅对学习者设置了限制性准入条件,使课程更具针对性,还要求选课者必须保证学习时间和强度,完成规定的任务等,加强了学生管理,能保证更好的教学效果.鉴于此,申请爱课程平台的SPOC课程应用到混合式教学实践中.SPOC能一键关联中国大学MOOC的课程网站,也可关联到其他相关平台,如Python123（https：//python123.io/）.
以Python中的turtle库为例,在课后作业环节,要求学生利用turtle库进行绘画创作,强化所学知识.学生利用CamtasiaStudio将作品录制成视频上传到SPOC作品展示区集中展示,学生在下方讨论区发布评论,教师对学生作品设置一二三等奖,根据结果选出获奖作品,设置颁奖仪式.此过程可提高学生学习参与度,发挥其主动性,扩展学生思维,将个人知识建构和群体知识创新融合在一起.通过编写爬虫获取的评论信息,并进行规范化处理,利用wordcloud库进行可視化处理,结果如图3所示.
在词云图中,数越高的作品其作者字体越大,反之越小.由图可知姚逸鸣作品的票数最高.教师设置的奖项数目是有限制的,词云图可通过设置最大显示数来呈现符合数目要求的获奖者,支持教师的教学过程.信息的爬取以及可视化技术皆属于Python教学内容,以此来辅助教学,同样会激发学生的学习兴趣,让学生产生学习预期,促使其主动参与到学习过程中.
3 混合式教学中的形成性考核
传统教学中,教师往往只采用考试等终结性评价手段,不能完全反映出学生的学习成就,同时也会导致学生平时不学,考前突击现象的发生.针对传统的授课方式和授课方法,研究者普遍认为,形成性考核是一种能够适应新的教学模式与教学手段,有效的评测学生学习效果并且能够较为真实的反映教学质量的一种高效的考核形式[7].同时研究发现,在混合式教学中,学习氛围、交互行为是影响学习满意度最直接的因素[8].交互行为又包括师生交互、生生交互以及学生与内容的交互.学习满意度是评价混合式学习效果的重要因素.因此,为保证混合式教学效果,加强了对学生讨论交互的考察.教师要求学生在SPOC课程专有讨论区发帖,参与讨论,并将此项计入该课程成绩.学生在讨论区中可发帖提问,也可参与回答其他同学的问题.通过讨论区,教师可以更好地了解学情、把握教学,而学生互相帮助促进了知识的交流,将个人知识建构和群体知识创新融合在一起,体现了建构主义、联通主义及合作学习等理论.编写爬虫获取了SPOC课程专有讨论区中的帖子及发帖学生用户名,通过处理后,可得到学生用户的发言次数,以及每位同学的发帖内容,克服了SPOC后台教师只能查看学生发帖数,无法查看发帖内容的缺点,增加了对学生低质量或无关发帖的审核,使该部分成绩评定更加客观,同时教师可根据帖子内容进行针对性辅导,促进个性化教学.通过平时作业、论坛发帖等考核手段,教师可掌握学生的学习情况,加强对学生自主学习的监控,体现出学生为主体,教师为主导的现代教育思想,更有效发挥出混合式教学的优势.
4 结束语
NETP2010中谈到,若要看到教育生产力的显著提高,就需要进行由技术支持的重大结构性变革.本文以混合式教学为指导思想,在Python课程混合教学中,利用爬虫和可视化技术,对混合式教学提供支持,一定程度上减轻了教师教学负担,有利于教师对学生学情的掌握和监督,利于及时调整教学内容,同时在提高学生学习参与、学习积极性、形成性考核等方面起到了积极作用.该探索以期为混合式教学实践中辅以技术手段的教学研究起到借鉴作用.
参考文献（References）：
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混合式引用文献:
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