大数据下的可视化交互式教学的5G应用
袁光群，贲东宁
(广东海洋大学 工程学院，广东 湛江)
摘 要： 随着5G超高用户体验速率的到来，以视频和虚拟现实的教学时代到来了，使大数据下的可视化交互式教学（简称互课）成为可能。大量的可视化的教学内容、师生的交互行为、课件的制作技术、互换数据构成了“互课”的四要素。“互课”强调了互享优质教学资源(互享)、互换数据（互换）、互为师生的教学关系（互学）。大数据为制作可视化的内容如图形图像、动画、视频提供了素材，而可视化的内容是一种吸引人又好理解的方式,交互式的虚拟校园教学界面方便了学生主动查找知识。5G时代“互课”的理念就是互享、互学、互换。
关键词： 互课；交互式课程；互享；5G
一 引言
随着5G超高用户体验速率的到来、网络图片和视频的增多以及视频教学的快速发展，使大数据下的可视化交互式教学（简称互课）成为可能。大容量网盘为可视化的大数据提供了物理存储空间，越来越快的网速为图像及视频的传输提供了较快的速度，采用一部分微动画、微电影、图形图像等可视化的手段提高了教学效果，采用交互式的体验教学手段，加强师生互动。
高职药学专生的自身素质与市场需求之间还存在很大差距，就业观念方面也存在一定偏差，更显就业指导教育的重要性和必要性。在就业指导的教育下，提高专业认识，强化职业素养，转变就业观念，才能适应社会竞争。在教学中要充分体现以学生为主体，“以人为本”的教育理念，充分发挥学生自身潜能，实现自我价值。
二 大数据下的可视化交互式教学的组成
大数据下的可视化交互式教学（ interactive Course简称：互课）。 由四部分组成：
(1)大量的可视化的内容；(2) 师生的交互行为；(3) 课程制作技术；(4) 互换数据。如图1所示。
早在1982年，美国教育心理学家Brown，A L&Palincsar，A S 提出了交互式教学(Reciprocal Teaching)这一概念。交互式教学一般包括人机交互、学生之间的交互、师生互动作用、师生互换数据[1]。
互课设计的理论基础是人本主义心理学，主张从人的直接经验和内部感受来了解人的心理，强调人的本性、尊严、理想和兴趣，认为人的自我实现和为了实现目标而进行的创造才是人的行为的决定因素，学生具有了学习的兴趣或目标，就更容易自主学习。[2]互课淡化了记忆内容，强化了查找能力，更关注了师生的创造性、主动性和选择性。大数据、大量的可视化的内容为学生提供了充足的学习资源，为学生提供一定的选择内容，使学生可以选择适合自己的内容学习，考虑到了学生的主体性、能动性、个体差异性，互换数据的师生交互式行为不受时空限制。互为师生的关系还强调了个体情感体验，重视人的潜能发展和体现。互课是在传统教学的基础上引入交互的概念，是把传统教学的精华、互联网的优势、手机的作用、大数据的学习空间结合起来的一种混合式教学模式。
图1 互课的组成
最近几年，随着我国党和政府对于加强信息整合建设的重视度越来越高，在我国党校图书馆建设“三大文库”以及“四大专题数据库”的引领下，当前我国许多党校图书馆都在加强特色信息数据库建设，有代表性的像安徽党校图书馆的“区域经济与文化信息数据库”、上海党校图书馆的“重要发展战略信息数据库”，这些都取得良好的反响，我国许多党校图书馆在硬件条件上、系统以及信息服务平台建设上都取得了很大的进步。不过，在实际建设进程中，一些图书馆在图书以及信息资源上出现重复建设、相似度高的问题，而且一些图书馆由于缺乏信息整合平台、信息数据集中性不高，存在难以实现深度挖掘与研究分析信息的问题。
三 互换数据的教学设计
教学按课前网络学习、交互式课堂、课间扫描二维码、课后网络平台交互四部分有序启动的顺序进行设计，建立大数据下的可视化交互式教学模型，如图3所示。
1.课前网络学习把记忆部分放到网盘上让学生下载预习，将知识可视化并让学生看教学视频、图片、相关链接的教学网站、网络链接等。
可视化课件采用互享模式，互享是指购买学分的学生、上传单元可视化的制作者及购买可视化课件者的会员可以互享课件资源。所有的教育资源若都采用共享方式传播和使用，必将大大损害设计者、开发者等资源生产者的利益，唯有通过交易和竞争才能激发出资源的魅力和生命力，后续才会有更多的经费涌入，用以发展网络课程和相应知识体系。[8]
2．2．2 Apgar评分与影响因素的相关性 在本研究中，X1～X9代表的各因素中，OR＞1时，其值越大，危险性越高，即Apgar评分降低，该项指标升高的越多。OR值＜1时，可推断其中体现的保护性，也就是说OR值越小，这种保护作用越强。而OR值＝1时，说明此种因素对Apgar评分无明显影响作用。本研究中，这种影响作用最明显就是X1（Cys－C）。即Apgar评分降低时，相比于其他因素，Cys－C升高得最为敏感和特异。
3.课间扫描二维码让学生知道知识在哪里；并让学生用手机扫描二维码得到相关大数据的链接地址及老师的联系方式。
4.课后网络平台交互是指让学生通过微信、QQ网络平台交互，并通过网络平台与学生讨论与互动，努力优化设计方案，调动了学生主动学习的创造性，达到了预期的教学目的。
何为美，每个人自有不同判断、不同视角，而中国石化正是要传递如此理念：美来自各个岗位，不分大小，不分高低，不分性别，只要付出、努力、坚持，你就能散发出无尽光彩。
课后学生在网盘大中找到老师布置作业的大数据资料，并主动完成相关的作业内容，然后发回到老师的邮箱。通过师生的互传大数据，使大数据容量和内容更大，并完成动态交互的教学活动。
图2 5G应用范围与课件数量示意图
教师将从大数据整理成“大数聚”即对数据优化聚集，互课用的是优化可视的数据。基于知识地图的交互式教学会引导学生主动找到要学习的资料。
1G时代是PPT加语音，2G时代是PPT加语音加图像,3G时代是PPT加语音加图像加平面动画，4G时代是PPT加语音加图像加动画（含三维动画）加视频，5G时代是PPT加语音加图像加动画加视频加虚拟现实加大数据， 5G时代更容易对前面的课件资源进行二次加工，实现资源的上传、分类、拆分、标记、交易等功能。1G到5G越向上应用范围越广，5G到1G越向下课件数量越多，1G到5G课件结构呈现由二维到三维到虚拟现实的发展趋势，由于温度传感器和味觉传感器的发展，感知知识也由听觉和视觉扩到到感觉和嗅觉。而三维和虚拟现实的课件相对较少，需要由专业的教育设计公司开发并有偿使用。
以设计类课程为例。采用异地多源异构分布式资源交换可以有效的理清课程的数据结构，按照有序启动的原则去安排课程资源，如图4所示。当今硬盘已经进入到以T为单位的大硬盘阶段、网盘也进入到以G为单位的大网盘时代，这为开展大数据下的可视化交互式教学提供了物质保障。网盘链接共享方便了学生下载学习。把记忆部分放到网上，上课则把重点放在让学生理解和应用上，即思维能力和方法的培养上。
互联网对教育的影响使学生知道而老师不知道成为可能。教师和学生互相交流，互为师生成为可能。学生通过网盘上的课件、视频学习课程。学生通过自学、互学先学习课程，课堂将不懂的问题提出，教师将会有针对的讲解。学生同时也会提出更好的建模方法，使教师了解到更好的案例，放到动态讲义中，互为师生，教学相长成为可能。课间学生通过扫描二维码得到作业资料的大数据地址，如图5所示。
按照应用系统对资源的需求，借助对影视资源的分类、碎片化、重组等技术，完成资源的重组及再生，实现对资源的有效复用，进行新课件资源的逻辑构造和知识单元的采编，实现互享、交换与复用。[8]在众多的同类课件中教师和学生也会优中选优，实现课件最优化。
图3 大数据下的可视化交互式教学模型
图4 采用异地多源异构分布式资源交换方式
四 可视化课件
借助于分布式认知可以更好地促进学生与教师、学生和学生之间、学生同其它同行之间的互动。可视化课件给教育教学带来一目了然的效果。目前高校大多还处于3G时代的PPT加语音加图像加平面动画阶段。可视化课件更形象直观，声、像、字、动画、视频的同步播放加强了学生的记忆与理解,没有交互的课堂使学生失去了主动思考的积极性，“互课”调动了学生主动学习的积极性。
2.交互式课堂混合了传统教学和反转课堂的精华，既概念、定义、定理、公式、方法等内容仍然采用传统讲授的方法，课堂运用动态交互的方法开展教学活动，并让学生开展设计实践，回答学生提出的问题；通过实验课开展对产品的分析，并对学生的作品做出评价。评价采取了与往届同门课程同类设计的比较，从而保障了学生的作品一届比一届强。讲解重点知识内容，而不是面面俱到。重点放在学生的知识内化既理解和应用上，课堂教学让学生提出问题，并通过互课解决学生的疑问。师生要学会基于大数据的学习，如课堂点评与讨论组织，数据来自学生作业，这就是学生与老师互换数据，与其它同学共享数据，学生要学会互相学习，大数据提供了自由提问的大部分答案。
小商桥位于河南省漯河市临颍县皇帝庙乡商桥村，南北跨小商河之上。该桥北去县城13公里，南距漯河12公里，东临107国道，西靠京广铁路，正当临颍、郾城两县交界处，历史上为南北交通要冲。
互为师生的教学关系提供了良好的记忆体验，学生给老师和同学的讲解让演讲的学生记忆深刻。
图5 交互式教学
五 基于知识地图的交互式教学
教师要对可能发生的一切有预见性，设计好的预习问题、问题种类、暴露学生知识漏洞的问题、并用大数据满足不同层次水平的学生的要求。[2]
古代封建专制政权家天下，皇家也是基因论的忠实拥趸。皇帝号称真龙天子，代替上天行事。皇子阿哥之流自然顺理成章地“善游”。甭管他们是否天天只知拈弓弹雀、提笼架鸟、不务正业，只要生在皇家，便是龙子龙种，将来是一定要子承父业做皇帝的。打着君权神授的幌子，蒙蔽百姓，妄想家天下，历朝历代的皇帝概莫能外。秦始皇是第一个从皇帝名号上动此脑筋的，所以他自称“始皇帝”，妄想子子孙孙二世三世乃至万世地传承下去，可惜只传到二世，秦王朝就寿终正寝了。
知识地图就是为学生容易找到知识而画的地图。广东海洋大学网络导航系统采用的是可视化的导航系统，如图5所示。互课的理念是人不能记住所有的知识，但人能找到我们需要的知识。该图按照可视化的指引使学生不用学习可以下意识找到所需的知识，比如要找你专业的书，可以点击图书馆可以进入虚拟图书馆，并翻看电子图书和教学视频。扫描左下角的二维码可以进入到数据空间。“互课”采用的是博采众长的学习资料，如该知识点不同人的观点，优化的设计方法，不同的人都可以写自己心得体会，放到网上，而教师的责任就是优选优秀的案例和观点放到资料库中，学习资料库是动态并不断优化的。
采用异地多源异构分布式资源交换方式，实现多个异构平台的连接，由多个资源创作单位、多个资源制造商、多个学校、每个教师发布的资源以及学生的优秀作业等构成各种异构平台，每个异构平台提供自己的产品。[8]即谁制作、谁提供，谁提供、谁维护、谁受益的资源供给方式。
引发学生换位思考的问题、引导学生学会学习的问题、促进学生记忆和掌握新学的知识等。教师角色不仅要授课还要成为辅导员、助学者、引导者、帮助者、讲故事的人、课程设计师；学生角色转变为主动学习者、为达到教师所设目标而自主学习。遇到学习困难可以随时向老师和同学求助，即通过课堂体验→分享与交流→反馈→应用→课堂体验的混合学习过程完成学习。
除了体重，你的身高和书本大小也是选购书包的参照标准。你挑选的书包需要有足够的空间来装书和文具，在符合条件的书包中，最好选择小一点儿的。通常情况下，书包的宽度应该小于你的身体宽度。把书包背上身后，书包底端应该在腰以上10厘米处，而不是耷拉在屁股上；书包顶端应该低于你的头。作为6～9岁的中低年级小学生，你的书包大小在39厘米左右比较适宜。
5G技术的实现与普及，能够促进智慧教育、智慧校园、实验等多样化需求，可为用户提供超清视频、虚拟现实、增强现实、在线交互式学习等高级业务的良好体验。从而推出交互式教学课程和VR/AR教学课程[9]。
智能交互就是适应学生，是一种自然交互的形式，不用教，如学生自然会点击图书馆画面去查找图书。基于动作是认识的源泉，是主客体相互作用的中介。为学生设计了大量的交互界面，以方便学生主动学习查找，当教师的界面不能适应学生的要求时，就要改变原有界面，或创造新的界面，以适应教学需要。基于知识地图的交互式教学就是要设计出知识地图方便学生主动查找，变以教师为主体为学生为主体。互课采用了微信、微书、公众号发布、微动画、微视频等形式实现交互。通用的网络平台，如微信、QQ、微博等随时满足学生的提问。
图6 广东海洋大学网络导航系统
表1 没采用互课和采用互课的比较分析表
通过统计学校的听课笔记、作业统计、网络下载记录、课件访问记录、学习QQ群及微信群记录得出没采用互课和采用互课的比较分析表，如表1所示。
根据上述设定的参数进行实验，将传统的防洪工程施工技术系统和本文的防洪工程施工技术系统进行比较，分别记录防洪工程施工技术花费成本实验和防洪工程的安全系数实验，根据两个实验结果，分析两种防洪工程施工技术系统的工作效果。
由表1可以看出，交互式讲授允许教师讲授时学生提出问题，而不采用交互式教学的课堂一般没有交互式教授。实践实验环节的时间基本差不多，师生分享“互课”要多些，自学互学及讨论“互课”明显多很多，答疑时间相差不是很多。综合上面的分析，“互课”明显交互的环节多了，交互的时间长了。“互课”采用最小单元制作有利于学生学习到不同学科专业的知识。
六 结论
“互课”是一个教与学互动的过程。将在线教学与离线教学相结合，采用微动画、微电影、图形图像等可视化的手段比传统语言文字记忆效果明显提高，学生学起来有趣，学生主动体验的、可视化的记忆效果好。采用异地多源异构分布式资源交换方式，充分利用了各种资源；采用了交互的教学界面，学生自己就能查找到自己想要的教学资源。交互式的教学容易调动学生的积极性，大脑记不住所有大数据，但人类能找到需要的数据。
“互课”的互享、互学、互换教学改革了教学场景，使学生获得学习的深刻印象体验。作为一种教改实践的“互课”历经十年的不断探索，积累了大量数据，并不断完善。编写出版了《计算机辅助快速表达》一书使更多的人能用可视化的手段快速表达。希望有更多的人加入到大数据下的可视化交互式教学中，与更多的教师和学生交互，进而产生更大的大数据。
参考文献
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Visualized Interactive Teaching of Big Data
YUAN Guang-qun, BEN Dong-ning
(Guangdong Ocean University, Guangdong, China)
Abstract： Along with the increase of the network pictures and video and the fast development of video teaching, it is possible to visualize the interactive teaching of big data. The interactive course dissolves the boundary between the traditional classroom and the network classroom. It is constitute of the four elements, a lot of visual teaching content, the interaction between teachers and students, the production of courseware, exchange of data. The interactive course strengthened the interaction between teachers and students, formed the new teaching relationship between the teachers and students. The interactive course is an attractive and good understanding way, It is convenient between teachers and students.
Key words： Big data; Visual context; Interactive course; 5G
本文引用格式： 袁光群,等.大数据下的可视化交互式教学的5G应用[J]. 教育现代化,2019,6(42)：137-141.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.42.048
基金项目： 广东海洋大学教育教学改革项目（校教学成果奖培育项目）《大数据下的可视化交互式教学》,项目编号：524210416。
作者简介： 袁光群，男，广东海洋大学工程学院工业设计系，副教授，硕士，研究方向：产品虚拟设计、交互设计。
标签：互课论文; 交互式课程论文; 互享论文; 5g论文; 广东海洋大学工程学院论文;