数据可视化下课堂教学质量保障的应用

摘要：目前科学技术飞速发展，并被广泛应用于教育领域，如何有效地将数据可视化技术应用于教学中，成为目前教育研究者必须解决的问题，这项挑战也逐渐成为数据可视化技术专家关注的焦点。利用好数据可视化技术可以将知识直观的呈现给学生，令学生形成完善的知识框架，除此之外，这项技术还可以应用于学生自我评估和课堂教学评估、对学生及时发现自己的知识漏洞，以及教师对学生学习状况的了解有很大帮助。本文通过分析教学数据可视化的现状，进而对数据可视化技术在教学中的应用以及数据可视化应用的疑难问题进行深入研究，从而使课堂的教学质量得到有效保障。

关键词：数据可视化技术；教学质量；应用

数据可视化技术所呈现的图片或图像，已经成为人们了解信息的重要方式，同样，数据可视化在教育中的应用也是非常广泛的，数据可视化技术的应用代表了教学方式的进步，通过数据可视化技术建立的智能学习平台以及教学管理系统日益增多，学生学习知识的方式不再局限于课堂教学，需要用到的书籍可以在手机或者电脑上轻松找到，方便又快捷。目前，我国绝大部分学校已经配备了数据可视化技术设备，用于配合教师的教学，从而提高课堂的交互性，让学生体验先进的教学方式。传统的教学模式得到相应改革，课堂的教学质量明显提高，这些进步都离不开数据可视化技术的应用。

一、数据可视化技术概念与现状分析

（一）数据可视化技术概念。数据可视化就是将数据以一种视觉表达的方式展现出来，表达方式可以是图形也可以是图像，数据可视化技术可分为多个方面，比如图形图像处理技术、建模技术、计算机视觉等，该技术最早出现于20世纪50年代，在其最初只能达到科学技术和信息可视的阶段，如今已发展为数据可视技术，实现了信息的智能化。图片和图像是目前数据可视化技术的主要表达方式，可以做到将抽象的数据直观地表达出来，放眼望去，数据中最重要的信息一目了然，是目前提高教学质量的保障。（二）现状分析。大数据时代已经到来，在技术不断发展的过程中，国内外教育事业都得到了有效促进，并出现了一项新的学习支持工具，名为学习仪表盘，其本质为数据可视化技术在教学事业中的成功实践，有效地利用数据可视化技术对信息进行了转变处理，能对使用者进行学习状态的跟踪调查，分析使用者在学习方面的优缺点，并给予使用者有效的学习管理计划，从而做到扬长避短，从学习仪表盘中，学生和老师都可以马上搜集到直观的数据，使用者自然就知道如何进行自我完善了，如此，教学质量在得到保障的同时也得到了有效提高。比如在医学教育领域，在没有教学实体模型的情况下，想要让学生直接了解到人体的骨骼形态、器官组织以及血管脉络是非常困难的，而数据可视化技术则可以帮助教师很好地解决这一问题，医学专业的学生学习知识依赖于对人体生理结构的认识，若不采用数据可视化技术教师只能通过标本来展现学习内容，课后学生便再也没机会对标本进行查看了，这从一定程度上限制了学生的自主学习，但采用数据可视化技术，学生便可以轻松查看到需要的模型，数据可视化技术可以生成直观的人体器官结构图像，教师还可以在相关的器官上增添备注，学生只需要将鼠标移到想要查看的位置，备注就可以显现出来。另外老师还可以将收集到的人体切片图像进行整理组合，形成新的人体正视图及侧面图，作为新的学习资料供学生们参考，为学生的学习提供便利，从而保障教学质量。

二、数据可视化技术在教学中的有效应用

（一）课堂内容数据可视化流程。数据可视化在教学中应用的主要技术有，教学流程可视化以及教学内容可视化。首先教学流程可视化是指将从课堂中获取的数据进行可视化处理，再对获取的结果进行分析，从而弥补出现的问题，完善教学工作计划，每个班级的成绩都存在一定的差异性，想要提高教学质量，让教学质量得到有效保障，必须缩小成绩中存在的差异性，数据可视化技术可以针对每个同学的真实水平进行灵活性教学，让每个学生都找到适合自己的学习方式，以此提高课堂教学质量。教学内容可视化是指将学生需要学习的知识转变为相应的图像，比如：四维图、概念图、模型图，以此作为学生学习知识的认知工具，对一些空间想象力较差的同学十分友好，例如在初中地理的课程中，想要充分了解地球的外部构造，需要查看地球模型，而人手一架模型是比较困难的，而利用数据可视化技术则可以直接建造地球模型，不仅可以让学生有效地认知地球的外部构造，还可以形象的表达出地球表面的气候现象、河流和植被分布以及山脉走向等等。（二）教学数据的可视化处理。想要将教学数据做可视化处理需要进行以下五个步骤。第一步为数据采集，要进行数据处理必须有相应的数据作为基础，这些数据通常为学生在课堂上的学习情况数据，比如学生的神态、情感、语言等等。第二步为数据准备，指对收集到的数据进行整理筛选，选择有代表性的数据记录保存。要保证处理的正常进行，则必须要确保这一步的数据具有研究价值。第三步为预处理，这一步是指对保存的数据进行初步处理，需要进行清理杂乱数据、清洗整理数据、消除噪声以及填补默认数据等步骤。为深入数据处理做好保障。第四步为分析挖掘，指将已经进行过初步分析的数据深入研究，全方位的对数据进行处理，将数据中的每个元素都显现出来，尤其要注重对重点信息的处理。最后一步为数据可视化呈现，指对整理好的数据进行动态展现，为数据可视化处理的最终步骤，建立的模型便为数据的最终形态。（三）数据可视化技术用于课堂。某高职院校近年来采购了一批电子表决器，目的是给思政课改革提供设备支持，这个以数据可视化技术为基础的电子表决器，成功打破了该高职院校思政课存在的瓶颈。同学们对“原理课”的出勤率明显提高，另外，教师与学生的互动也得到了有效保障。这是由于，电子表决器采用的是电子签到，签到的同时还可以追踪签到人所处的地理位置，有效的避免了同学代签情况的发生，为课堂节约了教学时间，提高了学生出勤率。在传统课堂中，同学们多半以沉默的方式存在于课堂，甚至更有部分同学被手机吸引或忙于其他课程的任务。电子表决器可有效的提高课堂的抬头率，因为电子表决器具有随时发放课堂测验的功能，而课堂检测又关系到期末成绩，学生自然就开始与老师进行互动了。由此，数据可视化技术为课堂教学提供了有效保障。（四）教学干预管理。现如今有很多用于教学管理的网络教学平台，当用户登录这些平台进行学习时，系统程序便会对用户的学习时间、访问情况、以及学习内容进行记录并整理，再将这些收集的数据进行可视化处理，通过处理教师便可以直观的看到学生学习的具体内容和情况，进而有针对性地制定相应的教学计划，例如在“双语学习导论”课程中，老师可以通过可视化技术对学生在平台上的时间和学习内容等进行记录，并生成图表呈现给教师，通过观察生成的图表，教师可以直接了解到学生的学习时间，进而可以针对相关学生提出相应的建议。实例中生成的各个学生的学习情况统计图如下。（五）教学测试与评价。教育研究者在新加坡的一所小学课堂中进行了一项关于计算机建模工具的教育实验，利用计算机建模模型来对学生进行学习测评，主要内容为先向部分学生介绍实验对象的概念、以及教学内容中的变量和对应关系，接着再向另一部分学生们展示教师制定的相应模型，内容均为两条食物链构成的食物网。展示结束后，再要求学生独立完成一条类似的食物链模型，最后将所有学生建立的模型收集并进行核对比较，下图2为教学实验中学生建立的食物链之一。结果发现采用数据可视化技术进行教学的学生对概念的掌握更加全面，建立模型所用的时间也更少，因此，可视化工具可以有效对考试学习和创作进行测评，可作为考试评价的新办法，其得出的测评结果也更加具体，通过测评教师可以顺利了解到学生对知识理解的程度，以及学生本身存在的特点，从而差缺补漏。建模测试是新型的测试模式，是老师与学生交流的新媒介，可以实现两者相互配合完成教学，进而使教学质量得到保障。图2　食物链模型（六）课堂数据可视化技术的疑难问题。数据可视化技术虽让教学质量得到很大提高，但是并不是所有学校都具有快速集成处理课堂数据的工具，因此导致在这一环节花费了大量的时间与人力，数据可视化技术对教师的专业操作能力有一定的要求，但实际上大部分教师都不精通这方面的知识，这对于数据可视化技术在教育中的发展是一项有待改进的问题，为保证教学质量的提高，数据可视化技术应进行相应改进，最好是将操作进行精简化处理，降低对使用者掌握能力的要求，从而减少人力和时间的消耗，另外还可以对相关的教师进行专业培训，增强其掌握能力，以此保证可视化技术的顺利发展，推动教学的进步。

三、总结

当前数据可视化的优点已经充分显现，已经被各大企业用于技术开发，其发展日益成熟，作为教育工作者应顺应时展，利用先进的技术进行教学活动，数据可视化技术在教育中的应用仍存在一些问题，要让我们的教学质量得到保障，必须不断改革这项技术，教师要对数据可视化技术的应用要做到心中有数，要与学生进行沟通，并不断进行反思，找出最适合学生的教学方式，注重学生综合素质的培养，推动传统教学模式的改革，促进教学质量的提高。

参考文献

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作者:徐立宇 李奕 单位:柳州城市职业学院