数据助教学,“平行”新思路——访信息科学技术学院闫宏飞老师

编者按:2020年年初疫情开始,北大教学网和Canvas平台在全校的线上教学中发挥了至关重要的作用。信息科学技术学院的闫宏飞老师带领助研团队,基于北大教学网和Canvas平台,利用计算机技术和统计、挖掘方法抽取、分析并自动化整理了教学管理平台的部分基础数据,采用在线教学和传统教学优势相结合的“线上+线下”混合教学模式,不仅实现了课程建设的创新,更为全校的在线教学提供了数据支撑、技术支持和实证研究。闫宏飞老师团队的作品《基于北大教学系统、课程和学生在线学习数据的分析研究》被评为“2020年度教学新思路2.0优秀项目”、作品《北大课程群体行为统计和<计算概论B>课程教学实践》获得“北京大学第九届创新教与学应用大赛”网课组二等奖。

一、两个平台,三个任务

记者:闫老师您好,能否先请您谈一下您的团队展开基于北大教学系统、课程和学生在线学习数据的分析研究的契机

闫老师:疫情期间北大的学生都没有返校,学校在开学之前,提前给老师发了通知和培训,让我们选择使用北大教学网(BB)或者Canvas云平台进行在线教学,所以这两个平台七个系统在北大疫情期间的教学起着重要作用;此外,我申请到了教育相关的课题刚好结合实证进行教学相关内容研究。所以契机就有两个,一个疫情,还有一个国家和学校对科研重视,相当于是教学和科研两边都重视,所以当时就参加进来了。

记者:项目聚焦了两个平台、完成了三个任务,您可以对此简要做个介绍吗?

闫老师:我的三个任务把BB和Canvas两个平台都涉及到了。BB本身统计功能不强在教发中心的支持下我们通过写程序、写SQL语句得到部分数据的统计结果,如有多少人多少门课多少活跃的师生、各个时段访问量等统计出来。鉴于Canvas更完善的功能和便捷性,我从BB迁移到CanvasCanvas不只是上课用,教师培训招留学生答辩现在也用这个平台,是教学中很重要的一部分Canvas平台越来越多被使用,我们也基于它做了一些统计查询。还有一个任务也比较有意思,我申请了一个做教育大数据的项目,目的是比较线上线下的教学效果,需要客观的数据支持。我2020学年的秋季学期,刚好开了一平行班,就是国内学生的线下班,和留学生的线上班。上课的时候我坐在教室里面,开一个课堂直播。为了让学生感受一下气氛,我手机也加进来,实现多机位的线上线下教学。所以三个任务就是BB统计Canvas统计线上线下教学的对比研究

实践探索,平行教学

记者:相当于前两个任务是针对学校教学平台的实践探索,另一个是您自己对于课程教学的实践探索

闫老师:,前两个任务是做一些统计查询,第三个相当于是一个研究。除了利用Canvas平台,我们还利用更多的社交软件工具,找到一些对学生成绩有影响的特征比如用微信答疑、用问卷星给学生出一些知识点及时了解他们的学习情况因为我的《计算概论是大一的课程,学生背景差异较大其中有的学生都是参加过信息学竞赛的,有的学生可能连电脑都不太会用所以我们得及时了解情况开课之前要了解过一个月还要了解进展。因为我们通常9月份开学比较晚,计算概论课程1/3内容是计算机文化,多同学可能一开始觉得这课简单就是讲故事,但实际上课程内容缓慢启动按照计划十·一之后就开始编程了。我发现有的学生学习能力特别强开课问卷调查时还什么都不会,然后·一假期刚,很多编程内容都掌握了,说明他们在十·一假期中,按照老师提供的学习路径,进行了高效率地自学。

大概10%到15%的学生基本上作业布置后两天就可以完成。因为学生程度不一样,所以我们作业包括必做题和选做题,选题比较难,但是有些同学用一两天的时间把也能完成处于中游水平的学生实际上也很用功,因为这是必修课(课下投入时间应该是课上的两倍),每周是三学时上课两小时上机,大概就是5小时,下至少得投8小时。所以我问卷调查的时候,会问一下他们的课下投入时间,因为这还是学生完成目紧密相关,有些同学时间投入了,至少做题能完成。问卷调查很重要,我们问卷调查中不只是包含涉及课程知识点的问题还有能够反应学习效果的问题,比如提交作业是一周跨度时间内前几天交的,还是后面几天交的;有同学回答实在做不出来有同学因为数学更重要、期中考试或者一二·九排练等原因,选择把编程放一放;还有同学拖沓

因为学生人数比较多,我们的两个班一个班大约130,另外一个班将近40人,每个人的学习方法都不一样,我会建议他们在每个作业完成写一下思路和感想有的同学就特别认真,写很好,我看到后,会截屏发在群里,也是对学生作业的认可和鼓励。

记者:对于平行班的探索,是上学期在做那么您上学期的教学方式跟以前有什么不同?

闫老师:是不太一样,其实我觉得就是过程性评估课上完,基本上有1/3的学生我是可以给出分数的,但是还有2/3就摸不准给多少,所以还是要参加期末考试;不过平时的作业或者小练习慢慢留多了,其实期末考试的分数比重可以降低。因为我觉得期末考试对之前没受过编程训练的同学压力还是蛮大的,1小时50分钟要做6个题目出来。所以有些同学很紧张,包括我发现平时表现比较好的,期末也不见得都能做全对。然后两个班差异性还是蛮大的,因为国内的学生,要么是竞赛上来的要么就是考上来的学习能力明显比留学生强,但是留学生里面也有很拔尖的,比如有一个历史系的留学生,平时不怎么发言,但是按部就班地学习,期末考试全对。所以给他们上课还挺有成就感,因为我发现每个同学有不同的学习方法。

记者:您的平行班教学,因为有线上和线下的同学,在过程中有没有遇到什么困难

闫老师:两个班的学生主要是学习能力水平一样,但是我们上课的时候因为采用网络直播,实际上是同步的,不过期末考试的时候题目稍微调整。我们开了两个微信群,一个是线上的微信群,还有一个是线下的微信群,但是留学生里面积极发言同学较少,班也少,所以他们的讨论群有时候就讨论不起来。后来建议他们,如果愿意可以加入线下班的微信群,所以部分留学生也加到线下班微信群了他们线下班群里问问题,慢慢地也国内的同学熟悉了起来。

教有所思,研有所得

记者:项目最终有什么发现和成果?

闫老师:有一点结论是学生的有些特征跟他们期末考试成绩的相关性比较大,比如完成作业的平均时间第一次浏览作业的平均时间参与互动的发言次数以及学生自我评估我们每个月都会设计一次问卷调查,据此做出相应的评估,这样能辅助教师差异性、学生个性化学。

当然我们收集到的一些数据,也验证了人们之前形成的一些主观上的定性观点和看法。比如说参与讨论的积极程度,完成作业所花费的时间,这些都是与学习效果有联系的。另外发现问卷调查对获取学生的学习状况非常有效,之前没有线上教学的时候,没有想到运用问卷星,因为学校都是在期末会有一个学生给老师评估,但是都上完课了,不能够在过程中及时了解学生这次因为是线上授课,我每个月都会用一次问卷星调查,了解学生学到什么程度了。此外,学生的行为数据还有学生Canvas网站上停留时间,下载课件提交作业、参加直播上课

我上课的时候虽然是线下班和线上班,但是线下班同学也可以直播和课堂实录的回放。有些同学看完录像后,做作业遇到问题在群里问,我们的5个助教会进行线上答疑;同学还会积极地针对选做题进行讨论,因此群里非常活跃。

记者:您之后还会在教学方面做怎样的探索

闫老师:教学方面我们的课程与基础学科可能不太一样,基础学科可能比较成型,我们却每年都在变这门课虽然大一上的,但是我们没有固定教材以前也讲C++,但是现在Python灵活易用,所以就换成了Python。课程中使用的刷题平台,校内有北大的 OpenJudge,校外的有Codeforces,现在后者比较“火”,所以我的平时作业题基本上采用Codeforces平台题目。另外,因为我们是计算机专业,后续的编程课会比较多,所以我有时也与后续课程如程序设计的老师讨论一下看看他们在教哪些内容,便于课程学习的衔接。我的课程大纲每年会有微调,我会把往年的内容提前给学生,便于学生自学,同时提醒更新的内容。

记者:好的,非常感谢闫老师!

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采访时间:2021年69日,15:10-16:10

采访记者:廖梓吟

录音整理:尹倩倩

文字编辑:廖梓吟

文字编审:王肖群

定稿日期:20218月17

 

项目负责人简介

闫宏飞,北京大学信息科学技术学院副教授。2002年获得北京大学博士学位,2006-2007年在美国UIUC大学做访问学者。在科学研究方面,主持国家自然科学基金项目三项和一项863项目,参加两项973项目和一项核高基项目。出版学术专著1部。2004年获得一项北京市科技进步二等奖。2016年获得一项中国计算机学会科学技术二等奖。发表60余篇研究论文。研究方向是信息检索和计算金融。

先进事迹摘录:

1. 因为精通Canvas + Zoom/Teams, 聘为Canvas平台培训教师。作为教学创新典型,在全校Canvas平台及创新实践的培训中起到关键性作用。

2. 闫宏飞老师团队的作品《基于北大教学系统、课程和学生在线学习数据的分析研究》被评为“2020年度教学新思路2.0优秀项目”。

3. 闫宏飞。被评为北京大学外国留学生工作“和合奖”先进个人。

4. 闫宏飞,在2020年度,获得“北京大学抗击新冠肺炎疫情先进个人”。