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摘要：R是一个开源的数据分析环境，已在数据处理、计算挖掘和图形可视化里得到越来越广泛应用，是高校学生必须掌握的技能之一。然而，传统的教学模式是教师教为主，学生学为辅，整个教学过程比较机械，师生互动较少，难以满足R语言及应用的课程需求。基于R语言教学的独特性和复杂性，本文提出“线上”+“线下”混合式教学模式，实现“教—练—答—用”四个环节统一协调，提高学生的分析和解决问题的能力，以期为R语言类课程的教学提供参考。
关键词：R语言；课程；线上线下；混合式教学
本文引用格式：周磊，等.《R语言及应用》课程“线上”+“线下”混合式教学模式初探[J].教育现代化,2020,7(50):9-12,26.
A Preliminary Study on the Online and Offline Hybrid Teaching Mode of the“R Language and Application”Course
ZHOU Lei,LIU Li,HUANG Xian-de
(School of Oceanography of South China Agricultural University,Guangzhou Guangdong)
Abstract:R is a free software environment,which has been more and more widely used in statistical computing and graphics.It is one of the skills that college students must master.However,the traditional teaching mode is teacher-centered,whereby the whole teaching process is rather mechanical with less teacher-student interaction,which is difficult to meet the curriculum requirements of“R language and application”course.Based on the uniqueness and complexity of R language teaching,this paper proposes a hybrid teaching model of“online+offline”to realize the unified coordination of the four links of“teaching-practice-answer-use”,and to improve students’ability to analyze and solve problems.This study should provide references for the teaching of R language courses.
Key words:R language;Course;Online and offline;Hybrid teaching
一 引言
R是一个开源的数据分析环境，已在数据处理、计算挖掘和图形可视化里得到越来越广泛应用,是目前最受欢迎的数据处理、分析和绘图平台之一[1]。随着测序技术的发展和计算机技术的进步，大量生物信息数据产生[2]。大数据和AI时代背景下，传统的商业统计软件已经很难满足当前的数据分析需求。R语言由于自由、免费、开源、功能强大而得到了世界各国研究工作者们的喜爱[3]。成为世界上最强大的统计语言之一，在科研领域非常流行[4]。
尤其在生态学领域,超半数论文的数据分析是用R语言完成的[1]。因此，掌握R语言基本概念、基本理论和基本操作方法，结合统计学与R语言进行教学，使学生独立完成学位论文中所涉及的统计数据以及可视化等内容，是构成高效学生科研素养的重要组成部分。高等学校应当重视R语言的教学，培养出与国际接轨、适合世界信息化潮流的一流人才[5]。
传统的教学模式是教师教为主，学生学为辅，陈旧的教学模式造成了教师“一言堂”和学生被动听的局面[6]。传统教学沟通渠道有限，师生互动较少，整个教学过程比较机械，难以满足R语言及应用的教学目标和课程需求。同时R语言作为编程语言本身的教学复杂性、难懂性，目前存在线上教学资源少，信息化应用层次低，教学效果不理想的情况。因此，针对上述问题，我们提出“线上”+“线下”混合式教学模式，教师通过分析学生“线上”学习的数据和学生的问题，“线下”在课堂上针对重点、难点、易错点进行系统讲解，在实践中发现问题、解决问题，全面贯彻以“学生为本”的思想，秉承个性化教学理念，促进学生创新思维和能力的培养，最大化课堂效能和教学效果[7]。
二 线上线下混合式教学在R语言类课程的必要性
R语言使不懂编程语言的人也可以利用它进行复杂的、前沿的统计分析而受到政府机关，银行、企业、医药系统、科研工作等诸多领域的青睐[5，8]。然而，对于从未接触过编程语言的初学者而言，相对于商业软件，利用R进行统计分析与可视化有一定的入门门槛。仅仅依靠32或48学时的课堂教学时间进行学习、训练往往达不到教学目的与要求，在此背景下有必要增加学生课外自主学习和获取知识的时间。随着网络技术的进步与发展和知识内容的不断膨胀，如何利用现代网络与信息技术的便利，转变教学方式方法，以有效解决需求不断增长而教学效率低下的矛盾，是当前值得关注的课题[7]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确指出：“信息技术对教育具有革命性影响，必须予以高度重视”。随着信息技术的快速发展，紧跟教育与时俱进的发展政策，混合式教学模式应运而生。混合式教学模式利用线上课堂的小众定制化、知识多元化、授课便捷化的优势，结合线上课堂和传统线下授课两者的优点，迅速在不同学科教育中广泛推广，在现代教育中扮演着重要角色[9]。有研究表明：一是单一的学生线上学习与线下学习，效果一样好，二是线上与线下相结合的混合学习，其效果要好于任何其中之一的学习形式[7,10]。因此，基于线上线下混合模式开展R语言类课程教学具有较大的理论和实践意义。
三 线上线下混合式教学模式的构建
改变传统教学方法，创建三段式(课前线上预习+课中线下教学+课后线下复习)“线上”+“线下”互动式教学模式（图1），将课堂讲解、习题练习、讲解答疑、案例应用融为一体，教师通过建立“线上”的微信公众号，发布学习资料和作业，借助网络资源，引导学生观看相关教学资源信息，学生根据自己的理解能力和节奏自主规划学习知识点，进行自我测验；教师通过分析学生“线上”学习的数据和学生提出的问题，“线下”在课堂上针对重点、难点、易错点进行系统讲解，在实践中解决问题，带着问题学习，深化以“学生为本”的思想，实现“教—练—答—用”四个环节统一协调，加强师生互动，充分激发学生学习的兴趣，采用信息化的教学手段，增强学生解决实际问题的能力和创新思维。
（一）“线上”+“线下”教学模式的问卷调查与分析
针对R语言教学特点和学生实际情况，设计问卷调查书。以华南农业大学海洋学院相关专业为例，课前问卷可设计如下。
1.本科导师在哪个系？
2.未来动向。
3.为什么选《R语言及应用》这门课？
4.以前接触过R吗？
5.最想学R在哪个方面的应用？
6.目前经常用到的统计分析、数据可视化工具或软件？
7.是否使用过某种程序设计语言或环境？
8.经常涉及到或希望了解到哪些统计检验方法或模型建立？
9.经常涉及到或希望了解到哪种图表设计？
10.关于这门课程的其他需求与建议？
题目可设置为选择题、填空题、简答题等多种形式，同时利用移动互联网平台，开展网络问卷调查，收集统计并分析问卷结果，以便了解和分析学生对“线上”+“线下”教学模式的理解、偏好程度和R语言教学内容的需求性。
（二）《R语言及应用》线上资源的设计与应用
各专业研究方向有着不同的教学目标和学习需求。以华南农业大学海洋学院为例，针对海洋科学和水产养殖等细分领域专业人才的需求，设计和收集海洋资源与环境，水产动物营养与饲料，水产动物育种以及病害在R语言中的应用案例，相关问题的解决思路和代码算法。在此过程应注重可操作性，明确教学重点、难点，提炼为简短知识点，将其发布到建立的公众号学习区，让学生在预习和复习阶段能进行自学和巩固。同时利用微信公众号平台即时通信功能，加强师生课后的线上互动答疑与交流。让学生从发现问题到分析问题，最后解决问题，提高学生的自主学习能力、创新精神和实践能力。
以相关性分析的线上资源为例，可以从数据格式、相关性矩阵的计算、显著性的统计和可视化入手，绘制精美的出版级别的统计图表，介绍R包及用法，设计操作实例如下。
数据格式查看R代码和结果（图2）。
相关性矩阵计算R代码和结果（图3、表1）。显著性统计和可视化R代码和结果（图4、5）。
（三）线下课堂教学环节设计
精心设计，优化课堂学习，激发学生兴趣。遵循学生的认知规律，将分散的课程知识进行整合。从R语言程序的原理，到统计分析，最后到数据可视化，层层推进，最大限度地激发学生的学习动机。以vegan包的讲解为例，可以从数据结构、数据标准化、物种组成、a多样性、β多样性性的评价[11]。及时通过测评题的形式了解学生运（PCoA,NMDS,RDA,CCA等分析）、环境因子关联分析等内容系统讲解其用法和原理，在此过程中可串联讲解ggplot2图形语法，一步步讲解参数的运用。在基本理论介绍的同时，让学生思考背后的逻辑关系，运用建立的知识体系和编程语言解决实际问题，培养学生“学”、“做”、“思”、“创”结合的能力。
四“线上”+“线下”教学模式效果评价
学生线上线下的整个学习过程都需要有过程行R语言解决实际问题，对学生提出的问题及时进行点拨与指引。教师提供学生分享学习体会和学习经验的交流机会，这样学生都能从其他学生的分享中看到别人解决问题的思路，相互借鉴，相互促进。教师通过线上以及线下的作业、测评分析学生的学习效果。基于学生在线时长、参与学习活动的积极进度、学生提出问题的次数、回答问题的次数、在线调查问卷等数据，汇总与分析学生学习的情况。将未实施“线上”+“线下”混合式教学的班级与实施混合式教学模式的班级进行对比，对作业完成情况、课堂测验、期末考试成绩各项指标进行评价，高效地进行后续分析及反思教学效果。
五结论
本文基于R语言教学的独特性和复杂性探讨利用和整合线上教学资源，精心设计线下课堂教学环节，创建三段式(课前线上预习+课中线下教学+课后线下复习)“线上”+“线下”教学模式，实现“教—练—答—用”四个环节统一协调，让教师教有所进，学生学有所得，提高人才培养质量和创新能力。
参考文献
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[7]李兰芝,陈渊,易图永.浅谈《R语言与生物统计学》的“慕课学习+翻转课堂”教学模式[J].教育教学论坛,2019,(03):202-203.
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[9]田爱丽.转变教学模式促进拔尖创新人才培养——基于“慕课学习+翻转课堂”的理性思考[J].教育研究,2016,37(10):106-112.
[10]李丹丹.基于“互联网+”的线上线下混合式教学模式研究[J].通讯世界,2019(3):209-210.
[11]谭攀攀.线上线下混合式教学模式在天然药物化学课程中的应用[J].卫生职业教育,2019,37(10):71-72.
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