商俊燕

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，江蘇 常州 213164）

數(shù)據(jù)挖掘課程案例驅(qū)動教學(xué)法初探

商俊燕

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，江蘇 常州 213164）

數(shù)據(jù)挖掘是一門分析海量數(shù)據(jù)庫的交叉學(xué)科，是本院統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)課程。本文從高職高專人才培養(yǎng)模式的角度，分析了數(shù)據(jù)挖掘的教學(xué)目標(biāo)，將案例驅(qū)動引入數(shù)據(jù)挖掘課程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶋H應(yīng)用能力，取得了良好的教學(xué)成果。

統(tǒng)計(jì)學(xué)；數(shù)據(jù)挖掘；案例驅(qū)動

一、前言

近年來，數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)存儲技術(shù)快速發(fā)展，各種數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫中存儲的數(shù)據(jù)量飛速增長。人們關(guān)注的焦點(diǎn)要從噪聲、模糊的隨機(jī)數(shù)據(jù)中提取重要的信息、知識，數(shù)據(jù)挖掘的出現(xiàn)，提供了一種有效解決“數(shù)據(jù)豐富而知識貧乏”問題的方法。

數(shù)據(jù)挖掘作為統(tǒng)計(jì)專業(yè)的核心課程，是學(xué)生必須掌握的職業(yè)能力課程。根據(jù)高職生的知識結(jié)構(gòu)體系和培養(yǎng)目標(biāo)，我們采用案例驅(qū)動教學(xué)方法，以學(xué)生為主體，案例為主線，教師為主導(dǎo)，對案例進(jìn)行分析，學(xué)習(xí)案例所涉及的相關(guān)知識點(diǎn)，從而會利用相關(guān)軟件工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挖掘數(shù)據(jù)間的知識。

二、數(shù)據(jù)挖掘中案例驅(qū)動教學(xué)的實(shí)施

（一）合理高職高專統(tǒng)計(jì)專業(yè)數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)目標(biāo)

數(shù)據(jù)挖掘是集數(shù)據(jù)庫技術(shù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、可視化等學(xué)科的一個新興交叉學(xué)科，又包含了聚類分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則分析、分類等，每一種挖掘又有不同算法，是一門理論性、實(shí)踐性及綜合性較強(qiáng)的課程。其知識內(nèi)容豐富，內(nèi)容深淺不一，各種方法變化快，新方法層出不窮，這對師生都提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

高職高專將培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型專門人才為根本任務(wù)，以適應(yīng)社會行業(yè)發(fā)展需求為基本目標(biāo)，結(jié)合本院統(tǒng)計(jì)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)技能特點(diǎn)，我們將本門課程的教學(xué)目標(biāo)定位為：掌握數(shù)據(jù)挖掘課程涉及的基本概念，提高信息分析能力，能從收集到的數(shù)據(jù)信息中利用有效的軟件工具CLEMENTINE進(jìn)行知識“挖掘”；要根據(jù)實(shí)際情況制定合理完整的數(shù)據(jù)模型并進(jìn)行評估，這些評估要具有可視性，才能有效地解決問題，而使數(shù)據(jù)挖掘更具有合理性。

（二）如何驅(qū)動教學(xué)來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)挖掘案例

1.介紹案例驅(qū)動教學(xué)法。案例驅(qū)動法是在“哈佛大學(xué)”的情境案例教學(xué)課起源，是一種探索性和協(xié)作性學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。整個授課過程圍繞著同一個目標(biāo)和幾項(xiàng)任務(wù)“教授”，學(xué)生通過對課程的學(xué)習(xí)、資料的查找和知識的整合，通過充分思考和與實(shí)踐相結(jié)合，提高自身能力。這種案例驅(qū)動的教學(xué)法可以讓學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展學(xué)生自身的能力。同時(shí)能讓教師更好地發(fā)揮促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)、引導(dǎo)學(xué)生成功的功能。

案例驅(qū)動法是把教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)通過一個任務(wù)來體現(xiàn)，把教材內(nèi)容重新整合，老師的授課和學(xué)生的接受都圍繞這個任務(wù)完成。

案例驅(qū)動法可以充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，從而改變傳統(tǒng)的關(guān)于師生關(guān)系的觀念，讓學(xué)生從被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí)，真正愛上學(xué)習(xí)，提高自己的創(chuàng)新、自學(xué)和實(shí)踐能力，同時(shí)要求老師在授課中給予學(xué)生正確的引導(dǎo)、促進(jìn)、組織和控制，這樣可以增強(qiáng)同學(xué)間的協(xié)作精神和學(xué)生的獨(dú)立意識。通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探索，可以改變原來枯燥的學(xué)習(xí)方式。對于數(shù)據(jù)挖掘這門課程，內(nèi)容深奧，既要求學(xué)習(xí)一定的理論知識，又要求掌握數(shù)據(jù)挖掘的使用方法，因此我們引入使用案例驅(qū)動的教學(xué)方法。

2.數(shù)據(jù)挖掘案例教學(xué)的實(shí)施規(guī)劃。利用CLEMENTINE軟件工具進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，將數(shù)據(jù)挖掘看成一個以數(shù)據(jù)為中心的循序漸進(jìn)的螺旋式數(shù)據(jù)探索過程，該過程分為業(yè)務(wù)理解、數(shù)據(jù)理解、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、建立模型、方案評估和方案實(shí)施六大部分。因此，在教學(xué)過程中，我們圍繞數(shù)據(jù)挖掘的六大部分，在每一部分，講解基本的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)原理；對于數(shù)據(jù)挖掘算法，只要求掌握相關(guān)算法使用的方法和使用的場合，并會使用專業(yè)的數(shù)據(jù)挖掘工具CLEMENTINE，此應(yīng)用的前提條件要求對學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘；將教學(xué)的亮點(diǎn)和重點(diǎn)放在案例分析和實(shí)際應(yīng)用上，要對學(xué)生進(jìn)行動手能力的訓(xùn)練。

在教學(xué)的過程中，最重要的是案例的選取。通過參考教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)，對教學(xué)案例進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，可以提高學(xué)生的分析能力，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，才能更好地將教案落實(shí)，并形成具體的項(xiàng)目。根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘課程的特點(diǎn)和具體內(nèi)容，我們通過某些小案例引入一些相關(guān)知識，并且采用學(xué)生能夠接受的一個大案例讓學(xué)生使用成績數(shù)據(jù)模型組織整個教學(xué)過程。

我們的課程內(nèi)容按數(shù)據(jù)挖掘過程分為六大部分，按照每一部分的教學(xué)目標(biāo)我們設(shè)計(jì)了多個不同的小案例如下。

（1）藥物研究數(shù)據(jù)和學(xué)生參加社會活動數(shù)據(jù)案例：通過這兩個數(shù)據(jù)模型掌握在CLEMENTIME軟件工具中利用軟件中SOURCES選項(xiàng)卡的多種節(jié)點(diǎn)讀入多種文件類型（如TXT文件、EXCEL文件、SPSS文件等）的數(shù)據(jù)，掌握讀入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型，掌握APPEND節(jié)點(diǎn)、MERGE節(jié)點(diǎn)合并數(shù)據(jù)的方法。

（2）移動客戶數(shù)據(jù)案例：通過利用移動數(shù)據(jù)讓學(xué)生掌握TYPE節(jié)點(diǎn)進(jìn)行變量說明的方法，會使用該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限變量值和無效值的調(diào)整，會使用DATA AUDIT節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評估和調(diào)整；掌握數(shù)據(jù)中對離群點(diǎn)、極端值和缺失值的調(diào)整，對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量管理；會使用AGGREATE對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總；利用FILLER節(jié)點(diǎn)對變量值重新計(jì)算，會用RECLASSIFY節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)變量值進(jìn)行調(diào)整；會對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、樣本子集劃分等處理；了解數(shù)據(jù)分析特征，把握數(shù)據(jù)間相關(guān)性強(qiáng)弱的基本手段；利用壓縮樣本量、簡約變量值或變量降維等方法對樣本量龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡。

（3）決策樹模型案例：了解C5.0決策樹算法，會建立決策樹模型，學(xué)會歸納和提煉現(xiàn)有數(shù)據(jù)包含的規(guī)律，建立分類預(yù)測模型，會分析結(jié)論，用于對未來新數(shù)據(jù)的預(yù)測。

（4）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型案例：了解人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，掌握人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的步驟，建立B-P反向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，預(yù)測分析結(jié)果。

（5）貝葉斯模型案例：了解貝葉斯網(wǎng)絡(luò)算法，掌握貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的組成和構(gòu)建，會用TAN貝葉斯和馬爾科夫毯網(wǎng)絡(luò)解決從龐大數(shù)據(jù)中尋找輸入變量之間的相關(guān)性，輸入變量的組合取值對輸出變量的影響，用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)直觀展示它們的關(guān)系。

在設(shè)計(jì)小案例的同時(shí)，我們還選擇學(xué)生既熟悉又感興趣的綜合項(xiàng)目案例選題：學(xué)生成績數(shù)據(jù)、圖書管理數(shù)據(jù)、電信服務(wù)數(shù)據(jù)等，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)一步學(xué)習(xí)課程，在學(xué)習(xí)中尋找方法解決項(xiàng)目中遇到的問題。當(dāng)課程結(jié)束后，各項(xiàng)目組呈交項(xiàng)目數(shù)據(jù)模型和報(bào)告，且項(xiàng)目組長要向所有同學(xué)按數(shù)據(jù)挖掘的六大部分講解分析報(bào)告。

3.案例驅(qū)動教學(xué)的成效。圍繞案例進(jìn)行教學(xué)的“數(shù)據(jù)挖掘”課程除了采用案例驅(qū)動教學(xué)法，還要增加學(xué)生的實(shí)際訓(xùn)練能力，都取得了明顯的效果，從以下五個方面體現(xiàn)：①學(xué)生要主動提出問題，同時(shí)積極主動地參與課堂教學(xué)，才能提高學(xué)生分析和處理問題的能力；②增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，要求學(xué)生通過小組討論的形式和實(shí)際訓(xùn)練讓學(xué)生以積極主動的態(tài)度處理和解決一些技術(shù)問題，從而提高自學(xué)能力；③學(xué)生間要注意培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力的，也要具有競爭意識；④課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，普遍反映對利用CLEMENTIME軟件工具進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的自信心提高，能夠進(jìn)一步提高對專業(yè)的認(rèn)知，獨(dú)立解決一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的問題。

三、結(jié)束語

數(shù)據(jù)挖掘是統(tǒng)計(jì)專業(yè)的專業(yè)課程，其內(nèi)容繁多、深奧，把基于案例驅(qū)動的教學(xué)模式引入《數(shù)據(jù)挖掘》課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，實(shí)現(xiàn)了整個數(shù)據(jù)挖掘的流程，在基于項(xiàng)目的技術(shù)應(yīng)用中深入理解了數(shù)據(jù)挖掘的理論知識。學(xué)生要將所學(xué)的理論知識和實(shí)踐相結(jié)合，從而有效提高自己的操作技能和知識水平，培養(yǎng)了自己應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)解決實(shí)際問題的應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

從教學(xué)效果來看，通過將理論教學(xué)和實(shí)踐相結(jié)合，案例教學(xué)法整合了各種學(xué)習(xí)工具和教學(xué)資源，這樣才能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)和提高學(xué)生的主觀能動性，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生分析和處理問題的能力，今后，我們將繼續(xù)完善數(shù)據(jù)挖掘的教學(xué)案例，研究和總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，使整個教學(xué)環(huán)節(jié)更加完善合理。

[1]劉云霞.統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)本科生開設(shè)“數(shù)據(jù)挖掘”課程的探討[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（26）.

[2]覃義，楊丹江，劉憶寧.《數(shù)據(jù)挖掘》本科教學(xué)的體會與創(chuàng)新[J].科技信息，2012，（10）.

[3]李國榮.培養(yǎng)統(tǒng)計(jì)專業(yè)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的探索[J].統(tǒng)計(jì)教育，2007，（9）.

[4]白忠喜，魯越青，梁偉，等.校政企共建基地開展基于項(xiàng)目驅(qū)動的實(shí)踐教學(xué)改革[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011，（2）.

[5]焦國華，黃健柏，黃暉.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程，2010，（28）.

[6]宋威，李晉宏.項(xiàng)目驅(qū)動的數(shù)據(jù)挖掘教學(xué)模式探討[J].中國電力教育，2011，（27）.

G712

A

1674-9324（2014）40-0069-02

商俊燕（1978-），女，江蘇常州人，本科，講師，研究方向：數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)挖掘。