李忠金 徐帥達(dá)

摘?要：針對(duì)“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)中目前存在的問題展開探索，一切以學(xué)生為中心，以教授學(xué)生知識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生能力為目標(biāo)，優(yōu)化了教學(xué)模式，貼合了時(shí)代進(jìn)步，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。一改往日教學(xué)風(fēng)格，更加鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)，更好調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更有利于學(xué)生將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更加貼近教學(xué)目標(biāo)和開展“數(shù)據(jù)挖掘”這門課的初衷。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘;教學(xué)改革;教學(xué)模式;翻轉(zhuǎn)課堂

一、概述

在計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的新時(shí)代下，信息與數(shù)據(jù)也出現(xiàn)了爆發(fā)性的增長。對(duì)于海量數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)挖掘成為熱門的研究方向，為增加高校學(xué)生對(duì)信息產(chǎn)業(yè)的了解，“數(shù)據(jù)挖掘”逐漸走進(jìn)高校?！皵?shù)據(jù)挖掘”是一門存在多門學(xué)科交叉的實(shí)踐性課程，對(duì)于提高學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力有著積極的作用。目前，“數(shù)據(jù)挖掘”這門課程的教學(xué)存在一些顯著的問題，如教學(xué)模式古板、課程落后于時(shí)代和缺乏實(shí)驗(yàn)課程等，“數(shù)據(jù)挖掘”的教學(xué)改革已成大勢(shì)所趨。劉波等人[1]根據(jù)“數(shù)據(jù)挖掘”課堂的教學(xué)實(shí)踐，得出了一個(gè)較為完整的課堂教學(xué)內(nèi)容大綱以及較為詳細(xì)的課程評(píng)價(jià)考核方式，實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用也獲得了較好的效果。黃浩等人[2]提出了涵蓋能力拓展比賽和案例貫穿教學(xué)等方法的“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)模式，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，增加了學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文對(duì)“數(shù)據(jù)挖掘”課程的教學(xué)現(xiàn)狀和舊的教學(xué)模式進(jìn)行了系統(tǒng)性的分析，得出了針對(duì)“數(shù)據(jù)挖掘”這門課的教學(xué)改革與探索。

二、課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

（一）課程難度大，學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握不同

“數(shù)據(jù)挖掘”這門課，涵蓋了數(shù)據(jù)庫、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)和算法等多門學(xué)科的知識(shí)[3]，學(xué)好這門課還需要學(xué)生具備較強(qiáng)的邏輯思維能力。不同專業(yè)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)不同，相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況參差不齊。同時(shí)，在“數(shù)據(jù)挖掘”的課程實(shí)踐中，動(dòng)手編程實(shí)踐必不可少，這對(duì)于非計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說是有難度的[4]。再者，本課程中，枯燥的數(shù)學(xué)公式較多，這很難來調(diào)動(dòng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，從而失去主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索知識(shí)的動(dòng)力。另外，對(duì)于“數(shù)據(jù)挖掘”這門課程來說，由于課程難度較大，在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)中很難對(duì)復(fù)雜的難以理解的數(shù)據(jù)挖掘算法展開深入的講解，這更加加大了學(xué)生們學(xué)習(xí)這門課的難度。

（二）教學(xué)內(nèi)容與時(shí)代脫節(jié)

目前來講，“數(shù)據(jù)挖掘”課程與時(shí)代的脫節(jié)主要表現(xiàn)在教材的陳舊和工具鏈的落后。很多學(xué)校所使用的教材比較老舊[5]，大多是多年前出版的舊版本，很多與課程相關(guān)的書籍已經(jīng)出版了新的版本，卻沒有及時(shí)應(yīng)用到教學(xué)中去。另外，在課堂上老師教學(xué)時(shí)使用的各種軟件、集成開發(fā)環(huán)境的版本大多是老舊的，而學(xué)生們下載安裝的基本為新版本，這樣會(huì)使學(xué)生在課上學(xué)習(xí)和課下實(shí)踐時(shí)遇到版本差異產(chǎn)生的各種問題。教材和工具鏈的滯后跟不上日新月異的技術(shù)更新迭代，長此以往，不利于學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)中理論與實(shí)踐的結(jié)合。

（三）理論教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合不緊密

在傳統(tǒng)教學(xué)模式的課堂上，多以老師進(jìn)行理論講解為主，很多學(xué)校選用的是一些簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，一些學(xué)校甚至沒有實(shí)踐環(huán)節(jié)。有道是，光說不練假把式，理論應(yīng)用于實(shí)踐才能使這門程真正融入學(xué)生們的知識(shí)體系中去?！皵?shù)據(jù)挖掘”是一門應(yīng)用型課程，數(shù)據(jù)挖掘的算法大多比較抽象，僅靠語言描述無法深刻理解，故而在課堂上結(jié)合一些算法的具體實(shí)驗(yàn)案例講解，是十分必要的。課下的項(xiàng)目實(shí)踐也必不可少。數(shù)據(jù)挖掘的算法理論推導(dǎo)本就繁雜且枯燥，若沒有實(shí)踐環(huán)節(jié)的動(dòng)手嘗試，更加不利于學(xué)生對(duì)算法的理解，不利于學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)真正運(yùn)用起來去解決實(shí)際的問題，這不符合課程的教學(xué)目標(biāo)。

三、舊的教學(xué)模式分析

（一）以教師授課為主

在以往的課堂授課過程中，教師這一角色為課堂的“主角”，上課以后，學(xué)生們圍繞教師進(jìn)行課堂活動(dòng)。教師在講臺(tái)授課，學(xué)生作為聽眾在臺(tái)下聽講，師生互動(dòng)環(huán)節(jié)很少，教師在一節(jié)課中講授的知識(shí)較為密集，此種授課模式不利于基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)領(lǐng)悟新接觸的、難度大的知識(shí)。對(duì)于“數(shù)據(jù)挖掘”這樣一門課程前后連貫性較強(qiáng)的課程來說，會(huì)導(dǎo)致一種現(xiàn)象：學(xué)生在課堂中若有一個(gè)知識(shí)點(diǎn)聽不明白，那么接下來的課堂上，他將跟不上老師的節(jié)奏。

（二）以講授教材為主

在以往的課堂授課內(nèi)容中，課程大綱是根據(jù)教材來制定的，講授的知識(shí)和內(nèi)容也沒有超出教材中的范圍。以課本教材為主，缺乏動(dòng)手實(shí)踐，將會(huì)產(chǎn)生本本主義傾向，課程將過于教條化，課堂氛圍較為古板，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外“數(shù)據(jù)挖掘”作為一門較為前沿的科學(xué)技術(shù)，其技術(shù)的更新迭代是很快的，僅遵循教材中的內(nèi)容授課，講授的方面會(huì)受到制約，不利于學(xué)生了解相關(guān)技術(shù)的最前沿。

（三）以結(jié)課考核分?jǐn)?shù)為重

在以往的課堂考核中，大多是以課程結(jié)束后的期末考試作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況好壞的主要依據(jù)，較少的關(guān)注學(xué)生們?cè)谡n程進(jìn)行中的階段性學(xué)習(xí)成果。這種一考定勝負(fù)的課程考核方式有失妥當(dāng)，經(jīng)常會(huì)有學(xué)生出現(xiàn)平時(shí)學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，考前突擊臨時(shí)抱佛腳的情況。學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)與學(xué)習(xí)態(tài)度，還有學(xué)生在課程進(jìn)行中的階段性的學(xué)習(xí)成果都應(yīng)該納入最后的課程考核內(nèi)容中。

四、教學(xué)改革與探索

針對(duì)“數(shù)據(jù)挖掘”課程的教學(xué)現(xiàn)狀以及對(duì)舊的教學(xué)模式進(jìn)行分析，再加之教學(xué)中的體驗(yàn)與感悟，得出了“數(shù)據(jù)挖掘”這門課的教學(xué)改革與探索，主要內(nèi)容如圖1所示。

（一）翻轉(zhuǎn)課堂

采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，把課堂的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生[6]，交換舊的課堂模式中教師與學(xué)生的角色，讓學(xué)生成為課堂的“主角”。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)過程分為三個(gè)階段，如圖2所示。

課前預(yù)習(xí)階段。利用MOOC、雨課堂、學(xué)習(xí)通等教學(xué)平臺(tái)給學(xué)生發(fā)放PPT課件、授課視頻等學(xué)習(xí)資料，并發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)。讓學(xué)生根據(jù)線上學(xué)習(xí)資料進(jìn)行預(yù)習(xí)，并完成預(yù)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生了解本節(jié)課程講述的大致內(nèi)容，對(duì)將要學(xué)習(xí)的知識(shí)有些印象。

課堂教學(xué)階段。針對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)情況，區(qū)分知識(shí)重難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)有針對(duì)性地進(jìn)行講解。課堂上應(yīng)注重師生互動(dòng)，以提問的方式，增加學(xué)生與老師之間的互動(dòng)，使老師對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握情況更加了解。對(duì)于一些問題，課堂上還應(yīng)該分小組討論以及匯報(bào)，讓學(xué)生行動(dòng)起來去找到解決問題的方法。這樣可以增加學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)和交流，更有利于在課堂上形成了興致勃勃、互動(dòng)充分的學(xué)習(xí)氛圍。比如，把學(xué)生分為3～5人的學(xué)習(xí)小組，課堂前幾分鐘的時(shí)間安排幾組學(xué)生上臺(tái)分享知識(shí)，可以是自己了解的與課程相關(guān)的科技動(dòng)向，也可以是小組內(nèi)一起閱讀的相關(guān)領(lǐng)域的論文。這樣不僅能調(diào)動(dòng)學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)興趣，還可以避免課堂教授內(nèi)容與時(shí)代脫節(jié)。

課后鞏固與實(shí)踐階段。每節(jié)課結(jié)束時(shí)應(yīng)及時(shí)考察當(dāng)堂課學(xué)生的掌握情況，檢測(cè)此次課堂的教學(xué)效果。教師應(yīng)該在線上教學(xué)平臺(tái)發(fā)階段性測(cè)試作業(yè)，隨堂的作業(yè)練習(xí)不僅能幫助學(xué)生們鞏固所學(xué)知識(shí)，還能查漏補(bǔ)缺，尋找知識(shí)漏洞，在課下繼續(xù)利用線上教學(xué)平臺(tái)的學(xué)習(xí)資源學(xué)習(xí)和彌補(bǔ)自己的薄弱環(huán)節(jié)。“數(shù)據(jù)挖掘”這門課程對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力也有較高要求，課后需要發(fā)布一些項(xiàng)目案例，供學(xué)生們動(dòng)手鍛煉自己的實(shí)踐能力，并在以后的課堂上講解分析案例，增加學(xué)生對(duì)項(xiàng)目案例的了解程度。

采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，可以整合豐富的學(xué)習(xí)資源，線上線下相結(jié)合，取長補(bǔ)短。配合課堂互動(dòng)、小組討論、項(xiàng)目實(shí)踐等方法，課前預(yù)習(xí)、課堂練習(xí)、課后復(fù)習(xí)的三段式教學(xué)能夠使教學(xué)效率大大提高。

（二）構(gòu)建豐富的學(xué)習(xí)資源

當(dāng)今的新時(shí)代下，信息技術(shù)發(fā)達(dá)，網(wǎng)絡(luò)資源豐富?！皵?shù)據(jù)挖掘”課程教師可以在互聯(lián)網(wǎng)上為同學(xué)們提供豐富的學(xué)習(xí)資源，教師可以將課件、與課程相關(guān)的視頻及文本學(xué)習(xí)資料上傳至云端，以供學(xué)生隨時(shí)查看。對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)上的海量學(xué)習(xí)資源，教師應(yīng)該教會(huì)學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的各類資源進(jìn)行甄別和篩選，向?qū)W生推薦優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源，構(gòu)建與“數(shù)據(jù)挖掘”這門課程相對(duì)應(yīng)的資源庫，使學(xué)生可以利用課余時(shí)間對(duì)課堂上學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行鞏固和擴(kuò)展，豐富課余生活，提高學(xué)習(xí)趣味性。

（三）培養(yǎng)實(shí)踐能力

建立與“數(shù)據(jù)挖掘”課程相關(guān)教學(xué)實(shí)驗(yàn)案例庫，案例的設(shè)計(jì)應(yīng)該與教學(xué)各個(gè)章節(jié)有緊密的聯(lián)系，跟隨整體的教學(xué)步驟，由簡到繁，由易到難。另外，選用的教學(xué)實(shí)驗(yàn)案例應(yīng)該緊密貼合實(shí)際應(yīng)用需求，選用較新的技術(shù)方法和模型。在實(shí)驗(yàn)案例講解后，應(yīng)安排學(xué)生上機(jī)演練，鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。個(gè)人認(rèn)為上機(jī)是一個(gè)十分必要的環(huán)節(jié)，這樣才做到真正的理論與實(shí)踐相結(jié)合，才能真正達(dá)到教學(xué)目的。

數(shù)據(jù)挖掘的實(shí)踐案例中首當(dāng)其沖的一環(huán)就是數(shù)據(jù)的獲取，很多情況下，數(shù)據(jù)集的好壞關(guān)系到整個(gè)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果。課程教學(xué)中應(yīng)該教授學(xué)生們數(shù)據(jù)爬蟲技術(shù)，教會(huì)學(xué)生從正當(dāng)?shù)那琅廊「哔|(zhì)量的數(shù)據(jù)。讓學(xué)生爬取自己感興趣的數(shù)據(jù)，以興趣為導(dǎo)師，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。獲取數(shù)據(jù)之后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理將會(huì)明顯提高數(shù)據(jù)挖掘的質(zhì)量，縮短數(shù)據(jù)挖掘的計(jì)算時(shí)間。在實(shí)踐過程中，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)歸納、數(shù)據(jù)增廣、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)篩選等數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)的練習(xí)。

根據(jù)以上分析，除“數(shù)據(jù)挖掘”的理論課程學(xué)習(xí)之外，應(yīng)增設(shè)的“數(shù)據(jù)挖掘”實(shí)驗(yàn)課程如下表所示。

（四）完善課程考核機(jī)制

建立過程性考核機(jī)制。改變舊的考核方式，強(qiáng)調(diào)過程性考核，把學(xué)習(xí)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)都納入課程考核的評(píng)分體系中。運(yùn)用學(xué)習(xí)通、雨課堂等平臺(tái)中課堂簽到考勤、在線作業(yè)、在線討論等功能。這樣不僅能拉近學(xué)生與老師的距離、豐富授課形式，還能記錄學(xué)生的過程性學(xué)習(xí)成果，增加老師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的了解。最后，學(xué)生的課程成績應(yīng)分為平時(shí)成績、期中成績和期末成績。其中，平時(shí)成績應(yīng)該包括課堂考勤、課堂表現(xiàn)、課堂作業(yè)成績和實(shí)驗(yàn)成績，由此建立過程性考核機(jī)制。

結(jié)語

目前互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，大數(shù)據(jù)引領(lǐng)時(shí)代發(fā)展?！皵?shù)據(jù)挖掘”這門課在高校中的普及教育，順應(yīng)了新時(shí)代的發(fā)展潮流，契合了新時(shí)代的進(jìn)步趨勢(shì)。而舊的課堂教學(xué)模式顯然已經(jīng)不能達(dá)到新時(shí)代下“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。本文對(duì)現(xiàn)階段“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)所存在的課程難度大、教學(xué)內(nèi)容落后和實(shí)踐環(huán)節(jié)的薄弱等幾個(gè)方面問題進(jìn)行了分析，并對(duì)舊的教學(xué)模式中存在的客觀問題進(jìn)行了論述，得出了“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)改革與探索方案。利用線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，提高教學(xué)效率。構(gòu)建豐富學(xué)習(xí)資源，豐富課余生活。注重培養(yǎng)實(shí)踐能力，豐富“數(shù)據(jù)挖掘”實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，將理論運(yùn)用于實(shí)踐操作。完善了過程性考核機(jī)制，一改往日教學(xué)風(fēng)格，一切以學(xué)生為中心，以教授學(xué)生知識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生能力為目標(biāo)。實(shí)踐證明，這些教學(xué)中的改進(jìn)，能更加鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)，更好調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更有利于學(xué)生將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有更好的教學(xué)效果，更加貼近教學(xué)目標(biāo)，更加符合“數(shù)據(jù)挖掘”這門課開設(shè)的初衷。當(dāng)然，時(shí)代一直在向前大步發(fā)展，我們也不能拘泥于某一種模式，在探索中前進(jìn)，在前進(jìn)中探索。

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作者簡介：李忠金（1986—?），男，漢族，江蘇句容人，博士，講師，研究方向：分布式計(jì)算;徐帥達(dá)（2000—?），男，漢族，河南安陽人，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)視覺。