基于OBE 理念的“大數(shù)據(jù)分析與建模”課程教學(xué)研究

梁詩敏

（廣東科技學(xué)院計算機學(xué)院 廣東 東莞 523083）

OBE（Outcomes- Based Education）即成果導(dǎo)向教育，該理念強調(diào)以學(xué)生為中心、學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向[1]?；贠BE 理念的教學(xué)改革是當前教育教學(xué)改革研究的熱點[2]，合肥工業(yè)大學(xué)在“Java程序設(shè)計”課程中引入基于OBE理念的“學(xué)習(xí)結(jié)果—教學(xué)內(nèi)容設(shè)計—評價體系”模式，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[3]；清華大學(xué)基于OBE理念設(shè)計“軟件工程”課程的教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容和項目實踐方法等，提高教學(xué)質(zhì)量[4]。OBE 理念強調(diào)學(xué)生的參與和自主學(xué)習(xí)，滿足不同程度學(xué)生的學(xué)習(xí)需求；OBE 理念鼓勵學(xué)生在實踐中應(yīng)用知識，提高技能水平，幫助學(xué)生適應(yīng)社會需求。因此，以O(shè)BE 理念指導(dǎo)應(yīng)用型本科高校課程教學(xué)改革具有非常重要的意義[5]。

1 “大數(shù)據(jù)分析與建模”課程教學(xué)存在的問題

“大數(shù)據(jù)分析與建?！笔菙?shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的專業(yè)組選課程，為往數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘方向發(fā)展的學(xué)生而開設(shè)，致力于培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析師。該課程的前驅(qū)課程為“Python 基礎(chǔ)與應(yīng)用”“數(shù)據(jù)可視化”“數(shù)據(jù)挖掘”等；后續(xù)課程為“大數(shù)據(jù)分析與建模課程設(shè)計”“畢業(yè)論文（設(shè)計）”“畢業(yè)實習(xí)”等?！按髷?shù)據(jù)分析與建?！闭n程具有很強的綜合性、應(yīng)用性和實踐性。在傳統(tǒng)教學(xué)中，“大數(shù)據(jù)分析與建?！闭n程教學(xué)存在的問題在于：

1.1 教學(xué)目標定位存在偏差

本課程致力于培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析師，但傳統(tǒng)教學(xué)注重知識與技能目標，忽視了過程與方法目標的關(guān)鍵性作用，導(dǎo)致學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識解決實際問題、報告的撰寫與項目的匯報等能力不強。不合理的教學(xué)目標導(dǎo)致培養(yǎng)出的學(xué)生難以滿足企業(yè)的崗位要求，畢業(yè)后不能順利地實現(xiàn)從學(xué)校到企業(yè)的對接。

1.2 教學(xué)方法陳舊

傳統(tǒng)教學(xué)主要采用講授法和演示法等教學(xué)方法，忽視了學(xué)生的主體性，導(dǎo)致課堂有效互動少、學(xué)生參與度不高。陳舊的教學(xué)方法不能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，不適用于互聯(lián)網(wǎng)時代的大學(xué)生。

1.3 教學(xué)評價標準單一

傳統(tǒng)教學(xué)評價在組成上側(cè)重于期末成績，甚少涉及平時成績；在維度上側(cè)重于知識與技能，甚少涉及過程與方法。單一的教學(xué)評價標準不利于實現(xiàn)教學(xué)評價的導(dǎo)向功能、反饋與改進功能。

3 基于OBE 理念的“大數(shù)據(jù)分析與建?！闭n程的改革策略

針對當前“大數(shù)據(jù)分析與建模”課程教學(xué)中教學(xué)目標定位存在偏差、教學(xué)方法陳舊和教學(xué)評價標準單一等問題，課題組在OBE 理念的指導(dǎo)下進行教學(xué)改革。首先，經(jīng)過充分調(diào)研和實踐，以需求為導(dǎo)向確定教學(xué)目標；其次，采用項目教學(xué)法、混合式教學(xué)模式，鍛煉學(xué)生的實踐動手能力與自主學(xué)習(xí)能力；最后，將正向考核和反向評估納入教學(xué)考核評價中，構(gòu)建可持續(xù)改進的考核評價體系。

3.1 以需求為導(dǎo)向制訂教學(xué)目標、設(shè)計教學(xué)內(nèi)容

OBE 理念認為學(xué)習(xí)成果既是學(xué)習(xí)結(jié)束的產(chǎn)出，也是學(xué)習(xí)開始的目標[6]。課題組從社會需求出發(fā)，結(jié)合學(xué)校定位和數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案來反向制訂教學(xué)目標[7]?！按髷?shù)據(jù)分析與建?！闭n程的對口崗位為數(shù)據(jù)分析師，經(jīng)過充分調(diào)研與實踐，數(shù)據(jù)分析師的崗位要求主要為：①熟悉Excel、SPSS、Python 等數(shù)據(jù)分析工具，能夠獨立產(chǎn)出數(shù)據(jù)分析報告；②熟悉數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)可視化的全流程；③掌握常規(guī)的統(tǒng)計方法和技術(shù)，對推薦算法、數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)挖掘算法有一定了解。以需求為導(dǎo)向，確定“大數(shù)據(jù)分析與建?！闭n程的教學(xué)目標為：①熟悉大數(shù)據(jù)分析與建模的相關(guān)概念和流程；②掌握使用SPSS和Anaconda 中的Pandas、scikit-learn 和Matplotlib 等庫來進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析與建模、數(shù)據(jù)可視化等的能力；③根據(jù)需求，綜合運用SPSS 和Anaconda 中的庫對真實數(shù)據(jù)進行處理和分析的能力；④掌握報告的撰寫與項目的匯報。

根據(jù)教學(xué)目標，構(gòu)建SPSS數(shù)據(jù)分析與建模、Python 數(shù)據(jù)分析與建模兩個模塊的教學(xué)內(nèi)容。在細化組織教學(xué)內(nèi)容的過程中，不應(yīng)一成不變地使用教材內(nèi)容開展教學(xué)，因為教材的編寫一般遵循系統(tǒng)性原則，知識點全面，但是對于注重應(yīng)用與實踐的“大數(shù)據(jù)分析與建?！闭n程，教材難以發(fā)揮充分的指導(dǎo)作用。因此，在“大數(shù)據(jù)分析與建?！闭n程的教學(xué)中，課題組以需求為導(dǎo)向，反向設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，保證教學(xué)內(nèi)容圍繞著學(xué)習(xí)成果展開，從而達到教學(xué)目標[8]。為使學(xué)生掌握綜合運用SPSS 和Anaconda 中的庫對真實數(shù)據(jù)進行處理和分析的能力，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)按照大數(shù)據(jù)分析與建模的流程來組織[9]，即“需求分析—數(shù)據(jù)獲取—數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)分析與建?！獢?shù)據(jù)可視化—分析報告”。其中，應(yīng)突出數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)可視化等重點，突破數(shù)據(jù)分析與建模等難點。

2 采用項目教學(xué)法、混合式教學(xué)模式

本課程的教學(xué)分為基礎(chǔ)和進階兩個部分。在基礎(chǔ)部分，采用融入學(xué)生應(yīng)掌握的知識和技能的簡單項目進行教學(xué)；在進階部分，采用覆蓋大數(shù)據(jù)分析與建模中“需求分析—數(shù)據(jù)獲取—數(shù)據(jù)預(yù)處理—數(shù)據(jù)分析與建?！獢?shù)據(jù)可視化—分析報告”完整流程的綜合項目進行教學(xué)。以基礎(chǔ)部分的“機器學(xué)習(xí)與實現(xiàn)”為例，在餐飲大數(shù)據(jù)的背景下，學(xué)生在完成餐飲企業(yè)客戶流失預(yù)測項目中學(xué)習(xí)邏輯回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機等內(nèi)容；在完成餐飲企業(yè)客戶價值分析項目中學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)預(yù)處理、K—均值聚類等內(nèi)容；在完成餐飲企業(yè)菜品關(guān)聯(lián)分析中學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)規(guī)則等內(nèi)容。在進階部分，一方面，學(xué)生在完成基于SPSS 的大數(shù)據(jù)專業(yè)人才薪資線性回歸分析、移動通信客戶聚類分析等項目中掌握綜合運用SPSS 對真實數(shù)據(jù)進行處理和分析的能力。另一方面，學(xué)生在完成基于Python 的眾包任務(wù)定價優(yōu)化方案、地鐵站點日客流量預(yù)測、汽車產(chǎn)品聚類分析、電商用戶畫像描繪與價值分析、深圳市二手房房價分析與預(yù)測等項目中學(xué)習(xí)綜合運用Anaconda 中的庫進行數(shù)據(jù)分析與建模。

“大數(shù)據(jù)分析與建?！闭n程具有很強的應(yīng)用性和實踐性，其教學(xué)分為課前、課中和課后三個環(huán)節(jié)。課前教學(xué)主要采用線上教學(xué)；課中教學(xué)主要采用線上+線下教學(xué)，課后教學(xué)主要采用線上教學(xué)[10]。課前，學(xué)生可以在超星學(xué)習(xí)通上預(yù)習(xí)課題組建設(shè)的微課、PPT 等學(xué)習(xí)資源。課中，以學(xué)生為中心，教師充當課堂組織者和學(xué)習(xí)引導(dǎo)者的角色。例如，在課堂上，就當堂教學(xué)內(nèi)容在超星學(xué)習(xí)通平臺組織隨堂練習(xí)，啟發(fā)學(xué)生的思考，使學(xué)生對知識的理解更加深入；就課內(nèi)實訓(xùn)項目組織小組項目實施和小組匯報，提高學(xué)生的參與度，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達能力、團隊協(xié)作能力。課后，一方面，學(xué)生可以在釘釘上就在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題與教師交流，解除困惑。另一方面，學(xué)生可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)程度，學(xué)習(xí)課題組推薦的“中國大學(xué)MOOC”上的相關(guān)課程。對于Python 編程基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生而言，可以學(xué)習(xí)“Python語言程序設(shè)計”等課程；對于Python編程基礎(chǔ)較為扎實的學(xué)生而言，可以學(xué)習(xí)“人工智能實踐：Tensorflow筆記”“推薦系統(tǒng)”等課程。

3.2 構(gòu)建可持續(xù)改進的考核評價體系

OBE 理念下的教學(xué)考核評價并根據(jù)其反饋促進教學(xué)過程的持續(xù)改進是非常重要的一個環(huán)節(jié)。教學(xué)考核評價應(yīng)基于明確的教學(xué)目標，采用多樣化的評價方法，實現(xiàn)全面覆蓋的評價[11]。一套全面的教學(xué)考核評價體系應(yīng)包括正向考核過程和反向評估過程，從而形成考核評價體系的可持續(xù)改進[12]。在正向考核過程中，教師結(jié)合平時成績和期末成績對學(xué)生進行評價。平時成績由考勤、課堂表現(xiàn)和作業(yè)三個部分組成；期末成績由項目作品、報告撰寫和項目匯報三個部分組成。在反向評估過程中，展開學(xué)生對教學(xué)的滿意度、企業(yè)對學(xué)生的滿意度等方面的調(diào)查，并根據(jù)反饋意見完善考核評價體系，從而促進教學(xué)考核評價從質(zhì)量監(jiān)控到可持續(xù)改進的轉(zhuǎn)變[13]。

4 結(jié)語

基于OBE 理念的“大數(shù)據(jù)分析與建?！闭n程的教學(xué)改革以學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的參與度和教學(xué)效果。首先，以需求為導(dǎo)向制訂教學(xué)目標后，根據(jù)大數(shù)據(jù)分析與建模的流程組織教學(xué)內(nèi)容，促使學(xué)生獲得學(xué)習(xí)成果、達到教學(xué)目標。其次，在教學(xué)過程中采用項目教學(xué)法，實現(xiàn)做中學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情；采用混合式教學(xué)模式，拓寬學(xué)習(xí)渠道，滿足不同程度學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。最后，將正向考核和反向評估納入教學(xué)考核評價中，采用多樣化的評價方法，構(gòu)建可持續(xù)改進的考核評價體系。