商俊燕

（常州輕工職業(yè)技術學院 信息工程系，江蘇 常州 213164）

數(shù)據(jù)挖掘課程案例驅動教學法初探

商俊燕

（常州輕工職業(yè)技術學院 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)庫的交叉學科，是本院統(tǒng)計學專業(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)挖掘的教學目標，將案例驅動引入數(shù)據(jù)挖掘課程，提高學生的學習主動性和數(shù)據(jù)挖掘實際應用能力，取得了良好的教學成果。

統(tǒng)計學；數(shù)據(jù)挖掘；案例驅動

一、前言

近年來，數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)存儲技術快速發(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。人們關注的焦點要從噪聲、模糊的隨機數(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)計專業(yè)的核心課程，是學生必須掌握的職業(yè)能力課程。根據(jù)高職生的知識結構體系和培養(yǎng)目標，我們采用案例驅動教學方法，以學生為主體，案例為主線，教師為主導，對案例進行分析，學習案例所涉及的相關知識點，從而會利用相關軟件工具對數(shù)據(jù)進行分析，挖掘數(shù)據(jù)間的知識。

二、數(shù)據(jù)挖掘中案例驅動教學的實施

（一）合理高職高專統(tǒng)計專業(yè)數(shù)據(jù)挖掘課程教學目標

數(shù)據(jù)挖掘是集數(shù)據(jù)庫技術、統(tǒng)計學習、機器學習、模式識別、可視化等學科的一個新興交叉學科，又包含了聚類分析、關聯(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、實踐性及綜合性較強的課程。其知識內容豐富，內容深淺不一，各種方法變化快，新方法層出不窮，這對師生都提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。

高職高專將培養(yǎng)高等技術應用型專門人才為根本任務，以適應社會行業(yè)發(fā)展需求為基本目標，結合本院統(tǒng)計專業(yè)學生的專業(yè)技能特點，我們將本門課程的教學目標定位為：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進行知識“挖掘”；要根據(jù)實際情況制定合理完整的數(shù)據(jù)模型并進行評估，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）如何驅動教學來設計數(shù)據(jù)挖掘案例

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

案例驅動法是把教學內容和目標通過一個任務來體現(xiàn)，把教材內容重新整合，老師的授課和學生的接受都圍繞這個任務完成。

案例驅動法可以充分發(fā)揮學生的主體地位，從而改變傳統(tǒng)的關于師生關系的觀念，讓學生從被動學習到主動學習，真正愛上學習，提高自己的創(chuàng)新、自學和實踐能力，同時要求老師在授課中給予學生正確的引導、促進、組織和控制，這樣可以增強同學間的協(xié)作精神和學生的獨立意識。通過學生的自主學習和探索，可以改變原來枯燥的學習方式。對于數(shù)據(jù)挖掘這門課程，內容深奧，既要求學習一定的理論知識，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動的教學方法。

2.數(shù)據(jù)挖掘案例教學的實施規(guī)劃。利用CLEMENTINE軟件工具進行數(shù)據(jù)挖掘，將數(shù)據(jù)挖掘看成一個以數(shù)據(jù)為中心的循序漸進的螺旋式數(shù)據(jù)探索過程，該過程分為業(yè)務理解、數(shù)據(jù)理解、數(shù)據(jù)準備、建立模型、方案評估和方案實施六大部分。因此，在教學過程中，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)挖掘技術原理；對于數(shù)據(jù)挖掘算法，只要求掌握相關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，此應用的前提條件要求對學生進行數(shù)據(jù)挖掘；將教學的亮點和重點放在案例分析和實際應用上，要對學生進行動手能力的訓練。

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

我們的課程內容按數(shù)據(jù)挖掘過程分為六大部分，按照每一部分的教學目標我們設計了多個不同的小案例如下。

（1）藥物研究數(shù)據(jù)和學生參加社會活動數(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選項卡的多種節(jié)點讀入多種文件類型（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、MERGE節(jié)點合并數(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)讓學生掌握TYPE節(jié)點進行變量說明的方法，會使用該節(jié)點進行有限變量值和無效值的調整，會使用DATA AUDIT節(jié)點對數(shù)據(jù)質量進行評估和調整；掌握數(shù)據(jù)中對離群點、極端值和缺失值的調整，對數(shù)據(jù)進行質量管理；會使用AGGREATE對數(shù)據(jù)進行分類匯總；利用FILLER節(jié)點對變量值重新計算，會用RECLASSIFY節(jié)點實現(xiàn)變量值進行調整；會對數(shù)據(jù)進行篩選、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)間相關性強弱的基本手段；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，學會歸納和提煉現(xiàn)有數(shù)據(jù)包含的規(guī)律，建立分類預測模型，會分析結論，用于對未來新數(shù)據(jù)的預測。

（4）人工神經網絡模型案例：了解人工神經網絡算法，掌握人工神經網絡建立的步驟，建立B-P反向神經網絡模型，預測分析結果。

（5）貝葉斯模型案例：了解貝葉斯網絡算法，掌握貝葉斯網絡結構的組成和構建，會用TAN貝葉斯和馬爾科夫毯網絡解決從龐大數(shù)據(jù)中尋找輸入變量之間的相關性，輸入變量的組合取值對輸出變量的影響，用網絡結構直觀展示它們的關系。

在設計小案例的同時，我們還選擇學生既熟悉又感興趣的綜合項目案例選題：學生成績數(shù)據(jù)、圖書管理數(shù)據(jù)、電信服務數(shù)據(jù)等，讓學生帶著問題進一步學習課程，在學習中尋找方法解決項目中遇到的問題。當課程結束后，各項目組呈交項目數(shù)據(jù)模型和報告，且項目組長要向所有同學按數(shù)據(jù)挖掘的六大部分講解分析報告。

3.案例驅動教學的成效。圍繞案例進行教學的“數(shù)據(jù)挖掘”課程除了采用案例驅動教學法，還要增加學生的實際訓練能力，都取得了明顯的效果，從以下五個方面體現(xiàn)：①學生要主動提出問題，同時積極主動地參與課堂教學，才能提高學生分析和處理問題的能力；②增強學生的自主學習能力，要求學生通過小組討論的形式和實際訓練讓學生以積極主動的態(tài)度處理和解決一些技術問題，從而提高自學能力；③學生間要注意培養(yǎng)團隊合作能力的，也要具有競爭意識；④課程學習結束后，普遍反映對利用CLEMENTIME軟件工具進行數(shù)據(jù)挖掘的自信心提高，能夠進一步提高對專業(yè)的認知，獨立解決一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的問題。

三、結束語

數(shù)據(jù)挖掘是統(tǒng)計專業(yè)的專業(yè)課程，其內容繁多、深奧，把基于案例驅動的教學模式引入《數(shù)據(jù)挖掘》課程，學生在學習過程中，實現(xiàn)了整個數(shù)據(jù)挖掘的流程，在基于項目的技術應用中深入理解了數(shù)據(jù)挖掘的理論知識。學生要將所學的理論知識和實踐相結合，從而有效提高自己的操作技能和知識水平，培養(yǎng)了自己應用數(shù)據(jù)挖掘技術解決實際問題的應用能力和創(chuàng)新實踐能力。

從教學效果來看，通過將理論教學和實踐相結合，案例教學法整合了各種學習工具和教學資源，這樣才能充分發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)和提高學生的主觀能動性，同時增強學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)挖掘的教學案例，研究和總結教學經驗，使整個教學環(huán)節(jié)更加完善合理。

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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。