陳晶+呂佳

摘要：針對數(shù)據(jù)挖掘課程教學過程中存在的主要問題，提出以項目式學習為導向，案例輔助教學的教學方法，結合翻轉課堂教學模式，從課前學習、課中討論和課后應用三個環(huán)節(jié)開展教學活動，提倡研究生自主學習，充分挖掘學生的能力，實現(xiàn)學習者個性化學習的需求，并在項目實踐中培養(yǎng)團隊合作以及運用數(shù)據(jù)挖掘方法分析問題和解決問題的能力。

關鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；翻轉課堂；項目式學習

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）01-0179-04

Abstract： According to the data mining problems in the process of teaching， this paper puts forward the teaching method of project-based learning and case-assisted teaching， combined with the teaching mode of trans-classroom teaching， teaching from the pre-class study， class discussion and post-class application Activities， to promote graduate students to learn independently， to fully tap the students' ability to achieve the needs of learners personalized learning， and in the project practice to develop teamwork and the use of data mining methods to analyze and solve problems.

Key words： data mining； flipped classroom； project based learning

1 概述

隨著我國教育信息化水平的不斷提升，大數(shù)據(jù)已然成為信息技術發(fā)展的新趨勢，數(shù)據(jù)挖掘技術在教育領域的廣泛應用引起了教育變革，推動教育的發(fā)展。數(shù)據(jù)挖掘是大數(shù)據(jù)時代的產(chǎn)物，是學校培養(yǎng)數(shù)據(jù)挖掘人才的重要課程[1]。數(shù)據(jù)挖掘技術是統(tǒng)計學和計算機科學的交叉學科，涉及數(shù)據(jù)庫技術、并行計算、分布式計算、統(tǒng)計學、人工智能、機器學習和模式識別等學科知識，在商務、醫(yī)學、科學與工程等領域廣泛應用[2]。數(shù)據(jù)挖掘課程涉及的內(nèi)容廣泛，要求學生知識面寬廣、基礎課程功底扎實等，很多高校已在本科階段開設數(shù)據(jù)挖掘課程，以提高大學生解決實際問題的能力，進而為以后進入社會工作打好基礎。本文探討高校的數(shù)據(jù)挖掘課程教學，引導學校將理論教學與實踐教學有機結合，創(chuàng)新數(shù)據(jù)挖掘課程的教學方法，理論課程多引用案例教學，以具體的實例引導學生學習；實踐課程結合項目式學習的方法，依據(jù)具體的項目實踐，完成項目任務，學以致用，不斷提升綜合實踐的能力。

2 高校數(shù)據(jù)挖掘教學現(xiàn)狀

2.1 教學系統(tǒng)性不足

數(shù)據(jù)挖掘課程的教學內(nèi)容相當豐富，作為計算機科學與技術專業(yè)的核心課程，該課程要求學生對數(shù)據(jù)挖掘的技術有深層次的認識，掌握數(shù)據(jù)挖掘的原理、過程和方法，能夠熟練運用數(shù)據(jù)挖掘技術解決問題。目前的該課程教學系統(tǒng)不夠科學，實踐教學與理論教學未能銜接，基本的操作技能未能得到拓展。

2.2 教學內(nèi)容與企業(yè)需求有差距

現(xiàn)今數(shù)據(jù)挖掘技術發(fā)展迅速，企業(yè)業(yè)務具有較大拓展性，因此企業(yè)招聘時要求人才能與時俱進。在學校教學中，教學內(nèi)容往往依托著教材，由于實踐課與理論課比例不當、校企合作不足等原因，致使學生在技能應用上的滯后。

2.3 適合個性化學習的資源缺乏

目前與數(shù)據(jù)挖掘課程教學相適合的優(yōu)質資源較為匱乏，例如：教學資源沒有進行整體的設計，內(nèi)容多為重復資源；教學資源更新不及時，沒有及時跟進與國際接軌的最新、最前沿資源；沒有很好的利用互聯(lián)網(wǎng)資源，多以紙質教材資源為主；沒有系統(tǒng)的設計適用于課堂個性化教學的資源。

2.4 課堂交互不足，學生積極性不高

課堂教學活動中，教師不能引導學生積極主動地參與，學生學習積極性和主動性不高。例如：課堂教學只注重教學內(nèi)容的呈現(xiàn)與講解，且教學內(nèi)容多以靜態(tài)為主，忽視教學情景和交互的設計；教育技術的多種交互在課堂教學中體現(xiàn)不充分，課堂問題設計不具針對性，不利于好促進師生之間的交流。

3 數(shù)據(jù)挖掘課程教學改革思路

數(shù)據(jù)挖掘課程改革以深入開展校企合作為出發(fā)點，以企業(yè)需求為基礎設計教學內(nèi)容，根據(jù)典型的案例分析合理劃分多個課程教學模塊；分析各個知識點間的內(nèi)在聯(lián)系，在每個學習模塊中安排結構化的學習項目，有層次的提升學生的學習能力；應用翻轉課堂開展課程教學課程實踐，按課前學習、課中討論和課后應用開展每一個項目的學習；優(yōu)化課程考核方法，增加過程性評價的比例，全面提高學生的綜合能力。

4 數(shù)據(jù)挖掘課程教學改革具體實施

數(shù)據(jù)挖掘教學過程涉及課堂教學和實驗教學。其中，理論課教學主要講授數(shù)據(jù)挖掘概念、模型、方法和算法等相關內(nèi)容；實驗課教學則主要以加強學生對課堂知識的理解、培養(yǎng)應用能力為目標。

理論課教學主要以案例為中心組織教學內(nèi)容，以問題引出知識點并對知識點進行有機串聯(lián)；通過案例分析的方式，學生能掌握數(shù)據(jù)挖掘技術的基本方法和流程。為了要鞏固學生學到的知識，在實踐課中以項目開發(fā)為手段，進一步培養(yǎng)學生的實踐應用能力。因此，在實踐課教學中，教師需要以具體的項目為導向，通過組織學生進行實際項目的開發(fā)，引導學生在完成項目任務中積極思考，主動探索，運用所學知識分析問題和解決問題，通過對知識的實際運用加深理解并促使學生主動學習和協(xié)作能力。endprint

4.1 基于案例分析設計教學內(nèi)容

理論教學過程中，教師應采用案例教學，將教學模塊中的主要知識點進行連接并以案例引導的方式進行教學，以問題引出知識點；在案例展開的過程中，圍繞數(shù)據(jù)挖掘的知識點，輔以案例進行講解。這些案例需要緊扣教學計劃，根據(jù)各章節(jié)授課內(nèi)容的重點和難點進行設計，以便幫助學生更好地學習基礎知識和概念，理解數(shù)據(jù)挖掘的過程與方法。此外，案例應貼近現(xiàn)實生活中的應用，要有針對性、典型性。數(shù)據(jù)挖掘理論課教學過程中設計的應用案例[3]，如表1所示。

課堂教學是以案例分析的方式展開，教師在講授各教學模塊時，首先給出案例并介紹所需要解決的問題，讓學生帶著問題進入內(nèi)容的學習；其次分析問題并引出案例中涉及的各個知識點，讓學生大致了解新的教學內(nèi)容中涉及的主要知識點，對這些知識點的應用有一個初步認識，從而激發(fā)學生的學習積極性；最后對具有代表性案例中的知識點進行講解，幫助學生掌握相關知識，引導學生進行知識遷移，將新學到的知識應用到案例中。

4.2 結構化項目教學

實踐教學過程中，引入項目式學習（Project Based Learning）的教學方法，學習者以課程的核心概念和原理為中心內(nèi)容，依據(jù)一個具體的項目，利用多種教學資源開展學習活動[4]，以項目任務的形式，要求學生通過綜合利用所學知識設計、開發(fā)并最終完成實驗項目。因此，在數(shù)據(jù)挖掘教學課程中，數(shù)據(jù)挖掘課程的總體目標是結合數(shù)據(jù)挖掘的專業(yè)知識，運用數(shù)據(jù)挖掘的相關理論或方法解決一個具體的問題。學生在整個項目的實現(xiàn)過程中了解和掌握各個知識的重難點，掌握數(shù)據(jù)挖掘方法的應用實踐，熟悉數(shù)據(jù)挖掘技術的運行和實現(xiàn)環(huán)境。

教師可以依據(jù)數(shù)據(jù)挖掘課程內(nèi)容，預先提供若干項目選題，如圖1所示，也可以是學生根據(jù)興趣選擇項目，然后學生自由組合分成2-3人的小組，合作完成各組的項目。各小組選定各組的選題，首先利用參考書籍、互聯(lián)網(wǎng)、文獻期刊等搜集資料，完成項目申請書，并提交由在教師修改，初步確定各小組的任務方向；然后進行部分的修改與完善，各小組分配任務；最后確定各小組最終要完成的項目任務。

4.3 應用翻轉課堂開展實踐教學

1） 課前學習設計

翻轉課堂改變了知識傳授和知識內(nèi)化的方式，要求學生自主按照學習的任務進程進行知識點的學習和已學知識的鞏固。根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘課程的教學目標與教學內(nèi)容，以項目式學習為主要形式，主要從三個部分開展，包括課前學習，自主學習，提出問題；課中討論，觀點新穎，互動交流；課后應用，項目實踐，自主創(chuàng)新，以此設計翻轉課堂的教學模式，如圖2所示。

首先，設計本課程總項目的設計分析，即根據(jù)自己的興趣或老師的要求設計項目，列出具體的實施細節(jié)，例如：教育數(shù)據(jù)挖掘：學生學習過程的數(shù)據(jù)挖掘項目規(guī)劃，如表2所示，明確教學目標和應該掌握的基本方法，要求在整個項目的實現(xiàn)過程中，能夠正確應用所學的知識，最終形成一個可以實現(xiàn)的項目文件。在項目的完成過程中，要充分注重團隊的作用，要與同組的學員進行合作與交流。

課前教師對每個單元提供學習任務單，讓學生明確學習目標，知道課程學習的重點難點，對每個重要的知識點，設置課堂作業(yè)，小組研討問題等，以期對學生的學習過程進行評價；教師擁有大量的國內(nèi)外最新、最前沿的學習資源，課前與學生共享，提供中英文的PPT教學課件，中英文的參考教材以及精品課程的網(wǎng)絡資源，為學生的學習提供支持。如：推薦學生學習加州理工學院公開課：機器學習與數(shù)據(jù)挖掘（中英文字幕），為數(shù)據(jù)挖掘課程學習建立基礎。學生要根據(jù)自己制定的學習計劃，明確學習任務，對重點難點要有自己的解決方法，對于數(shù)據(jù)挖掘工具要熟練的應用，對難理解的數(shù)據(jù)挖掘方法要反復的實驗，以達到鞏固和強化知識的目的。及時反饋學習中遇到的問題，在QQ群或微信群留言，以便教師或學生討論或解答。

2） 課中討論設計

教師要營造一個互動的學習環(huán)境，對學生課前反饋的問題，總結出普遍性與共性的問題進行疑問解答；側重講解課程內(nèi)容的容易被遺漏，容易混淆以及容易出錯的知識點，如：學生在閱讀英文文獻時遇到個別術語的問題，中文解釋與英文解釋會有偏差，教師應及時講解這方面的誤解，以便學生更好的理解。對于很具有代表性、新穎的問題組織學生單獨進行討論，以小組為單位，進行觀點的匯報，再提出問題，進行解答，建立良好的學習氛圍。學生要擅于總結、提煉外文學習材料中的問題，挖掘出典型的、具有重要研究意義的問題，制作英文PPT在課堂中匯報，教師與學生一起再進行深入的分析理解。學生要對討論課中提出的問題以及解決方法進行梳理，在匯總的基礎上構成自己的知識體系。

3） 課后應用設計

學生完成項目的驗收階段，學生需要完成項目任務書的書寫，教師組織項目匯報展示，小組成員綜合應用信息技術，匯報的形式不局限于口頭陳述，可以制作PPT對本組項目進行陳述，或利用其他的形式展示。各小組成員在相互講解的過程中互相學習，共同進步。教師對學生在項目完成過程中存在的問題進行分析和解答，學生在項目實踐的過程中去理解和把握數(shù)據(jù)挖掘知識與技能，充分發(fā)揮學習的潛能，在實踐中積累學習經(jīng)驗。

4.4 深入開展過程性評價

過程性評價滲透于學習過程中，不是以一次評價作為學習價值判斷的依據(jù)，它是對課程教學實施過程中的，學生學習動機、學習態(tài)度、學習過程和學習效果的綜合評價。評價在學習過程中發(fā)生，可見于學習的各個環(huán)節(jié)，實施的過程體現(xiàn)動態(tài)性、全面性，評價的結果有利于體現(xiàn)學習者的真實價值[5]。數(shù)據(jù)挖掘課程評價的形式參考多方面因素的綜合，如表3所示。課程的最終評價結果是過程性評價與總結性評價相結合的結果，教師通過評價學生課堂討論的參與程度（外文文獻的閱讀與理解程度）、項目匯報（可執(zhí)行性）、項目成果發(fā)表（論文或項目書）來評價學生的最終表現(xiàn)。

5 總結

在大數(shù)據(jù)迅速發(fā)展背景下，數(shù)據(jù)挖掘已然成為各高校的重要課程。在數(shù)據(jù)挖掘課程的教學過程中，學校和教師要積極創(chuàng)新教學思維和優(yōu)化教學方式，創(chuàng)建豐富的實踐環(huán)境，提供系統(tǒng)的學習資源，激發(fā)學生的學習興趣，使學生能夠熟練掌握理論知識并將其應用于實踐，努力解決數(shù)據(jù)挖掘課程教學的困難，培養(yǎng)更多與時俱進的數(shù)據(jù)挖掘人才。本文對數(shù)據(jù)挖掘課程教學模式進行探討，將翻轉課堂與傳統(tǒng)課堂相結合，將實際案例應用到理論教學，將某一項目貫穿于整個教學中，在課前自主學習，閱讀和理解數(shù)據(jù)挖掘相關的學習資源，查閱資料，觀看精品課程，反饋問題，在課堂中進行問題解答以及典型問題的討論，使學生在掌握數(shù)據(jù)挖掘專業(yè)知識的同時，提煉自己的觀點，掌握數(shù)據(jù)挖掘專業(yè)領域前沿的知識。

參考文獻：

[1] 詹少強.大數(shù)據(jù)背景下的數(shù)據(jù)挖掘課程教學新探[J].長春教育學院學報，2014（22）：81-82.

[2] Pang-Ning Tan， Michael Steinbach， Vipin Kumar.數(shù)據(jù)挖掘導論：完整版[M].人民郵電出版社， 2011.

[3] 周學春.數(shù)據(jù)挖掘算法與現(xiàn)實生活中的應用案例[EB/OL].2015-9-21.

[4] 霍玉秀.項目式學習模式與大學生自主學習能力培養(yǎng)的實證研究[J].考試周刊，2015（91）：144-145.

[5] 謝同祥，李藝.過程性評價：關于學習過程價值的建構過程[J].電化教育研究， 2009（6）：17-20.endprint