湯顯 石蘊(yùn)玉

摘要：新工科教育建設(shè)需要培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型的具有可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)人才。在本科生數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)改革的探索中，針對(duì)目前存在的問(wèn)題與不足，從加強(qiáng)理論的關(guān)聯(lián)性、增強(qiáng)課程內(nèi)容的應(yīng)用性與時(shí)效性、進(jìn)行跨學(xué)科知識(shí)融合三個(gè)方面，引入新理念和新模式，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：新工科;數(shù)據(jù)挖掘;本科課程;綜合能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）42-0141-02

一、新工科建設(shè)背景

教育部推出的“新工科”計(jì)劃引領(lǐng)了我國(guó)工科教育改革的方向。新工科不同于傳統(tǒng)工科教育，是針對(duì)當(dāng)前和未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行的轉(zhuǎn)型和升級(jí)。新工科強(qiáng)調(diào)工程學(xué)科之間、工程學(xué)科與其他學(xué)科之間以及產(chǎn)學(xué)研的交叉和融合，培養(yǎng)未來(lái)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[1]。因此，更新人才培養(yǎng)理念，重構(gòu)培養(yǎng)目標(biāo)和知識(shí)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變培養(yǎng)方式是新工科人才培養(yǎng)模式的本質(zhì)內(nèi)涵[2]。

在新工科的人才培養(yǎng)和建設(shè)背景下，高校各專(zhuān)業(yè)的課程體系設(shè)置及課程改革應(yīng)注重學(xué)生綜合能力的全面發(fā)展，在培養(yǎng)工科思維的前提下，將人才培養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)進(jìn)行有效的結(jié)合，推動(dòng)現(xiàn)有工科專(zhuān)業(yè)深層次的發(fā)展。

二、數(shù)據(jù)挖掘課程現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)挖掘既是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課，同時(shí)又是一門(mén)綜合性學(xué)科，主要為培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。該課程內(nèi)容覆蓋面廣，交叉性強(qiáng)，要求學(xué)生有較強(qiáng)的邏輯思維和實(shí)踐動(dòng)手能力。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和大數(shù)據(jù)技術(shù)產(chǎn)生的巨大社會(huì)影響力，部分高校已在本科較高年級(jí)的課程體系中增設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘這門(mén)課程。該課程在我院為面向計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)、數(shù)據(jù)科學(xué)和大數(shù)據(jù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)特色選修課，課程教學(xué)學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)（2學(xué)分），其中10學(xué)時(shí)為上機(jī)實(shí)驗(yàn)。由于該課程對(duì)先修的基礎(chǔ)課程的掌握程度要求高，而且課程本身涉及的理論知識(shí)多，算法復(fù)雜，因此教學(xué)難度大，對(duì)學(xué)生的能力也具有極大的挑戰(zhàn)性。如何激發(fā)學(xué)生的積極性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)思考，從被灌輸?shù)阶约簞?dòng)手創(chuàng)新、實(shí)踐，還有很大的探索空間。在目前的課程開(kāi)展過(guò)程中，主要存在以下問(wèn)題：

1.教學(xué)模式單一。數(shù)據(jù)挖掘課程設(shè)計(jì)涉及的基礎(chǔ)理論知識(shí)多，算法復(fù)雜，給教師授課帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。目前教學(xué)中一般采用傳統(tǒng)的教師授課，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)的方式。由于理論知識(shí)枯燥，再加上學(xué)生的基礎(chǔ)薄弱，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)有較大的難度，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性[3，4]。

2.實(shí)驗(yàn)的實(shí)際應(yīng)用性不強(qiáng)。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)主要是對(duì)課上講解的理論進(jìn)行驗(yàn)證，未考慮在實(shí)際中如何應(yīng)用，導(dǎo)致教學(xué)與實(shí)踐脫離，學(xué)生也很難意識(shí)到知識(shí)的應(yīng)用點(diǎn)，導(dǎo)致對(duì)知識(shí)的理解僅限于淺層面，無(wú)法深入地理解算法。再者，每個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)都是相對(duì)獨(dú)立的，數(shù)據(jù)量較小，使得學(xué)生無(wú)法系統(tǒng)地理解數(shù)據(jù)挖掘的本質(zhì)和過(guò)程[5]。

3.對(duì)學(xué)生持續(xù)發(fā)展能力培養(yǎng)不足。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，不能體現(xiàn)本課程跨專(zhuān)業(yè)和跨學(xué)科的特性，只是單純講解基礎(chǔ)理論，忽略知識(shí)間的關(guān)聯(lián)性，這種教學(xué)方式已經(jīng)不能適應(yīng)學(xué)生多元化學(xué)習(xí)和發(fā)展的要求。

三、以成果為導(dǎo)向的課改探索

新工科的培養(yǎng)理念是成果導(dǎo)向（Outcome Based Education，OBE）的。OBE是1981年由美國(guó)學(xué)者Spady率先提出的，經(jīng)過(guò)10年左右的發(fā)展，形成了比較完整的理論體系，至今被認(rèn)為是追求卓越工程教育的正確方向，適合指導(dǎo)新工科人才培養(yǎng)[6]。新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)必須適應(yīng)社會(huì)和行業(yè)對(duì)高素質(zhì)工程應(yīng)用人才的需求，培養(yǎng)出更適合經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需求的可持續(xù)發(fā)展人才。在此理念指引下，在數(shù)據(jù)挖掘課程授課過(guò)程中，進(jìn)行了如下探索和改進(jìn)：

1.加強(qiáng)理論的關(guān)聯(lián)性。數(shù)據(jù)挖掘課程的算法相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，學(xué)生如果沒(méi)有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，吸收知識(shí)就會(huì)很困難。如果僅僅靠死記硬背，無(wú)法真正掌握課程的內(nèi)涵和精髓。因此，在課程開(kāi)始前兩周，授課教師會(huì)將與數(shù)據(jù)挖掘課程相關(guān)聯(lián)的先修課程的重要知識(shí)點(diǎn)發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性的復(fù)習(xí)。教師授課時(shí)，將關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)一起講解，加強(qiáng)學(xué)生記憶，讓學(xué)生很好地理解學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性，并能將已學(xué)知識(shí)進(jìn)行延伸。例如：數(shù)據(jù)挖掘的對(duì)象主要是數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，但是需要的數(shù)據(jù)量很大，這就需要改進(jìn)普通的數(shù)據(jù)庫(kù)的算法，來(lái)提高算法的效率。類(lèi)似這種問(wèn)題，都可作為課堂討論題目，讓學(xué)生參與其中，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的質(zhì)疑和想法，從而可以讓知識(shí)遞進(jìn)地拓展。學(xué)生從被灌輸狀態(tài)變成主動(dòng)參與、主動(dòng)思考的狀態(tài)，提高了學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率。

2.增強(qiáng)課程內(nèi)容的應(yīng)用性與時(shí)效性。隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。教師授課時(shí)，要把最新的應(yīng)用引入課堂中，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注最新的領(lǐng)域?qū)W術(shù)成果和產(chǎn)業(yè)界應(yīng)用，利用所學(xué)知識(shí)對(duì)應(yīng)用進(jìn)行深入分析，借助實(shí)驗(yàn)課對(duì)應(yīng)用進(jìn)行模擬和實(shí)現(xiàn)。學(xué)生根據(jù)自己感興趣的應(yīng)用進(jìn)行分組，同組學(xué)生進(jìn)行分工，合作實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體的應(yīng)用。學(xué)生可以在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)以及對(duì)應(yīng)用進(jìn)行設(shè)想，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)高效的算法，從而解決了原有實(shí)驗(yàn)課知識(shí)點(diǎn)割裂的弊端。學(xué)生通過(guò)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程，培養(yǎng)了數(shù)據(jù)意識(shí)和工程思維方式，鍛煉了動(dòng)手能力。

3.增強(qiáng)學(xué)科融合。新工科以學(xué)生為中心，以全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量為終極目標(biāo)，這就需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行核心能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能適應(yīng)不同崗位、不同工作的需要，并能在工作中保持自我學(xué)習(xí)的能力，不斷提升自身素質(zhì)。要使學(xué)生具有可持續(xù)發(fā)展的能力，在學(xué)校培養(yǎng)過(guò)程中，就需要進(jìn)行針對(duì)性的引導(dǎo)和教育。在進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘課程的講授過(guò)程中，要不斷地挖掘?qū)W生的潛力，找出學(xué)生的興趣點(diǎn)并加以適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。數(shù)據(jù)挖掘是一門(mén)綜合性課程，它的交叉、跨專(zhuān)業(yè)特性使得教師在授課過(guò)程中，不能僅局限于本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，要用開(kāi)放的眼光融合相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生探索自己感興趣的方向，尋找實(shí)例，并加以分析和探討。通過(guò)查找實(shí)例、解決問(wèn)題的過(guò)程，培養(yǎng)了學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和動(dòng)手能力，從而有效地縮短了學(xué)生離開(kāi)學(xué)校步入工作崗位的適應(yīng)時(shí)間。

四、結(jié)語(yǔ)

本文分析了本科生數(shù)據(jù)挖掘課程目前存在的問(wèn)題和不足，提出在新工科教育建設(shè)背景下的改革和探索方案，主要著眼于優(yōu)化教學(xué)模式，注重基礎(chǔ)知識(shí)與新知識(shí)的融合，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行知識(shí)的延伸和拓展，把最新的應(yīng)用和案例引入課堂中，引導(dǎo)學(xué)生完全參與到課堂教學(xué)中，通過(guò)質(zhì)疑、討論、實(shí)現(xiàn)和創(chuàng)新幾個(gè)步驟，達(dá)到知識(shí)的融會(huì)貫通，將動(dòng)手和動(dòng)腦有機(jī)地結(jié)合在一起，從而培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、高層次、能創(chuàng)新、敢創(chuàng)新的領(lǐng)域高素質(zhì)人才。通過(guò)加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)課程之間的前后呼應(yīng)和內(nèi)在聯(lián)系，增強(qiáng)課程內(nèi)容的應(yīng)用性與時(shí)效性，加強(qiáng)課程以及學(xué)科間的融合，對(duì)進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，有著重要的意義。

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