張微微　唐龍業(yè)　郝建華

摘要：隨著新興技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘在不同領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，因此，越來(lái)越多的高校開(kāi)始設(shè)立“數(shù)據(jù)挖掘”課程。針對(duì)“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程在教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的理論內(nèi)容多、學(xué)科交叉、學(xué)時(shí)少等問(wèn)題，結(jié)合線上教學(xué)平臺(tái)雨課堂，以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心的教學(xué)形式，提出了基于雨課堂+BOPPPS教學(xué)模式的“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程探索研究，并通過(guò)案例分析得出結(jié)合雨課堂的教學(xué)相比較傳統(tǒng)教學(xué)，在課堂互動(dòng)、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性等方面有明顯提升，進(jìn)一步達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)；雨課堂；BOPPPS

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：With the development of emerging technologies，data mining plays an important role in different fields，therefore，more and more universities begin to data mining course，in view of the data mining technology course in the teaching process of the theory content of many，interdisciplinarity，less class hours，combined with the online classroom teaching platform rain，guided by the teaching goal，student-centered teaching form，Based on the rain classroom+BOPPPS teaching model，this paper puts forward the exploration and research of data mining technology curriculum.Through case analysis，it is concluded that compared with traditional teaching，the teaching combined with rain classroom has obvious improvement in classroom interaction and arousing students' learning enthusiasm，so as to further improve the purpose of teaching quality.

Keywords：Data Mining technology； Rain Classroom； BOPPPS

當(dāng)今社會(huì)中，我們雖然擁有豐富的數(shù)據(jù)，但卻缺乏有用的信息，于是催化了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展。數(shù)據(jù)挖掘是在大量的數(shù)據(jù)中挖掘感興趣的信息，因?yàn)殡[藏在數(shù)據(jù)之后更深層次、更重要的信息能夠描述數(shù)據(jù)的整體特征，可以預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，在決策中具有重要價(jià)值。另一方面，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的完善促進(jìn)了線上教學(xué)的發(fā)展，其中雨課堂智慧教學(xué)平臺(tái)就是一種新興的在線教學(xué)工具，能夠?qū)崿F(xiàn)老師和學(xué)生之間的教學(xué)互動(dòng)，將雨課堂和傳統(tǒng)的課堂的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合并采用BOPPPS教學(xué)方法能有效地實(shí)現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)模式。

一、教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題

（一）大班授課

近年來(lái)，隨著信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的不斷發(fā)展，招生規(guī)模也不斷擴(kuò)大，雖然在教師隊(duì)伍上進(jìn)行了一定的擴(kuò)充，但是生師比還是在不斷提高。在此背景下，迫不得已采取大班授課的教學(xué)組織形式，雖然大班授課能夠使得學(xué)校的教學(xué)資源得到充分利用，降低學(xué)校運(yùn)行成本，同時(shí)保持了班級(jí)的多元化，但是大班授課也會(huì)帶來(lái)一些弊端，由于聽(tīng)課學(xué)生較多，在課堂上不能進(jìn)行有效的師生討論，不能照顧個(gè)別差異［1］。研究發(fā)現(xiàn)表明，教學(xué)過(guò)程中的師生互動(dòng)中學(xué)生比率如果小于25%，將影響學(xué)生的上課積極性［2］，個(gè)別學(xué)生感覺(jué)自己在大班上課時(shí)注意力無(wú)法集中，容易受其他同學(xué)影響，認(rèn)為大班學(xué)生多，老師注意不到自己，因而顯得較為松懈，不能專心聽(tīng)課?；谝陨媳锥?，需要努力探索適合大班授課的教學(xué)方法。

（二）教學(xué)以教師講授為主

教學(xué)以教師講授為主，傳統(tǒng)教學(xué)中，由于大班教學(xué)的特點(diǎn)，在課堂教學(xué)過(guò)程中存在單向的傳授知識(shí)的現(xiàn)象，學(xué)生只能是被動(dòng)地接收授課內(nèi)容，上課變得枯燥無(wú)味，不能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。課程內(nèi)容的掌握情況不能及時(shí)反饋，傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，由于教學(xué)實(shí)踐安排，只能通過(guò)提問(wèn)個(gè)別同學(xué)的方式或者班級(jí)同時(shí)回答的方式查看掌握情況，這種方式不能反饋每一個(gè)學(xué)生的掌握情況，容易造成“以偏概全”的現(xiàn)象，難以根據(jù)學(xué)生的反饋調(diào)整授課進(jìn)度和內(nèi)容。

（三）考核方式單一

考核方式單一，平時(shí)成績(jī)的考核難以量化，傳統(tǒng)的考核方式不能全面地考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，學(xué)生只以通過(guò)考試為目標(biāo)，缺乏學(xué)習(xí)的動(dòng)力和持續(xù)性。因此，需要深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案加強(qiáng)過(guò)程性考核。

二、雨課堂介紹

2020年以來(lái)，隨著線上線下教學(xué)模式的改革發(fā)展，各種各樣的線上教學(xué)如雨后春筍般在華夏大地如火如荼地興起，雨課堂就是其中之一。雨課堂將復(fù)雜的信息技術(shù)手段融入PPT和微信，對(duì)于教師端，授課教師只需要在官網(wǎng)下載并安裝雨課堂，PPT中會(huì)自動(dòng)嵌入雨課堂功能，并能使用雨課堂簽到、出題、新建試卷等功能；對(duì)于學(xué)生端，雨課堂在微信小程序中，方便快捷，避免在學(xué)生端安裝軟件的煩瑣步驟并節(jié)省內(nèi)存，因此學(xué)生接受程度很高。上課時(shí)教師先登錄雨課堂，然后選擇授課班級(jí)，生成課堂碼，學(xué)生使用微信掃一掃就可以一鍵簽到，使用雨課堂簽到也減輕了大班考勤的工作難度并節(jié)省時(shí)間。雨課堂在課外預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)間增強(qiáng)了切合度，讓課堂互動(dòng)由課上延續(xù)到課下。使用雨課堂，教師可以將帶有課前預(yù)習(xí)視頻或語(yǔ)音推送到學(xué)生手機(jī)，課堂上可以實(shí)時(shí)答題，教師可根據(jù)答題情況實(shí)時(shí)答疑，為傳統(tǒng)課堂教學(xué)師生互動(dòng)提供了便利。雨課堂使得課前—課上—課后環(huán)環(huán)相扣，并能夠通過(guò)后臺(tái)得到學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程數(shù)據(jù)表并進(jìn)行可視化展示［3］。

近年來(lái)，隨著線上教學(xué)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的研究人員將雨課堂運(yùn)用到課堂教學(xué)過(guò)程中。程海濤等［4］提出雨課堂在“微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)”混合式教學(xué)中的應(yīng)用，針對(duì)課程教學(xué)現(xiàn)狀，提出混合式教學(xué)模式，介紹了混合式教學(xué)的模式和具體實(shí)施情況，并為應(yīng)用型本科院校課程教學(xué)改革提供一些參考。張瑞娥等［5］提出雨課堂在“信息檢索與利用”課程教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐，使用“雨課堂”輔助教學(xué)，主要從課前內(nèi)容準(zhǔn)備、課上使用效果、課后學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)等方面介紹應(yīng)用實(shí)踐過(guò)程，總結(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題并提出一些解決對(duì)策。王晶晶等［6］淺析雨課堂在大班教學(xué)中的應(yīng)用，探討雨課堂智慧教學(xué)模式對(duì)大班教學(xué)改革的推動(dòng)作用，為高校更好利用雨課堂進(jìn)行智慧教學(xué)提供參考。于洪濤［7］提出基于雨課堂的高校智慧教學(xué)五步法探究，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，且教學(xué)效果一目了然，故具有較大的推廣價(jià)值。

三、BOPPPS教學(xué)模式

BOPPPS教學(xué)模式是起源于哥倫比亞大學(xué)，由道格拉斯·克爾在1978年提出。它是一種以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心的教學(xué)模型，主要包括六個(gè)階段Bridge-in、Objective/Outcome、Pre-assessment、ParticipatoryLearning、Post-assessment和Summary，分別代表導(dǎo)言、學(xué)習(xí)目標(biāo)、前測(cè)、參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)和總結(jié)，BOPPPS就是取自六個(gè)階段的英文首字母。通過(guò)知網(wǎng)查閱文獻(xiàn)可知，最早在2011年，王若涵、張志翔［8］將BOPPPS應(yīng)用到“植物生殖生態(tài)學(xué)”課程中，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力起到顯著的推動(dòng)作用。王林玉等［9］以高等數(shù)學(xué)中“導(dǎo)數(shù)的概念”為例來(lái)探討B(tài)OPPPS微課教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)策略［9］。郭曉晴［10］提出計(jì)算思維培養(yǎng)視角下BOPPPS教學(xué)模式在信息技術(shù)基礎(chǔ)中的應(yīng)用研究，采用的教學(xué)模式對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、參與學(xué)習(xí)能力、計(jì)算思維能力的強(qiáng)化有積極作用。石蘊(yùn)玉等［11］提出基于BOPPPS模型的數(shù)字圖像處理教學(xué)設(shè)計(jì)，采用BOPPPS教學(xué)模型進(jìn)行課程知識(shí)點(diǎn)和講解方式的設(shè)計(jì)，滿足多專業(yè)學(xué)生的基本學(xué)習(xí)需求，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和知識(shí)探索的精神［11］。

四、基于雨課堂+BOPPPS模型的數(shù)據(jù)挖掘教學(xué)設(shè)計(jì)案例

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)展至今，提出了面向不同應(yīng)用問(wèn)題的挖掘與分析算法，樸素貝葉斯（Naive Bayesian）是其中應(yīng)用最為廣泛的分類算法之一。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)合雨課堂線上教學(xué)平臺(tái)+BOPPPS教學(xué)模式。

（一）導(dǎo)入（Bridge-in）

什么是分類？在國(guó)外大學(xué)中，學(xué)校需要根據(jù)教師目前的等級(jí)（助理教授、副教授、教授）以及教齡等信息來(lái)預(yù)測(cè)該教師是否有資格被授予終身職位，學(xué)校希望能夠分析已有教師的數(shù)據(jù)，以便幫助他們猜測(cè)具有某些特征的教師是否會(huì)被授予終身職位，這個(gè)數(shù)據(jù)分析任務(wù)就是典型的分類任務(wù)。現(xiàn)有學(xué)生數(shù)據(jù)集包含四個(gè)特征分別是年齡、收入、學(xué)生、信譽(yù)評(píng)分，類標(biāo)號(hào)為是否購(gòu)買(mǎi)電腦。如何用樸素貝葉斯分類器預(yù)測(cè)一個(gè)未作類別標(biāo)記數(shù)據(jù)的類別。

（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)（Objective/Outcome）

知識(shí)與技能：通過(guò)學(xué)習(xí)了解樸素貝葉斯算法的基本原理，能夠使用樸素貝葉斯算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。

過(guò)程與方法：通過(guò)討論法、案例法，發(fā)展學(xué)生的推理能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的算法理解能，掌握分析數(shù)據(jù)、能夠解決問(wèn)題的能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：端正學(xué)習(xí)態(tài)度，樹(shù)立正確的價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)情感，激勵(lì)濃厚的科學(xué)興趣。

（三）前測(cè)（Pre-assessment）

樸素貝葉斯分類器基于一個(gè)簡(jiǎn)單假設(shè)：被分類對(duì)象的各個(gè)屬性之間互相條件獨(dú)立，利用概率統(tǒng)計(jì)知識(shí)預(yù)測(cè)給定元組屬于特定類的概率，是基于貝葉斯定理。因此本節(jié)的先驗(yàn)和前測(cè)知識(shí)是概率統(tǒng)計(jì)中的貝葉斯定理。

令X為數(shù)據(jù)元組：類標(biāo)簽未知，令H為一個(gè)假設(shè)在：X屬于類別C，給定訓(xùn)練數(shù)據(jù)X，假設(shè)H的后驗(yàn)概率P（H|X）滿足貝葉斯理論。

隨著課程思政在高校思想政治工作中的地位和作用得到進(jìn)一步明確和加強(qiáng)，在本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)中引入和學(xué)生相關(guān)的選擇題，既能夠使學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度、樹(shù)立正確的價(jià)值觀，又能檢測(cè)學(xué)生們關(guān)于貝葉斯定理的掌握情況。例如，如果缺課5次以上的比率是30%，補(bǔ)考率是20%，補(bǔ)考中的60%都是缺課5次以上，問(wèn)：缺課5次以上的學(xué)生補(bǔ)考的概率是多少？

通過(guò)雨課堂中隨堂練習(xí)提交數(shù)據(jù)顯示學(xué)生選擇各選項(xiàng)的分布情況，全班共70人，其中選擇B選項(xiàng)3人，D選項(xiàng)1人，66人選擇正確答案C選項(xiàng)。說(shuō)明大部分同學(xué)對(duì)貝葉斯定理掌握得比較好，因此在接下來(lái)的教學(xué)過(guò)程中，可以重點(diǎn)關(guān)注選錯(cuò)的4位同學(xué)的掌握情況。

（四）參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）

（五）后測(cè)（Post-assessment）

后測(cè)是檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，目的在于驗(yàn)收學(xué)生學(xué)習(xí)成果，檢測(cè)是否達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。例.X=（Refund=No，Married，Income=120K），該測(cè)試樣本的類標(biāo)號(hào)。為了提交方便，我們將這個(gè)題以選擇題形式考察，通過(guò)學(xué)生們提交的數(shù)據(jù)顯示，大部分同學(xué)能夠較好地掌握本節(jié)課的內(nèi)容。而在線下課堂中通過(guò)查看學(xué)生們的算法分析過(guò)程，重點(diǎn)講解易錯(cuò)或不明白的知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)也充分發(fā)揮了線上線下教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。

（六）總結(jié)（Summary）

總結(jié)對(duì)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容做一個(gè)歸納匯總，并強(qiáng)調(diào)通過(guò)后測(cè)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題如何避免，布置課后習(xí)題，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析對(duì)課堂表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生提出表?yè)P(yáng)，對(duì)于預(yù)警學(xué)生給予鼓勵(lì)。

五、教學(xué)成果分析

通過(guò)分析近年來(lái)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)學(xué)生關(guān)于數(shù)據(jù)挖掘期末考試成績(jī)發(fā)現(xiàn)，采用基于雨課堂+BOPPPS教學(xué)方式的線上線下教學(xué)方式能有效地提高學(xué)生成績(jī)。2017級(jí)數(shù)據(jù)挖掘教學(xué)是采用小班傳統(tǒng)教學(xué)方式，2018級(jí)教學(xué)過(guò)程中結(jié)合雨課堂教學(xué)，提高師生互動(dòng)的效率，調(diào)動(dòng)學(xué)生上課積極性，2018級(jí)是采用大班教學(xué)方式，但平均成績(jī)明顯高于2017級(jí)的教學(xué)成績(jī)。雖然在教學(xué)成績(jī)上有一定的提高，然而，通過(guò)箱線圖我們也能發(fā)現(xiàn)兩個(gè)成績(jī)異常點(diǎn)，所以大班教學(xué)容易出現(xiàn)兩極分化，這也是在以后教學(xué)中要解決的問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，數(shù)據(jù)挖掘正被不同的專業(yè)領(lǐng)域所關(guān)注，作為一門(mén)具有通用性和基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)處理方法與技術(shù)，越來(lái)越多的高校開(kāi)設(shè)了“數(shù)據(jù)挖掘”課程，但是“數(shù)據(jù)挖掘”課程是一門(mén)交叉學(xué)科且內(nèi)容多為枯燥無(wú)味的算法原理，因此，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中采用傳統(tǒng)教學(xué)方式不能取得滿意的效果，所以本文提出基于雨課堂+BOPPPS的線上線下教學(xué)模式，結(jié)合雨課堂豐富的線上功能，堅(jiān)持使用案例教學(xué)，豐富了考核評(píng)價(jià)體制，量化平時(shí)成績(jī)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的過(guò)程化管理，能夠做到課前預(yù)習(xí)、課上發(fā)布習(xí)題練習(xí)，并能及時(shí)反饋學(xué)生掌握情況，課后作業(yè)鞏固，結(jié)合線下的BOPPPS的五步教學(xué)法。通過(guò)數(shù)據(jù)分析表明能夠有效解決大班上課中的問(wèn)題，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，有效地提高師生互動(dòng)積極性，有效地掌握算法原理內(nèi)容，進(jìn)一步提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。

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基金項(xiàng)目：2019年12月，校企合作模式下雙師型師資培養(yǎng) 教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：201902060 021）研究成果之一

通訊作者：張微微（1993—），女，漢族，山東滕州人，碩士，山東交通學(xué)院助教，研究方向：信息管理與數(shù)據(jù)挖掘。

作者簡(jiǎn)介：唐龍業(yè)（1973—），男，漢族，山東泰安人，博士后，山東交通學(xué)院副教授，信息系主任，研究方向：信息管理、網(wǎng)絡(luò)安全；

郝建華（1993—），男，漢族，山東滕州人，山東師范大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)博士研究生，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘。