吳錦夢 馬雷 張耀宗

摘要 當(dāng)今正處于一個(gè)大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)吸引了信息化產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的大量關(guān)注，移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)中存在大量可以廣泛利用的數(shù)據(jù)，有效使用這些數(shù)據(jù)可以從中獲得很多有用的知識和信息。數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)這門課程同時(shí)兼具實(shí)踐性和理論性，能夠提升學(xué)生的編程能力及創(chuàng)新能力。通過實(shí)際的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用需求，可以提高學(xué)生對數(shù)據(jù)的處理及分析能力，能夠?qū)?shù)據(jù)模型進(jìn)行專業(yè)的分析和評估，進(jìn)而加強(qiáng)學(xué)生在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的專業(yè)水準(zhǔn)，提升學(xué)生的運(yùn)算能力、分析能力以及處理問題的能力。如何在實(shí)際教學(xué)過程中更好地將理論和實(shí)踐融合起來，也是數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析課程中的一個(gè)難點(diǎn)和關(guān)鍵問題。

關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)挖掘；大數(shù)據(jù)分析；教學(xué)模式

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.14.030

數(shù)據(jù)挖掘通常也可以稱之為信息挖掘或數(shù)據(jù)探勘，在挖掘數(shù)據(jù)庫信息中是非常關(guān)鍵的內(nèi)容。數(shù)據(jù)挖掘是在海量的原始數(shù)據(jù)中利用機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、統(tǒng)計(jì)學(xué)等手段發(fā)現(xiàn)所需要的知識和信息，是一門由計(jì)算機(jī)科學(xué)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)組成的綜合性學(xué)科，主要包含計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等多方面的學(xué)科內(nèi)容，并且實(shí)際應(yīng)用性很強(qiáng)，屬于一種技術(shù)性的學(xué)科，在電子商務(wù)、大數(shù)據(jù)分析、互聯(lián)網(wǎng)金融等領(lǐng)域都有比較多的應(yīng)用[1]。通常來說，數(shù)據(jù)挖掘與計(jì)算機(jī)科學(xué)有著很大的關(guān)聯(lián)性，利用統(tǒng)計(jì)算法、概率分析、內(nèi)容篩選、機(jī)器學(xué)習(xí)、參數(shù)識別以及其他手段來達(dá)到所需求的目的。數(shù)據(jù)挖掘算法里運(yùn)用較為普遍的兩類是統(tǒng)計(jì)算法和機(jī)器學(xué)習(xí)算法。

大數(shù)據(jù)挖掘與分析的技術(shù)主要有：數(shù)據(jù)收集和預(yù)處理、數(shù)據(jù)儲存和管理、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理、數(shù)據(jù)可視化及應(yīng)用等[2]。大數(shù)據(jù)分析又可以細(xì)化成狹義數(shù)據(jù)分析以及廣義數(shù)據(jù)分析，而平時(shí)所說的數(shù)據(jù)分析一般指狹義數(shù)據(jù)分析，即依照分析的目標(biāo)，采取合適的統(tǒng)計(jì)方法、分析手段與工具，處理并分析采集到的大量數(shù)據(jù)，提取里面所需要的、重要的信息，并充分利用這些信息。

1數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在的問題

數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析課程內(nèi)容主要是數(shù)據(jù)挖掘與分析、大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用相關(guān)知識的介紹，期望通過這門課程使學(xué)生了解常見的數(shù)據(jù)挖掘與分析方法，提高學(xué)生對于數(shù)據(jù)的科學(xué)分析能力，以及利用數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)來研究相關(guān)領(lǐng)域或者行業(yè)內(nèi)的某些問題。但是，目前大多數(shù)學(xué)生對于這門課程的認(rèn)識并不到位，該門課程在教學(xué)過程中也存在教學(xué)模式比較落后、課程內(nèi)容設(shè)置不夠全面，在關(guān)于這門課程的實(shí)際應(yīng)用和實(shí)踐中也存在著嚴(yán)重的不足，如重理論學(xué)習(xí)而輕實(shí)踐應(yīng)用、考核方式較為單一等。

1.1教學(xué)模式落后

目前很多高校在開展數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析的相關(guān)課程教學(xué)時(shí)，通常還是采用最基礎(chǔ)的教學(xué)模式和教學(xué)方法[3]，教師根據(jù)基本的數(shù)據(jù)挖掘方法和分析工具等進(jìn)行傳統(tǒng)的理論教學(xué)，學(xué)生則局限于教室以理論基礎(chǔ)為主開展學(xué)習(xí)。但是數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析課程內(nèi)容復(fù)雜，并且各個(gè)章節(jié)的獨(dú)立性較強(qiáng)，再加上整體課時(shí)較短，傳統(tǒng)的課堂講授模式已很難取得滿意的教學(xué)效果。單純的理論知識傳授與學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏自主獨(dú)立思考問題的能力，同時(shí)也缺少和教師的交流和溝通，學(xué)生對于知識的消化吸收較差，學(xué)習(xí)效率較低，其對基礎(chǔ)理論知識的掌握、學(xué)習(xí)的自主能動性以及科研創(chuàng)新的能力得不到提高。

1.2缺少實(shí)踐演練

傳統(tǒng)授課過程缺少案例演練或直接引入傳統(tǒng)案例[4]，無法貼合當(dāng)前大數(shù)據(jù)行業(yè)的發(fā)展情況，不能緊跟新技術(shù)和新問題，這不僅使得學(xué)生無法在課堂上掌握與實(shí)際發(fā)展情況一致的數(shù)據(jù)挖掘與分析方法，也使得學(xué)生缺乏相應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用能力。數(shù)據(jù)挖掘與分析課程中包括概率統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)庫等學(xué)科知識，這類知識較多依賴于算法推導(dǎo)與數(shù)學(xué)建模[5]，而大量且具有一定難度的理論學(xué)習(xí)容易使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)興趣，無法應(yīng)用到實(shí)際科研中。平時(shí)教學(xué)一般都是進(jìn)行最基本的驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)，但不同的實(shí)驗(yàn)之間又缺少關(guān)聯(lián)性，無法使學(xué)生系統(tǒng)地搭建起有關(guān)數(shù)據(jù)挖掘與分析的知識框架，而且也很難真正地應(yīng)用到實(shí)際場景中，從而導(dǎo)致學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了相關(guān)的理論知識，但是無法完全理解這些內(nèi)容，也認(rèn)識不到問題的重點(diǎn)，這種情況下學(xué)生很難真正地理解有關(guān)數(shù)據(jù)挖掘與分析的本質(zhì)[6]。

1.3理論架構(gòu)較差

目前在進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析教學(xué)時(shí)，因?yàn)闀r(shí)間限制而無法全面地給學(xué)生科普有關(guān)信息檢索、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)分析以及數(shù)據(jù)庫原理等一些計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的內(nèi)容，因此也導(dǎo)致學(xué)生無法更好地去理解這門課程的相關(guān)內(nèi)容。如果學(xué)生沒有一定程度的知識儲備基礎(chǔ)，就會導(dǎo)致在學(xué)習(xí)過程中因沒有清晰的學(xué)習(xí)目標(biāo)而陷入迷茫，對所學(xué)知識缺乏理解進(jìn)而越學(xué)越差喪失學(xué)習(xí)信心。

1.4合作互動較少

在班級整體教學(xué)的情況下，教師根據(jù)教案進(jìn)行理論知識教學(xué)，學(xué)生基本都是獨(dú)自進(jìn)行學(xué)習(xí)和思考，很少有和其他同學(xué)進(jìn)行討論與學(xué)習(xí)的機(jī)會，教師在理論知識講解中也很少與學(xué)生進(jìn)行互動，從而缺少對學(xué)生知識掌握情況的了解。在此背景下，每個(gè)學(xué)生基本都是單打獨(dú)斗，當(dāng)面對重難點(diǎn)問題時(shí)，缺乏必要的交流討論，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。

1.5考核方式單一

對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行科學(xué)有效的評價(jià)是教學(xué)中非常重要的一部分，好的考核方法可以更有效地測評學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。傳統(tǒng)的考核方式大都是按平時(shí)成績和期末考試成績加權(quán)進(jìn)行折算。由于缺少與學(xué)生的互動，平時(shí)成績多以學(xué)生上課出勤率作為主要考查因素，而期末考試成績就是期末考核的筆試卷面成績。這種評估方式較為單一，對學(xué)生學(xué)習(xí)情況缺乏深度了解，導(dǎo)致學(xué)生只關(guān)注期末考試的相關(guān)內(nèi)容，而沒有真正吃透知識并在實(shí)踐中合理運(yùn)用。

2數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析教學(xué)方法的研究與探索

好的數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析課程的教學(xué)方法不但可以改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提升教學(xué)質(zhì)量、提高教學(xué)效果，還可以讓學(xué)生更好地理解和應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析的相關(guān)知識來解決實(shí)際問題。

2.1改進(jìn)教學(xué)模式

改變傳統(tǒng)的知識理論教學(xué)方法，采用實(shí)例化的教學(xué)模式。收集有關(guān)大數(shù)據(jù)的最新案例，根據(jù)領(lǐng)域的前沿動態(tài)進(jìn)行針對性教學(xué)。其中案例的選擇要根據(jù)不同的章節(jié)內(nèi)容來設(shè)計(jì)，同時(shí)還應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求和問題進(jìn)行分析講解，從而使學(xué)生可以更好地了解相關(guān)背景、學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容。通過以實(shí)際案例為導(dǎo)向組織教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化各知識點(diǎn)的運(yùn)用，串聯(lián)各章節(jié)的重點(diǎn)，讓學(xué)生能夠更好地了解該門課程內(nèi)容發(fā)展的最新方向，構(gòu)建對該領(lǐng)域存在的問題和研究情況的初步認(rèn)知。

2.2加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)

在課堂教學(xué)的過程中，可以根據(jù)智能制造業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)和案例進(jìn)行內(nèi)容的講解，將理論知識融合到實(shí)際應(yīng)用中。同時(shí)，再以小組的模式增加實(shí)踐項(xiàng)目，每個(gè)小組通過數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析的相關(guān)技術(shù)和方案來實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目，這樣不僅可以提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力還可以提高其團(tuán)隊(duì)合作能力，以共同解決問題完成項(xiàng)目的方式實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。通過合作完成項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的自信心；通過自主完成代碼編寫與調(diào)試，使學(xué)生不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)并積累經(jīng)驗(yàn)，在提高編程能力的同時(shí)，也增強(qiáng)其專業(yè)能力和相關(guān)知識的應(yīng)用能力，從而加深對理論知識的掌握和理解。

2.3完善理論體系

教師在課前應(yīng)該認(rèn)真地完成備課工作，并在開課初期讓學(xué)生預(yù)習(xí)課程將涉及的高等數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)分析等內(nèi)容，為其打好學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、提高課堂教學(xué)效率。另外，學(xué)校也應(yīng)給學(xué)生安排相關(guān)的專業(yè)課程內(nèi)容，例如數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)原理、算法設(shè)計(jì)與分析等，若尚未作相應(yīng)安排，也建議在開課前由老師給學(xué)生做好科普，鼓勵學(xué)生將其作為選修課或課下自行學(xué)習(xí)。除此之外，教師也應(yīng)給學(xué)生推薦一些相關(guān)內(nèi)容的經(jīng)典文章和書籍，鼓勵學(xué)生課后自學(xué)，并做好答疑工作。通過構(gòu)建全面的課程相關(guān)理論體系，深入學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容和技能，可以使學(xué)生在面對該門課程的學(xué)習(xí)時(shí)，具有更扎實(shí)的理論知識基礎(chǔ)和技術(shù)應(yīng)用能力，從而更容易深入進(jìn)行后續(xù)的相關(guān)課程學(xué)習(xí)。

2.4增強(qiáng)合作互動

將所有學(xué)生隨機(jī)進(jìn)行分組或者自行組成小組，由小組內(nèi)成員進(jìn)行溝通和交流，各自提出自己的問題并一起思考解決。通過成員在小組內(nèi)的討論情況了解案例的背景和數(shù)據(jù)挖掘的目標(biāo)，明確實(shí)現(xiàn)案例的流程，總結(jié)在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題和困難、學(xué)習(xí)內(nèi)容的重難點(diǎn)，進(jìn)而對學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行分析。最后由小組內(nèi)成員總結(jié)討論的結(jié)果，并推選出一位學(xué)生對討論結(jié)果做一個(gè)匯報(bào)。教師可以根據(jù)每個(gè)小組匯報(bào)的內(nèi)容進(jìn)行一定的點(diǎn)評和解惑，并且可以以此來了解學(xué)生對于課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況以及實(shí)際應(yīng)用情況，然后根據(jù)這些情況再具體安排后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容，對學(xué)生遇到的問題和不易理解掌握的重難點(diǎn)內(nèi)容要做重點(diǎn)講解。通過合作的方式可以增強(qiáng)學(xué)生的合作能力，提高學(xué)習(xí)效率，更好地解決所遇到的問題；作為老師來說也能更了解學(xué)生對于課程內(nèi)容的掌握情況，從而合理安排后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容。

2.5優(yōu)化考核方式

科學(xué)的考核方式是對學(xué)生關(guān)于數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析相關(guān)知識的掌握情況以及檢驗(yàn)教學(xué)成果的一個(gè)至關(guān)重要的部分，對于學(xué)生培養(yǎng)和教學(xué)優(yōu)化都是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。為了更加科學(xué)地評估每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，根據(jù)該門課程理論復(fù)雜、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，最好是采取多元化的模式對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考核。評估標(biāo)準(zhǔn)可以由平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績以及期末成績?nèi)齻€(gè)部分組成。其中平時(shí)成績可以由上課出勤率、課堂互動問答、隨堂測驗(yàn)以及課后作業(yè)等進(jìn)行綜合評估；實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以通過小組合作實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立完成報(bào)告的形式進(jìn)行測評；期末成績則可以組織學(xué)生進(jìn)行期末考試來考核，期末考試內(nèi)容可以由理論知識和實(shí)際應(yīng)用等內(nèi)容組成。其中關(guān)于實(shí)驗(yàn)部分，由于是由學(xué)生組成小組合作來完成，如何做到公平地評估小組內(nèi)成員的工作參與情況以及合理地給小組內(nèi)每個(gè)成員進(jìn)行評分是一個(gè)重要的問題。在每次實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以要求小組成員對自己承擔(dān)的工作量及完成情況進(jìn)行小結(jié)，然后視情況對每次實(shí)驗(yàn)成員的小結(jié)進(jìn)行評估給分。最終實(shí)驗(yàn)完成后，小組內(nèi)每個(gè)成員獨(dú)立完成自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告并上交，最后由每個(gè)學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)情況的評估分?jǐn)?shù)和最終實(shí)驗(yàn)報(bào)告的得分評估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的整體貢獻(xiàn)，再根據(jù)這些完成最終評分。這種評分方式既加強(qiáng)了學(xué)生的科研合作能力，又能夠更加公平、科學(xué)地對每個(gè)小組內(nèi)成員的實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行合理評估。由以上這些一系列平時(shí)考核、實(shí)驗(yàn)考核以及期末考核組合而成的多元化評估，可以更好地完成對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的測評，綜合評估學(xué)生對于數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析的課程內(nèi)容掌握和實(shí)際應(yīng)用能力。

3結(jié)論

大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展、大數(shù)據(jù)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的作用日益顯現(xiàn)，對數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)分析的課程教學(xué)提出了更高的要求。本文對數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析課程教學(xué)進(jìn)行了研究，分析了傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在的一系列問題，并根據(jù)這些問題做了更深層次的探索，提出了相應(yīng)的解決方法，希望借此機(jī)會完善數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)分析這門課程的教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生對于理論知識的掌握以及實(shí)際應(yīng)用的能力，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深學(xué)生對該領(lǐng)域的了解，從而更好地完成在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)。

基金項(xiàng)目：2021年湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于無人船艇智能監(jiān)測的實(shí)時(shí)三維多目標(biāo)檢測關(guān)鍵技術(shù)研究”（2021CFB255）。

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