朱衛(wèi)平　陳佳玲

摘 要：文章介紹在“商務(wù)智能與數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)內(nèi)容中如何反映大數(shù)據(jù)時代的基本特征，在教學(xué)過程中如何引導(dǎo)學(xué)生對具有大數(shù)據(jù)特征的課程項目進(jìn)行實(shí)踐并開發(fā)相應(yīng)智能教學(xué)工具，同時還討論如何將數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)庫和法律課程在大數(shù)據(jù)背景下進(jìn)行聯(lián)動教學(xué)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)挖掘；商務(wù)智能；智能科學(xué)；課程改革

0 引 言

隨著近年來信息系統(tǒng)互聯(lián)和接入技術(shù)的廣泛發(fā)展，工作和生活中的許多數(shù)據(jù)被匯聚起來，使得我們進(jìn)入大數(shù)據(jù)處理的時代。然而，數(shù)據(jù)如果只是“大”并沒有太大意義，關(guān)鍵是如何最佳地挖掘高價值的數(shù)據(jù)和使用這些數(shù)據(jù)，使這些數(shù)據(jù)成為“智能數(shù)據(jù)”。在未來，智能數(shù)據(jù)可以告訴我們一個系統(tǒng)正在發(fā)生什么、為什么會發(fā)生、接下來會發(fā)生什么，以及我們應(yīng)該如何應(yīng)對[1]。智能數(shù)據(jù)將很大程度改變企業(yè)的商業(yè)模式和人們的生活方式。

由于巨大的社會需求和國家的政策宣傳，對大數(shù)據(jù)處理相關(guān)的學(xué)習(xí)已經(jīng)成為高等院校計算機(jī)類學(xué)習(xí)的一種新時尚。筆者所在院系，只要與大數(shù)據(jù)相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計選題都有眾多學(xué)生報名，競爭激烈，只要與大數(shù)據(jù)相關(guān)的課程學(xué)生都非常感興趣。興趣驅(qū)使對于教師的教學(xué)有很大的幫助，但也給教師在新形勢下的課程提出更多的挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)挖掘是指從海量數(shù)據(jù)中自動識別具有某種特殊聯(lián)系信息的過程，它包含數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)創(chuàng)建、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)生價值信息等多個方面[2]。商務(wù)智能是指利用包括數(shù)據(jù)挖掘在內(nèi)的信息技術(shù)對商務(wù)過程和決策進(jìn)行優(yōu)化而實(shí)現(xiàn)商業(yè)價值的一種技術(shù)?！吧虅?wù)智能與數(shù)據(jù)挖掘”課程就是講授數(shù)據(jù)挖掘的基本理論和方法，并將其運(yùn)用到商務(wù)智能方面的一門課程。隨著當(dāng)今信息量不斷增長和商務(wù)智能需求的不斷提高，該課程所涉及的內(nèi)容已經(jīng)成為當(dāng)前信息技術(shù)領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。在新形勢下，該課程具有以下幾個特點(diǎn)：①新穎性。隨著大數(shù)據(jù)浪潮的到來，商務(wù)智能和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)受到研究領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域的空前重視，許多研究課題不斷涌現(xiàn)，并且其關(guān)注熱度還在提高。②復(fù)雜性。數(shù)據(jù)挖掘的任務(wù)包括分類規(guī)則挖掘、聚類規(guī)則挖掘、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、時序規(guī)則挖掘、特征規(guī)則挖掘等多個內(nèi)容。每項內(nèi)容都有專門的挖掘技術(shù)和眾多的算法。在教學(xué)上必須對內(nèi)容有所選擇和側(cè)重，保證適度的廣度和深度。③交叉性。與多個學(xué)科與廣泛的技術(shù)交叉，包括數(shù)據(jù)庫技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計分析、模式識別、信息檢索、智能計算以及法律、經(jīng)濟(jì)等[3]。該課程的講授需要和各個學(xué)科進(jìn)行配合，統(tǒng)籌發(fā)展。

1 教學(xué)內(nèi)容的變化

“商務(wù)智能與數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該反映大數(shù)據(jù)時代的基本特征，尤其應(yīng)該在數(shù)據(jù)體量和數(shù)據(jù)多樣性上與大數(shù)據(jù)處理緊密關(guān)聯(lián)，同時可以采用目前流行的大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用作為課程例子講授相關(guān)內(nèi)容，方便在之后的大數(shù)據(jù)處理上進(jìn)行擴(kuò)展。

首先，在教學(xué)內(nèi)容中應(yīng)該體現(xiàn)數(shù)據(jù)體量的大小。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘課程中，對數(shù)據(jù)的處理并沒有強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)量的大小，更沒有考慮到當(dāng)今數(shù)據(jù)量極大膨脹和快速增長的情況，而且例子和習(xí)題的數(shù)據(jù)量也是小規(guī)模的，這與當(dāng)前的大數(shù)據(jù)處理要求不符，因此有必要將數(shù)據(jù)挖掘的處理目標(biāo)進(jìn)行擴(kuò)展。 教師可以使用典型應(yīng)用來強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)挖掘在大數(shù)據(jù)時代下新的處理目標(biāo)，如討論搜索引擎（谷歌、百度等的設(shè)計）和谷歌的流感趨勢分析（Flu Trends），搜索引擎需要對大規(guī)模的數(shù)據(jù)進(jìn)行爬取、關(guān)聯(lián)、聚類、分類、存儲等各種操作，并在數(shù)據(jù)的體量和運(yùn)算速度上有較高的需求；谷歌的流感趨勢分析則創(chuàng)新性的將人們在互聯(lián)網(wǎng)上的操作與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系在一起，這兩個例子涵蓋了數(shù)據(jù)挖掘的主要方面，且內(nèi)容新穎，易于激起學(xué)生的興趣。

其次，在教學(xué)內(nèi)容中應(yīng)該體現(xiàn)數(shù)據(jù)多樣性對處理復(fù)雜度的影響。在對“數(shù)據(jù)認(rèn)識”這一內(nèi)容的教學(xué)中，可以擴(kuò)展到大數(shù)據(jù)處理需要的各種數(shù)據(jù)類型。只有對數(shù)據(jù)有基本的認(rèn)識和分類，才能更好地挖掘數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘課程對數(shù)據(jù)類型進(jìn)行逐類分析，包括標(biāo)稱屬性、二元屬性、序數(shù)屬性、數(shù)值屬性等。這些都與大數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)類型的多樣性相關(guān)，在講授該部分內(nèi)容時候應(yīng)該予以強(qiáng)調(diào)，同時還應(yīng)該將大數(shù)據(jù)處理中的重要概率如結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)與流式數(shù)據(jù)的概念對學(xué)生進(jìn)行講解，為他們以后的數(shù)據(jù)處理打下基礎(chǔ)。

最后，在教學(xué)過程中的案例應(yīng)該挑選具有大數(shù)據(jù)處理特征的典型應(yīng)用。理論知識的教學(xué)只能算是教學(xué)的一部分內(nèi)容，要想讓這些理論知識變得生動有趣，需要在整個教學(xué)過程中適當(dāng)加入一些結(jié)合大數(shù)據(jù)時代熱點(diǎn)、有意思的實(shí)戰(zhàn)案例。在實(shí)踐中可以采用學(xué)生在日常生活中遇到的一些項目作為案例，如電子商務(wù)網(wǎng)站的物品排列與推薦、支付寶信用分計算、ofo小黃車的位置計算等。

2 教學(xué)方法的變化

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生對具有大數(shù)據(jù)特征的課程項目進(jìn)行實(shí)踐，提高其對現(xiàn)實(shí)中各種限制條件的理解和處理能力，同時應(yīng)該制作具有大數(shù)據(jù)特征的教學(xué)工具，讓大數(shù)據(jù)技術(shù)為本課程的教學(xué)服務(wù)。

2.1 指引學(xué)生使用課程知識進(jìn)行科學(xué)研究

數(shù)據(jù)挖掘是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，想要學(xué)生有效地運(yùn)行課堂中學(xué)習(xí)到的各種知識，最好的方式就是讓學(xué)生親手去實(shí)現(xiàn)各種算法和系統(tǒng)。在新的時代下，可以引導(dǎo)學(xué)生對精選的具有大數(shù)據(jù)特征的項目進(jìn)行實(shí)踐。

對于項目的選擇應(yīng)該符合兩點(diǎn)：一是盡可能多地使用課程教學(xué)內(nèi)容。在課程中，關(guān)聯(lián)規(guī)則、分類、聚類和離群點(diǎn)分析是教學(xué)的重點(diǎn)，應(yīng)該盡量包含進(jìn)去，促進(jìn)學(xué)生理解；二是具有大數(shù)據(jù)時代特征的最新應(yīng)用。在實(shí)踐中，筆者選取“大規(guī)模群組消費(fèi)識別與行為預(yù)測”項目，該項目通過用戶手機(jī)和環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)來識別商場中存在的消費(fèi)群組并進(jìn)行消費(fèi)推薦。在獲取大量的用戶行為數(shù)據(jù)后，使用聚類算法將具有各種相似性的人員識別為群組。在進(jìn)行聚類算法之前，可能需要將原始的傳感器數(shù)據(jù)首先識別為動作數(shù)據(jù)如跑步、行走、握手、擁抱等，這需要使用到分類算法。在消費(fèi)群組識別出來之后，可以基于歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，將與當(dāng)前軌跡和動作最匹配的未來軌跡和動作預(yù)測出來。在所有的這些過程之中，可以使用離群點(diǎn)分析去除不相干的數(shù)據(jù)。endprint

在進(jìn)行項目研究的過程中，應(yīng)該讓學(xué)生學(xué)習(xí)大規(guī)模數(shù)據(jù)下各種算法的限制和進(jìn)行優(yōu)化的必要性。當(dāng)前的計算機(jī)類學(xué)生，普遍存在重編程而輕算法的現(xiàn)象，一方面是編程能力的培養(yǎng)容易進(jìn)行且立竿見影，而算法的設(shè)計卻需要較深的理論基礎(chǔ)從而較難提高；另一方面也是學(xué)生未能感受到進(jìn)行算法設(shè)計的必要性。因此，教師在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項目研究的過程中，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生提高大數(shù)據(jù)處理算法的設(shè)計能力，如FP-growth算法在教材所給定的數(shù)據(jù)集上可以很快執(zhí)行完成，而在大規(guī)模數(shù)據(jù)集合上可能相當(dāng)長的時間內(nèi)無法獲得結(jié)果。類似這樣的實(shí)踐性問題不宜由教師細(xì)致解答，而應(yīng)由學(xué)生自行討論和解決。教師可以在旁觀察討論過程，鼓勵學(xué)生進(jìn)行各種嘗試和探索，既培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，又培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯烤瘛?/p>

2.2 基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)工具開發(fā)和運(yùn)用

在鼓勵學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐的同時，教師也應(yīng)該在教學(xué)工具的開發(fā)和運(yùn)用中體現(xiàn)大數(shù)據(jù)時代的優(yōu)勢和特色，一方面使得學(xué)生感覺到大數(shù)據(jù)就在身邊，數(shù)據(jù)挖掘算法觸手可及，另一方面可以利用大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)有效輔助教學(xué)，更好地開拓學(xué)生視野，培訓(xùn)其獨(dú)立的學(xué)習(xí)思維能力。課程網(wǎng)站和課程微信號就是兩個這樣的教學(xué)工具。

1）支持大數(shù)據(jù)智能獲取的課程網(wǎng)站。

課程網(wǎng)站應(yīng)該在數(shù)據(jù)資源的獲取上體現(xiàn)大數(shù)據(jù)時代的特征。在傳統(tǒng)的課程網(wǎng)站中，所有的內(nèi)容都是網(wǎng)站管理人員如教師手動進(jìn)行更新，這就導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)上存在大量重復(fù)建設(shè)的網(wǎng)站，但很少有網(wǎng)站能實(shí)時反映最新的知識點(diǎn)和教學(xué)資源。可以使用網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)內(nèi)容如分類算法、聚類算法、關(guān)聯(lián)規(guī)則等進(jìn)行定時爬取，并展示相應(yīng)的鏈接。這幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)課堂內(nèi)容之后，可以很方便地進(jìn)行擴(kuò)展學(xué)習(xí)，做到課上課下相結(jié)合。爬取的內(nèi)容可以包括使用搜索引擎查找相關(guān)網(wǎng)頁，如各大慕課和學(xué)習(xí)網(wǎng)站的視頻資料以及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)軍研究團(tuán)隊的主頁。

2）智能聊天微信公眾號。

微信是目前學(xué)生廣泛使用的工具。如果能開發(fā)微信公眾號作為教學(xué)助手將可以有效地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。微信公眾號不應(yīng)只是課程網(wǎng)站的簡單復(fù)制，而應(yīng)該體現(xiàn)其主動性和智能性，與課程網(wǎng)站錯位發(fā)展。課程網(wǎng)站的特點(diǎn)是支持文件類型多，功能可以任意復(fù)雜；而微信公眾號則勝在日常使用。微信公眾號除了基本內(nèi)容展示外，應(yīng)該著重通知推送提醒和智能聊天。當(dāng)教師發(fā)布通知時，如作業(yè)提醒、調(diào)換課、考試等，微信公眾號向?qū)W生的微信進(jìn)行推送，使學(xué)生可以實(shí)時接收到信息，同時微信公眾號還提供智能聊天功能。使用聊天機(jī)器人設(shè)計在很大程度上可以吸引學(xué)生使用該教學(xué)工具，并促進(jìn)學(xué)生利用碎片化的時間，隨時隨地方便快捷地進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。在線學(xué)習(xí)最主要的特點(diǎn)就是學(xué)習(xí)具有自主性，學(xué)生可以對學(xué)習(xí)和休閑做出合理安排，從而調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識，做到學(xué)習(xí)和休閑兩不誤[4]。教師也可以通過參與討論和觀察微信公眾號的后臺數(shù)據(jù)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)不同學(xué)生的情況進(jìn)行針對性指導(dǎo)，從而達(dá)成一個教學(xué)上的良性循環(huán)和教學(xué)閉環(huán)。

對于該學(xué)習(xí)助手的開發(fā)，同樣體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)下的數(shù)據(jù)挖掘特征。智能聊天系統(tǒng)的搭建最重要的是構(gòu)建知識庫，知識庫其中的很大一部分是通過文本挖掘的方式構(gòu)建的。如何收集數(shù)據(jù)、如何進(jìn)行文本分析和聚類、如何進(jìn)行存儲，對這些問題的解決可以鍛煉學(xué)生的動手實(shí)踐能力。

3 相關(guān)課程聯(lián)動教學(xué)

數(shù)據(jù)挖掘是一門交叉性強(qiáng)的學(xué)科，其理論體系涉及數(shù)據(jù)庫技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計分析、模式識別、信息檢索、智能計算以及法律、經(jīng)濟(jì)等多個學(xué)科內(nèi)容。各類課程之間不僅有前置后置關(guān)系，也有相互影響的關(guān)系。在進(jìn)行這些課程教授時，需要在整體上對各課程內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)有良好設(shè)計，促進(jìn)各學(xué)科的聯(lián)動性教學(xué)。

3.1 與數(shù)據(jù)庫課程的聯(lián)動教學(xué)

1）重復(fù)教學(xué)內(nèi)容的簡化。

數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)挖掘作為計算機(jī)類專業(yè)與數(shù)據(jù)相關(guān)的重要課程，在計算機(jī)知識體系中有著重要地位，并且相互關(guān)聯(lián)，因此背景知識可以統(tǒng)一進(jìn)行講授，這樣更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)該學(xué)科的完整結(jié)構(gòu)。另外，隨著時代的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也在適應(yīng)著時代的腳步，對于學(xué)生數(shù)據(jù)庫學(xué)習(xí)的要求也隨著增加，需要學(xué)生掌握一些數(shù)據(jù)庫高級內(nèi)容，如NoSQL、 OLAP、大數(shù)據(jù)管理等。由于這些內(nèi)容與數(shù)據(jù)挖掘內(nèi)容有交叉，同時其適用性和需求性來源于數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)處理，建議在數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)中將此類內(nèi)容去除，把更多的精力放在核心知識上面，同時將這些內(nèi)容合并到數(shù)據(jù)挖掘課程中講授。

2）與數(shù)據(jù)挖掘課程的銜接。

加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫課程和數(shù)據(jù)挖掘課程之間的相互銜接。數(shù)據(jù)挖掘的實(shí)體是數(shù)據(jù)，可以從數(shù)據(jù)屬性、數(shù)據(jù)之間的關(guān)系、數(shù)據(jù)存儲一致性等幾個方面剖析數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，可以指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建出適合數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)源是數(shù)據(jù)挖掘的前提，其體量大小和存取性能會直接影響到后面“挖掘”出知識的正確性和準(zhǔn)確性。其次，教師可以在數(shù)據(jù)庫課程中加強(qiáng)對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析的能力。數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果最終存儲回數(shù)據(jù)庫，如何對獲得的結(jié)果進(jìn)行觀察和分析將是數(shù)據(jù)挖掘的基本技能。具體而言，可以要求學(xué)生對數(shù)據(jù)基本統(tǒng)計方法、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)果分析工具進(jìn)行學(xué)習(xí)；如果學(xué)有余力，還可以對一些高階工具如SAS、SPSS、Matlab、WEKA等進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.2 與法律課程的聯(lián)動教學(xué)

大數(shù)據(jù)給人們觀察世界帶來了全新的視角，同時這種新技術(shù)的到來也對人們的生活和法律產(chǎn)生重大的影響[5]。2015年，世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布的《全球風(fēng)險報告》指出，隨著越來越多的實(shí)物連接到互聯(lián)網(wǎng)上以及日益敏感的個人信息（包括健康和財務(wù)）被企業(yè)存儲到云端設(shè)備中，導(dǎo)致在影響力和發(fā)生概率兩方面超出平均水平的風(fēng)險[6]。而個人隱私和數(shù)據(jù)信息的所有權(quán)也成為廣泛關(guān)注的問題。

對大數(shù)據(jù)時代下數(shù)據(jù)挖掘的學(xué)生而言，一方面對技術(shù)的探索永無止境，但另一方面對于使用該技術(shù)所造成的后果和法律風(fēng)險卻知之甚少。在數(shù)據(jù)挖掘的課堂中，在教授相關(guān)前沿知識的同時，有必要對學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的法律普及，使得在今后的工作中明白何者能為何者不能為，規(guī)避法律風(fēng)險，使得相關(guān)技術(shù)工作符合社會利益。同時，也應(yīng)該注意到，由于新技術(shù)出現(xiàn)過快，很多內(nèi)容對現(xiàn)行法律制度也造成了相當(dāng)?shù)挠绊懀芏鄡?nèi)容具有相當(dāng)?shù)臓幾h性。應(yīng)該組織相關(guān)的講座，對現(xiàn)有的已出臺的相關(guān)法律法規(guī)，如《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》，《電信和互聯(lián)網(wǎng)用戶個人信息保護(hù)規(guī)定》等進(jìn)行解讀，同時針對教師普遍關(guān)心的問題如“人肉搜索”、數(shù)據(jù)爬蟲等進(jìn)行討論。在這些過程中，教師可以進(jìn)行三個層次的探討：一是法律明令可為和不可為的內(nèi)容；二是具有法律爭議的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用的社會考慮和相關(guān)風(fēng)險；三是是否可以利用更先進(jìn)的技術(shù)解決這些問題，如“匿名化”技術(shù)、分布式記賬技術(shù)、事后追責(zé)技術(shù)等。

4 結(jié) 語

“商務(wù)智能與數(shù)據(jù)挖掘”是針對高年級本科生或研究生開設(shè)的計算機(jī)類重要課程，該課程在大數(shù)據(jù)時代下體現(xiàn)了新的特征。筆者介紹講授該課程時在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式方面的改變，并且和其他相關(guān)學(xué)科的聯(lián)動教學(xué)，發(fā)現(xiàn)使用大數(shù)據(jù)理論對傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改變可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而和學(xué)生一起開發(fā)基于大數(shù)據(jù)智能獲取的課程網(wǎng)站和具有智能聊天功能的微信公眾號則提升了學(xué)生的動手實(shí)踐能力。教師可以看到，雖然數(shù)據(jù)挖掘逐漸成為了各高校的熱門課程，但在教學(xué)上仍然有很大的改進(jìn)空間，教師需要不斷提高自身知識水平，創(chuàng)新教學(xué)思維和教學(xué)方式，使學(xué)生能夠熟練掌握理論知識并將其應(yīng)用于實(shí)踐，為社會創(chuàng)造更多的高質(zhì)量人才。

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（編輯：史志偉）endprint