王輝， 張強(qiáng)， 潘俊輝， 王浩暢

(東北石油大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318)

0 引言

自我國正式成為《華盛頓協(xié)議》簽約國，相繼出臺(tái)了《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)&通用標(biāo)準(zhǔn)》與《專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)》，推動(dòng)了國內(nèi)高校依據(jù)國際化標(biāo)準(zhǔn)教育改革，實(shí)現(xiàn)工程專業(yè)教育國際互認(rèn)[1]?！皵?shù)據(jù)挖掘”是一門交叉學(xué)科，要求學(xué)生深入理解數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘的有關(guān)概念，熟練掌握關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、分類與預(yù)測(cè)和聚類分析等技術(shù)。本文以“數(shù)據(jù)挖掘”課程為例，探索符合認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、基于強(qiáng)調(diào)“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”O(jiān)BE、線上線下相結(jié)合的混合教學(xué)模式實(shí)踐。

1 工程教育認(rèn)證

中國加入WTO后，各國高等教育領(lǐng)域全球化程度不斷提高，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，提高工程教育質(zhì)量，加強(qiáng)國際工程教育互認(rèn)已成為工程教育發(fā)展趨勢(shì)[2]。2016年，中國成為《華盛頓協(xié)議》正式成員，標(biāo)志著我國工程教育專業(yè)認(rèn)證實(shí)現(xiàn)與國際工程教育認(rèn)證實(shí)質(zhì)等效跨越，提高了我國工程教育國際影響力[3]。

2 OBE與混合教學(xué)模式

OBE(Outcomes-Based Education)指“清晰地聚焦和合理地組織教育系統(tǒng)資源，使之圍繞引領(lǐng)學(xué)生取得未來成功的實(shí)質(zhì)性經(jīng)驗(yàn)”[4]。全新認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)EC2000將OBE視為一項(xiàng)重要質(zhì)量準(zhǔn)則，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)成效和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)持續(xù)改進(jìn)，鼓勵(lì)專業(yè)和評(píng)價(jià)方法創(chuàng)新，對(duì)其不間斷的質(zhì)量?jī)?yōu)化實(shí)施效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估[5]。

混合教學(xué)模式源自混合學(xué)習(xí)的概念，最初“混合學(xué)習(xí)”(Blended Learning，BL)的想法是將游戲與學(xué)習(xí)相結(jié)合[6]。混合學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)適當(dāng)?shù)貙⒕W(wǎng)絡(luò)教學(xué)技術(shù)和教學(xué)方法混合，創(chuàng)建靈活且豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，以期達(dá)到最佳學(xué)習(xí)效果。

3 “數(shù)據(jù)挖掘”課程混合教學(xué)模式構(gòu)建

“數(shù)據(jù)挖掘”以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為依托，在認(rèn)證引導(dǎo)下，采用OBE和混合學(xué)習(xí)理念構(gòu)建的教學(xué)模式,如圖1所示。

圖1 基于OBE的“數(shù)據(jù)挖掘”課程混合教學(xué)模式

3.1 課前活動(dòng)

在對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)者特征分析的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為學(xué)生提供相關(guān)視頻資料、知識(shí)點(diǎn)動(dòng)畫和其他輔助資料，根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容和難度發(fā)布相應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)。如第7章聚類分析，通過動(dòng)畫和視頻資料展示“聚類”與“分類”區(qū)別，幫助理解“聚類”；同時(shí)發(fā)布一系列任務(wù)，如采用選擇題組織“聚類”概念理解測(cè)驗(yàn)，發(fā)布“如何判斷哪種聚類方法是最佳的？”等討論議題。

學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)按時(shí)完成知識(shí)點(diǎn)預(yù)習(xí)及測(cè)驗(yàn)等任務(wù)，可查看成績(jī)及推薦答案。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論議題，也可提出新問題發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，師生可參與所有討論。如針對(duì)“聚類分析”預(yù)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生提出“聚類所要求劃分的類是未知的么？”“聚類與分組是一個(gè)概念么？”等。

教師根據(jù)測(cè)驗(yàn)成績(jī)和議題討論，可掌握學(xué)生預(yù)習(xí)完成度、參與度、學(xué)習(xí)積極性情況和對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解程度等，為不同預(yù)習(xí)完成度的學(xué)生制定不同的課中討論議題，以期通過個(gè)性化教學(xué)完成知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)。利用上述掌握情況，客觀評(píng)價(jià)每名學(xué)生課前活動(dòng)，總結(jié)共性問題，以及每個(gè)資源是否準(zhǔn)確發(fā)揮了應(yīng)有作用，不斷改進(jìn)資源和任務(wù)。

3.2 課中活動(dòng)

教師根據(jù)課前情況調(diào)整并組織課中活動(dòng)，先解惑課前共性疑問，講解重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，而后提出不同難度的多個(gè)新議題，引導(dǎo)不同層次學(xué)生以多種形式探討，包括分組討論、組間討論等。最后，根據(jù)各組發(fā)表的觀點(diǎn)總結(jié)議題結(jié)論，也可留作實(shí)驗(yàn)或拓展任務(wù)。如學(xué)習(xí)完“聚類分析”算法后，在課堂上分組深入探討課前議題“如何判斷哪種聚類方法是最佳的？”，各組得出結(jié)論后鼓勵(lì)組間交流討論，教師針對(duì)議題發(fā)布實(shí)驗(yàn)任務(wù)，用數(shù)據(jù)支撐各組觀點(diǎn)。

要求學(xué)生對(duì)組內(nèi)討論表現(xiàn)給出自我評(píng)價(jià)、組內(nèi)相互評(píng)價(jià)和組間評(píng)價(jià)。教師根據(jù)學(xué)生聽課情況、討論情況、學(xué)生自我評(píng)價(jià)和相互評(píng)價(jià)等給予學(xué)生本節(jié)的課中綜合評(píng)價(jià)，并對(duì)課堂內(nèi)容組織方式、完成情況和授課效果給予評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)情況作為改進(jìn)課程組織和拓展任務(wù)發(fā)布內(nèi)容選擇的參考，也作為學(xué)生成績(jī)考核的一部分。

3.3 課后活動(dòng)

結(jié)合課前、課中活動(dòng)學(xué)生的表現(xiàn)，教師選擇合適的拓展任務(wù)和議題發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，協(xié)助完成課后活動(dòng)，升華學(xué)習(xí)內(nèi)容。拓展任務(wù)包括實(shí)驗(yàn)、測(cè)驗(yàn)和自我總結(jié)任務(wù)等，每次任務(wù)必包括以客觀題為主的計(jì)時(shí)測(cè)驗(yàn)。同時(shí)，可發(fā)布課后議題或繼續(xù)討論課前活動(dòng)的議題，每次必包括課后調(diào)查議題“課程組織反饋”，要求學(xué)生對(duì)本次課程組織形式等給予反饋。教師根據(jù)學(xué)生完成任務(wù)及參與討論情況，給予學(xué)生評(píng)價(jià)和課程組織評(píng)價(jià)以作改進(jìn)。

3.4 課程評(píng)價(jià)

在認(rèn)證導(dǎo)向下，“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)過程遵循OBE 理論與混合教學(xué)模式構(gòu)建，采用多元化評(píng)價(jià)方式對(duì)學(xué)習(xí)過程、課程組織等進(jìn)行有效評(píng)價(jià)與改進(jìn)。學(xué)習(xí)過程分三部分評(píng)價(jià)，即平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和卷面成績(jī)，對(duì)各環(huán)節(jié)設(shè)立權(quán)重，建立有效的綜合評(píng)價(jià)機(jī)制。平時(shí)成績(jī)包括課前成績(jī)(20%)，由預(yù)習(xí)資源完成度、課前任務(wù)完成度和議題討論參與度組成；課中成績(jī)(60%)，由教師打分的課堂討論評(píng)價(jià)、自我評(píng)價(jià)和組內(nèi)評(píng)價(jià)和組間評(píng)價(jià)組成；課后成績(jī)(20%)，由拓展任務(wù)評(píng)價(jià)、議題討論參與度組成。實(shí)驗(yàn)成績(jī)包括課中議題涉及的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)、拓展任務(wù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，各占50%。

根據(jù)學(xué)生對(duì)每個(gè)教學(xué)組織環(huán)節(jié)不間斷的信息反饋，以及教師對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)的情況評(píng)價(jià)，不斷調(diào)整教學(xué)資源，優(yōu)化這種混合教學(xué)模式。

4 實(shí)施效果分析

工程教育認(rèn)證導(dǎo)向下，基于OBE的混合教學(xué)模式應(yīng)用于我院信管151(30人)、信管161(30人)兩個(gè)班級(jí)。

4.1 課程目標(biāo)與認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)支撐關(guān)系

根據(jù)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求及本專業(yè)培養(yǎng)方案，“數(shù)據(jù)挖掘”課程制定了如下課程目標(biāo)，分別支撐認(rèn)證指標(biāo)點(diǎn),如表1所示。

表1 課程目標(biāo)與認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)支撐關(guān)系

課程目標(biāo)1. 通過自主學(xué)習(xí)的方式掌握理解統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)原理，自修掌握R語言基礎(chǔ)知識(shí)及基本語法。

課程目標(biāo)2. 能夠在學(xué)習(xí)到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析算法基礎(chǔ)上通過不斷學(xué)習(xí)，持續(xù)對(duì)基礎(chǔ)算法做出挖掘及改進(jìn)，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)理念。

課程目標(biāo)3. 熟悉團(tuán)隊(duì)開發(fā)流程，可整合不同專業(yè)人員組件數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目工作組，可以通過其他專業(yè)人員的專業(yè)知識(shí)來共同協(xié)作完成跨專業(yè)數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目。

課程目標(biāo)4. 通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成數(shù)據(jù)樣本分析項(xiàng)目，訓(xùn)練學(xué)生的團(tuán)隊(duì)開發(fā)能力，訓(xùn)練學(xué)生整合多種數(shù)據(jù)分析算法達(dá)成分析項(xiàng)目任務(wù)目標(biāo)，讓學(xué)生了解實(shí)際企業(yè)開發(fā)中各個(gè)角色在團(tuán)隊(duì)中的職責(zé)、地位。

4.2 課程考核

在實(shí)施教改的信管151與信管161課程考核過程中，嚴(yán)格按認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行完整跟蹤、考核、記錄及循環(huán)改進(jìn)，相比以往教學(xué)更能體現(xiàn)課程目標(biāo)的達(dá)成，如表2所示。

表2 課程考核對(duì)比

信管151與信管161平均分、優(yōu)秀率明顯提高，不及格率有所降低；經(jīng)過一輪教學(xué)的改進(jìn)，信管161各項(xiàng)指標(biāo)明顯優(yōu)于信管151。

4.3 參賽及畢設(shè)

鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)與數(shù)據(jù)挖掘內(nèi)容相關(guān)項(xiàng)目和畢設(shè)課題,如表3所示。

表3 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目及畢業(yè)設(shè)計(jì)課題統(tǒng)計(jì)(個(gè))

信管151與信管161參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽申報(bào)項(xiàng)目中，有61%的項(xiàng)目與數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)，比前兩屆大幅度提高；在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，信管151選作的數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)課題數(shù)為前兩屆數(shù)據(jù)挖掘課題數(shù)量總和。

4.4 問卷調(diào)查

授課和考核全部結(jié)束后，對(duì)實(shí)施教改的兩個(gè)班級(jí)進(jìn)行匿名問卷調(diào)查，旨在更深入地了解本學(xué)期課程學(xué)習(xí)情況，以便為后期課程組織改進(jìn)提供參考。問卷由主觀題和客觀題組成，主觀題要求學(xué)生填寫對(duì)課程教學(xué)模式的意見與建議；客觀題,如表4所示。

表4 問卷調(diào)查/(n/%)

括號(hào)外與內(nèi)分別為信管16級(jí)與15級(jí)學(xué)生調(diào)查百分率。根據(jù)信管15級(jí)學(xué)生問卷調(diào)查結(jié)果，對(duì)后續(xù)16級(jí)學(xué)生的教學(xué)組織過程、評(píng)價(jià)方法等實(shí)施改進(jìn)，再次調(diào)查可明顯看出學(xué)生滿意度的提高。

4.5 就業(yè)情況

近年來，學(xué)生就業(yè)渠道多樣化，本專業(yè)信管13初次就業(yè)率為65.22%，信管14初次就業(yè)率為75%，信管15初次就業(yè)率為94.44%。其中，信管15的 16.67%畢業(yè)生就職于各互聯(lián)網(wǎng)公司數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)工作。

5 總結(jié)

在工程教育認(rèn)證指導(dǎo)下，基于OBE的混合教學(xué)模式為“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)提供了一種嶄新的線上線下混合模式的知識(shí)傳播和學(xué)習(xí)方式。這種模式結(jié)合工程教育認(rèn)證要求，更注重以學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果為起點(diǎn)反向設(shè)計(jì)課程內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)的組織，利用每個(gè)教學(xué)階段的評(píng)價(jià)反饋不斷改進(jìn)和完善教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生更好地理解、應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘知識(shí)與概念，提高了工程教育質(zhì)量。