宋振宇 嚴(yán)雪梅 江敏

摘要：數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)課程是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中一門重要的核心課程，是“新工科”背景下的一門新興課程，也是研究生階段的一門前期課程和人工智能領(lǐng)域重要的科學(xué)研究方向。本文通過分析該課程在教學(xué)過程中存在的問題，基于問題發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法和教學(xué)模式相對滯后。在OBE理念模式下對該課程的教學(xué)方法和模式進(jìn)行了探索和改革，讓教學(xué)效果質(zhì)量穩(wěn)步提升，在該模式下從學(xué)生出發(fā)使得教學(xué)目標(biāo)更加明確。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘;OBE;教學(xué)模式

中圖分類號：G424? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）29-0194-03

隨著國家大數(shù)據(jù)方針戰(zhàn)略的實施，數(shù)字中國進(jìn)一步得到了實現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)，車聯(lián)網(wǎng)，人工智能，智慧城市等等一系列新興的詞匯常在我們生活中出現(xiàn)。大數(shù)據(jù)給人們帶來了很多的資源和有用的信息，數(shù)據(jù)對人們來說是富有的，但有用的信息卻是貧乏的，或者是很難得到的。數(shù)據(jù)挖掘是近十年來比較火熱的研究方向，在絕大多數(shù)應(yīng)用型本科高校都開設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)的課程，目的是給本科學(xué)生普及智能處理數(shù)據(jù)和提取有用知識方法的同時，讓當(dāng)代大學(xué)生更進(jìn)一步了解國家先進(jìn)的戰(zhàn)略方針。作為計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的新興核心的必修課程，數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)的教學(xué)改革顯得尤為重要。在OBE理念的教學(xué)模式下的《數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)》應(yīng)該更順應(yīng)時代的快速發(fā)展，導(dǎo)入優(yōu)秀的新穎的教學(xué)模式和完善的教學(xué)方法，讓學(xué)生運用計算機的知識來實現(xiàn)創(chuàng)新性思維的鍛煉，最終能夠培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。

1 OBE理念

OBE（Outcomes-Based Education）是一種基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出成果導(dǎo)向的基礎(chǔ)教育改革的理念模式。最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)八十年代，是由澳大利亞和美國的學(xué)者率先提出的基礎(chǔ)教育改革方案[1]。該方案經(jīng)過幾十年的發(fā)展和完善，被教育界普遍采用，同時得到了社會廣泛認(rèn)可?；径x為：“以教育課程和結(jié)構(gòu)為手段，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出的教育過程”。在該理念下，學(xué)生的學(xué)習(xí)成果應(yīng)該是更側(cè)重的方面，于是，在高校教學(xué)活動中也應(yīng)當(dāng)以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)[2]。以學(xué)生為中心，這種以成果為導(dǎo)向、項目驅(qū)動專業(yè)的培養(yǎng)體系，能夠更好地適用于現(xiàn)代“新工科”的發(fā)展和人才培養(yǎng)要求[3]。所以，從在教學(xué)目標(biāo)、課程體系和人才培養(yǎng)方案上都需要做相應(yīng)的改善以滿足學(xué)生為中心成果產(chǎn)出的綜合能力培養(yǎng)的目的。

2數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀與課程分析

數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要的核心基礎(chǔ)必修課程之一。目前，我系的數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)課程選用的是電子工業(yè)出版社劉鵬博士編寫的教材。我校在教學(xué)模式上該課程主要是采用老師講授理論知識為主，配合一些課后練習(xí)作業(yè)和部分教學(xué)實驗為輔的教學(xué)模式。該模式下會導(dǎo)致學(xué)生只注重基本知識概念的理解和掌握，對應(yīng)的實驗部分也大都以驗證性實驗為主，學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)的參與度不高，從而不能更深層次的理解數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的相關(guān)算法的核心思想，以至于學(xué)生無法對算法進(jìn)行改進(jìn)或者優(yōu)化。在面對新的問題和挑戰(zhàn)時，學(xué)生會出現(xiàn)無從下手的尷尬局面。國內(nèi)大部分應(yīng)用型本科高校都開設(shè)該課程，但是對于《數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)》這門課程的考核方式基本都是以傳統(tǒng)的方式進(jìn)行，傳統(tǒng)的考核方式只能反映學(xué)生對基本知識概念的掌握程度，無法展現(xiàn)學(xué)生實踐動手的能力，以至無法實現(xiàn)學(xué)生成果產(chǎn)出，該評價體系不夠完善和科學(xué)，也無法引導(dǎo)學(xué)生去提高創(chuàng)新實踐能力。綜上所述，數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)這門課程存在一些教學(xué)模式和課程結(jié)構(gòu)等方面的問題，該課程需要結(jié)合每個高校的實際情況進(jìn)行相應(yīng)的改善和調(diào)整。

3數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)課程教學(xué)模式改革探索

3.1 OBE模式下的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)改革

3.1.1課程教學(xué)內(nèi)容改革階段性實施

OBE模式下的課程內(nèi)容的改革變化：首先，在課程體系結(jié)構(gòu)中加入課程思政相關(guān)元素，將學(xué)生引入正確的科學(xué)理念，了解該領(lǐng)域的發(fā)展方向乃至國家相關(guān)實施的戰(zhàn)略方針。其次，將課程教學(xué)與先進(jìn)的科學(xué)模式相互融合，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)模式貫通。最后，以學(xué)院層面組織倡導(dǎo)學(xué)生自主申請各類大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關(guān)項目，并成立《數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)》有關(guān)項目挑戰(zhàn)題庫，為學(xué)生提供更多實驗項目的選擇，以保證實驗成果的多樣性。

3.1.2課程教學(xué)目標(biāo)的明確

教學(xué)目標(biāo)由以往一位追求理論概念的理解和掌握，改革為以下三個部分：第一，課堂教學(xué)目標(biāo)，一切以學(xué)生為中心，制定不同的課堂授課教學(xué)模式，就本校學(xué)生的特點而言，要明確因材施教的原則，從而滿足學(xué)科的發(fā)展和社會的需求;第二，課程教學(xué)目標(biāo)，要做好教育目的、培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)目標(biāo)三者間的銜接關(guān)系，需要在課程中得到充分的體現(xiàn);第三，教育實踐成才目標(biāo)。高校是為國家輸送和培養(yǎng)人才的搖籃，一定要明確在培養(yǎng)人才的同時需要做好計算機專業(yè)相關(guān)課程的聯(lián)系和有機組合，把學(xué)生的實踐動手能力放到教學(xué)的第一位，以完成最終的成才目標(biāo)。

3.2 OBE模式下實踐教學(xué)與課堂教學(xué)的改革

在傳統(tǒng)的教學(xué)體系結(jié)構(gòu)中，高校的教學(xué)基本都是以教師為主要實施者，學(xué)生在課堂上只可以被動地接受知識。在課堂教學(xué)方面，OBE模式下的課堂教學(xué)應(yīng)由教師發(fā)布教學(xué)資源，學(xué)生自主學(xué)習(xí)并做好結(jié)果調(diào)查;全新的教學(xué)活動設(shè)計，教師以參與式教學(xué)為主，引導(dǎo)學(xué)生之間互動或者師生間的教學(xué)互動模式;教學(xué)效果反饋和評估，主要以學(xué)生通過各種通信工具向教師一對一的反饋和溝通，并在第一時間給予對應(yīng)學(xué)生幫助和指導(dǎo)，實現(xiàn)人性化、個性化教學(xué)。在實踐教學(xué)方面，全面以學(xué)生為中心，真正做到因材施教，教師要根據(jù)之前的結(jié)果調(diào)查和學(xué)生的反饋信息及時調(diào)整并明確實踐教學(xué)的核心知識，做到側(cè)重點，形成引導(dǎo)式思維教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生在實踐課堂上自主式的開展相關(guān)實驗，實驗主要以設(shè)計性實驗為主，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.3 OBE模式下的多維度科學(xué)考核評價體系

在傳統(tǒng)的教學(xué)評價機制中，主要是由平時成績（占30%）和末考成績（70%）兩部分組成，其中平時成績被分割為課后作業(yè)、考勤和課堂表現(xiàn)三個部分，該評價體系中幾乎無法體現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的評價，尤其是平時成績完全無法區(qū)別學(xué)生間的差距，導(dǎo)致學(xué)生不注重整個學(xué)習(xí)的過程，而是最后末考階段突擊復(fù)習(xí)就能獲得好成績的一貫風(fēng)氣。而基于OBE考核模式則側(cè)重于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中成果的產(chǎn)出與缺失，完善的過程考核不僅能夠促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中朝著學(xué)習(xí)目標(biāo)奮斗，還有利于教師對學(xué)生課程掌握情況的全方位體現(xiàn)。在保留平時成績的同時，我們可以增加自主實踐考核的部分，自主實踐部分的題目或項目可以從下面提供的一些老師的教科研項目里提取，或者自行從題庫中選題進(jìn)行實踐練習(xí)，以達(dá)成成果產(chǎn)出的目的。

4數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)課程體系改革實踐與成果產(chǎn)出

4.1課程實踐教學(xué)體系改革具體舉措

4.1.1實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革

在OBE理念模式下，我們在原有的實驗教學(xué)內(nèi)容上增加了對市面上多種數(shù)據(jù)挖掘處理軟件的認(rèn)識，并成立討論小組對每個軟件的體會進(jìn)行小組間相互匯報和及時交流學(xué)習(xí)。在內(nèi)容大綱不做太大變化的基礎(chǔ)上，我們成立了實驗項目小題庫為學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)中提供更多實踐操作的機會，在完成一個小項目后都需要對自己的當(dāng)前的工作進(jìn)行總結(jié)匯報，并描述過程中出現(xiàn)的問題解釋處理問題的方法。我們以實驗一為例，此次實驗小項目為：熟悉數(shù)據(jù)挖掘常用軟件，在此項目中，可以讓學(xué)生先自己去互聯(lián)網(wǎng)上做調(diào)查分析，即實現(xiàn)“調(diào)查+操作+總結(jié)”的實踐過程三步驟。根據(jù)OBE模式，根據(jù)教師科研項目（表1所示）建立數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)課程實踐項目題庫（表2所示），學(xué)生可以從題庫中選擇實踐項目。最后根據(jù)項目內(nèi)容的難易程度和工作量的大小將學(xué)生分成小組進(jìn)行實踐訓(xùn)練，并以小組為單位撰寫項目報告，其中報告中需注明各小組成員的貢獻(xiàn)度，這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力且利于學(xué)生相互學(xué)習(xí)查漏補缺提高自身實踐創(chuàng)新能力。

4.1.2課程考核制度的改革

在OBE理念引導(dǎo)下，對數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)課程教學(xué)的考核制度進(jìn)行相應(yīng)的改革。經(jīng)過實際實施效果分析，該考核制度具有合理性和可操作性，符合 OBE教學(xué)模式的學(xué)生成果產(chǎn)出考核體系。具體如表3所示。

4.2數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)課程教學(xué)模式改革成果

在本校2018級計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)的教學(xué)上，我們采用的OBE理念的教學(xué)模式實踐。經(jīng)過一整學(xué)期的實施，在該模式下，會普遍提高學(xué)生的動手實踐能力，尤其是在創(chuàng)新方面，很多同學(xué)會提出很多問題，根據(jù)自己的疑問還能給出相應(yīng)的解決方案，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，還培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力。一學(xué)期的課程結(jié)束后我們對比了2017級（傳統(tǒng)模式）該專業(yè)的成績分布情況，發(fā)現(xiàn)該模式可以讓學(xué)生的成績上一個新的臺階，對比結(jié)果如圖1所示。

5結(jié)束語

大數(shù)據(jù)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)挖掘是從大數(shù)據(jù)中挖掘有用信息的智能技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)這門課作為一門計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心必修課也已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，計算機技術(shù)的發(fā)展日新月異，而以“教師為中心的知識傳授”模式已經(jīng)不能滿足于現(xiàn)代教學(xué)需求。因此，對教學(xué)模式的改革變得十分重要和迫切，需要大家齊心協(xié)力不斷改進(jìn)教學(xué)方法和模式，以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)現(xiàn)代化“新工科”全面性人才為目的，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高人才質(zhì)量。基于OBE教育模式本文就該課程提出了一系列的改革方案和措施，在實施階段也取得了令人滿意的效果，結(jié)合本校學(xué)生的特點，在今后的教學(xué)工作中將會持續(xù)不斷的完善和改進(jìn)本方案。

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