張道華

【摘? ?要】? ?針對電子商務本科專業(yè)《數(shù)據(jù)挖掘與分析》 課程實踐性強、學生知識儲備參差不齊、理論知識獲取與解決實際問題能力提升不同步等特點，對照金課兩性一度標準，引入OBE理念開展基于分層闖關導向式的混合式實踐教學。通過梳理數(shù)據(jù)挖掘技能圖譜，構思層次性實踐項目，設計分層闖關任務，依托實踐教學平臺發(fā)布任務，提出過程性評價方式，構建雙螺旋技能提升路徑，調(diào)動學生深度參與學習的積極性，促進學生沉浸式學習，確保學生學習熱情，逐步提高學生解決問題的能力。教學實踐證明，學生的專業(yè)應用能力和實踐創(chuàng)新能力得到了明顯提升。

【關鍵詞】? ?OBE理念;分層闖關;數(shù)據(jù)挖掘;實驗教學

Research on Practical Teaching of Applied Curriculum Based

on "OBE Concept and Hierarchical Teaching"

Zhang Daohua

（Bozhou University， Bozhou 236800， China）

【Abstract】? ? The existing problems in "Data Mining and Analysis" course teaching in e-commerce undergraduate major include： this course is highly practical， students' knowledge reserve is uneven， and the acquisition of theoretical knowledge is not synchronized with the improvement of practical problem solving ability， etc. In order to solve these problems， according to the standard of gold class， this essay puts forward the OBE concept and carries out the mixed practice teaching based on the hierarchical teaching. This essay combs the skill map of data mining， and conceives hierarchical practice projects， which are composed of hierarchical tasks， and then teachers release the tasks rely on the Educoder practice teaching platform. This essay proposes a process evaluation method and constructs the double helix skill improvement path to arouse the enthusiasm of students' deep participation in learning and promote students' immersion learning， to ensure students' learning enthusiasm and gradually improve students' problem-solving ability. The teaching practice proves that the students' knowledge application ability and practice innovation ability have been improved obviously.

【Key words】? ? ?OBE concept; hierarchical teaching; data mining; experimental teaching

〔中圖分類號〕? G642? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A ? ? ? ? ? ? ?〔文章編號〕 1674 - 3229（2022）02- 0118 - 05

0? ? ?引言

實驗課教學作為提高大學生創(chuàng)新實踐能力的重要環(huán)節(jié)，歷來是評價應用型本科院校人才培養(yǎng)質(zhì)量不可替代的指標。電子商務專業(yè)以培養(yǎng)既具有不斷學習適應時代發(fā)展和行業(yè)競爭力，也能熟練應用計算機技術開展電子商務營銷管理的高素質(zhì)應用型人才為目標?！稊?shù)據(jù)挖掘與分析》課程作為電子商務專業(yè)實踐性較強、與實際應用結(jié)合較為緊密的一門綜合課程，以《JAVA程序設計》與《Python程序設計》為先導，以本地數(shù)據(jù)或網(wǎng)絡數(shù)據(jù)為基礎，引導學生學會獲取數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行預處理、探索、分析統(tǒng)計及可視化。目前的《數(shù)據(jù)挖掘與分析》課程實驗主要存在以下幾個方面的問題：首先，理論教學與實踐任務“脫鉤”，學生只是記住了理論課上的知識點，缺乏對實驗任務的整體認識。其次，實驗課以教師示范為主，學生機械地照搬照抄，缺乏分析問題的能力和解決問題的主觀能動性[1]。再者，學生基礎參差不齊，一刀切式的實驗教學難以促進學生能力提升。因此，基于OBE理念，研究適應性分層、成果導向式的實驗教學非常重要。

1? ? ?OBE理念

基于OBE（成果導向教育）理念與分層闖關導向式的實驗教學展現(xiàn)的是以學生為中心、能力為本位[2]、成果為導向的人人都能成功的高效學習理念，它使因材施教與精準教學成為現(xiàn)實。OBE理念強調(diào)以學生能力發(fā)展為中心、學習成果輸出為導向、持續(xù)改進人才培養(yǎng)質(zhì)量為目標[3]，是高校實踐教學工作的行動指南，貫穿實踐教學實施環(huán)節(jié)的全過程。立足人才需求和三全育人，OBE理念顛覆傳統(tǒng)教學，聚焦學生發(fā)展成效，以學生學習效果和個性發(fā)展為導向反向設計課程體系與教學環(huán)節(jié)[4]、安排教學活動、整合實驗實訓資源，強調(diào)學生“學到了什么”和“能做什么”，為什么讓學生取得這樣的學習成果，教師如何幫助學生取得這些學習成果以及如何評價學生是否掌握了這些成果[5]。由于OBE聚焦的是能力本位，精熟內(nèi)容，人人達成目標的個體差異化、達成性評價，按照反向原則設計課程，幫助學生經(jīng)過長期、廣泛且貼近生活的實踐獲得技能提升與知識內(nèi)化，基于該理念進行《數(shù)據(jù)挖掘與分析》實踐教學改革，能夠與時俱進聚焦學生核心能力素質(zhì)要求，建立持續(xù)改進的質(zhì)量保障機制，推動專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提升[6]。

針對《數(shù)據(jù)挖掘與分析》傳統(tǒng)實驗課程存在的問題，對照金課兩性一度標準，根據(jù)學生先導知識的儲備情況及課程學習目標，通過課程組教師的不斷探索，形成了基于成果導向，考慮學生基礎的分層闖關導向式實驗策略。開課前，教師對學生Python編程能力進行測試，班內(nèi)分層給出對應的實驗項目和富有知識脈絡的導向式實驗任務。其中，基礎實驗項目強調(diào)知識整合與合作學習，由課程組教師設計或改進，同時引入校企合作單位的數(shù)據(jù)分析項目作為高階實驗，每個任務設計2-6個闖關關卡，幫助學生由淺入深、循序漸進掌握知識，形成一技之長，使學生“見大樹、更見森林”，從而“上手快、能實戰(zhàn)、后勁足”。實驗課中，通過實驗闖關與數(shù)據(jù)挖掘報告撰寫、基礎實踐與高階項目構建雙螺旋技能提升路徑。實驗課結(jié)束，基于學生實驗闖關的實際情況，根據(jù)小組互評、師生互評及獲取的經(jīng)驗值與金幣數(shù)，平臺會自動給出實驗成績，成績的來源有據(jù)可查、有跡可循，也便于學生及相關教學督導部門核實。

2? ? ? 實驗教學反向設計

基于內(nèi)外需求與培養(yǎng)目標制定學習藍圖，使學生清楚聚焦知識技能圖譜，在提高期待的基礎上制定彈性要求，幫助每個學生成功。

2.1? ?梳理數(shù)據(jù)挖掘技能圖譜

數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶒灲虒W包含數(shù)據(jù)挖掘的入門基礎知識到實踐進階的全部內(nèi)容，深入淺出地按照技能圖譜設計實驗項目，幫助各個基礎的學生由淺入深掌握數(shù)據(jù)挖掘技能，基于OBE清楚聚焦的教學設計原則，圖1給出了數(shù)據(jù)挖掘技能圖譜。

2.2? ?設計闖關實驗項目

為了幫助學生成功掌握數(shù)據(jù)挖掘與分析技能，通過梳理知識脈絡，以能力輸出為導向，設計實驗項目如表1。依托頭歌實踐教學平臺創(chuàng)建、發(fā)放實驗項目，每個實驗項目設計多個闖關關卡。學生根據(jù)實驗任務描述查閱相關知識，實驗任務完成后，教師發(fā)放類似應用場景，幫助學生鞏固提升，完成知識內(nèi)化、知識表達與知識發(fā)展，完成所有闖關項目后獲得最終的成果。

2.3? ?闖關關卡設計原則

數(shù)據(jù)挖掘應用場景包括數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)分類、文本特征提取、回歸問題、聚類問題、數(shù)據(jù)降維、模型選擇訓練模型及預測、模型持久化以及模型評估等。闖關關卡的設計基于SUCCESS原則。

Sloved：關卡的設計考慮到各個層次學生的能力，必須是通過努力能夠得以解決的問題。

Unbeliebable：針對實際問題，以分層闖關的形式獲取最后的勝利，使每位學生都能在知識建構與技能提升方面獲取傳統(tǒng)實驗難以取得的進步。

Concentrate：傳統(tǒng)實驗課，所有學生進行同樣的任務，分層闖關導向式實驗每個學生都可按照適合自己的層次來完成實驗任務，因而學生可以更專注地沉浸在學習過程中。

Capability：根據(jù)學生的學習基礎，結(jié)合他們自身的學習習慣，量身分層打造適合他們自身情況的闖關關卡，邏輯更清晰，學生更容易接受，能夠助推學習效率的提高，幫助形成知識表達能力與知識發(fā)展能力。

Ebullient：通過分層闖關導向式實驗教學的開展，全面調(diào)動學生學習熱情，大幅提高學習效率，實現(xiàn)個性化教育與小組分層教學的結(jié)合。在此情況下，學生樂于學習，能夠激發(fā)知識的形成。

Selectable：分層闖關導向式實驗教學中，層次動態(tài)，加分環(huán)節(jié)可選，晉升渠道可選，依據(jù)學情發(fā)放實驗任務，人人都能成功。

Scientific：課程組教師通過反復實驗與驗證，結(jié)合系統(tǒng)論的觀點，科學系統(tǒng)地設計闖關關卡。學習內(nèi)容難度有分層，任務也不再是千人一面，每個人都可以有最適合自己的實驗內(nèi)容，通過探索自我去適應學習，產(chǎn)生條件反射的信息加工，并自主解決問題，完全符合行為主義心理學。

2.4? ?適應性分層策略

根據(jù)學生知識的儲備情況與每個實驗項目的要求給出適應分層、實時進階的成果導向式實驗策略。能夠針對因個體差異導致的學習成效不同步而提供精準實驗方案，每個學生可根據(jù)自己的基礎進行選擇，不受同班其他學生的學習程度影響，利于綜合素質(zhì)教育與集體技能提升的開展?；谶m應性分層闖關式實驗，每個學生都有自己的路徑，可以自我調(diào)節(jié)和進度闖關匹配，主張每組都在團結(jié)協(xié)作的氛圍里擁有自己獨特的學習路徑[7]。根據(jù)開課前的摸底情況與測試結(jié)果，可將學生的層次大致分為三類：①基礎薄弱學生：掌握數(shù)據(jù)挖掘基礎知識與基本算法;②基礎一般學生：這部分學生占大多數(shù)，要求掌握數(shù)據(jù)挖掘進階知識與算法;③基礎較好學生：作為課程實驗的標兵，要求掌握數(shù)據(jù)挖掘高階知識，并隨機抽取項目成果在班級展示。要求基礎薄弱的學生理解程序，完成程序的注釋;基礎一般的學生完成主要代碼填空;基礎較好的學生完成整體程序設計。依據(jù)學生完成情況，給予加分渠道的開放和晉升調(diào)整。

教師首先給出適應性分層闖關導向式的實驗方案，學生自愿選擇適合自己基礎的學習層次，教師給出不同層次的考核標準，為后續(xù)的實驗過程提供導向。對于基礎薄弱的學生，他們的實驗任務是完成基礎的數(shù)據(jù)挖掘項目和簡單的數(shù)據(jù)分析報告，體會數(shù)據(jù)挖掘的用處與數(shù)據(jù)分析的魅力。基礎一般和基礎較好的學生有兩項實驗任務：必選實驗與可選項目，必選實驗是該層次學生按照方案要求必須完成的基本實驗任務，可選項目是加分渠道，可以幫助基礎一般的學生過渡到更高層次，引導基礎較好的學生進行知識表達與創(chuàng)新學習。

實驗課上，設計加分環(huán)節(jié)與晉升渠道。首先，闖關組長通過幫助組內(nèi)成員完成實驗闖關獲得加分，該實驗項目結(jié)束小組自動解散，學生在教師的指引與雙向選擇的情況下重新分組。其次，完成可選實驗項目，學生通過主動探索與研究，獨立思考解決問題進行自主學習，積極主動找到解決問題的方法完成可選項目要求，進而完成數(shù)據(jù)挖掘與分析創(chuàng)新課程設計。通過加分渠道的設計，充分調(diào)動學生深度參與、自由探索、協(xié)作共享的積極性[8]。由于采用動態(tài)分層、實時進階的實驗模式，不同層次的學生在實驗過程中都有東西可學、有挑戰(zhàn)可破、有團隊可依，更有利于知識的意義建構，促進培養(yǎng)勇于探索和敢于挑戰(zhàn)的創(chuàng)新人才。依據(jù)分層分組適應理論在學習內(nèi)容、學習結(jié)果、學習過程等方面的天然優(yōu)勢，構建基于適應性分層闖關導向式的實驗教學模式，對實現(xiàn)分層教學、系統(tǒng)培養(yǎng)、多樣成才的全鏈式跟蹤教育提供依據(jù)。

3? ? ?實驗課例

基于分層闖關導向式實驗教學的設計思路，根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘常見的應用場景，以NumPy庫的使用與親和性分析為知識點實現(xiàn)商品推薦為例，在學生前期已經(jīng)掌握數(shù)據(jù)處理 Numpy 庫的一些基本使用技巧，如 Numpy 數(shù)組的創(chuàng)建、基本運算、切片與索引、堆疊以及拆分等的基礎上，實現(xiàn)商品推薦，共設計如下四個任務關卡，見表2。學生根據(jù)任務描述進行找差補缺，線上完成闖關任務，線下進行項目匯報、師生互評、小組總結(jié)，提升技能，完成知識內(nèi)化。

處理 Numpy 加載數(shù)據(jù)的代碼如下：

if sample[0]==1：

num_milk_purchases+=1

if sample[1]==1：

num_milkbread_purchases+=1

if sample[1]==1：

num_bread_purchases+=1

排序找出最佳規(guī)則的代碼如下：

support = valid_rules

confidence = defaultdict（float）

for premise，conclusion in valid_rules.keys（）：

rule = （premise，conclusion）

confidence[rule] = valid_rules[rule] / num_occurances[premise]

def print_rule（premise，conclusion，support，confidence，features）：

premise_name = features[premise]

conclusion_name = features[conclusion]

4? ? ? 課程考核評價

為了驗證基于OBE理念分層闖關成果導向式實驗教學效果，采用問卷星對實驗組與對照組進行實驗教學滿意度調(diào)查，師生認為該模式設計更符合認知規(guī)律，學有所得，具有成就感和價值實現(xiàn)感。由于分層闖關成果導向式實驗任務的設計具有多樣化、挑戰(zhàn)性等特點，傳統(tǒng)評價標準無法全方位評價學習效果，特采用RISKING評價模型進行素質(zhì)測評，考核學生在應對不同學習任務時的綜合能力，保質(zhì)保量落實給出問題、做出計劃、監(jiān)督實施、反思評價、及時補救、反饋下一輪等各個環(huán)節(jié)的形成性評價。

教學實踐證明，基于OBE理念開展分層闖關的應用型課程實踐教學，能夠有效提升學生深入學習熱情與學習效果，學生實訓成績優(yōu)秀比例達到90%以上。通過任課教師反饋與以賽促學的開展，發(fā)現(xiàn)實驗組學生的實踐能力更強，創(chuàng)新能力更高，知識發(fā)展的后勁更足。成果導向式的《數(shù)據(jù)挖掘與分析》課程實踐教學，能夠保證學習目標順利過渡，闖關任務順利推進，精準教學高效開展。通過樹立明星學員的標兵作用（見圖2），可以為后續(xù)其他專業(yè)課程實驗教學的開展提供借鑒。

5? ? ?結(jié)語

實驗教學是衡量高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，基于OBE理念適應性分層闖關導向式實驗教學，創(chuàng)造了更多的選擇性，調(diào)動了學生深度參與的積極性，促進了學生沉浸式學習，確保了學生學習熱情，逐步提高了學生解決問題的能力、專業(yè)應用能力和實踐創(chuàng)新能力，也為其他課程實驗教學的開展提供了參考。

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