趙盼 馬小琴 錢凱 俞文昌

［摘 要］在新工科背景下，基于數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程特點和教學(xué)存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程考核等三個方面進(jìn)行針對性多維度課程改革，通過教學(xué)實踐和學(xué)生反饋，證明了課程改革的可行性和有效性，為應(yīng)用型本科院校數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程教學(xué)提供新的視角和方向，也為大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)需求和高素質(zhì)應(yīng)用型人才的發(fā)展提供支持。

［關(guān)鍵詞］新工科；應(yīng)用型；數(shù)據(jù)可視化；教學(xué)改革

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2023.23.070

［中圖分類號］G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［文章編號］1673-0194（2023）23-0230-04

［收稿日期］2023-06-20

［基金項目］池州學(xué)院線下課程建設(shè)項目（2021XXXKC

08）；安徽省高等學(xué)校省級質(zhì)量工程項目（2021cyxy053，2020

kfkc352）；池州學(xué)院教學(xué)研究項目（2020XJYXM34）；安徽省高校優(yōu)秀青年骨干教師國內(nèi)訪問研修項目（gxgnfx2020113）。

［作者簡介］趙盼（1990— ），女，碩士，講師，主要研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)；馬小琴（1982— ），女，安徽潛山人，副教授，碩士，主要研究方向：移動數(shù)據(jù)庫、機(jī)器學(xué)習(xí)；俞文昌（1988— ），男，安徽池州人，碩士，講師，主要研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、自然語言處理。

0? ? ?引 言

自新工科提出后，新工科教育教學(xué)理念成為我國高校教育改革和發(fā)展的主要方向［1］。學(xué)科建設(shè)更加注重實用性、交叉性和綜合性，旨在培養(yǎng)具有專業(yè)理論基礎(chǔ)扎實、工程實踐操作能力強(qiáng)、跨界整合能力強(qiáng)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才［2-3］。習(xí)近平總書記在視察清華大學(xué)時強(qiáng)調(diào)中國高等教育一線的教師群體對學(xué)生的培養(yǎng)承擔(dān)著重要職責(zé)。文獻(xiàn)［4］中提出提高課程站位，全面實現(xiàn)課程在人才培養(yǎng)體系中承擔(dān)的任務(wù)，要科學(xué)規(guī)劃、科學(xué)施教［4］。

隨著人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)迅速發(fā)展，社會對此類新工科人才需求較多，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程作為培養(yǎng)此類人才的一門核心課程，其應(yīng)用工程實踐性較強(qiáng)，綜合性較高。因此對課程提出了更高要求，不僅需要培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力、分析解決復(fù)雜工程問題能力，更需培養(yǎng)學(xué)生思想品德、職業(yè)素養(yǎng)、家國情懷。亟需對“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”課程教學(xué)進(jìn)行針對性設(shè)

計，進(jìn)一步提高工科教學(xué)質(zhì)量。

1? ? ?數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程特點

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)是一個新興交叉學(xué)科，是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)一門核心課程，有很強(qiáng)的工程實踐和綜合性。課程具有以下三個特征。一是內(nèi)容豐富，技術(shù)發(fā)展較快，需要緊跟互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。二是知識面要求較廣，會涉及到前沿學(xué)術(shù)知識，并將其最新成果融入到教學(xué)中。三是與統(tǒng)計學(xué)、數(shù)學(xué)、心理學(xué)、藝術(shù)學(xué)等多個學(xué)科交叉，其工程實踐能力要求較高。課程對學(xué)生理論應(yīng)用能力，實踐操作能力、復(fù)雜工程問題的分析解決能力要求較高。

2? ? ?數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程存在的問題

2.1? ?缺乏實踐教學(xué)內(nèi)容

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程主要對人類視覺系統(tǒng)的工作原理、可視化設(shè)計的基本原則、可視化類型和方法等內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。在教學(xué)過程中經(jīng)常出現(xiàn)過于注重理論知識的全覆蓋和工具的使用，缺乏設(shè)計型的實踐教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生很難將理論知識應(yīng)用到實際項目中解決現(xiàn)實問題。

2.2? ?教學(xué)方法單一

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)主要采用課堂教學(xué)與課后作業(yè)結(jié)合的傳統(tǒng)教學(xué)方法，缺乏新工科建設(shè)思想的引領(lǐng)。課程教學(xué)中存在師生之間互動、生生之間互動不夠的問題，會導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣和主動學(xué)習(xí)能力減弱。需要在教學(xué)中，增加師生互動來有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和思考。

2.3? ?考核方式單一

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)考核方式主要是結(jié)合學(xué)生出勤情況，實踐項目完成情況，期末考試成績綜合完成課程考核。存在學(xué)生只注重項目最終完成，難以充分調(diào)動學(xué)生課程學(xué)習(xí)積極性的缺點。

現(xiàn)代社會對大數(shù)據(jù)人才的需求日益增加，課程內(nèi)容需要更加緊貼現(xiàn)實，教學(xué)方法和考核方式需要多樣化，課程改革勢在必行。針對數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程教學(xué)中存在的上述問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程考核等三個方面進(jìn)行針對性課程改革。

3? ? ?數(shù)據(jù)可視化技術(shù)教學(xué)改革措施

3.1? ?教學(xué)內(nèi)容的更新

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程以新工科建設(shè)思想［5-6］為引領(lǐng)，以學(xué)生為中心，重在解決實際工程問題。重點培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力和編程能力。以項目貫穿課程始終，根據(jù)實際需求，規(guī)劃學(xué)習(xí)目的，讓每個學(xué)生能從項目著手，進(jìn)行需求分析、分解實際問題、解決復(fù)雜工程問題。

課程實踐項目是課程教學(xué)內(nèi)容的重要部分，課程依托于中科曙光公司大數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)平臺，將最新科研成果融入到實踐教學(xué)中，增加設(shè)計型實踐項目。課程實踐分為9個項目，分別為8個小項目和1個綜合項目，每個項目預(yù)期學(xué)習(xí)成果都清晰可見，覆蓋課程知識點的同時，兼顧各知識點和項目間的連貫性和擴(kuò)展性。

3.2? ?教學(xué)方法創(chuàng)新

針對傳統(tǒng)課堂教學(xué)，存在教學(xué)方法單一，交互性教學(xué)不強(qiáng)的問題，以新工科理念為引領(lǐng)，提出一種為學(xué)生構(gòu)建良好的教學(xué)環(huán)境，采用合理有效的教學(xué)方法，應(yīng)用情緒喚醒的培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的教學(xué)方法。合理有效的教學(xué)方法是外因，適時情緒喚醒是內(nèi)因。在培養(yǎng)學(xué)生過程中，合理有效的教學(xué)方法提供學(xué)生實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的外部條件，適時的情緒喚醒激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及其主觀能動性保證實現(xiàn)課程的培養(yǎng)目標(biāo)。

3.2.1? ?構(gòu)建良好的教學(xué)環(huán)境

良好的教學(xué)環(huán)境對學(xué)生成長發(fā)展至關(guān)重要，主要從下面3個方面構(gòu)建。首先，積極開展課程思政。教學(xué)中有意、有機(jī)、有效地融入優(yōu)秀中華傳統(tǒng)文化，提煉蘊含的文化基因，對學(xué)生進(jìn)行思政教育。其次，培養(yǎng)良好的師生關(guān)系。針對現(xiàn)代大學(xué)生個性更鮮明，自我意識強(qiáng)，責(zé)任意識薄弱等特點，采用新思想、新策略開展教學(xué)工作，培養(yǎng)學(xué)習(xí)上師生、生活中朋友的良好師生關(guān)系，建立學(xué)生對課堂和教師的認(rèn)同感和歸屬感。最后，采取合理有效的教學(xué)方法。時常鼓勵良好的成長型學(xué)習(xí)，必要時給予適當(dāng)批評等多措并舉的教學(xué)。最終會在學(xué)生間相互產(chǎn)生正向影響，形成良好的教學(xué)環(huán)境。

3.2.2? ?采用合理有效的教學(xué)方法

教學(xué)活動的實施需要講究方法，更要體現(xiàn)教學(xué)藝術(shù)。在新工科理念指導(dǎo)下，教學(xué)中有目的開展課堂討論，鼓勵學(xué)生提出并分析問題。鼓勵開展小組合作分享自己所學(xué)，小組成員可以在課堂上與同學(xué)、教師分享小組所做專題報告，并回答同學(xué)和教師提出的問題。利用學(xué)習(xí)通、雨課堂等平臺促進(jìn)師生課外交流，加強(qiáng)交互式教學(xué)。

例如在講解“復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化概述”時，不能僅從技術(shù)的角度講“復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化方法”，而要從真實世界與虛擬世界越來越密不可分，帶來的高復(fù)雜度的高維多元化數(shù)據(jù)綜合講解為什么要進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化，以及復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化存在的挑戰(zhàn)。

3.2.3? ?實施適時的情緒喚醒

德國學(xué)者帕克讓，國內(nèi)學(xué)者董妍、俞國良等均指出，在教學(xué)或?qū)W習(xí)過程中，學(xué)生的學(xué)業(yè)學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)與學(xué)生各種情緒密切相關(guān)，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及其主觀能動性，實現(xiàn)課程培養(yǎng)目標(biāo)，在教學(xué)中需要對學(xué)生適時采用不同方式多角度、全時段地實施情緒喚醒。

課堂開始時，通過展示一段小視頻或者小故事吸引學(xué)生注意力，讓學(xué)生快速進(jìn)入課堂，然后通過師生互動，將學(xué)生注意力及時轉(zhuǎn)移到教師身上，再正式進(jìn)入課程內(nèi)容教學(xué)，使得師生達(dá)到同頻共振，調(diào)動課堂氛圍，奠定課堂教學(xué)基礎(chǔ)。課堂進(jìn)行過半時，學(xué)生注意力會逐步下降，可通過講些中華傳統(tǒng)文化、勵志故事、國際時事等方式實施情緒喚醒。不僅可以對學(xué)生進(jìn)行課程思政教育，而且可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)情緒，保障良好的教學(xué)效果。

3.3? ?考核方式多樣化

傳統(tǒng)考核方式主要是根據(jù)學(xué)生出勤情況，實踐項目設(shè)計與完成情況、期末考試成績綜合完成?？己朔绞竭^于單一，使得學(xué)生只注重項目最終完成，但難以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，需要創(chuàng)新課程考核方式。為了全面踐行新工科理念，提出一種實踐性更強(qiáng)、綜合性更高、以賽促學(xué)的考核體系。

該考核體系采用分組教學(xué)、過程化考核相結(jié)合的綜合型考核方式，將課程過程性評價與總結(jié)性評價有機(jī)結(jié)合起來?？己酥饕ㄕn堂出勤率及表現(xiàn)、小組項目匯報及專題報告、競賽獲獎、期末考試成績四個部分，比重分別為20%，30%，10%，40%。課程考核的具體實施方法為：

（1）分組教學(xué)。教學(xué)中采用分組教學(xué)，能活躍課堂研討氣氛，顯著促進(jìn)學(xué)生之間相互交流學(xué)習(xí)。鼓勵小組成員在相互探討中創(chuàng)新，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，相互補(bǔ)充，共同進(jìn)步，更好錘煉學(xué)生團(tuán)隊合作能力。學(xué)習(xí)知識最好的辦法就是嘗試用簡潔清晰的語言向他人講授。在準(zhǔn)備過程中進(jìn)行精心選題和設(shè)計陳述邏輯，在潛移默化中加深對選題內(nèi)容的理解。受此啟發(fā)，要求小組成員以合作方式完成專題報告，并回答其他小組同學(xué)和老師問題。同時還要求小組成員合作完成項目，進(jìn)行項目匯報和答辯。

（2）過程化考核。實施分階段全面考查學(xué)生學(xué)習(xí)效果的過程化考核，主要分為小組考核與個人考核。小組考核包括，小組成員需按要求合作完成專題報告和實踐項目。專題報告除了可以緊扣課程教學(xué)內(nèi)容外，還可將前沿話題引入到專題報告中。需要在課堂上與同學(xué)、教師分享小組所做專題報告，并回答同學(xué)和教師提出的問題。實踐項目考核主要是根據(jù)任務(wù)分配、數(shù)據(jù)解讀、設(shè)計與實現(xiàn)、項目匯報和答辯、總結(jié)不足等任務(wù)給出相應(yīng)分?jǐn)?shù)。個人考核主要包括競賽獲獎、期末卷面考核和平時課堂出勤及表現(xiàn)。鼓勵學(xué)生參加各類學(xué)科競賽或者創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，以賽促學(xué)，并根據(jù)獲獎情況確定分值。以課程期末卷面考核作為主要考核依據(jù)，將學(xué)生平時課堂出勤率及課堂上參與問題探討的表現(xiàn)作為個人考核的額外加分項。課程考核體系，如圖1所示。

4? ? ?實踐效果

對池州學(xué)院的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)兩屆學(xué)生實施了新教學(xué)模式后，期末卷面考核成績比未實施之前得到了明顯提高，且最終綜合成績高于80分的人數(shù)比未實施之前分別增加了4.1%和4.6%。

課程教學(xué)結(jié)束后，對班級學(xué)生進(jìn)行“學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及能力提升情況”的問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，87%學(xué)生對課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生更加濃厚的興趣，23%學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)自己內(nèi)驅(qū)力得到加強(qiáng)，61%學(xué)生認(rèn)為自己的合作、創(chuàng)新、思考、表達(dá)、等各種能力得到提升。由調(diào)查結(jié)果可知，實施新教學(xué)模式后，除了學(xué)生的整體成績得到提高外，學(xué)生還能認(rèn)識到自己存在哪些方面的不足，進(jìn)而提升相應(yīng)能力。

5? ? ?結(jié)束語

在新工科理念引領(lǐng)下，根據(jù)應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，以學(xué)生為中心，培養(yǎng)“十四五”規(guī)劃和二○三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)所需人才。結(jié)合課程在教與學(xué)中存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程考核等三個方面進(jìn)行針對性改革，并在池州學(xué)院大數(shù)據(jù)與人工智能學(xué)院的“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”課程中開展實踐，學(xué)生反饋的結(jié)果表明課程改革的可行性和有效性，課程教學(xué)質(zhì)量得到提高，為應(yīng)用型本科院校的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程教學(xué)改革提供新的視角和方向。

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