OBE理念下數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)課程教學(xué)模式探索

宋振宇 嚴(yán)雪梅 江敏

摘要：數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)課程是計(jì)算機(jī)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(shí)施，數(shù)字中國進(jìn)一步得到了實(shí)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(shí)，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(jì)算機(jī)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(shí)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(yùn)用計(jì)算機(jī)的知識來實(shí)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(shí)得到了社會(huì)廣泛認(rèn)可。基本定義為：“以教育課程和結(jié)構(gòu)為手段，實(shí)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(dòng)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(xiàng)目驅(qū)動(dòng)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(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式。該模式下會(huì)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(shí)驗(yàn)部分也大都以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生在實(shí)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(shí)，學(xué)生會(huì)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(shí)踐動(dòng)手的能力，以至無法實(shí)現(xiàn)學(xué)生成果產(chǎn)出，該評價(jià)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(shí)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(gè)高校的實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(xiàng)目，并成立《數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)》有關(guān)項(xiàng)目挑戰(zhàn)題庫，為學(xué)生提供更多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇，以保證實(shí)驗(yàn)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(gè)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(diǎn)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(huì)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(shí)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(shí)需要做好計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)課程的聯(lián)系和有機(jī)組合，把學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)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(shí)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(shí)施者，學(xué)生在課堂上只可以被動(dòng)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(dòng)設(shè)計(jì)，教師以參與式教學(xué)為主，引導(dǎo)學(xué)生之間互動(dòng)或者師生間的教學(xué)互動(dòng)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(shí)間給予對應(yīng)學(xué)生幫助和指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)人性化、個(gè)性化教學(xué)。在實(shí)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(shí)調(diào)整并明確實(shí)踐教學(xué)的核心知識，做到側(cè)重點(diǎn)，形成引導(dǎo)式思維教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐課堂上自主式的開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)主要以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)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(jià)體系

在傳統(tǒng)的教學(xué)評價(jià)機(jī)制中，主要是由平時(shí)成績（占30%）和末考成績（70%）兩部分組成，其中平時(shí)成績被分割為課后作業(yè)、考勤和課堂表現(xiàn)三個(gè)部分，該評價(jià)體系中幾乎無法體現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的評價(jià)，尤其是平時(shí)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(gè)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(shí)成績的同時(shí)，我們可以增加自主實(shí)踐考核的部分，自主實(shí)踐部分的題目或項(xiàng)目可以從下面提供的一些老師的教科研項(xiàng)目里提取，或者自行從題庫中選題進(jìn)行實(shí)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(shí)踐與成果產(chǎn)出

4.1課程實(shí)踐教學(xué)體系改革具體舉措

4.1.1實(shí)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(shí)驗(yàn)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(gè)軟件的體會(huì)進(jìn)行小組間相互匯報(bào)和及時(shí)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目小題庫為學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)中提供更多實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)，在完成一個(gè)小項(xiàng)目后都需要對自己的當(dāng)前的工作進(jìn)行總結(jié)匯報(bào)，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(shí)驗(yàn)一為例，此次實(shí)驗(yàn)小項(xiàng)目為：熟悉數(shù)據(jù)挖掘常用軟件，在此項(xiàng)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(shí)現(xiàn)“調(diào)查+操作+總結(jié)”的實(shí)踐過程三步驟。根據(jù)OBE模式，根據(jù)教師科研項(xiàng)目（表1所示）建立數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)課程實(shí)踐項(xiàng)目題庫（表2所示），學(xué)生可以從題庫中選擇實(shí)踐項(xiàng)目。最后根據(jù)項(xiàng)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(shí)踐訓(xùn)練，并以小組為單位撰寫項(xiàng)目報(bào)告，其中報(bào)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(tuán)隊(duì)協(xié)作能力且利于學(xué)生相互學(xué)習(xí)查漏補(bǔ)缺提高自身實(shí)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(shí)際實(shí)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(jì)算機(jī)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(shí)踐。經(jīng)過一整學(xué)期的實(shí)施，在該模式下，會(huì)普遍提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，尤其是在創(chuàng)新方面，很多同學(xué)會(huì)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(dòng)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(gè)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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?；贠BE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(shí)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(diǎn)，在今后的教學(xué)工作中將會(huì)持續(xù)不斷的完善和改進(jìn)本方案。

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