布魯姆教育目標分類學在高階翻轉課堂中的實踐探索

李 欣

成都錦城學院計算機與軟件學院，四川 成都 611731

一、布魯姆教育目標分類的應用背景

布魯姆教育目標分類學誕生于1956年，歷經三代作品演化，最終形成布魯姆教育目標分類學思想，當前在全世界教育界廣泛采用。其中對“認知領域”的教育目標分類，在世界范圍內有廣泛而深刻的影響，對當代高校教學的課程開發、教學設計和考試測評有重要指導意義。

布魯姆認知教育目標分為六個層級，即認識、理解、應用、分析、評價、創造［1］。換言之，該教育目標分類學回答了“要把學生帶到哪里”“怎樣把學生帶到那里”“如何證明把學生帶到了那里”的三個問題。而這些問題的解決，恰好是高質量應用型科技人才培養（專業知識與技術、創新能力的培養）的關鍵因素。由于傳統的授課方式難以滿足對應用型科技人才不同知識層次的能力培養需要［2］，基于布魯姆教育目標分類理論對新時代應用科技型人才培養具有重要的理論和現實意義。

布魯姆教育目標分類認知六層次創造性地運用到高校教學中來，可以把教學目標按三個層次來劃分（見圖1）：初級目標對應知識及理解層，中級目標對應運用層（書面+實踐應用，側重解決問題），高級目標對應創新層（分析+評價+用科學的、新的方法解決問題）。本文將布魯姆教育目標分類認知領域理論應用于數據挖掘原理課程設計，并結合高階項目案例的形式開展翻轉課堂，是前沿學科與經典理論，大數據項目與新技術教學的初步探索。

二、高階翻轉教學在數據挖掘原理課程中的實踐

（一）高階翻轉課程層次設計和資源分配

數據挖掘原理高階項目翻轉側重于考察學生對基本知識的運用和掌握，相對于傳統課堂練習和實踐，對創新能力和應變能力要求較高。這就要求教師選擇具有代表性的行業領域并整合行業大數據、構建符合應用型大學實訓標準，體現主流就業趨勢的項目需求及功能框架。結合布魯姆教育目標分類認知領域理論，對數據挖掘原理課程層次設計與資源分配設計，具體如下：

知識傳授層面，屬于教學層次目標的低階領會階段，對應認知能力的理解和記憶階段，側重于基本邏輯思維培養，該階段的任務要點主要是通過對數據挖掘理論的講解，使得學生掌握數據挖掘的核心流程，如數據的探索、數據預處理、模型建立、模型的評估優化等。掌握主流的算法如分類算法、聚類算法、關聯分析的思想原理。由于開展高階翻轉項目前，已對本門課程的理論有了系統的學習，此處的知識側重于知識體系化思維構建和查缺補漏，可借助的教學資源有錦城學院大數據BI教學管理平臺相關視頻、慕課資源、網易公開課視頻等優質的網絡資源，開闊學習視野，拓展課程體系面，深化鞏固知識點的理解吸收。

素養培育層面，按照教學層次目標分為中階應用和高階綜合兩個部分。中階應用對應認知能力的學以致用階段，側重遷移性思維培養，該階段主要任務是學生能夠按照高階翻轉步驟節點要求，熟練運用數據挖掘算法的思想，并結合海量數據開展數據預處理及特征工程，利用sklearn工具包實現相關算法構建模型，進行訓練。該階段的實施依賴于任務的有效拆解和原理理論的落地能力，需要借助一定的工程化實現平臺如大數據實驗實訓平臺、Python集成環境、百度AIStudio等。高階應用對應認知能力的綜合創新，側重系統性思維、批判性思維、創造性思維的培養，該階段主要任務是深化關聯分析、分類分析、聚類分析的原理理解和應用，從大數據分析熱門行業電商領域、電力能源領域、移動通訊領域的海量業務數據中提煉挖掘需求，并由學生結合數據挖掘流程進行綜合實戰案例分析、任務拆解、模型落地，并能掌握根據項目實際所需進行知識的擴展能力。

（二）高階翻轉的教學方法設計

在教學方法方面，根據布魯姆的教育分類學認知領域層次的需求不同，可進行三方面的設計。首先，是低階領會部分，由于該環節的學習過程是根據實驗室資源庫、網絡慕課資源等，所以教學以問題導向法為主，通過問題導向提出針對知識點和易出錯內容的問題，引導學生發現問題，分析問題，提出主觀的見解，再通過客觀的工程實踐去驗證理論，形成“體驗—理解—知道”的學習過程，并在錦城在線課程討論區分享收獲，鞏固知識獲取。其次，是中階應用部分，主要以項目驅動法為主［3］，通過提供的少量樣例數據集按照數據挖掘的流程設計基本處理步驟，并布置課前作業要求同學們課前規定時間節點完成，并由學生利用錦城在線的作業互評功能進行相互學習，給予對方合理的評價。最后，是高階綜合部分，主要以頭腦風暴法為主，結合中階的項目驅動內容及要求，教師督促學生明確項目具體方向和細化需求并且落地實現，形成最終的項目論文或報告。各小組Team leader牽頭，通過頭腦風暴的形式，產生出高階翻轉項目的具體題目和設計方案，通過團隊分工協作等方式完成項目，分享展示。

（三）具體要求及關鍵環節

1.提供多樣性的可選高階項目。由于數據挖掘原理涉及的算法理論比較多，為了盡可能全面的覆蓋課程知識點，此處可提供具有行業代表性的業務數據，從有監督學習、無監督學習、關聯分析三個方面設計項目題目（見表1）。

表1 結合數據挖掘算法類型設計高階項目一覽表

2.以項目流程為驅動，對所選題目進行拆解，老師給出拆解示意步驟，供學生參考。

明確項目使用的數據挖掘算法種類；對業務數據進行數據探索；對業務數據進行數據預處理；利用數據挖掘原理結合scikit-learn算法包構建模型；模型評估和優化；項目改進建議。

3.教師做好整體項目安排計劃，保證高階項目順利有序開展。協調內容包括項目的啟動時間（本學期第幾周）、課堂課時、預估學生完成時長、項目對本課程知識點覆蓋的百分比。預先考慮項目“做中學”過程中可能會新增的知識點，及引導學生尋找自學方案等。

4.合理設計項目驅動教學的組織過程。以小組為單位自主選題，組內通過討論、頭腦風暴等方式明確項目使用的數據挖掘算法種類；認識了解業務數據，探索數據特征、數據質量；組長協同組員，網絡檢索行業資料，了解關鍵指標，利用數據加工指標，利用所選擇的數據挖掘算法建模，組長及組員根據各自的特點分工協作；完成后展示挖掘過程及講解核心功能代碼、合理可視化挖掘結果、撰寫數據挖掘子項目報告。

5.引導學生形成高階思維（批判性思維和創造性思維）習慣。數據挖掘類的項目具有開放性，對同一方向的模型預處理步驟、指標加工、算法的選擇、參數選擇，不同小組和同一小組不同成員都會存在分歧，所以需要引導同學們尋找解決分歧的合理方法，有序推進項目，在具體問題中形成批判性和創造性思維習慣。在此過程中，老師也可以給出相應的專家建議進行問題引導，如數據挖掘模型的優劣，可以通過評估的方式作為評判依據，增強模型泛化能力。

（四）高階翻轉課堂教學過程設計

高階項目翻轉課堂教學的開展，是對學生項目的階段性總結和成果驗收，該環節設計以項目驅動為核心，線上線下混合式教學模式為手段［4］，充分發揮學生的主觀能動性進行深度學習，從而培養學生的批判性思維和創新能力，有利于幫助學生明確學習目標、動機，形成良好的解決實際企業數據問題的能力，提升學生就業能力附加值。

1.高階翻轉課堂課前準備，利用慕課與超星學習通等網絡平臺發布課前核心知識點視頻資料及高階教學翻轉任務單，明確課程目標和重難點內容，給出學習方法建議，并進行角色分工。課程的開展以企業級產品匯報驗收會的形式進行，每個教學班分成若干個小組，小組內的每位成員賦予不同的角色身份，如產品經理、開發經理、數據挖掘工程師等，使得同學們具有項目實戰帶入感，同時也明確了自己責任分工，便于工作的開展。為增強問題回溯時效性，各個小組配備問題記錄員，負責對本組實現案例時遇到的問題進行記錄并對問題的解決情況進行跟蹤。同時結合視頻知識點和項目實戰理論內容布置課前檢測，捕獲學生的知識漏洞，并進行學情分析，構建學生學習畫像，精準掌握學生的學習能力及偏好。

2.高階翻轉課堂課中組織，首先，從問題出發討論交流，結合學情分析數據，解決同學們課前理論知識自學及項目實踐過程中的問題，展開小組討論，引導同學們歸納問題類型，并鼓勵啟發有能力的學生自己回答問題和解決問題，從而達到知識消化與反思的目的。其次，為了調動學生的課堂參與度，結合課前資料準備一些難度適中并且有拓展性的搶答題和小組必答題，檢驗自學的深度和質量并給予加分鼓勵，活躍課堂氣氛；接下來是項目匯報環節，由于在任務布置之初，給了每位同學一個項目身份，進而在驗收環節，模擬公司數據模型項目匯報流程，由主講人闡述項目的背景、流程的設計、完整的數據挖掘流程及知識發現，同時項目組各角色工程師，可進行角色工作述職，讓學生有參與項目的成就感和獲得感，并有意識地培養學生的非認知能力。每組學生匯報完成后，老師根據學生的項目內容，提出問題，請項目組成員回答，現場摸底項目的熟練程度，并給予項目優缺點進行點評。同時良好的高階項目翻轉的開展要以科學合理的獎勵制度結合，老師結合自己的專業知識現場打分，并融合學生互評的方式，讓學生具有雙重身份，既是項目匯報者，也是項目驗收者，形成思維能力評判體系，為今后就業積累行業經驗。最后，教師總結項目匯報中的成績和不足，做好課堂管控的收尾工作。

3.高階翻轉課堂課后鞏固，利用超星學習通平臺發布課后作業和課外練習，強化鞏固知識掌握，并在作業批改的過程中，在網絡慕課討論區發布學習疑難點討論話題，引導學生們深度思考積極分享討論，老師同步在線答疑，通過學生之間積極參與互評，達到學生自我總結和思考創新的效果。

（五）高階翻轉的評價標準體系

完備標準的評價體系是高階項目翻轉課堂成功與否的重要保障，也是調動學生積極性關鍵動力。項目的評價體系主要包括項目完成質量、報告格式、PPT制作、講解表現、問題回答等五個維度。項目產出物評價反饋在翻轉課程結束后，反饋學生并記錄在平時成績登記表。

三、結語

本文將布魯姆教育分類學認知領域理論與大數據時代熱門課程數據挖掘原理結合，以高階項目翻轉課堂為例，進行教學實踐探索。文中重點探索了教學過程中的四個方面，即在課程層次設計和資源分配、教學方法設計、具體教學活動、教學評價標準體系中，教育目標分類學的實際應用和理論落地。通過融合科學成熟的教育理論，更好地保障了高階翻轉教學的成功開展。基于認知領域的分級遞進，使得教學過程更具有層次性和課程張力，有利于激發學生的主觀能動性和創新能力，也有利于教師不斷完善教學過程，提升自身業務水平，教學相長，更好地發揮自身能力。