新時期研究生課程教學的實踐與探索

文章編號：1672-5913(2008)20-0087-03

摘 要：在大班授課的情況下，如何擺脫填鴨式教育、促進創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，是一個值得深入研究的論題。本文介紹筆者在研究生“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學中在這方面的一些初步實踐和探索。

關鍵詞：研究生課程教學；教學研究；數(shù)據(jù)挖掘

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

1 引言

隨著我國高等教育事業(yè)的飛速發(fā)展，尤其是近年來的研究生擴招，以往只在公共課教學中出現(xiàn)的“大班授課”模式開始廣泛出現(xiàn)在研究生課堂上。一個教室中七、八十名學生，甚至一、兩百名學生一起上課的情況很常見。即使在一些只進行了適度擴招的高校，也可能因為種種原因而出現(xiàn)大班授課。

在這樣的情況下，國際一流大學那種充分調(diào)動研究生的積極性，課堂上以研究生的討論交流為主、教師的引導和組織為輔，對某個論題深入研討的研究型教學方式基本無法采用。由于學生數(shù)量多，大班授課往往容易陷入單純的教師講、學生聽的“填鴨式”教學方式，這很容易使學生以死記硬背的方式來應付課程，對培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新性相當不利。在研究生教育的這樣一個新時期，在大班授課廣泛出現(xiàn)的情況下，如何擺脫填鴨式教育、促進創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，是一個值得深入研究的論題。

筆者2001年秋季開始在南京大學計算機科學與技術系講授“數(shù)據(jù)挖掘”課程，七年來該課程一直采用大班授課模式。本文將介紹筆者在這門課程教學中，對上面提到的論題所進行的一些初步的實踐和探索。

2 “數(shù)據(jù)挖掘”課程教學實踐

2.1 課堂教學

筆者2001年在南大開設“數(shù)據(jù)挖掘”課程時，國內(nèi)類似的課程還不多見。筆者經(jīng)過仔細挑選，確定了用Jiawei Han和Micheline Kamber于2000年出版的書[1]作為教材，并向國內(nèi)相關出版社推薦引進該書的影印版。在隨后幾年中，該書被國外很多大學的數(shù)據(jù)挖掘課程用于教科書，國內(nèi)很多大學也使用該書影印版或翻譯版作為教科書。該書的第二版于2006年出版。應該說，南大的這門課程在教材的選用上基本做到了與國際知名大學同步。

國際上一些著名的教材，其作者通常同時提供課件，筆者使用的這本教材也是這樣。很多教師樂于直接使用教材作者提供的課件進行教學。一個原因是這可以非常顯著地減輕教師的工作量，大家都知道，準備一套課件所要下的功夫是非常大的。另一個可能的原因，是大家往往認為，作者自己提供的課件當然是最能“發(fā)揮”教材所長的。但筆者認為，教材是為教師服務的，而教師并非為教材服務的。教材作者的課件是按照作者的思路在講授，這樣的思路對某一個具體的教師來說未必是最合適的。只有根據(jù)教師自己的情況“量體裁衣”，才有可能超越“照本宣科”讀課件式的教學方式，把教師自己的心得體會融入教學內(nèi)容中。這對研究生課程教學尤為重要。因為研究生課程往往涉及到一些發(fā)展很快的前沿領域，如果拘泥于教材，就難免出現(xiàn)教學內(nèi)容與領域發(fā)展的脫節(jié)，會導致學生覺得所學的東西已經(jīng)“過時了”從而喪失對課程的興趣。另一方面，教材寫作時的一些觀點和看法在若干年后可能在領域內(nèi)已經(jīng)被更新甚至掘棄，而新版教材此時可能還未出版，如果照本宣科就很不適當了。

筆者在講授這門課程時，基本上是按照自己的思路重新組織教材內(nèi)容，在涉及到筆者所知較多的內(nèi)容時，補充講授了很多教材中沒有的東西，大致占全課程五分之一左右。此外筆者每年對課件進行更新，力求把一些新進展講授給學生。從效果來看，由于講授思路是基于筆者自己對該領域的理解，講授起來感覺比較“順”，能把很多重要內(nèi)容的來龍去脈講清楚，使學生了解到一些要讀過很多材料之后才能悟出的東西，即使不能讓學生覺得聽課是一種享受，至少能使他們不覺得聽課是在浪費時間。

2.2 作業(yè)考核

對任何一門課程，作業(yè)和期末考試都是非常重要的成分，因為這直接關系到學生最后取得何等樣的成績。筆者認為研究生課程重要的是能力培養(yǎng)，如果完全依賴于書面考試來核定學生的成績，可能會有很大局限性。因此，筆者的課程采用了期末考試和兩次大作業(yè)各占一半成績的做法。

筆者設計的兩個大作業(yè)，第一個通常是筆者事先設定若干個論題，要求學生象寫綜述一樣寫出一個讀書報告。這個作業(yè)主要期望培養(yǎng)學生具備初步的對研究論題調(diào)研的能力，包括自己搜索、查閱相關文獻，順藤摸瓜弄清某個論題的來龍去脈，根據(jù)自己對該論題的了解對其下一步的發(fā)展進行預判，以及撰寫學術論文或技術報告的能力。無論是對今后走上科學研究道路還是在工業(yè)界就職的計算機系研究生，這些能力都是非常重要的。筆者盡可能基于當前的一些前沿研究方向設計論題，尤其是一些目前還沒有綜述性文章問世的研究方向，在這樣的論題上寫讀書報告，會給學生帶來更大的挑戰(zhàn)。

第二個大作業(yè)通常是一個具體的數(shù)據(jù)挖掘?qū)嵺`。課程給出具體的問題描述以及待挖掘的數(shù)據(jù)，要求學生提交針對測試數(shù)據(jù)的結果、程序、以及相應的技術報告。通過這個作業(yè)，期望學生能夠真正對數(shù)據(jù)挖掘過程有一個感性認識，這對今后工作中會涉及數(shù)據(jù)挖掘的學生可能是很有好處的。筆者發(fā)現(xiàn)，學生們對這個作業(yè)非常有興趣，他們肯花大量的業(yè)余時間來鉆研，很多學生通過嘗試多種工具對一些常用的數(shù)據(jù)挖掘技術有了初步了解，有的學生還自己設計新技術或者對現(xiàn)有技術進行改進。研究生們的主動性被很好地調(diào)動了起來。

2.3 模擬會議

和筆者的作業(yè)布置有關的一個重要成分，是在課堂上模擬學術會議，邀請優(yōu)秀作業(yè)的作者在課堂上做報告，時間大約是20分鐘，然后有5分鐘左右的提問時間。作為鼓勵，做報告的學生在課程總成績上會得到一個額外的加分。

之所以組織這樣的模擬學術會議，筆者主要是基于幾方面的考慮。一方面，中國學生和西方學生的一大區(qū)別，是大多數(shù)中國學生比較羞澀，不善于表現(xiàn)自己，這對發(fā)展創(chuàng)新型思維相當不利。另一方面，不少學生盡管有縝密敏銳的思維，但是不善于與他人溝通和交流，例如有些學生雖然想得很深入，但做起報告來卻一塌糊涂。學生們在步入職業(yè)道路后都不可避免地要參加各種類型的會議，要向他人表達自己的思想，在研究生階段讓他們有機會了解會議形式、嘗試做口頭報告，對鍛煉他們這方面的能力是有好處的。

當然，理想的情況是課堂上以研究生的討論交流為主、教師的引導和組織為輔，但是在大班授課的條件下這無法開展?；▋晒?jié)課的時間舉行模擬會議，多少能起到一些彌補作用。

2.4 課程網(wǎng)站

因特網(wǎng)已經(jīng)改變了人類的生活方式。對年輕人來說，最主要的信息獲取途徑已經(jīng)不再是書報，而是因特網(wǎng)。國際一流大學的課程通常都有網(wǎng)站，在網(wǎng)站上放置各種相關的信息，作為對課程的有機補充。

筆者2001年開始就為課程開設網(wǎng)站，可能是國內(nèi)最早的數(shù)據(jù)挖掘課程網(wǎng)站之一。網(wǎng)站[2]上除了課程的基本情況介紹之外，還有課程教材網(wǎng)站以及筆者推薦的三本參考書[3-5]的網(wǎng)站鏈接，通過鏈接訪問這些網(wǎng)站，學生可以找到教材作者等人所撰寫的教材課件等材料。筆者講課使用的課件在每次授課結束后都會放到網(wǎng)站上。課程網(wǎng)站上還有作業(yè)網(wǎng)頁，除了作業(yè)的題目和要求外，作業(yè)的收到情況、評分情況都公開在網(wǎng)站上。此外，優(yōu)秀作業(yè)在征得作者同意后也放到網(wǎng)站上供其他學生參考學習。筆者對教材仔細閱讀之后發(fā)現(xiàn)的一些需糾正的地方，也總結在勘誤表中放在網(wǎng)站上。課程網(wǎng)站上還放置了一個筆者對教材的書評[6]。

由于課堂講授必須考慮大多數(shù)學生的能力和需求，對一些學有余力的學生，有必要提供額外的進階材料。為此，筆者在課程網(wǎng)站上為講授的六個部分各提供10篇論文供閱讀。這些論文大多是筆者煞費苦心根據(jù)自己的研究經(jīng)驗挑選的相關論題的經(jīng)典文獻，學生若能仔細精讀這些文獻，對數(shù)據(jù)挖掘的理解將很深入。此外，筆者的課程網(wǎng)站上列出了一些國內(nèi)外數(shù)據(jù)挖掘課程的網(wǎng)站鏈接，通過訪問這些鏈接，學生可以了解到其他學校、尤其是一些國際一流大學，是如何教授這門課程的，從而有助于他們對這門課程有進一步的了解。

3 教學相長

不少青年教師對教學不太重視，一種常見的看法是教學要“浪費”很多時間，會影響自己的科研工作。

筆者認為，如果能使教師講授的課程與其研究領域密切相關，不僅教師可以講授得比較好，還可能教學相長。若能這樣，把教學當作包袱的青年教師應會少一些。

以筆者自己的體驗來說，雖然為上好課確實花了大量的時間和精力，但筆者在教學過程中也得到了不少收獲，不僅因為課程受到學生歡迎而心情愉快，還對科研也有一定促進作用。例如，筆者曾對有可能用作教材的三本書[1，4，5]做了調(diào)研，這三本書的作者的研究背景分別是數(shù)據(jù)庫、機器學習、統(tǒng)計。通過這個調(diào)研過程，結合以往的研究經(jīng)驗，筆者形成了關于數(shù)據(jù)挖掘研究三個不同角度的觀點，總結成一篇述評文章發(fā)表在頗負盛譽的《Artificial Intelligence》上[7]，這些觀點后來被不少國際同行承認和引用。

4 有待解決的問題

研究生課程中大作業(yè)的設置是非常重要的。很多學生在筆者的課程結束之后反映，通過大作業(yè)確實學到了很多東西。實際上，筆者認為，國際一流大學的研究生課程中最重要的就是大量的大作業(yè)。教師在布置大作業(yè)時，大多假定學生所有的時間或至少一大半時間都要花在本門課程上。這樣，雖然學生在作業(yè)上會有極大的壓力，但通過完成這些精心設置的大作業(yè)，學生對課程的理解必然會有質(zhì)的提高。

然而要做到這一點，有一個必須的要求，就是有高水平的助教。事實上，國際一流大學的教師在承擔教學工作時，通常只需負責課堂講授或組織討論，課堂外的事情，包括作業(yè)的批閱和講解都是助教的工作。正因為這樣，教師才會樂于布置大量的大作業(yè)，也才會在高質(zhì)量的教學之余仍有充分的時間從事科研工作。

目前在國內(nèi)大學的課程教學中，幾乎沒有助教，或者即使有助教也起不到很多作用。一個重要的原因，是國外大學的助教是由學校出錢支付報酬，因此助教必須保質(zhì)保量完成工作；而國內(nèi)大學基本沒有此項經(jīng)費，既然沒有報酬或者報酬很微薄，要求助教做很多工作也就不太近情理了。在這種情況下，教師布置大作業(yè)會給自己帶來很多麻煩。以筆者課程為例，雖然只布置兩個大作業(yè)，但其帶來的工作量已經(jīng)對筆者的科研工作有所沖擊，所以在最初幾年筆者自己承擔大作業(yè)的批閱講解工作之后，筆者決定“雇”自己的博士生來做助教。由于筆者所能支付的酬勞很微薄，博士生其實是在幫忙，因此筆者也不可能布置更多的大作業(yè)。

5 結束語

筆者講授的數(shù)據(jù)挖掘課程最初是選修課，由于反映良好，2005年開始成為系內(nèi)研究生的三門核心必修課程之一。筆者在課堂上沒有點過名，但大致估計，聽課人數(shù)超過應到學生數(shù)，甚至出現(xiàn)座位坐滿、學生站著聽課的情況。除了本系學生，每年都有若干位外系甚至其他高校的學生來旁聽。不少學生只聽課、不參加考試，這使得這門課程的上課人數(shù)大大超過實際參加考試的人數(shù)。雖然在計算教學工作量時筆者可能有所“損失”，但這顯示出學生認為這門課還值得一聽，筆者對此很感欣慰。

參考文獻

[1] Han J， Kamber M. Data Mining: Concepts and Techniques， Morgan Kaufmann. 1st edition， 2000; 2nd edition， 2006.

[2] http://cs.nju.edu.cn/zhouzh/zhouzh. files/course/dm.htm

[3] Tan P-N， Steinbach M， Kumar V. Introduction to Data Mining， Addison-Wesley， 2006.

[4] Witten I H， Frank E. Data Mining: Practical Machine Learning Tools and Techniques with Java Implementations， Morgan Kaufmann， 1st edition， 2000; 2nd edition， 2005.

[5] Hand D， Mannila H， Smyth P. Principles of Data Mining， MIT Press， 2001.

[6] Zhou Z-H. Review on Data Mining: Concepts and Techniques. IEEE Transactions on Neural Networks， 2002， 13(5): 1251.

[7] Zhou Z-H. Three perspectives of data mining. Artificial Intelligence， 2003， 143(1): 139-146.