項(xiàng)目導(dǎo)入和分層式任務(wù)驅(qū)動(dòng)在“數(shù)據(jù)挖掘”教學(xué)中的應(yīng)用

常浩娟　余小平　吳瓊

摘 要 數(shù)據(jù)挖掘是一門較新的交叉綜合性理論方法體系，近年來(lái)發(fā)展迅速，應(yīng)用前景廣泛。數(shù)據(jù)挖掘涉及多門學(xué)科，理論方法抽象，不易理解。授課過(guò)程中要保證學(xué)生掌握相關(guān)理論和方法，一方面要增強(qiáng)案例教學(xué)，項(xiàng)目分析，把抽象的問(wèn)題具體化，便于理解和學(xué)習(xí)；另一方面要通過(guò)多種形式讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，把理論方法應(yīng)用于實(shí)踐活動(dòng)中，加深課程知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握。

關(guān)鍵詞 項(xiàng)目導(dǎo)入 分層式任務(wù)驅(qū)動(dòng) 數(shù)據(jù)挖掘

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.10.054

Application of Project Introduction and Hierarchical Task Driven in

“Data Mining” Teaching

CHANG Haojuan， YU Xiaoping， WU Qiong

（School of Information Science and Technology， Shihezi University， Shihezi， Xinjiang 832000）

Abstract Data mining is a new cross synthesis theory and method system. It has been developing rapidly and has a wide application prospect in recent years. Data mining involves many subjects， and the theories and methods are abstract and difficult to understand. In the teaching process to ensure the students to master the relevant theories and methods， on the one hand to strengthen the case teaching， project analysis， the abstract problems concrete， easy to understand and learn； on the other hand， through various forms for students' practice， the theory is applied in practice， deepen the course knowledge to learn and master.

Keywords project introduction； hierarchical task driven； data mining

大學(xué)教學(xué)除了理論基礎(chǔ)知識(shí)的傳授，還要注重知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用，實(shí)踐應(yīng)用也會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)知識(shí)的理解和掌握。我國(guó)的大教育家陶行知先生提倡的“在學(xué)中做，在做中學(xué)”是非常好的理論結(jié)合實(shí)踐的思想。[1-2]“項(xiàng)目導(dǎo)入和任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法以這一思想為基礎(chǔ)，把案例教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法的基本特性融合在一起，提出“以項(xiàng)目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”，將實(shí)踐環(huán)節(jié)合理的融合于整個(gè)教學(xué)過(guò)程。課堂教學(xué)過(guò)程中主要應(yīng)用案例教學(xué)法引入新的理論知識(shí)，實(shí)踐環(huán)節(jié)采用項(xiàng)目引入和任務(wù)執(zhí)行加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容的應(yīng)用，從多環(huán)節(jié)、多途徑促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，全面培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合素質(zhì)。[3-5]

1 “數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)現(xiàn)狀

信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)是一個(gè)綜合性非常強(qiáng)的專業(yè)，目前石河子大學(xué)信管專業(yè)主要是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)管理發(fā)展綜合性專業(yè)方向。在專業(yè)課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，有些學(xué)生會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)類課程有所偏向或者只對(duì)經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)感興趣，到了高年級(jí)階段，學(xué)生在專業(yè)方面就會(huì)產(chǎn)生明顯的差異性。數(shù)據(jù)挖掘理論是計(jì)算機(jī)科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)以及其他多種專業(yè)學(xué)科的交叉綜合，通過(guò)多種技術(shù)的使用可以從大量的噪聲數(shù)據(jù)中分析和搜索隱藏于其中信息和知識(shí)。鑒于數(shù)據(jù)挖掘方法和技術(shù)還處于初步階段，在信管專業(yè)本科生高年級(jí)的“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)中主要介紹一些經(jīng)典算法及應(yīng)用。主要有以下幾個(gè)方面：（1）分類方法：分類基本概念、決策樹(shù)、規(guī)則分類器和貝葉斯分類器；（2）關(guān)聯(lián)分析：基于Apriori和FP增長(zhǎng)樹(shù)的關(guān)聯(lián)規(guī)則分析；（3）聚類分析：K均值和基于層次和密度的聚類分析；（4）離群點(diǎn)分析：基于鄰近度、密度和聚類的離群點(diǎn)檢測(cè)分析。多年來(lái)“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)主要是理論教學(xué)，沒(méi)有設(shè)定實(shí)踐課時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，單純的理論介紹不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和應(yīng)用。近兩年我們課程組教學(xué)嘗試在課堂上增加案例教學(xué)內(nèi)容，主要是收集數(shù)據(jù)挖掘經(jīng)典案例結(jié)合教師科研項(xiàng)目，按照教學(xué)內(nèi)容點(diǎn)嵌入，以連線方式貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程。同時(shí)讓學(xué)生利用課下時(shí)間按階段以小項(xiàng)目的形式完成一份課程的大作業(yè)，促進(jìn)理論知識(shí)的應(yīng)用。在課程的教學(xué)過(guò)程中還會(huì)充分考慮學(xué)生專業(yè)發(fā)展方向的差異性，根據(jù)差異性組織理論教學(xué)，并安排實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)分層式教學(xué)。

2 教學(xué)目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程

項(xiàng)目導(dǎo)入和分層式任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)：

（1）理論上梳理和構(gòu)建“項(xiàng)目導(dǎo)入和分層式任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)思路和框架，應(yīng)用教育生態(tài)學(xué)、情景學(xué)習(xí)理論等系統(tǒng)分析學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的要素，形成綜合的課程實(shí)踐能力培養(yǎng)體系。

（2）通過(guò)構(gòu)建教學(xué)項(xiàng)目和案例資源庫(kù)，從理論教學(xué)上引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)；按照學(xué)生不同學(xué)習(xí)興趣和自我發(fā)展定位，設(shè)定不同的實(shí)踐要求和標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展。

（3）制定各類教學(xué)環(huán)節(jié)規(guī)范、評(píng)價(jià)方法和措施，將對(duì)教師的教學(xué)評(píng)價(jià)與學(xué)生的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)有機(jī)結(jié)合，尤其是對(duì)學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行多主體、動(dòng)態(tài)、全過(guò)程、多角度的評(píng)價(jià)，進(jìn)而構(gòu)建教與學(xué)的綜合評(píng)價(jià)體系。endprint

（4）從“數(shù)據(jù)挖掘”教學(xué)的宏觀體系建設(shè)和微觀教學(xué)實(shí)施的相互影響關(guān)系出發(fā)，探索以學(xué)生為主體的課程教學(xué)和組織方法，形成項(xiàng)目導(dǎo)入和分層式任務(wù)驅(qū)動(dòng)的“數(shù)據(jù)挖掘”教學(xué)新模式。

教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：

（1）基于項(xiàng)目導(dǎo)入的“數(shù)據(jù)挖掘”教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)的重構(gòu)，以教學(xué)內(nèi)容為主線進(jìn)行教學(xué)案例的收集、整理和體系化。教學(xué)案例的來(lái)源一方面是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、圖書(shū)等資源獲得，如經(jīng)典的“啤酒和尿布”關(guān)聯(lián)規(guī)則分析案例；另一方面結(jié)合教師科研項(xiàng)目等整理教學(xué)案例。

（2）基于分層式任務(wù)驅(qū)動(dòng)的“數(shù)據(jù)挖掘”學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)和體系構(gòu)建。學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)內(nèi)容以課題組完成小項(xiàng)目的方式開(kāi)展，最后進(jìn)行課堂匯報(bào)和總結(jié)。學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)占總成績(jī)的20%，主要評(píng)判項(xiàng)目質(zhì)量，團(tuán)隊(duì)合作等情況。在課程教學(xué)初期開(kāi)始安排，結(jié)合專業(yè)特色以及學(xué)生專業(yè)偏好，學(xué)生實(shí)踐內(nèi)容主要有三種形式：①數(shù)據(jù)挖掘算法的代碼實(shí)現(xiàn)，語(yǔ)言不限（C，R，JAVA等均可）；②利用專業(yè)的數(shù)據(jù)挖掘軟件進(jìn)行案例（教學(xué)案例即可）分析，軟件如Weka、Clementine等；③應(yīng)用性分析，對(duì)數(shù)據(jù)要求高，數(shù)據(jù)分析工具不限，做出一篇完整項(xiàng)目論文。

（3）基于項(xiàng)目導(dǎo)入和分層式任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)。學(xué)校評(píng)價(jià)結(jié)合自身評(píng)價(jià)綜合分析教學(xué)效果。除了學(xué)校和學(xué)生對(duì)課程教學(xué)的評(píng)教之外，專門設(shè)置課程教學(xué)效果的調(diào)查問(wèn)卷，發(fā)放給學(xué)生，進(jìn)行匿名調(diào)查和評(píng)價(jià)。并請(qǐng)同行專家對(duì)教學(xué)過(guò)程監(jiān)督，就教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研討。采取多種評(píng)價(jià)方式相結(jié)合，對(duì)課程教學(xué)效果做出綜合評(píng)價(jià)。

（4）基于項(xiàng)目導(dǎo)入和分層式任務(wù)驅(qū)動(dòng)“數(shù)據(jù)挖掘”教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展和實(shí)施。此教學(xué)方法已經(jīng)實(shí)施兩輪，教學(xué)內(nèi)容明確，案例相對(duì)完善，實(shí)踐環(huán)節(jié)順利開(kāi)展。

（5）基于項(xiàng)目導(dǎo)入和分層式任務(wù)驅(qū)動(dòng)“數(shù)據(jù)挖掘”教學(xué)綜合評(píng)價(jià)，改進(jìn)和完善。實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，對(duì)教學(xué)案例內(nèi)容繼續(xù)補(bǔ)充和更新，學(xué)生實(shí)踐內(nèi)容也逐步完善。

3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

通過(guò)案例分析，教師科研項(xiàng)目引入，促進(jìn)課堂理論教學(xué)聯(lián)系實(shí)際，使得課程教學(xué)內(nèi)容更加豐富和生動(dòng)，抽象的理論知識(shí)更加容易理解，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果。通過(guò)分層任務(wù)驅(qū)動(dòng)，確保不同發(fā)展方向的學(xué)生都能從恰當(dāng)?shù)狞c(diǎn)切入，開(kāi)展有針對(duì)性的實(shí)踐學(xué)習(xí)活動(dòng)，以學(xué)生為主體，尊重學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)，因材施教，讓不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生各有所得。課下實(shí)踐學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展，使得課堂內(nèi)外整體教學(xué)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，課堂內(nèi)外相互補(bǔ)充，保證理論的學(xué)習(xí)和掌握。同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的團(tuán)結(jié)、協(xié)作、溝通能力，為適應(yīng)社會(huì)工作奠定基礎(chǔ)。

4 總結(jié)

本研究成果主要應(yīng)用于信管專業(yè)“數(shù)據(jù)挖掘”課程的教學(xué)中，主要面向信管大三的學(xué)生，方法成熟后也可以應(yīng)用于其他專業(yè)或研究生“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)，同時(shí)可以拓展到一些類似的理論課程教學(xué)中。

通過(guò)課程教學(xué)內(nèi)容、形式的改革，調(diào)整教學(xué)思路和方法，更新人才培養(yǎng)理念。以社會(huì)需求和應(yīng)用為導(dǎo)向，構(gòu)建以學(xué)生為主的課程教與學(xué)的新模式。把能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高有機(jī)統(tǒng)一起來(lái)，提升學(xué)生綜合競(jìng)爭(zhēng)力，為社會(huì)培養(yǎng)高質(zhì)量的綜合性人才。

項(xiàng)目資助：教育教學(xué)改革項(xiàng)目KG-2015-23； KG-2015-24

參考文獻(xiàn)

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