基于數(shù)據(jù)挖掘的高職院校課程體系建設(shè)和優(yōu)化的應(yīng)用研究

曾振東

摘要：隨著高職院校在國內(nèi)教育領(lǐng)域占據(jù)地位的逐步提升，高職院校教學(xué)質(zhì)量也引起了教育部門的高度重視。由于高職高專院校對(duì)人才的培養(yǎng)更加注重實(shí)訓(xùn)能力，所以，課程體系的建設(shè)較之普通高校有著一定程度的差別，如何實(shí)現(xiàn)高職院校課程體系建設(shè)的科學(xué)性和合理性成為了目前高職院校管理者所面臨的一項(xiàng)重大研究課題。該文主要以數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為基礎(chǔ)，探討其在高職院校課程體系建設(shè)和優(yōu)化中的應(yīng)用，以此來為高職院校更科學(xué)的構(gòu)建符合其發(fā)展目標(biāo)的課程體系提供有力的決策支持，進(jìn)而提升高職院校的教育教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；高職院校；課程體系；設(shè)計(jì)與優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）04-0104-03

在素質(zhì)教育理念不斷深入的情況下，高職院校對(duì)于人才培養(yǎng)目標(biāo)的制定，也逐步傾向于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。近年來，為了從根本上實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，高職院校對(duì)課程體系進(jìn)行了不斷優(yōu)化與完善，同時(shí)借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對(duì)課程體系建設(shè)中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析、總結(jié)，以此來給課程體系建設(shè)的科學(xué)性和完善性提供保障，這一舉措，對(duì)高職院校教學(xué)質(zhì)量的提升也起著很大的推動(dòng)作用。

1 數(shù)據(jù)挖掘概述

1.1 數(shù)據(jù)挖掘的概念

所謂數(shù)據(jù)挖掘，主要是指利用特定的算法在大量數(shù)據(jù)信息中搜索隱藏于其中信息的過程。數(shù)據(jù)挖掘是依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種信息搜索技術(shù)，在信息搜索過程中，不僅包含了必要的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，同時(shí)還要借助在線處理分析、情報(bào)檢索、專家系統(tǒng)和模式識(shí)別等方法，來實(shí)現(xiàn)信息搜索的快速性和準(zhǔn)確性。與其他數(shù)據(jù)信息搜索技術(shù)相比，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的適用對(duì)象更加廣泛，無論是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)還是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，都可通過處理后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘，因此，具有更高的應(yīng)用價(jià)值。

1.2 數(shù)據(jù)挖掘的功能及過程

描述和預(yù)測是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的兩個(gè)主要功能，其中，描述功能主要是通過對(duì)數(shù)據(jù)信息共同特點(diǎn)及聯(lián)系的分析，對(duì)其進(jìn)行歸類、匯總，相關(guān)技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)分析、聚類分析和偏差檢測等。預(yù)測功能則主要是以現(xiàn)有數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，按照一定規(guī)律對(duì)未知的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，主要包括統(tǒng)計(jì)方法、序列模式和關(guān)聯(lián)規(guī)則等，本文在對(duì)高職院校課程體系進(jìn)行建設(shè)和優(yōu)化時(shí)所依據(jù)的就是關(guān)聯(lián)規(guī)則。數(shù)據(jù)挖掘的具體過程如圖1所示。

2 高職院校傳統(tǒng)課程體系建設(shè)中存在的問題

高職院校課程體系建設(shè)在教學(xué)改革背景下顯得尤為重要，不僅關(guān)系著教學(xué)質(zhì)量的提升，是學(xué)校人才培養(yǎng)的基石，同時(shí)也是高職院?？沙掷m(xù)發(fā)展的根本保障。高職院校傳統(tǒng)課程體系建設(shè)中存在諸多問題，只有將這些問題一一解決，才能夠使課程體系更具科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育現(xiàn)代化。

2.1 課程體系結(jié)構(gòu)不符合高職院校的教育特點(diǎn)

在過去的時(shí)間里，盡管高職院校管理者在制定課程體系時(shí)，充分考慮了教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，致使課程體系結(jié)構(gòu)具有一定程度的科學(xué)性和合理性，但隨著素質(zhì)教育理念的不斷深入，“以人為本”的教學(xué)理念逐漸被重視起來，將該理念融入到課程體系中勢在必行，傳統(tǒng)課程體系并沒有對(duì)此給予過多關(guān)注，所以在全新教學(xué)理念下，顯得相對(duì)而言滯后了一些。與此同時(shí)，沒有考慮生源狀況和學(xué)生需求多元化這一問題也使課程體系結(jié)構(gòu)的科學(xué)性大打折扣，不僅導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)面窄，而且學(xué)習(xí)效率不高，增加了高職學(xué)生的就業(yè)難度。

2.2 課程設(shè)置缺乏針對(duì)性

目前，大部分高職院校在課程體系建設(shè)時(shí)，容易受到辦學(xué)形式的影響，從而隨意更改課程內(nèi)容，導(dǎo)致基礎(chǔ)課和文化課的內(nèi)容銜接不恰當(dāng)，甚至脫節(jié)，不能形成一個(gè)完整的教學(xué)體系。此外，部分高職院校課程設(shè)置時(shí)采取“拿來主義”，沒有從結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)制定教材，而是隨便訂購、使用，導(dǎo)致教材中部分內(nèi)容與學(xué)生專業(yè)并不相符，給教學(xué)活動(dòng)造成了困難。

2.3 理論與實(shí)踐聯(lián)系不夠緊密

高等職業(yè)教育以“為生產(chǎn)、服務(wù)、管理第一線培養(yǎng)高級(jí)技能實(shí)用性人才”為目的，要求畢業(yè)生具有一定崗位職業(yè)能力的針對(duì)性和適應(yīng)性，主要從事成熟技術(shù)的應(yīng)用與運(yùn)作。這一辦學(xué)目標(biāo)決定了其課程設(shè)置必須將理論與實(shí)踐的結(jié)合充分體現(xiàn)出來。但就實(shí)際情況來看，整個(gè)課程體系結(jié)構(gòu)理論和實(shí)踐相脫節(jié)的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，并不能為教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供幫助，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）理論課和實(shí)踐課比例不等。目前，高職院校的課程體系結(jié)構(gòu)普遍存在理論課課時(shí)多，實(shí)踐課課時(shí)少的情況。很多學(xué)校設(shè)置為2：1，甚至還有部分院校是3：1。在這種課程體系下，學(xué)生理論知識(shí)沒有足夠的實(shí)踐活動(dòng)來鞏固，久而久之，學(xué)生的實(shí)踐操作能力勢必會(huì)受到影響。2）基礎(chǔ)課為專業(yè)課服務(wù)的觀念薄弱?；A(chǔ)課和專業(yè)課是高職課程體系的兩個(gè)重要組成部分，在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的過程中缺一不可。但目前高職院校的基礎(chǔ)課教師和專業(yè)課教師存在各自為政，互不干涉的現(xiàn)象，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容不能有效結(jié)合，理論與實(shí)踐相互脫節(jié)。3）課程內(nèi)容陳舊，缺乏實(shí)用性。一方面，理論課的內(nèi)容陳舊知識(shí)過多，而且容量較大，缺乏實(shí)用性；另一方面，專業(yè)課程內(nèi)容的設(shè)置與工作崗位沒有密切聯(lián)系，一些已經(jīng)被市場淘汰的技術(shù)、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)仍然會(huì)出現(xiàn)在高職課堂上。這樣一來，無論高職院校教學(xué)質(zhì)量多高，培養(yǎng)出來的學(xué)生也無法滿足經(jīng)濟(jì)市場的發(fā)展需求。4）課程內(nèi)容存在重復(fù)、教學(xué)方式方法偏重于以教師為主的單向灌輸。學(xué)生在課堂上的主體地位沒有得到充分體現(xiàn)，學(xué)習(xí)效率不高，也是當(dāng)前高職院校課程體系建設(shè)的一個(gè)弊端所在。

3 基于數(shù)據(jù)挖掘的高職院校課程體系建設(shè)和優(yōu)化的應(yīng)用研究

從上文的分析我們能夠看出，當(dāng)前高職院校課程體系的構(gòu)建存在諸多問題，這不僅會(huì)影響到教學(xué)質(zhì)量的提升，而且還會(huì)阻礙高職院校的可持續(xù)發(fā)展。因此，加大課程體系建設(shè)和優(yōu)化力度，從根本上提高課程體系建設(shè)質(zhì)量至關(guān)重要。本次研究主要以數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為主，采用關(guān)聯(lián)分析的方法，利用學(xué)生幾門課的成績找出學(xué)生成績所開設(shè)課程之間隱藏的聯(lián)系，并以此為依據(jù)對(duì)當(dāng)前高職院校課程體系進(jìn)行優(yōu)化與完善。

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

本次研究的數(shù)據(jù)主要來自于某一高職院校成績數(shù)據(jù)庫，從大量成績數(shù)據(jù)中，我們選取2015級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)學(xué)生的4門功課作為研究對(duì)象，這4門功課分別為：計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理與配置和云計(jì)算與虛擬化服務(wù)。其中，計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理與配置是基礎(chǔ)課程，云計(jì)算與虛擬化服務(wù)則為專業(yè)課程。為了方便對(duì)成績數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，筆者將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理、統(tǒng)計(jì)。見表1：

表格中的數(shù)字“1”和“0”表示的是事務(wù)中是否存在某一項(xiàng)目。上文中提到的4門課程是該高職院校教學(xué)改革的重點(diǎn)學(xué)科，每一門課程都實(shí)現(xiàn)了“教”、“學(xué)”、“做”一體化改革，同時(shí)也對(duì)課程評(píng)價(jià)體系進(jìn)行了優(yōu)化與完善，只有“教”、“學(xué)”、“做”三個(gè)環(huán)節(jié)總評(píng)在80分以上，才能視為優(yōu)秀，表格中數(shù)字“1”代表的就是存在優(yōu)秀項(xiàng)，數(shù)字“0”則代表不存在該項(xiàng)。同時(shí)，為了方便書寫，我們將4門課程也采用相應(yīng)的字母代替，計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理與配置和云計(jì)算與虛擬化服務(wù)的各門成績分別為：a1、b1、c1、d1。

3.2 APriori關(guān)聯(lián)算法的應(yīng)用

支持度和置信度是數(shù)據(jù)挖掘中關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的兩個(gè)重要因素，兩者缺一不可。所以，我們?nèi)粝雽?duì)上述成績數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，首要任務(wù)就是確定支持度和置信度。假設(shè)最小支持度和置信度分別為33.3%和60%。數(shù)據(jù)庫中有30個(gè)事務(wù)，即|D|=30，使用APriori關(guān)聯(lián)算法尋找D的頻繁項(xiàng)集。在算法的第一次迭代，每個(gè)項(xiàng)都是候選1-項(xiàng)集的集合E3的組成部分。APriori關(guān)聯(lián)算法對(duì)所有事務(wù)進(jìn)行簡單掃描，然后將每個(gè)事務(wù)出現(xiàn)的次數(shù)記錄下來。最小事務(wù)支持計(jì)數(shù)為10，即min_SuP=10/30=33.3%，可以確定頻繁1-項(xiàng)的集合L1，它由具有最小支持度的候選1-項(xiàng)集組成。L1項(xiàng)集計(jì)算完成后，接下來就是發(fā)現(xiàn)L2項(xiàng)集，這一環(huán)節(jié)主要采用自然連接算法，通過該算法產(chǎn)生L2的候選項(xiàng)集C2。掃描D中所有事務(wù)，計(jì)算C2中每個(gè)候選項(xiàng)集的支持計(jì)數(shù)并確定頻繁2-項(xiàng)集的集合L2，它由具有最小支持度的候選2-項(xiàng)集組成。如果在實(shí)際分析過程中需要產(chǎn)生候選3-項(xiàng)集的集合C3，同樣可以采用上述算法進(jìn)行計(jì)算。

就APriori關(guān)聯(lián)算法的計(jì)算原理來看，計(jì)算過程中所涉及的頻繁項(xiàng)集的所有子集都應(yīng)是頻繁的，如果某個(gè)子集不能滿足頻繁要求，那么就應(yīng)將其從集合中剔除。在對(duì)該高職院校學(xué)生成績數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)前兩個(gè)候選是不能滿足頻繁需求的，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘時(shí)，需要將其從C3中刪除。這樣，我們在此后掃描D確定L3的時(shí)候就可以不用考慮它們的計(jì)數(shù)值。掃描D中事務(wù)生成L3，它由具有最小支持度的候選3-項(xiàng)集組成。至此算法終止，找到了所有的頻繁項(xiàng)集。過程如下：

支持度計(jì)算完成之后，接下來就是根據(jù)置信度公式計(jì)算最終頻繁項(xiàng)的各非空子集的置信度，具體計(jì)算結(jié)果如下：

E3=E2ΛE4，confidence=10/30=76.9%

E2=E3ΛE4，confidence=15/30=66.6%

E4=E2ΛE3，confidence=10/16=62.5%

E2ΛE3=E4，confidence=10/12=83.3%

E3ΛE4=E2，confidence=10/10=100%

E2ΛE4=E3，confidence=10/13=76.9%

上文我們假設(shè)最小置信度應(yīng)為60%，以上計(jì)算結(jié)果均大于這一數(shù)值，因此上述內(nèi)容均具有參考價(jià)值，由此產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)規(guī)則為：

1） E3優(yōu)秀時(shí)，E2ΛE4中同時(shí)優(yōu)秀的可能性大于76.9%

2） E2優(yōu)秀時(shí)，E3ΛE4中同時(shí)優(yōu)秀的可能性大于66.6%

3） E4優(yōu)秀時(shí)，E2ΛE3中同時(shí)優(yōu)秀的可能性大于62.5%

4） E2ΛE3同時(shí)優(yōu)秀時(shí)，E4中優(yōu)秀的可能性大于83.3%

5） E3ΛE4同時(shí)優(yōu)秀時(shí)，E2中優(yōu)秀的可能性大于100%

6） E2ΛE4同時(shí)優(yōu)秀時(shí)，E3中優(yōu)秀的可能性大于76.9%

3.3 研究結(jié)果

通常上述研究結(jié)果我們可以看出，在本次研究所選取的4門課程中，除計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)這一學(xué)科之外，其他三門課程之間存在著必然聯(lián)系，每一門課程成績對(duì)其他課程成績都有著不同程度的影響。從數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理與配置作為非常重要的兩門專業(yè)技術(shù)課，對(duì)云計(jì)算與虛擬化服務(wù)這一專業(yè)課的影響很大。反之，云計(jì)算與虛擬化服務(wù)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理與配置這兩門課的影響卻較小。由此可見，高職院校管理者在對(duì)計(jì)算機(jī)工程系進(jìn)行課程建設(shè)時(shí)，需要將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理與配置作為主要課程，而云計(jì)算與虛擬化服務(wù)這門課程則可以根據(jù)企業(yè)和用人單位的需求選擇是否開設(shè)。專業(yè)課開設(shè)于專業(yè)基礎(chǔ)課之后，結(jié)合以上數(shù)據(jù)，我們可以認(rèn)為它們對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課的影響并不大，所以專業(yè)課可以根據(jù)社會(huì)的需求靈活設(shè)置，這個(gè)結(jié)果可以應(yīng)用于當(dāng)前形勢下的高職教育。高職教育培養(yǎng)的是符合市場需要的應(yīng)用型人才，因此必須根據(jù)市場變化靈活地安排課程，參考本研究結(jié)果可以合理安排每個(gè)學(xué)期的課程。

4 結(jié)束語

綜上所述，課程體系建設(shè)與優(yōu)化是否科學(xué)、完善，不僅關(guān)系著高職院校教學(xué)質(zhì)量的提升，而且對(duì)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)也具有很大促進(jìn)作用。從本文的分析我們可以看出，課程體系建設(shè)若想滿足教學(xué)需求，就必須從多方面著手，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)課程體系構(gòu)建中涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整合，除了要更新課程內(nèi)容，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)之外，還要注重理論與實(shí)踐的有效融合。除此之外，在對(duì)高職院校課程體系進(jìn)行建設(shè)的時(shí)候，還應(yīng)該考慮基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間存在的聯(lián)系，使課程體系中的每門課程都能相互銜接，使其構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體。只有這樣，才能夠確保課程體系建設(shè)符合高職院校的辦學(xué)理念和教學(xué)目標(biāo)，為教學(xué)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)提供充足的保障。

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