基于需求驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)改革研究

郭崗磊 武苗苗

摘? ?要：隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的應(yīng)用，許多行業(yè)的數(shù)據(jù)呈爆炸式增長(zhǎng)。挖掘、分析海量數(shù)據(jù)背后的規(guī)律及趨勢(shì)，已成為當(dāng)前各行業(yè)研究的重點(diǎn)。面對(duì)社會(huì)發(fā)展和學(xué)科發(fā)展的需要，各高校許多專業(yè)開(kāi)設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘課程。然而，學(xué)生的基礎(chǔ)和專業(yè)需求有所不同，有必要重新對(duì)課程進(jìn)行定位、調(diào)整課程體系、優(yōu)化課程內(nèi)容、轉(zhuǎn)化課程方法，采用多元化的考核形式，全面提升數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)質(zhì)量。文章對(duì)此展開(kāi)了分析。

關(guān)鍵詞：需求驅(qū)動(dòng);數(shù)據(jù)挖掘;教學(xué)改革

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的普及，人們已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，面臨海量的數(shù)據(jù)信息。如何挖掘和分析海量信息背后所存在的規(guī)律、模式和趨勢(shì)，已經(jīng)成為當(dāng)前各行各業(yè)研究的重點(diǎn)。對(duì)此，為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，相當(dāng)一部分專業(yè)已開(kāi)設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘課程。數(shù)據(jù)挖掘是一門綜合性很強(qiáng)的交叉學(xué)科，涉及統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)庫(kù)、高性能計(jì)算、模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)等多學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容，是一門以數(shù)據(jù)理論知識(shí)為基礎(chǔ)、以方法論為核心，重視創(chuàng)新能力培養(yǎng)與訓(xùn)練的綜合性學(xué)科[1]。

1? ? 數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)許多高校已經(jīng)開(kāi)設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)的課程，但在課程的理論與應(yīng)用層面上還與社會(huì)需求存在較大差距?？傮w來(lái)看，存在以下幾方面的問(wèn)題。

1.1? 課程定位不清楚，不能滿足社會(huì)、學(xué)生和學(xué)科發(fā)展需要

目前，開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)挖掘課程的專業(yè)比較多，除了計(jì)算機(jī)類專業(yè)，還包括一些計(jì)算機(jī)能力比較薄弱的經(jīng)管類專業(yè)。不同的學(xué)生對(duì)課程的需求及掌握程度有所不同。很多專業(yè)開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)挖掘課時(shí)存在定位不清的問(wèn)題。在開(kāi)展教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，過(guò)于強(qiáng)調(diào)理論性教學(xué)，而沒(méi)有針對(duì)專業(yè)和學(xué)生需要進(jìn)行應(yīng)用實(shí)踐設(shè)計(jì)。事實(shí)上，不同學(xué)科對(duì)數(shù)據(jù)挖掘課程的內(nèi)容和實(shí)踐是有所區(qū)別的，如果不能針對(duì)專業(yè)和學(xué)生特點(diǎn)對(duì)課程進(jìn)行定位，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)挖掘課程的適用性和實(shí)用性都不強(qiáng)，不能滿足社會(huì)需要，也不能滿足專業(yè)和學(xué)生需要。

1.2? 課程體系有待優(yōu)化

數(shù)據(jù)挖掘課程是一門新興交叉學(xué)科，包括統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)庫(kù)、高性能計(jì)算、模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)等方面的知識(shí)，涉及的知識(shí)內(nèi)容廣泛、理論深?yuàn)W，學(xué)習(xí)的難度也比較大。而目前的課程體系重視理論教學(xué)，內(nèi)容多、難度深，忽略了專業(yè)英語(yǔ)，缺乏專業(yè)性特點(diǎn)，且對(duì)某些學(xué)生來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)難度偏高。此外，不同的專業(yè)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)需求有所不同，因此，本課程體系有待優(yōu)化，有必要簡(jiǎn)化理論知識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生數(shù)據(jù)挖掘的實(shí)踐能力。

1.3? 教學(xué)方法比較單一

數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)內(nèi)容枯燥晦澀，而當(dāng)前高校主要采用教授授課的單一教學(xué)模式。這種教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得數(shù)據(jù)挖掘課堂的教學(xué)效果不佳。

2? ? 數(shù)據(jù)挖掘課程的需求驅(qū)動(dòng)因素

2.1? 大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)數(shù)據(jù)挖掘人才的需求

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)云計(jì)算和人工智能等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘已經(jīng)廣泛應(yīng)用于財(cái)務(wù)金融、電子商務(wù)、市場(chǎng)營(yíng)銷、加工、通訊、物流、生化及社會(huì)醫(yī)療服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域。這些領(lǐng)域的快速發(fā)展已經(jīng)離不開(kāi)數(shù)據(jù)發(fā)掘的發(fā)展。近年來(lái)，這些領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)挖掘人才的需求迅速增加，而相關(guān)人才的培養(yǎng)嚴(yán)重滯后于需求。目前，數(shù)據(jù)挖掘人才的缺口很大，很多企業(yè)高薪都難以聘請(qǐng)到相關(guān)的人才?？傮w來(lái)看，數(shù)據(jù)挖掘的人才培養(yǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)挖掘知識(shí)與應(yīng)用的培養(yǎng)。

2.2? 學(xué)科專業(yè)發(fā)展產(chǎn)生數(shù)據(jù)挖掘課程內(nèi)容需求

到2018年年末，已經(jīng)有35所高校申報(bào)了大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)，全國(guó)有70%以上的高校開(kāi)設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)課程，除了計(jì)算類專業(yè)，還包括通信控制類專業(yè)、數(shù)學(xué)類專業(yè)、經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)等。不同的專業(yè)面向的學(xué)生不同，其對(duì)數(shù)據(jù)挖掘的知識(shí)和技能要求也有所不同。此外，數(shù)據(jù)挖掘課程對(duì)數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類課程有所要求，而對(duì)于一些專業(yè)來(lái)講，這些知識(shí)和技能相對(duì)比較薄弱，相關(guān)課程銜接存在一定問(wèn)題。對(duì)此，有必要針對(duì)這些問(wèn)題，對(duì)數(shù)據(jù)挖掘課程體系及教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革和優(yōu)化，以滿足各學(xué)科發(fā)展的需要。

3? ? 數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)改革探索

通過(guò)分析數(shù)據(jù)挖掘課程存在的問(wèn)題及相關(guān)需求，有必要在課程體系及內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行改革。

3.1? 課程體系的改革與優(yōu)化

數(shù)據(jù)挖掘是一門新興的交叉學(xué)科，包含統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)庫(kù)、高性能計(jì)算、模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)等多學(xué)科的知識(shí)。其理論知識(shí)深、內(nèi)容廣泛、學(xué)習(xí)難度大，且不同學(xué)科對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的深度和應(yīng)用要求也有所不同。因此，有必要針對(duì)不同專業(yè)優(yōu)化課程體系。在此，以經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)為例進(jìn)行說(shuō)明。經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)的計(jì)算機(jī)水平和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)相對(duì)比較薄弱，他們主要學(xué)習(xí)對(duì)經(jīng)濟(jì)、營(yíng)銷等方面的大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和處理，從中發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律，而數(shù)據(jù)挖掘的知識(shí)和理論對(duì)于他們來(lái)說(shuō)比較難。對(duì)此，在課程系統(tǒng)構(gòu)建上，可以設(shè)置一些先修課程，如統(tǒng)計(jì)學(xué)、管理運(yùn)籌學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)等。通過(guò)這些基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握數(shù)學(xué)及計(jì)算機(jī)相關(guān)理論知識(shí)，從而為數(shù)據(jù)挖掘課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

3.2? 教學(xué)內(nèi)容的改革與優(yōu)化

根據(jù)學(xué)科要求，對(duì)數(shù)據(jù)挖掘教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。不同學(xué)科對(duì)數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用的要求有所不同，數(shù)學(xué)類和計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)挖掘要求比較高，他們需要詳細(xì)掌握數(shù)據(jù)挖掘的相關(guān)算法及應(yīng)用，還要能自己編程設(shè)計(jì)新的數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)等算法。這類專業(yè)就需要在數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)理論知識(shí)上有足夠的深度和廣度，甚至需要通過(guò)多門課程來(lái)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)內(nèi)容。對(duì)于經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)，由于其主要要求對(duì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析處理，理論知識(shí)要求相對(duì)較低。對(duì)此，可以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)挖掘的理論知識(shí)，強(qiáng)化數(shù)據(jù)挖掘在經(jīng)濟(jì)管理方面的應(yīng)用實(shí)踐，通過(guò)引入經(jīng)濟(jì)管理方面的數(shù)據(jù)挖掘項(xiàng)目[2]和競(jìng)賽[3]來(lái)提高課程的實(shí)踐性，同時(shí)通過(guò)完成項(xiàng)目的實(shí)踐來(lái)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)挖掘理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。

3.3? 轉(zhuǎn)變教學(xué)方式

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘教學(xué)方式過(guò)于單一，偏重于數(shù)學(xué)模型和算法的理論學(xué)習(xí)，內(nèi)容枯燥、晦澀難懂，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣往往比較低，課堂教學(xué)效果也不佳。對(duì)此，有必要轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，同時(shí)可以借助網(wǎng)絡(luò)資源開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式。讓學(xué)生在課前通過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)理論知識(shí)，課中通過(guò)項(xiàng)目學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘方法的具體應(yīng)用。這不僅提高了課程的實(shí)踐性，還能夠通過(guò)項(xiàng)目和競(jìng)賽來(lái)提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣和積極性。同時(shí)，教師進(jìn)一步講解課程的難點(diǎn)和重點(diǎn)，讓學(xué)生能夠在做中學(xué)、學(xué)中做。教師在授課過(guò)程中，應(yīng)該盡量結(jié)合當(dāng)前流行的教學(xué)手段和方法，如雨課堂等，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[4]，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并反饋學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題，確保學(xué)生真正掌握數(shù)據(jù)挖掘的方法和技能。

3.4? 教學(xué)效果考核與評(píng)價(jià)的改革與優(yōu)化

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘課堂采用期末考試的方式來(lái)考核，內(nèi)容主要為理論知識(shí)，而對(duì)技能和實(shí)踐的考核則相對(duì)缺乏。數(shù)據(jù)挖掘本身就是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，需要理論與實(shí)踐相結(jié)合。因此，有必要轉(zhuǎn)變?cè)瓉?lái)單一的考核模式，采用多元化的考核方式。對(duì)此，考核成績(jī)可以由平時(shí)項(xiàng)目實(shí)踐成績(jī)、作業(yè)成績(jī)、競(jìng)賽加分和期末考試成績(jī)組成。通過(guò)提高平時(shí)作業(yè)和實(shí)踐成績(jī)的考核比例，促使學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)。對(duì)于不同專業(yè)的學(xué)生，可以根據(jù)其興趣愛(ài)好對(duì)考核內(nèi)容和項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)整，鼓勵(lì)理論知識(shí)好的學(xué)生改進(jìn)算法、鉆研模型、做出創(chuàng)新;對(duì)于實(shí)踐技能比較好的學(xué)生，可以鼓勵(lì)其參加學(xué)科競(jìng)賽等。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療、人工智能等領(lǐng)域信息數(shù)據(jù)量的爆炸式增長(zhǎng)，要掌握當(dāng)中的發(fā)展規(guī)律就離不開(kāi)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。因此，數(shù)據(jù)挖掘技能和方法就成了當(dāng)代大學(xué)生必備的社會(huì)技能之一。鑒于許多高校的相當(dāng)一部分專業(yè)開(kāi)設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘課程，從社會(huì)需求和學(xué)科需求出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前數(shù)據(jù)挖掘課程存在的一些問(wèn)題，本研究認(rèn)為，有必要重新優(yōu)化課程體系和課程內(nèi)容，轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，采用多元化的考核方式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而全面提升其數(shù)據(jù)挖掘的理論和技能水平。

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