互聯(lián)網(wǎng)背景下數(shù)據(jù)挖掘課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)探索與實(shí)踐

謝賢芬，古萬(wàn)榮，王斌會(huì)

(1.暨南大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，廣州 510632；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣州 510642；3.暨南大學(xué)管理學(xué)院，廣州 510642；4.暨南大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，廣州 510632)

0 引言

近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)的興起，社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活各領(lǐng)域產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)信息，例如國(guó)家經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、新聞媒體數(shù)據(jù)、金融股票數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)(視頻、音頻、圖像)、工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)等。海量數(shù)據(jù)蘊(yùn)含著豐富而寶貴的信息，可以為國(guó)家經(jīng)濟(jì)決策、社會(huì)輿情分析、新聞數(shù)據(jù)挖掘、商業(yè)智能決策、預(yù)警監(jiān)控等提供重要的數(shù)據(jù)支撐與決策依據(jù)。在此環(huán)境下，數(shù)據(jù)挖掘作為最常用的數(shù)據(jù)分析手段在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)挖掘作為一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的交叉學(xué)科，涉及的知識(shí)內(nèi)容包括統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)據(jù)建模、分類(lèi)、算法優(yōu)化、模式識(shí)別及預(yù)測(cè)等。在數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)課程的教學(xué)過(guò)程中，如何基于云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)處理工具，科學(xué)地講授對(duì)多源海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理及分析的過(guò)程，對(duì)提高學(xué)生利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)處理各領(lǐng)域問(wèn)題的能力具有重要的作用。

數(shù)據(jù)挖掘是一門(mén)發(fā)展前景廣闊的應(yīng)用型課程，可應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，解決很多實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，因此很多高校在本科相關(guān)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)方案中均開(kāi)設(shè)了此課程，該課程的教學(xué)模式研究也得到了不少學(xué)者的關(guān)注。孫瑞娜[1]詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)現(xiàn)狀，認(rèn)為主要有三個(gè)缺點(diǎn)：教學(xué)內(nèi)容難，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高；教學(xué)模式及教學(xué)資源單一；實(shí)踐教學(xué)較為欠缺。針對(duì)這三個(gè)問(wèn)題提出了解決方案，認(rèn)為需利用網(wǎng)絡(luò)資源及相關(guān)新信息技術(shù)提高學(xué)生對(duì)該課程的興趣，引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)據(jù)挖掘方法進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)通過(guò)考核方式的改革，合理分配實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)的學(xué)時(shí)，使兩者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，達(dá)到更好的教學(xué)效果。同樣認(rèn)為數(shù)據(jù)挖掘課程實(shí)踐部分欠缺的還有文獻(xiàn)[2]，該文提出應(yīng)針對(duì)不同的專(zhuān)業(yè)和學(xué)生進(jìn)行不同的應(yīng)用實(shí)踐設(shè)計(jì)，對(duì)不同學(xué)科的特點(diǎn)對(duì)課程進(jìn)行定位，才能滿(mǎn)足社會(huì)實(shí)踐的具體需求。黃劍[3]提出了符合數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)特點(diǎn)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)探究式教學(xué)模式，該教學(xué)模式以學(xué)生為主體，教師的作用主要是負(fù)責(zé)組織教學(xué)和布置任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生基于任務(wù)要求學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，從而提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。商俊燕[4]和高銘悅[5]都認(rèn)為應(yīng)采用以提高學(xué)生分析解決實(shí)際問(wèn)題能力為目標(biāo)的案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，同樣強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐教學(xué)的重要性，并且要基于學(xué)科特點(diǎn)及人才培養(yǎng)方案來(lái)制定案例。郭傳好[6]認(rèn)為數(shù)據(jù)挖掘課程的教與學(xué)應(yīng)能滿(mǎn)足社會(huì)的需求、學(xué)生的需求和學(xué)科專(zhuān)業(yè)的發(fā)展需求，從這三個(gè)需求出發(fā)，對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式等方面進(jìn)行了深入探討，得到了一些提高教學(xué)質(zhì)量的結(jié)論，如采用多元化的考評(píng)方式、考察學(xué)生的創(chuàng)新能力等，以此提升課程教學(xué)質(zhì)量。

除了教學(xué)模式及教學(xué)方法的研究[7-9]之外，也有不少學(xué)者引入各種新教育技術(shù)手段對(duì)數(shù)據(jù)挖掘課程進(jìn)行教學(xué)改革。白妮[10]將“微課”和“雨課堂”智慧教學(xué)平臺(tái)結(jié)合起來(lái)，對(duì)其從課前應(yīng)用、課中應(yīng)用及課后應(yīng)用等多方面進(jìn)行了分析。陳二陽(yáng)和袁姜紅[11]深入研究翻轉(zhuǎn)課堂在實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)課程中的教學(xué)角色單一的問(wèn)題。同樣在教學(xué)過(guò)程中利用各類(lèi)智慧教學(xué)平臺(tái)的文獻(xiàn)有文獻(xiàn)[12-17]。還有一些文獻(xiàn)是對(duì)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)數(shù)據(jù)挖掘課程中的數(shù)據(jù)思維能力培養(yǎng)方法進(jìn)行了探索，王建新[18]以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為目標(biāo)，探討了數(shù)據(jù)挖掘課程中數(shù)據(jù)思維能力培養(yǎng)的特征及方式，詳細(xì)介紹了相應(yīng)的教學(xué)方案和教學(xué)措施，說(shuō)明了實(shí)踐教學(xué)效果。黃浩等人[19]從數(shù)據(jù)挖掘課程中存在的問(wèn)題出發(fā)，探討了融合案例穿透教學(xué)、能力拓展比賽等的教學(xué)方法，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升學(xué)生將所學(xué)知識(shí)合理應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的能力。

與前面文獻(xiàn)相比，本文的改進(jìn)及創(chuàng)新之處在于，將混合式教學(xué)模型與MOOC、雨課堂結(jié)合起來(lái)，結(jié)合課程跨學(xué)科的特點(diǎn)，提出將課程教學(xué)內(nèi)容與項(xiàng)目結(jié)合起來(lái)，形成“項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)的案例教學(xué)方法”，解決實(shí)踐教學(xué)不足的問(wèn)題，并對(duì)課程的考核和評(píng)價(jià)方式進(jìn)行改革。這種方式可使學(xué)生了解學(xué)科前沿與社會(huì)發(fā)展需求動(dòng)態(tài)，在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及動(dòng)手能力的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造思維能力。教學(xué)改革實(shí)踐方面，以暨南大學(xué)公共選修課《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》課程為例，針對(duì)該課程的教學(xué)實(shí)際狀況，嘗試線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式。這種混合式教學(xué)模式的應(yīng)用實(shí)踐，進(jìn)一步完善并推動(dòng)了數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)改革，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

1 混合式教學(xué)模式

(1)基本概述

混合式教學(xué)(Blending Learning)的概念最早在20世紀(jì)90年代提出，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，這種教學(xué)模式得到了極大的提升及應(yīng)用?；旌鲜浇虒W(xué)的演變過(guò)程分為三個(gè)階段[20]：第一個(gè)階段是從20世紀(jì)90年代到2006年，這一階段的側(cè)重點(diǎn)是信息技術(shù)的使用，主要是探討如何利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)上教學(xué)，嘗試將多種信息技術(shù)應(yīng)用于各類(lèi)課程的教學(xué)過(guò)程中；第二個(gè)階段是從2007年到2013年，在信息技術(shù)較成熟的基礎(chǔ)上，著重研究這種混合教學(xué)模式下的師生互動(dòng)形式，主要探索了如何對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，以及加強(qiáng)教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的溝通與團(tuán)體協(xié)作；第三階段是從2014年至今的互聯(lián)網(wǎng)階段，這一階段的重點(diǎn)是將學(xué)生的親身體驗(yàn)作為關(guān)注重點(diǎn)，整個(gè)教學(xué)理念以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，由教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)體驗(yàn)之中，引導(dǎo)方式可以是以任務(wù)的形式，也可以是以案例、項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)等形式。因此，這一階段也衍生出多種教學(xué)方式，如虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)、混合式一流課程教學(xué)，等等。

目前的混合式教學(xué)是在不摒棄傳統(tǒng)線(xiàn)下教學(xué)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字化線(xiàn)上學(xué)習(xí)的長(zhǎng)處，充分發(fā)揮教師監(jiān)控教學(xué)過(guò)程的引導(dǎo)作用。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，要充分體現(xiàn)學(xué)生作為主體的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，其特點(diǎn)主要有四個(gè)：第一，學(xué)生應(yīng)具有較強(qiáng)的主動(dòng)性。根據(jù)課程的培養(yǎng)方案和要求，建立學(xué)習(xí)資源豐富的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生通過(guò)該平臺(tái)即可進(jìn)行課程內(nèi)容的自主學(xué)習(xí)。第二，學(xué)生應(yīng)具有較大的學(xué)習(xí)興趣。課程資源的設(shè)計(jì)應(yīng)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣同時(shí)也要具有很強(qiáng)的應(yīng)用性。第三，增加教師-學(xué)生及學(xué)生-學(xué)生之間的多元互動(dòng)，良好的交流及互動(dòng)是提升學(xué)生能力的一個(gè)基本條件。第四，具備監(jiān)控學(xué)習(xí)過(guò)程的功能。學(xué)生在學(xué)習(xí)平臺(tái)上的瀏覽、學(xué)習(xí)、測(cè)試、發(fā)言、提問(wèn)等情況都應(yīng)記錄并保存下來(lái)，為進(jìn)一步的教學(xué)改革提供數(shù)據(jù)支撐。

(2)線(xiàn)上教學(xué)方式的偏好性調(diào)查

2020年上半年由于受到新冠疫情的影響，很多高校的課程都采用線(xiàn)上教學(xué)的模式，并且是100%的課程內(nèi)容都是線(xiàn)上完成，這無(wú)論是對(duì)教師還是學(xué)生無(wú)疑都是新的體驗(yàn)和挑戰(zhàn)。為了了解師生對(duì)這種純線(xiàn)上教學(xué)模式的真實(shí)感受，這里以問(wèn)卷調(diào)查的形式對(duì)這種線(xiàn)上教學(xué)模式進(jìn)行了調(diào)研。總共得到的有效問(wèn)卷數(shù)量是151份(其中，學(xué)生完成的問(wèn)卷數(shù)是104份，教師完成的問(wèn)卷數(shù)是47份)。這里主要針對(duì)以下三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行線(xiàn)上教學(xué)的偏好性分析。

問(wèn)題一：您是否愿意接受線(xiàn)上教學(xué)方式？

A.完全接受

B.愿意接受但需改進(jìn)

C.一般

D.不接受

問(wèn)題二：您認(rèn)為百分之幾的線(xiàn)上教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)是合理的？

A.0%-10% B.10%-30%

C.30%-50% D.50%-80%

E.80%-100%

圖1及圖2是上述兩個(gè)問(wèn)題的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖。從圖1可以看出，教師及學(xué)生對(duì)“您是否愿意接受線(xiàn)上教學(xué)方式”問(wèn)題的看法上，大部分都是持贊同的觀(guān)點(diǎn)，大部分選擇的是“愿意接受但需改進(jìn)”，排名第二的是“一般接受”，只有部分師生選擇的是“完全接受”和“不接受”。從圖2可以看出，在問(wèn)題二的選擇上，無(wú)論是教師還是學(xué)生，絕大部分師生選擇的比重是介于10%-50%之間，即：線(xiàn)上教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)所占比重不高于傳統(tǒng)教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)。另外，沒(méi)有教師認(rèn)為應(yīng)接受100%的線(xiàn)上教學(xué)或傳統(tǒng)課堂教學(xué)。綜上所見(jiàn)，無(wú)論是教師還是學(xué)生，都偏向于傳統(tǒng)教學(xué)與線(xiàn)上教學(xué)相結(jié)合的混合教學(xué)模式。

圖1 問(wèn)卷調(diào)查問(wèn)題Q1的統(tǒng)計(jì)柱形圖

圖2 問(wèn)卷調(diào)查問(wèn)題Q2的統(tǒng)計(jì)柱形圖

這里，我們還收集了師生對(duì)線(xiàn)上教學(xué)的文字性看法，基于這些看法我們繪制了詞云圖，如圖3所示。不難看出，“注意力”、“更難”、“課堂”、“提問(wèn)”、“互動(dòng)”、“集中”、“隨堂”、“測(cè)試”等表達(dá)占據(jù)了詞云圖的絕大部分。從中可以看出，線(xiàn)上教學(xué)的幾個(gè)常見(jiàn)特征：學(xué)生注意力更難集中，師生互動(dòng)的要求更高，課堂的提問(wèn)及測(cè)試是互動(dòng)的一個(gè)重要手段。僅次于這些高頻詞之后的還有“聽(tīng)課”、“狀態(tài)”、“網(wǎng)絡(luò)”、“睡覺(jué)”、“錄播”等。這也表明了線(xiàn)上教學(xué)也不可避免存在著一些缺點(diǎn)，例如相比傳統(tǒng)教學(xué)教師更難了解學(xué)生的聽(tīng)課狀態(tài)，無(wú)法判斷學(xué)生是否在睡覺(jué)；另外，線(xiàn)上教學(xué)會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的影響，如教學(xué)軟件穩(wěn)定性、寬帶等，因此部分學(xué)生要求對(duì)線(xiàn)上教學(xué)過(guò)程能夠進(jìn)行錄制，以便課后可以通過(guò)回看視頻進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)。下面在進(jìn)行混合式教學(xué)模式探索及實(shí)踐中，也將從這些方面進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的解決方案。

圖3 師生對(duì)線(xiàn)上課程所提意見(jiàn)的詞云圖

2 《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》課程的教學(xué)改革思路

(1)教學(xué)目標(biāo)及混合式教學(xué)總框架

這里，以暨南大學(xué)公共選修課《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》來(lái)說(shuō)明整個(gè)教學(xué)改革的思路。該課程遵循學(xué)校的辦學(xué)定位要求，整個(gè)教學(xué)過(guò)程以學(xué)生為中心地位，課程將根據(jù)內(nèi)招生及外招生的特點(diǎn)，因材施教，實(shí)施分類(lèi)的課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)方式及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以提高教育教學(xué)的質(zhì)量為最終目的?！稊?shù)據(jù)挖掘與可視化》課程是在大數(shù)據(jù)及云平臺(tái)環(huán)境下，應(yīng)用Python語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘及實(shí)現(xiàn)可視化，是一門(mén)應(yīng)用性極強(qiáng)的課程。本課程主要面向于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，如互聯(lián)網(wǎng)傳媒相關(guān)專(zhuān)業(yè)、經(jīng)濟(jì)管理相關(guān)專(zhuān)業(yè)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性和實(shí)戰(zhàn)性，也可以作為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)或數(shù)據(jù)科學(xué)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)應(yīng)用課程。

本課程通過(guò)常見(jiàn)的互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，如新聞爬取與檢索、新聞推薦等綜合應(yīng)用為需求，進(jìn)而詳細(xì)講授基礎(chǔ)編程語(yǔ)法、回歸分析、決策分析、預(yù)測(cè)分析和結(jié)果可視化等應(yīng)用理論模塊。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握Python開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)知識(shí)，并基于收集到的計(jì)量或計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，并將結(jié)果進(jìn)行可視化。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能夠利用Python語(yǔ)言(開(kāi)發(fā)平臺(tái)、基礎(chǔ)語(yǔ)法、模塊化設(shè)計(jì))可以熟練掌握基本的大數(shù)據(jù)處理和挖掘，并為進(jìn)一步的大數(shù)據(jù)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

課程將結(jié)合慕課和各種數(shù)字化教學(xué)資源(如雨課堂)，進(jìn)行線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)應(yīng)用，特別是2020年因新冠疫情的影響，線(xiàn)上教學(xué)方式在很大范圍內(nèi)得到了實(shí)施，取得了較好的教學(xué)效果。根據(jù)該課程的知識(shí)內(nèi)容安排，將30%的教學(xué)時(shí)間(即12個(gè)學(xué)時(shí))實(shí)施學(xué)生線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)，與線(xiàn)下教學(xué)(28個(gè)學(xué)時(shí))有機(jī)結(jié)合起來(lái)開(kāi)展混合式教學(xué)，探索在線(xiàn)課程與本校課堂教學(xué)相融合的混合式教學(xué)模式，促進(jìn)教學(xué)改革。課程改革內(nèi)容包括課程教學(xué)方式的改革、課程內(nèi)容的改革、互動(dòng)形式的改革、考核方式的改革等，形成新型的混合式教與學(xué)模型。

該課程的混合教學(xué)模式總框架如圖4所示?？蚣軋D主要包括三大模塊：課程內(nèi)容模塊、教學(xué)模式及案例教學(xué)模塊。

圖4 《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》課程混合式教學(xué)模式框架圖

①課程內(nèi)容模塊主要包括整個(gè)課程的知識(shí)內(nèi)容，一共有10個(gè)章節(jié)，圖4還羅列了每個(gè)章節(jié)的學(xué)時(shí)分配數(shù)。從圖中可以看到，課程的總學(xué)時(shí)數(shù)是40個(gè)學(xué)時(shí)，第十章數(shù)據(jù)挖掘綜合案例的學(xué)時(shí)數(shù)最多，共10個(gè)學(xué)時(shí)數(shù)，占比為25%。這是因?yàn)榘咐虒W(xué)是本課程的重點(diǎn)知識(shí)內(nèi)容，目的在于提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘方法解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題能力。

②課程采用線(xiàn)上線(xiàn)下的混合教學(xué)模式。線(xiàn)下方式采用傳統(tǒng)的面授+上機(jī)(占比70%)，線(xiàn)上方式是利用慕課+雨課堂教學(xué)工具(占比30%)。多元統(tǒng)計(jì)分析理論知識(shí)部分，通過(guò)慕課MOOC來(lái)完成。而其他線(xiàn)上教學(xué)功能通過(guò)雨課堂來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體包括：課前預(yù)習(xí)、在線(xiàn)語(yǔ)音教學(xué)、視頻教學(xué)、課堂測(cè)試、課后測(cè)試、作業(yè)布置、互動(dòng)交流及答疑等環(huán)節(jié)。其中，視頻教學(xué)功能可以通過(guò)雨課堂在PPT中加入視頻鏈接來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而解決了第二節(jié)中提到的學(xué)生對(duì)回看教學(xué)視頻有需求的問(wèn)題。

③第三個(gè)模塊是項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)的案例教學(xué)模塊。由于該課是公共選修課，選課學(xué)生可能來(lái)自不同的專(zhuān)業(yè)，所學(xué)領(lǐng)域可能相差太遠(yuǎn)。這里提出采用“項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)的案例教學(xué)”方法，即學(xué)生通過(guò)與老師的科研教學(xué)項(xiàng)目結(jié)合起來(lái)，帶領(lǐng)并引導(dǎo)學(xué)生將課程中所學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘方法與實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，讓學(xué)生能夠更好地理解其適用性，提高學(xué)生動(dòng)手能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)任務(wù)和項(xiàng)目相結(jié)合的教學(xué)方式改革。

(2)教學(xué)資源建設(shè)

混合式教學(xué)模式下的教學(xué)資源建設(shè)，不同于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，它既包括傳統(tǒng)教學(xué)中涉及的電子版/紙質(zhì)版教學(xué)PPT，數(shù)據(jù)資源庫(kù)，還包括音頻教學(xué)資源、視頻教學(xué)資源、課堂測(cè)試題、課后測(cè)試題以及應(yīng)用案例庫(kù)等新型教學(xué)資源。其中，應(yīng)用案例庫(kù)的資源建設(shè)方面：除了收集相關(guān)數(shù)據(jù)之外，還要選擇模型方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和評(píng)判，以及數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果的可視化?？偠灾?，教學(xué)資源建設(shè)主要包括以下幾個(gè)部分：

①構(gòu)建多領(lǐng)域數(shù)據(jù)資源庫(kù)。包括社會(huì)運(yùn)行數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)金融高頻數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)資源、新聞媒體數(shù)據(jù)等。

②方法模型庫(kù)。包括分類(lèi)分析方法、隨機(jī)模擬方法、數(shù)據(jù)壓縮方法、聚類(lèi)分析方法、多元線(xiàn)性相關(guān)與回歸、綜合評(píng)價(jià)法、時(shí)間序列預(yù)測(cè)等方法。

③教學(xué)過(guò)程及結(jié)果分析庫(kù)。對(duì)學(xué)生進(jìn)行線(xiàn)上課程的各項(xiàng)結(jié)果進(jìn)行分析。

④課堂測(cè)試題庫(kù)。建設(shè)與課程相關(guān)的測(cè)試題，包括課堂即時(shí)測(cè)試題及課后試卷兩部分，用以評(píng)價(jià)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果，以及促進(jìn)線(xiàn)上教學(xué)的師生互動(dòng)。

⑤音頻視頻教學(xué)資源庫(kù)。采用慕課+雨課堂教學(xué)技術(shù)平臺(tái)，建成在線(xiàn)的教學(xué)資源。學(xué)生通過(guò)該平臺(tái)進(jìn)行線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)，學(xué)生通過(guò)PPT或PDF講義進(jìn)行預(yù)習(xí)或課后復(fù)習(xí)的過(guò)程中，可以邊看邊聽(tīng)。視頻教學(xué)資源的建設(shè)，學(xué)生更加可以直觀(guān)了解整個(gè)數(shù)據(jù)挖掘的流程，包括數(shù)據(jù)采集、處理、方法的實(shí)現(xiàn)、模型的判斷、預(yù)測(cè)及分析過(guò)程，極大增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，增進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)踐動(dòng)手與科學(xué)研究能力。

⑥應(yīng)用案例庫(kù)。該資源庫(kù)的建設(shè)與數(shù)據(jù)資源庫(kù)的建設(shè)相對(duì)應(yīng)，在與項(xiàng)目需求相結(jié)合的基礎(chǔ)上，本資源庫(kù)的建設(shè)既包括在社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用案例(如國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的多因素分析、金融股票數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè))，也包括工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)的案例，也涉及互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域及新聞媒體領(lǐng)域中的應(yīng)用案例(如新冠疫情與民眾輿情的相關(guān)關(guān)系研究)、P2P網(wǎng)貸等，隨著學(xué)生專(zhuān)業(yè)類(lèi)別的不斷增加，應(yīng)用案例的范圍也越來(lái)越廣。

3 基于項(xiàng)目的案例驅(qū)動(dòng)、以評(píng)促學(xué)的教學(xué)方式

(1)學(xué)生主導(dǎo)的案例式教學(xué)模式

由于課程《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》屬于公共選修課，主要面向非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，如經(jīng)濟(jì)管理類(lèi)專(zhuān)業(yè)(經(jīng)濟(jì)學(xué)、金融學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、工商管理、會(huì)計(jì)學(xué)、管理學(xué))，新聞媒體類(lèi)專(zhuān)業(yè)(新聞學(xué)、傳播學(xué)、廣告學(xué))等。不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生面向的研究領(lǐng)域不同，而他們的最終目的都是為了能夠利用課程所學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)解決實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題。因此，本課程提出采用“項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)的案例教學(xué)模式”，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中與項(xiàng)目相結(jié)合，主要是指與學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)領(lǐng)域相關(guān)的項(xiàng)目相結(jié)合。學(xué)生可以自主選擇以個(gè)人或小組的形式進(jìn)行實(shí)際案例研究，不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生將結(jié)合實(shí)際應(yīng)用背景，將基于Python的數(shù)據(jù)挖掘方法應(yīng)用到案例分析中。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的案例式教學(xué)模式見(jiàn)圖5。

圖5 項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)的案例教學(xué)模式

具體流程如下：

①學(xué)生可根據(jù)自身專(zhuān)業(yè)、項(xiàng)目需求、項(xiàng)目難度或案例研究對(duì)象的不同，以1～3人的形式自由組合形成小組。

②根據(jù)案例所依賴(lài)項(xiàng)目的實(shí)際需求，老師跟每個(gè)小組的成員確定數(shù)據(jù)挖掘分析任務(wù)，盡量保證每個(gè)小組的案例是不同的。這些案例可具有相同的原始數(shù)據(jù)，但需采用不同的數(shù)據(jù)挖掘分析方法。

③重視解決方法的過(guò)程性。即學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題和案例分析的過(guò)程中，重視使用方法和實(shí)踐過(guò)程的考核。

(2)案例資源“質(zhì)”的提升方案

提升學(xué)生實(shí)踐能力最重要的手段之一是課程的案例教學(xué)，而案例的教學(xué)過(guò)程中，最重要的是案例的選取。通過(guò)參考教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)，對(duì)教學(xué)案例進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，可以提高學(xué)生的分析能力，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。根據(jù)《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》課程的特點(diǎn)和相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，我們將案例劃分為四大類(lèi)：可視化基礎(chǔ)案例、統(tǒng)計(jì)方法基礎(chǔ)案例、大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例、提升性教學(xué)案例，每一類(lèi)均設(shè)計(jì)了多個(gè)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用案例，具體見(jiàn)表1。

表1 案例資源的分類(lèi)及子案例

①可視化基礎(chǔ)案例。這部分共包含4個(gè)子案例，涉及的專(zhuān)業(yè)有營(yíng)銷(xiāo)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、金融學(xué)等，知識(shí)點(diǎn)主要是描述性統(tǒng)計(jì)分析及各種可視化圖表的使用。

②統(tǒng)計(jì)方法基礎(chǔ)案例。這部分共包含5個(gè)子案例，涉及的專(zhuān)業(yè)有：新聞媒體類(lèi)、經(jīng)濟(jì)管理類(lèi)、醫(yī)學(xué)類(lèi)等專(zhuān)業(yè)。知識(shí)點(diǎn)有：相關(guān)分析、多元線(xiàn)性回歸分析、聚類(lèi)分析、主成分分析、綜合評(píng)價(jià)法、方差分析、時(shí)間序列分析等。學(xué)生通過(guò)這些子案例的學(xué)習(xí)，可以深刻理解知識(shí)點(diǎn)是如何應(yīng)用的。例如，通過(guò)子案例3，學(xué)生可以了解如何進(jìn)行多因素方差分析，通過(guò)子案例4可以知道如何對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

③大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例。由于目前無(wú)論是經(jīng)濟(jì)社會(huì)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域、還是新聞媒體領(lǐng)域等，產(chǎn)生的各類(lèi)數(shù)據(jù)往往是數(shù)量龐大的。因此我們也設(shè)計(jì)了三個(gè)專(zhuān)門(mén)針對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的案例，涉及的知識(shí)點(diǎn)包括如何利用Python進(jìn)行數(shù)據(jù)爬取，如何基于文本類(lèi)數(shù)據(jù)(輿情、評(píng)論、新聞內(nèi)容等)進(jìn)行文本分析，并利用詞云圖等進(jìn)行文本挖掘結(jié)果的可視化。

④提升型教學(xué)案例。這是屬于綜合提高型的案例教學(xué)，包括的知識(shí)點(diǎn)更為豐富，是更為復(fù)雜的應(yīng)用案例。往往是用到前面案例涉及的多種方法，側(cè)重點(diǎn)是與項(xiàng)目緊密相關(guān)。

(3)考核及評(píng)價(jià)方式

本課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容較豐富，因此傳統(tǒng)的采用閉卷的考核方式不適用于本課程。這里結(jié)合課程教學(xué)的目的，從課堂互動(dòng)、課后交流、案例研究三個(gè)方面設(shè)置考核點(diǎn)?？己藘?nèi)容包括：熟悉Python基本語(yǔ)法及可視化；重點(diǎn)掌握數(shù)據(jù)挖掘方法、模型構(gòu)建及使用要點(diǎn)。

考核形式：

①案例分析：根據(jù)確定的案例分析任務(wù)，考核學(xué)生所學(xué)數(shù)據(jù)挖掘方法，考察學(xué)生進(jìn)行案例分析及解決實(shí)際問(wèn)題的能力，最終須提交案例研究報(bào)告，權(quán)重為50%。

②課堂在線(xiàn)測(cè)試：根據(jù)考核內(nèi)容建立試題庫(kù)，要求學(xué)生課堂上利用云教學(xué)平臺(tái)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)試，這里側(cè)重于對(duì)理論方法方面的測(cè)試，同時(shí)也考察學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果，權(quán)重為30%。

③課后在線(xiàn)討論：利用教學(xué)平臺(tái)的討論板，教師在討論版塊開(kāi)設(shè)討論主題，學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)自行跟帖回復(fù)，根據(jù)回復(fù)質(zhì)量給予參與討論的同學(xué)高低不同的獎(jiǎng)勵(lì)分，權(quán)重為20%。

4 具體實(shí)施過(guò)程及教學(xué)成效

這里，以課程第七章的第三節(jié)內(nèi)容(ARIMA模型及其在Python中的構(gòu)建)為例，來(lái)說(shuō)明整個(gè)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)思路及實(shí)施流程。這一節(jié)的教學(xué)目的、重點(diǎn)難點(diǎn)、內(nèi)容梗概及學(xué)時(shí)分配等信息如下：

教學(xué)目的是講授ARIMA模型及其Python實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)是ARIMA模型及其原理及相關(guān)時(shí)序模型的Python實(shí)現(xiàn)兩部分。通過(guò)這章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，應(yīng)能了解時(shí)間序列數(shù)據(jù)的定義，掌握ARIMA模型的原理及其構(gòu)建?？偟膶W(xué)時(shí)分配數(shù)是4個(gè)學(xué)時(shí)(線(xiàn)下2學(xué)時(shí)+線(xiàn)上2學(xué)時(shí))。下面將介紹其具體實(shí)施過(guò)程以及取得的教學(xué)成效。

(1)教學(xué)實(shí)施過(guò)程

該案例的目的是使學(xué)生掌握時(shí)間序列預(yù)測(cè)分析方法，使學(xué)生能夠針對(duì)實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)，建立預(yù)測(cè)模型及進(jìn)行可視化，對(duì)模型的合理性及預(yù)測(cè)結(jié)果能進(jìn)行正確的判斷。

圖6 教學(xué)實(shí)施過(guò)程

具體實(shí)施過(guò)程主要包括以下六個(gè)步驟：

①采用線(xiàn)上+線(xiàn)下的方式，介紹ARIMA方法的基本原理及實(shí)現(xiàn)。教學(xué)手段：學(xué)生通過(guò)慕課或雨課堂進(jìn)行課前預(yù)習(xí)(PPT+語(yǔ)音教學(xué))；線(xiàn)下利用面授+上機(jī)的混合模式，1學(xué)時(shí)。

②以數(shù)字化、可視化展現(xiàn)為主要模擬場(chǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的描述性統(tǒng)計(jì)分析，并利用Python進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可視化。教學(xué)手段：面授+上機(jī)、課堂測(cè)試，形成Python操作步驟的在線(xiàn)視頻教學(xué)，2學(xué)時(shí)。

③介紹項(xiàng)目的背景，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集工作。教學(xué)手段：線(xiàn)上指導(dǎo)及交流。

④建立ARIMA模型分析實(shí)際數(shù)據(jù)。教學(xué)手段：面授+上機(jī)，形成Python操作步驟的視頻在線(xiàn)教學(xué)，1學(xué)時(shí)。

⑤對(duì)實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，為該案例對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目解決方案提供依據(jù)。

⑥最后，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)案例進(jìn)行總結(jié)，同時(shí)對(duì)案例涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考核。

(2)教學(xué)成效

本章節(jié)的教與學(xué)過(guò)程中，豐富的應(yīng)用案例吸引了學(xué)生的注意力，提高了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的興趣。將案例融合到ARIMA時(shí)間序列算法的講授中，增強(qiáng)了線(xiàn)上教學(xué)的效果。具體而言，利用雨課堂課前預(yù)習(xí)，課中互動(dòng)，課后作業(yè)等層面的功能，極大幫助教師分析課程數(shù)據(jù)，量化分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)教學(xué)。針對(duì)線(xiàn)上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)及缺陷，由于疫情的影響，最近一期的課程教學(xué)全是在線(xiàn)教學(xué)，最大的缺陷是比傳統(tǒng)教學(xué)更難掌握學(xué)生的課堂情況，但可通過(guò)雨課堂的考勤記錄、隨機(jī)提問(wèn)、課堂測(cè)試、彈屏等方式與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，屏幕后的學(xué)生發(fā)言提問(wèn)更為積極踴躍，通過(guò)課中及課后與同學(xué)們的交流，可以更加了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，學(xué)生對(duì)應(yīng)用案例教學(xué)的接受程度更高?？傮w而言，學(xué)生樂(lè)意接受這種新的教學(xué)模式，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了邊教學(xué)邊考核，教學(xué)效果較好。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)的教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)踐教學(xué)及考核方式等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)介紹，從《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》課程的實(shí)際教學(xué)改革中進(jìn)行了分析。特別是以“項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)的教學(xué)案例”的教學(xué)手段，提高學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)能力，達(dá)到較好的教學(xué)成效。具體而言，主要包括以下幾個(gè)方面：

(1)傳統(tǒng)教學(xué)模式與線(xiàn)上教學(xué)密切結(jié)合的生動(dòng)化課程。在理論學(xué)習(xí)方面，在采用原有的教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，利用慕課+雨課堂進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)教學(xué)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力；在實(shí)際應(yīng)用方面，采用“項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)的案例教學(xué)”方式。通過(guò)使用多媒體設(shè)計(jì)生動(dòng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行案例教學(xué)課件，包括如何在云端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出、可視化、探索性分析、預(yù)測(cè)分析和數(shù)據(jù)質(zhì)量管理等。通過(guò)項(xiàng)目式案例驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和興趣性，增強(qiáng)學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間的良性互動(dòng)和溝通。

(2)將課程教學(xué)內(nèi)容與項(xiàng)目結(jié)合起來(lái)，可使學(xué)生了解學(xué)科前沿與社會(huì)發(fā)展需求動(dòng)態(tài)。課堂上通過(guò)內(nèi)容豐富的多領(lǐng)域案例教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生從項(xiàng)目需求出發(fā)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，從而解決問(wèn)題。

(3)由于教學(xué)模式的多樣化，與之相對(duì)應(yīng)的考核方式也應(yīng)是多樣化的，案例教學(xué)的實(shí)施也促成了“邊教學(xué)邊考核”的目標(biāo)。本文提出采用多元化考核評(píng)價(jià)，教學(xué)過(guò)程材料完整，教學(xué)數(shù)據(jù)齊全，過(guò)程可回溯，診斷改進(jìn)積極有效。