大數(shù)據(jù)分析課程“四位一體”混合式教學(xué)探索與實(shí)踐

［摘 要］針對大數(shù)據(jù)分析課程的教學(xué)現(xiàn)狀及問題，文章提出該課程可進(jìn)行“四位一體”混合式教學(xué)模式改革，即從四個方面完成大數(shù)據(jù)分析課程的混合式教學(xué)，分別是學(xué)情分析多元混合、課堂組織模式多元混合、課程內(nèi)容與思政多元混合、課程考核方法多元混合。這四個方面形成一個有機(jī)整體，覆蓋從開課準(zhǔn)備到課堂組織與內(nèi)容設(shè)計，再到結(jié)課等教學(xué)全過程，且每個方面內(nèi)部也由多元素混合組成。

［關(guān)鍵詞］大數(shù)據(jù)分析；四位一體；混合式教學(xué)；教學(xué)模式

［中圖分類號］ G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2022）12-0007-04

2018年，新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議明確指出，高教大計，本科為本；本科不牢，地動山搖。這句話充分說明了本科教育在高等教育中的核心位置。大數(shù)據(jù)分析課程作為與大數(shù)據(jù)相關(guān)的新興本科專業(yè)中的核心骨干課程，在相應(yīng)專業(yè)的人才培養(yǎng)課程體系中占有重要地位，需要認(rèn)真研究課程建設(shè)事宜。

新工科教育的核心理念之一是教學(xué)模式改革，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位的回歸。筆者結(jié)合自身在大數(shù)據(jù)分析課程建設(shè)中的體會，重點(diǎn)探討在新工科教育大背景下，如何改革大數(shù)據(jù)分析課程的教學(xué)模式，使其能夠貼合學(xué)生實(shí)際，符合課程特點(diǎn)，同時契合新工科教育的培養(yǎng)目標(biāo)，提出“四位一體”混合式教學(xué)模式，以期為相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)和課程建設(shè)提供參考和借鑒。

一、現(xiàn)狀與問題分析

（一）研究現(xiàn)狀

大數(shù)據(jù)分析屬于新開課程，國內(nèi)外高校開設(shè)該課程的不多。相關(guān)研究主要集中在教學(xué)內(nèi)容體系方面，例如于雷對大數(shù)據(jù)分析的課程內(nèi)容范圍進(jìn)行了初步探索，認(rèn)為其主要內(nèi)容為數(shù)據(jù)挖掘，同時應(yīng)注重對學(xué)生應(yīng)用能力的鍛煉、社會管理及運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)的培養(yǎng)[1]。王濤等基于開源大數(shù)據(jù)處理框架Hadoop對大數(shù)據(jù)分析課程內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)劃和設(shè)計[2]。李超等研究了大數(shù)據(jù)分析課程中的案例教學(xué)法，以Python和R語言實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的文本挖掘與可視化[3]。黃賢英等針對專業(yè)學(xué)位研究生工程能力的培養(yǎng)，提出建設(shè)大數(shù)據(jù)分析方向課程案例庫，“漸進(jìn)式”提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，培養(yǎng)其工程素質(zhì)[4]。

目前，圍繞大數(shù)據(jù)分析課程教學(xué)模式的研究并不多，然而“它山之石，可以攻玉”，與教學(xué)模式改革相關(guān)的教學(xué)研究非常多。總的來看，教學(xué)模式有很多種，但沒有明確的劃分標(biāo)準(zhǔn)。

圍繞如何利用互聯(lián)網(wǎng)，有以下教學(xué)模式：智慧教學(xué)模式[5]，SPOC混合式教學(xué)模式[6]，MOOC+SPOC混合式教學(xué)模式[7]，基于雨課堂[8]、課堂派[9]、微信平臺[10]等的混合式教學(xué)模式等。

圍繞如何組織好課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，有以下教學(xué)模式：加拿大教學(xué)技能工作坊提出的BOPPPS 教學(xué)模式，包括6個教學(xué)過程，即導(dǎo)言（bridge-in）、學(xué)習(xí)目標(biāo)（objective）、前測（pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（participatory learning）、后測（post-assessment）、總結(jié)（summary）[11]；CDIO教學(xué)模式，分為構(gòu)思（conceive）、設(shè)計（design）、實(shí)現(xiàn)（implement）和運(yùn)作（operate）四個階段[12]；對分課堂，其把教學(xué)在時間上清晰地分離為講授（presentation）、內(nèi)化吸收（assimilation）和討論（discussion）三個過程，也可簡稱為PAD課堂[13]。

圍繞課程內(nèi)容講授方法，有以下教學(xué)模式：以團(tuán)隊為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)（Team-Based Learning，TBL）；以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)（Problem-Based Learning，PBL）；以案例為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)（Case-Based Learning，CBL）[14]；多元互動教學(xué)模式[15]；項目驅(qū)動教學(xué)模式[16]；PI 教學(xué)（Peer Instruction）即同伴教學(xué)，常規(guī)實(shí)施方法為“學(xué)生課前學(xué)習(xí)—學(xué)生獨(dú)立思考回答教師精心設(shè)計的問題—教師講解—學(xué)生互相討論—學(xué)生互相糾錯—教師總結(jié)”等[17]。

（二）問題分析

大數(shù)據(jù)分析課程的相關(guān)研究存在以下幾方面問題：

1.研究大數(shù)據(jù)分析課程內(nèi)容的多，研究面向該課程教學(xué)模式的少。已有的教學(xué)模式多針對其他課程，雖然大數(shù)據(jù)分析課程可以借鑒，但是目前仍然缺乏直接面向大數(shù)據(jù)分析課程的教學(xué)模式的相關(guān)研究。大數(shù)據(jù)分析課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，單純地依托教材“以教為主”“照本宣科”的傳統(tǒng)注入式教學(xué)缺乏與學(xué)生之間的互動，對啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的積極性和主動性作用有限，有必要重構(gòu)課程教學(xué)模式，改善課程教學(xué)效果。

2.學(xué)情分析不足。課堂教學(xué)要保證效果，一定要結(jié)合學(xué)生實(shí)際充分分析學(xué)情。在以往的教學(xué)中，有些教師可能僅憑學(xué)生的專業(yè)成績對學(xué)情進(jìn)行判斷，沒有深入研究所講課程內(nèi)容是否符合學(xué)生實(shí)際，教學(xué)效果不盡如人意。

3.課程思政融入欠缺。如何挖掘大數(shù)據(jù)分析課程教學(xué)中蘊(yùn)含的思想政治教育資源，實(shí)現(xiàn)全員全方位育人，尚無有效研究。

4.配套評價模式研究欠缺。上述研究多忽略了對評價方法的研究。課程評價起著“指揮棒”的作用，科學(xué)合理的評價方法不僅能起到選拔人才的作用，而且能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

二、“四位一體”混合式教學(xué)

針對上述問題，本文從四個方面對大數(shù)據(jù)分析課程進(jìn)行混合式教學(xué)改革，分別是學(xué)情分析多元混合、課堂組織模式多元混合、課程內(nèi)容與思政多元混合、課程考核方法多元混合，構(gòu)建了“四位一體”的大數(shù)據(jù)分析課程混合教學(xué)模式，如圖 1所示?！八奈灰惑w”教學(xué)模式涵蓋了開課前/中期的學(xué)情分析環(huán)節(jié)，開課后的課堂組織環(huán)節(jié)，課堂內(nèi)容設(shè)計環(huán)節(jié)以及結(jié)課后的課程考核環(huán)節(jié)，覆蓋教學(xué)全過程。

（一）全面調(diào)研暢通交流

全面準(zhǔn)確的學(xué)情分析對于實(shí)現(xiàn)因材施教、提升教學(xué)質(zhì)量具有重要作用。只有在深入分析學(xué)情的基礎(chǔ)上，確保講述內(nèi)容與學(xué)生實(shí)際緊密結(jié)合，才能保證課堂效果，例如從學(xué)生日常生活、前期預(yù)修課程以及以往求學(xué)經(jīng)歷等入手。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，本文利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，建立與學(xué)生之間多樣化的溝通渠道，包括郵箱、微信、電話、短信、釘釘和問卷調(diào)查等。特別是借助問卷調(diào)查小程序，可以實(shí)現(xiàn)快速學(xué)情調(diào)查，既可以實(shí)名也可以根據(jù)需要匿名，保證調(diào)查數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。在設(shè)計的過程中，應(yīng)注意問卷問題的合理性，一般應(yīng)根據(jù)平時的觀察和情況了解，精心設(shè)計問題。

通過多渠道收集學(xué)生信息，可以達(dá)到以下效果：

1.從多維度了解學(xué)生特點(diǎn)，了解不同學(xué)生預(yù)修課程的學(xué)習(xí)情況，以及對課程內(nèi)容的難點(diǎn)困惑、特殊需求等，為把握教學(xué)進(jìn)度和針對不同專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)設(shè)計教學(xué)案例提供參考。

2.輔助總結(jié)共性問題和個性問題。對于共性問題應(yīng)反思教學(xué)過程，結(jié)合學(xué)生實(shí)際進(jìn)行再講解。對于個性問題，如果是實(shí)名的，可以直接面對面幫助分析；如果是匿名的，應(yīng)在教學(xué)過程中留心觀察，特別是根據(jù)課堂提問和作業(yè)情況等發(fā)現(xiàn)問題所在。

表 1和表 2分別給出了大數(shù)據(jù)分析課程開課前和學(xué)期中采用的調(diào)查問卷示例。

（二）多元模式改善教學(xué)

研究分析不同教學(xué)模式的使用場景，針對每堂課的內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)及其反饋的難點(diǎn)困惑和特殊需求等，選擇合適的教學(xué)模式，提高課堂互動效果。本文以理論和實(shí)踐教學(xué)兩部分分別舉例，說明教學(xué)模式相混合的方法，具體如下。

1.BOPPPS教學(xué)模式與PBL模式相混合。在課堂教學(xué)開始時，按以下步驟組織課堂教學(xué)：①采用問題導(dǎo)入方式，首先拋出問題，吸引學(xué)生思考；②圍繞問題解決，明確該堂課的學(xué)習(xí)目標(biāo)；③結(jié)合前期知識，測試學(xué)生學(xué)習(xí)情況；④課堂巧妙設(shè)計提問，活躍課堂氣氛，爭取人人參與；⑤以實(shí)際問題舉例，要求學(xué)生給出解決方案；⑥講評學(xué)生答案，總結(jié)課堂內(nèi)容。以大數(shù)據(jù)聚類分析中的K-Means算法并行化為例，給出課堂組織方案，具體如表 3所示。

2.SPOC教學(xué)模式與CDIO教學(xué)模式相混合。大數(shù)據(jù)分析課程課時有限，而其中的部分實(shí)踐課程可能無法當(dāng)堂完成，需要占用學(xué)生的課余時間。因此，可借鑒SPOC等混合式教學(xué)模式，即線上學(xué)習(xí)、堂上討論的方法組織課堂教學(xué)。在組織堂上討論時，同時引入CDIO模式，將構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作四個階段融入其中。以大數(shù)據(jù)分析中的詞頻降序排列實(shí)踐課為例，給出課堂組織方案，具體如表 4所示，其中的關(guān)鍵在于構(gòu)思環(huán)節(jié)，在該環(huán)節(jié)需要合理設(shè)計問題，啟發(fā)學(xué)生思考。

（三）融入思政激發(fā)活力

在教學(xué)互動之外，教師還要與學(xué)生進(jìn)行思想互動，特別是在課程內(nèi)容中融入思政元素，讓課堂充滿正能量。這樣不僅能從思想上幫助學(xué)生解決問題，調(diào)動其學(xué)習(xí)熱情，提高其學(xué)習(xí)主動性，而且能夠啟迪思維，使學(xué)生在課堂內(nèi)容之外學(xué)習(xí)到其他對今后有用的知識。

1.課程內(nèi)容融入思政元素。將思政元素融入課程教學(xué)是針對有效提升育人水平而言的，不要勉強(qiáng)或胡亂“聯(lián)系”，融入的內(nèi)容自然貼切最重要，否則學(xué)生不愛聽，教師自己也沒有成就感。此外，課程思政并非越多就越好，妙在畫龍點(diǎn)睛，運(yùn)用得當(dāng)。在教學(xué)過程中，只有針對教學(xué)內(nèi)容恰當(dāng)運(yùn)用，才能達(dá)到更好的育人效果。表 5給出了大數(shù)據(jù)分析課程中的幾個典型思政案例。

2.談心交流發(fā)現(xiàn)個體差異?！傲紟煛笨梢酝瑫r是“益友”。教師如果有條件可以積極與學(xué)生交朋友，注重與學(xué)生談心交流，了解其學(xué)習(xí)和生活情況，特別是對學(xué)習(xí)的認(rèn)識，以及對本課程的真實(shí)想法等。對于學(xué)習(xí)成績較差，特別是學(xué)習(xí)動力不足的學(xué)生，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行引導(dǎo)和關(guān)懷，避免其掉隊。要注重個體差異，進(jìn)行個性化施教，以鼓勵為主，引導(dǎo)學(xué)生主動進(jìn)步。

（四）豐富評價現(xiàn)實(shí)激勵

課程考核成績是多數(shù)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中關(guān)注的焦點(diǎn)，有導(dǎo)向性作用。大數(shù)據(jù)分析課程重在考查學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，可以在期末考試時采用機(jī)試的方式進(jìn)行課程考核。然而，僅僅依賴機(jī)試，則顯得考核手段過于單一，而且由于機(jī)試時間有限，具有一定的偶然性，不利于體現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)水平。

本文采用多元考核評價手段，爭取最大限度地發(fā)揮考核的激勵作用。具體來講，就是考核包括形成性考核和終結(jié)性考核兩部分。其中，形成性考核又包括課堂表現(xiàn)（包括回答問題情況和到課率）、課堂實(shí)驗(yàn)完成情況（實(shí)驗(yàn)報告）、大作業(yè)完成情況以及課程總結(jié)等；終結(jié)性考核以機(jī)試為主，開卷進(jìn)行，考核題目為綜合題，題目靈活多樣，范圍涵蓋課程全部內(nèi)容，尤其以大數(shù)據(jù)聚類分析、分類分析、關(guān)聯(lián)分析、回歸分析和鏈接分析為主。計分標(biāo)準(zhǔn)為形成性考核占60%，課程考核占40%。通過計算標(biāo)準(zhǔn)可以看出，形成性考核占比較大，可以降低機(jī)試偶然性因素的影響。另外，通過靈活設(shè)置課堂實(shí)驗(yàn)題目和機(jī)試試題，可以較好地考查學(xué)生的理論學(xué)習(xí)情況和實(shí)際應(yīng)用能力。

三、小結(jié)

本文提出的大數(shù)據(jù)分析課程“四位一體”混合式教學(xué)，將學(xué)情分析、課堂教學(xué)組織模式、課程思政以及考核手段統(tǒng)籌考慮，實(shí)現(xiàn)了學(xué)情分析多元混合、課堂組織模式多元混合、課程內(nèi)容與思政多元混合、課程考核方法多元混合，具有多元性和全面性特點(diǎn)，對解決現(xiàn)有大數(shù)據(jù)分析課程教學(xué)研究中存在的問題具有一定參考意義。研究和實(shí)踐表明，該教學(xué)模式能在一定程度上提高課堂教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，未來可以考慮推廣至其他課程的教學(xué)中。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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［責(zé)任編輯：劉鳳華］