康養(yǎng)文旅背景下數(shù)據(jù)挖掘課程改革探索

張 岳 寧玉富 楊菲菲

山東青年政治學(xué)院信息工程學(xué)院 山東濟(jì)南 250103

眾所周知,康養(yǎng)文旅產(chǎn)業(yè)是指以健康養(yǎng)生、休閑旅游、文化傳承等為主要內(nèi)容的綜合性產(chǎn)業(yè),數(shù)字化、智能化是康養(yǎng)文旅產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢之一,而數(shù)據(jù)挖掘是實(shí)現(xiàn)康養(yǎng)文旅產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化的必由之路。因此,作為以“康養(yǎng)文旅”產(chǎn)教融合發(fā)展的應(yīng)用型本科,掌握數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對學(xué)生的就業(yè)和未來深造都有重要意義。但是,數(shù)據(jù)挖掘課程在本科教學(xué)階段普遍存在諸多問題。為了提高教學(xué)質(zhì)量,解決當(dāng)前教學(xué)過程中存在的痛點(diǎn)問題,本文進(jìn)行了課程改革和探索[1]。

“數(shù)據(jù)挖掘”課程是面向我校數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、信息管理與信息系統(tǒng)三年級本科生開設(shè)的一門專業(yè)核心課程,共64課時(理論學(xué)時32+實(shí)驗(yàn)學(xué)時32)。課程以Python為開發(fā)語言,緊跟人工智能、大數(shù)據(jù)時代前沿,開篇介紹人工智能、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘之間的聯(lián)系與區(qū)別,使學(xué)生對本門課程有準(zhǔn)確的定位。通過分類預(yù)測、回歸分析、聚類分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)五大主要任務(wù)的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生解決數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶋H生產(chǎn)環(huán)境中復(fù)雜問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生以“數(shù)據(jù)”為核心,用“數(shù)據(jù)”來說話,求真務(wù)實(shí)、實(shí)事求是的做事態(tài)度。

1 教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

隨著“云大物移智”時代的到來,越來越多的高校在本科階段開設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘課程,在數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用方面?zhèn)戎攸c(diǎn)也有所不同,涉及康養(yǎng)文旅、金融、醫(yī)療、教育、生物等領(lǐng)域[2]。教學(xué)資源所需數(shù)據(jù)一般是通過數(shù)據(jù)爬取的方式,采集互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)?？己朔绞揭宰鳂I(yè)、課堂表現(xiàn)、期末考試、課程設(shè)計等方式對學(xué)生進(jìn)行綜合評測,以確保學(xué)生能夠掌握數(shù)據(jù)挖掘的基本知識和技能,并具備一定的實(shí)際操作能力。

在教學(xué)過程中存在的主要問題:

1.1 課程教學(xué)內(nèi)容方面

本科階段的數(shù)據(jù)挖掘課程挑選教材是一個很“棘手”的問題,首先教材內(nèi)容要能跟上大數(shù)據(jù)時代的步伐,新技術(shù)、新概念層出不窮,教材內(nèi)容更新緩慢。其次,教學(xué)內(nèi)容的安排,本科生是否能夠理解和接受。數(shù)據(jù)挖掘課程內(nèi)容涉及統(tǒng)計學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機(jī)等多個學(xué)科的知識,內(nèi)容相對來講難度較大,面對不同基礎(chǔ)的學(xué)生,需要花費(fèi)更多的時間和精力來理解和掌握[3]。

數(shù)學(xué)要求較高:數(shù)據(jù)挖掘課程需要涉及許多數(shù)學(xué)知識,包括線性代數(shù)、概率論、離散數(shù)學(xué)等。對于一些計算機(jī)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)背景不同,這些數(shù)學(xué)知識可能相對比較陌生,需要花費(fèi)更多時間來理解和學(xué)習(xí)。

數(shù)據(jù)集質(zhì)量不高:真實(shí)案例依靠的是真實(shí)的數(shù)據(jù)集,而現(xiàn)實(shí)中的數(shù)據(jù)集往往存在一些問題,比如數(shù)據(jù)缺失、噪聲、不平衡等,而數(shù)據(jù)質(zhì)量又影響了數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果。在教學(xué)過程中,教師需要選取高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集,并教授學(xué)生如何采用數(shù)據(jù)預(yù)處理方法處理數(shù)據(jù)。

教學(xué)內(nèi)容過于理論化:數(shù)據(jù)挖掘是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科,但有些課程可能過于注重理論,導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)踐中遇到困難。

學(xué)生難以理解:過于理論化的教學(xué)內(nèi)容可能會使學(xué)生難以理解和掌握,因?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘本身是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,需要結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行學(xué)習(xí)[4]。

太過依賴工具:工具和軟件對于數(shù)據(jù)挖掘課程來講是非常友好的,例如Anaconda、Pycharm等。然而,過度依賴這些工具可能會導(dǎo)致學(xué)生缺乏對于算法原理和底層實(shí)現(xiàn)的理解,從而影響其對于數(shù)據(jù)挖掘的整體把握。

1.2 教學(xué)方法和手段方面

由于學(xué)生在數(shù)據(jù)挖掘知識方面的基礎(chǔ)、興趣和能力存在差異,教師在教學(xué)過程中可能無法根據(jù)學(xué)生的不同情況進(jìn)行個性化的教學(xué)和指導(dǎo)。教學(xué)資源較為單一,難以滿足學(xué)生開放性、自主性和創(chuàng)新性的需求。

缺乏實(shí)踐案例:數(shù)據(jù)挖掘是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,但是有些教師在課堂上可能只是講解一些基本概念和算法,而缺乏真實(shí)的案例來演示和實(shí)踐,導(dǎo)致學(xué)生對于這門學(xué)科的實(shí)際應(yīng)用了解不夠深入。

缺乏互動和反饋:在教學(xué)過程中,教師應(yīng)該與學(xué)生建立起互動和反饋的機(jī)制,及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和反饋,以便針對性地進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。但是有些教師可能只是一味地講解,而沒有與學(xué)生建立起良好的互動機(jī)制,導(dǎo)致學(xué)生對于數(shù)據(jù)挖掘的學(xué)習(xí)效果不佳。

1.3 課程考核方面

考核方式單一:只采用期末考試和平時作業(yè)的形式評測學(xué)生的綜合能力,無法真實(shí)反映學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握水平和動手操作能力。

考核內(nèi)容不夠全面:有些課程的考核內(nèi)容過于狹窄,只注重學(xué)生的記憶和理解能力,而忽略了學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。這樣會導(dǎo)致學(xué)生只是為了應(yīng)付考試而死記硬背,而缺乏真正的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識。因此,應(yīng)該設(shè)計更具有挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性的考題,鼓勵學(xué)生發(fā)揮自己的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

考核標(biāo)準(zhǔn)不夠明確:考核標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該明確、公正,以便學(xué)生了解自己的考核標(biāo)準(zhǔn)和考核要求。有些教師在考試評分時存在主觀性,這樣會導(dǎo)致學(xué)生的成績波動較大,評價不公。因此,應(yīng)該建立科學(xué)的考核標(biāo)準(zhǔn),使評分更加客觀和公正。

考試成績不能全面反映學(xué)生能力:考試成績不能完全代表學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,因?yàn)榭荚囍皇且环N評估方式。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法等都會影響到學(xué)習(xí)成果,這些因素是考試無法完全反映的。因此,需要采用多種評估方式來全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,如平時成績、小組討論等。

調(diào)動學(xué)生上課積極性,如何完善考核機(jī)制,使學(xué)生有興趣和積極性參與到課堂中來,提高課堂的活力,進(jìn)一步提高課堂教學(xué)效果。

為了解決上述問題,需要在數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、課程考核等方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。下面將列舉一些可能的解決方式。

2 數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)改革探索

數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)改革可以提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際操作能力,促進(jìn)教師的教學(xué)改進(jìn)。結(jié)合多年的數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)實(shí)踐,總結(jié)了以下幾個方面的改革探索。

2.1 線上線下混合式教學(xué)

為了拓展教學(xué)資源,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,使用超星平臺、MOOC平臺輔助教學(xué)。教師可在課前發(fā)布教學(xué)MOOC視頻,讓學(xué)生依據(jù)視頻提前預(yù)習(xí)課程內(nèi)容,讓學(xué)生帶著問題進(jìn)入課堂,可以提高學(xué)生在課堂中學(xué)習(xí)主動性,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師還可以根據(jù)授課內(nèi)容,借助雨課堂、中國大學(xué)MOOC等平臺定期發(fā)布測試試題和作業(yè),讓學(xué)生更好地抓住學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn),檢測階段性學(xué)習(xí)效果。

混合式教學(xué)方式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,拓寬了學(xué)習(xí)資源,要完善評估與反饋機(jī)制,利用在線測驗(yàn)和在線作業(yè)系統(tǒng)對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評估,及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和成績,以及對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的問題進(jìn)行解答和指導(dǎo)?；旌鲜浇虒W(xué)需要教師和學(xué)生積極配合,制定好學(xué)習(xí)計劃和進(jìn)度,及時完成線上和線下的學(xué)習(xí)任務(wù)。同時,教師需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,及時調(diào)整教學(xué)策略,保證教學(xué)效果。

2.2 案例式教學(xué)設(shè)計

數(shù)據(jù)挖掘課程許多理論知識比較難以理解,僅靠講授原理難免讓學(xué)生感覺抽象乏味,另外數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)繁多,讓學(xué)生在課時內(nèi)掌握所有數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)也不現(xiàn)實(shí),可以采用案例式教學(xué)方法,具體為:課程內(nèi)學(xué)時讓學(xué)生學(xué)習(xí)一套該案例的解決方案,課程外學(xué)時可讓學(xué)生去探索不同的解決方案或其他類似案例的一套完整解決方案,這樣就起到了舉一反三的效果。同時運(yùn)用案例式教學(xué)的方式,使學(xué)生學(xué)到的知識可以快速落地,快速看到自己完成的成果,從而提高自身的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)案例緊跟學(xué)科競賽內(nèi)容,及時將學(xué)科競賽中的內(nèi)容吸納到教學(xué)案例中。

制定明確的學(xué)習(xí)目標(biāo):在開展案例式教學(xué)工作前,要使學(xué)生明確自己的學(xué)習(xí)目標(biāo),需要掌握哪些知識和技能,可能面對的問題以及解決措施有哪些。

基于案例的作業(yè)和考試:通過基于案例的作業(yè)和考試,促進(jìn)學(xué)生對數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和方法的深入理解和掌握?？梢愿鶕?jù)不同的案例進(jìn)行設(shè)計,如分類、聚類、回歸分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

使用可視化工具:合理使用可視化工具可以使學(xué)生更好地理解數(shù)據(jù),并能夠更直觀地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果。常用的可視化工具有matplotlib、pyEcharts等,使用可視化工具可以使學(xué)生更好地理解數(shù)據(jù)挖掘的概念和方法。

教師的引導(dǎo)和評價:在案例式教學(xué)過程中,教師應(yīng)該扮演指導(dǎo)者的角色,對學(xué)生的分析和解決問題過程進(jìn)行引導(dǎo)和評價。同時,需要對學(xué)生的實(shí)踐和表現(xiàn)進(jìn)行評估和反饋,以幫助學(xué)生不斷提高。

2.3 建立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念

改變傳統(tǒng)的教學(xué)理念,教師在整個教學(xué)過程中,應(yīng)該起到“引導(dǎo)”作用,而不能“主導(dǎo)”學(xué)生的整個學(xué)習(xí)過程。首先要讓學(xué)生明白本門課程的教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容,將重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行“任務(wù)化”,以隨機(jī)分組的形式化解任務(wù)。學(xué)生可根據(jù)任務(wù)的要求,自主查詢相關(guān)學(xué)習(xí)資源,從而提高了學(xué)生的積極性。小組學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)模式,能夠促進(jìn)學(xué)生之間的互動和合作,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。鼓勵探索性學(xué)習(xí),學(xué)生在探索中學(xué)習(xí),能夠培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維,建立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。

建立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念,前提是了解學(xué)生的背景和需求,包括他們的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)科背景、職業(yè)規(guī)劃和個人興趣等方面。根據(jù)學(xué)生不同的背景和需求,制定個性化的教學(xué)方案和教學(xué)內(nèi)容,從而提高教學(xué)的有效性和針對性。

鼓勵學(xué)生培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣,自主學(xué)習(xí)是達(dá)成以學(xué)生為中心的教學(xué)理念的核心之一。教師可以給學(xué)生提供相關(guān)的個性化指導(dǎo)和資源,鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí),幫助學(xué)生建立自主學(xué)習(xí)的能力和自信心。自主學(xué)習(xí)模式包括自主探究問題、自主解決問題和自主展示學(xué)習(xí)成果等方面。

強(qiáng)調(diào)實(shí)踐應(yīng)用的重要性。數(shù)據(jù)挖掘課程是一個理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程,強(qiáng)調(diào)實(shí)踐應(yīng)用可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用課程內(nèi)容。教師可以提供實(shí)踐項(xiàng)目和案例研究,鼓勵學(xué)生將所學(xué)的理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中。

總之,以學(xué)生為中心的教學(xué)理念是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù),需要教師在課程設(shè)計、教學(xué)方法、教學(xué)資源和教學(xué)評估等方面進(jìn)行不斷的調(diào)整和改進(jìn)。只有將學(xué)生放在教學(xué)的核心位置,才能真正提高教學(xué)的質(zhì)量和效果。

2.4 優(yōu)化課程考核方式

為了提高學(xué)生的動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?可以增加課程設(shè)計的形式對學(xué)生進(jìn)行考核,在學(xué)生理解數(shù)據(jù)挖掘一般過程,學(xué)習(xí)了分類預(yù)測等部分?jǐn)?shù)據(jù)挖掘任務(wù)后,學(xué)生即可采用組隊(duì)的形式完成一個課程設(shè)計。課程設(shè)計的主要內(nèi)容是:使用網(wǎng)絡(luò)爬蟲爬取網(wǎng)頁數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)建模、模型評估、模型建立。為了防止組內(nèi)成員成績的平均化,課程設(shè)計的考核機(jī)制進(jìn)行了優(yōu)化。首先,教師給小組課程設(shè)計評分,教師評分乘以小組人數(shù)是小組總分。然后,小組組內(nèi)進(jìn)行互評,根據(jù)互評取得個人得分。

課程設(shè)計考核內(nèi)容占比評分內(nèi)容要求小組日志得分10%1.任務(wù)恰當(dāng),目的明確2.組內(nèi)分工合理,執(zhí)行效果好,存在問題提煉準(zhǔn)確3.日志填寫規(guī)范,內(nèi)容翔實(shí)4.下一步的計劃具有可操作性,對整個項(xiàng)目進(jìn)度把握到位數(shù)據(jù)挖掘分析報告得分30%1.主題明確,具有實(shí)際意義2.數(shù)據(jù)獲取方式科學(xué)合理3.數(shù)據(jù)預(yù)處理正確4.分析思路清晰,有結(jié)果5.數(shù)據(jù)可視化方式科學(xué),圖表美觀,展示效果好小組匯報得分60%1.內(nèi)容完整,結(jié)構(gòu)合理,思路清晰,重點(diǎn)突出2.PPT整體布局美觀合理,中文字體設(shè)計恰當(dāng),文字清晰3.使用圖表、圖形等工具直觀展示數(shù)據(jù)此項(xiàng)內(nèi)容,評分教師打分占比60%,各小組隊(duì)長打分占比40%(去掉一個最高分,去掉一個最低分,取平均分)

結(jié)語

本文針對當(dāng)前數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)過程中存在的“痛點(diǎn)”問題,提出了改革探索方案,合理安排教學(xué)內(nèi)容,多渠道拓寬教學(xué)資源。引入課程設(shè)計考核,并以科學(xué)的評分機(jī)制引導(dǎo)學(xué)生完成課程設(shè)計。實(shí)踐調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,增強(qiáng)了學(xué)生理論知識的掌握,提高了學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?培養(yǎng)了學(xué)生“實(shí)事求是”的做事態(tài)度,落實(shí)了人才培養(yǎng)方案,培養(yǎng)康養(yǎng)文旅方面的大數(shù)據(jù)挖掘人才。