基于OBE理念的案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)在數(shù)據(jù)挖掘課程中的應(yīng)用

李 根

（廣東工商職業(yè)技術(shù)大學(xué)人工智能與大數(shù)據(jù)學(xué)院，肇慶 526020）

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的開啟，數(shù)據(jù)獲取和存儲(chǔ)技術(shù)隨之蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)量呈爆發(fā)式增長，極大地改變了人們的生活和行為。如何在海量的數(shù)據(jù)資源中找到有用的信息，這就需要對大數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)、科學(xué)的分析。而數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)作為深層次的數(shù)據(jù)分析方法，在眾多行業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)挖掘是培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)處理各領(lǐng)域問題的核心課程，然而目前課程總學(xué)時(shí)相對較少，課程講解拘泥于教材，課本教學(xué)資源和實(shí)踐教學(xué)較為欠缺。如若繼續(xù)采用傳統(tǒng)單一教學(xué)模式，顯然難以保證學(xué)生能夠熟練掌握數(shù)據(jù)挖掘、分類、預(yù)測以及聚類等關(guān)鍵技術(shù)。文章基于OBE成果導(dǎo)向教育的理念，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，聚焦學(xué)習(xí)者最終的產(chǎn)出，提出了旨在增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力為目標(biāo)的案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法[1]。

1 數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)概述

在新工科背景下，作為一門新興且前景廣闊的應(yīng)用型課程，數(shù)據(jù)挖掘教學(xué)內(nèi)容緊跟大數(shù)據(jù)時(shí)代前沿，主要以大數(shù)據(jù)挖掘的算法和應(yīng)用為重點(diǎn)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)挖掘邏輯思維能力，使學(xué)生熟練掌握數(shù)據(jù)挖掘的基本原理、R語言或Python編程技能及相關(guān)實(shí)踐方法，具備極強(qiáng)的數(shù)據(jù)思維、高階思維，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識運(yùn)用到解決實(shí)際問題上來，善于挖掘數(shù)據(jù)各種因素之間及背后隱藏的內(nèi)在信息，養(yǎng)成“用數(shù)據(jù)說話”的探索意識和務(wù)實(shí)精神。數(shù)據(jù)挖掘課程在我國高校開設(shè)的時(shí)間并不長，由于本身具有交叉性、復(fù)雜性、抽象性、原理性強(qiáng)、算法細(xì)節(jié)多、教學(xué)難度大等特點(diǎn)，而且數(shù)據(jù)挖掘所研究的內(nèi)容處于多學(xué)科廣泛交叉的綜合領(lǐng)域，包括統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)據(jù)庫、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別等。對于教師而言，無論是“教”還是“學(xué)”，要想有效向?qū)W生傳授并讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)挖掘的本質(zhì)絕非易事。對于學(xué)生而言，由于受自身理論基礎(chǔ)較為薄弱以及知識系統(tǒng)不健全等因素的影響，學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒，造成對該課程學(xué)習(xí)興趣不足的現(xiàn)象。由于數(shù)據(jù)挖掘課程具有顯著的實(shí)踐性特征，通過實(shí)踐環(huán)節(jié)能夠讓學(xué)生高效、快速掌握數(shù)據(jù)獲取、整理、預(yù)處理、挖掘分析以及結(jié)果分析等流程，從而深刻體會(huì)數(shù)據(jù)挖掘的本質(zhì)。對于任課教師而言，理論教學(xué)需要分配大量的課時(shí)，造成實(shí)踐學(xué)時(shí)相對有限，加之學(xué)?？商峁?shí)踐教學(xué)的保障機(jī)制不夠健全，以至于實(shí)踐教學(xué)缺乏系統(tǒng)性。此外部分教師還存在重學(xué)習(xí)過程不重學(xué)習(xí)成效、忽略學(xué)生個(gè)性化需求以及教學(xué)內(nèi)容驅(qū)動(dòng)教學(xué)過程的問題，表現(xiàn)為課堂教學(xué)理念老化、課程體系結(jié)構(gòu)僵化以及缺乏有效教學(xué)效果評估的現(xiàn)象，這些教學(xué)中的“痛點(diǎn)問題”亟需得到解決[2]。

2 OBE教育理念及應(yīng)用思路分析

2.1 OBE教育理念的本質(zhì)內(nèi)涵

20世紀(jì)80-90年代，OBE(Outcomes-Based Education)教育理念產(chǎn)生。作為一種基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的成果導(dǎo)向教育模式，在全球教育領(lǐng)域中得到了廣泛關(guān)注，而且不斷應(yīng)用于不同學(xué)科課程教育教學(xué)改革當(dāng)中。OBE教育理念主張?jiān)诮虒W(xué)準(zhǔn)備階段，教學(xué)設(shè)計(jì)要側(cè)重圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出，保證學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生明晰預(yù)期所要取得的成果。通過采取反向設(shè)計(jì)教學(xué)的方式，利用學(xué)習(xí)成果作為驅(qū)動(dòng)，同步開展與之對應(yīng)教學(xué)活動(dòng)。在教學(xué)推進(jìn)階段，教師按照學(xué)生能力水平、興趣特征等差異化學(xué)情，設(shè)定針對性的教學(xué)任務(wù)，確保全體學(xué)生只要肯努力投入，便可實(shí)現(xiàn)階段性的學(xué)習(xí)目標(biāo)，極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性，從而獲得切實(shí)的成效。在教學(xué)效果階段，教師依托相應(yīng)的評估體系，科學(xué)評定學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程的成果產(chǎn)出[3]。

2.2 OBE教育模式應(yīng)用的注意事項(xiàng)

在應(yīng)用OBE教育模式的過程中，要求任課教師掌握OBE的內(nèi)涵和流程，針對教學(xué)及學(xué)習(xí)效果設(shè)計(jì)科學(xué)、精準(zhǔn)、實(shí)效的考評實(shí)施辦法，明確教學(xué)活動(dòng)完成后學(xué)生應(yīng)達(dá)到何種技能水平，從而采取反向教學(xué)設(shè)計(jì)方式和相關(guān)保障性舉措，促進(jìn)學(xué)生全員實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)。在具體的實(shí)操過程中，還需要教師注意以下事項(xiàng)：首先，在OBE模式下，無論是采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、案例教學(xué)法，還是應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂法、導(dǎo)學(xué)式等，都需要任課教師以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，時(shí)刻關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出目標(biāo)，絕對不能夠受教學(xué)實(shí)施進(jìn)程所影響，這樣才有助于培養(yǎng)學(xué)生能力目標(biāo)和技能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，確保人才培養(yǎng)與任職崗位需求相匹配。其次，為提升學(xué)習(xí)產(chǎn)出成果，在設(shè)置課程總體目標(biāo)的基礎(chǔ)上，教師必須要充分考慮差異化學(xué)情，設(shè)置相對靈活的課程進(jìn)度安排，分門別類地制定下屬目標(biāo)的等級，不必追求課程進(jìn)度齊頭并進(jìn)。借助課程一體化資源平臺，為學(xué)生提供不同學(xué)習(xí)產(chǎn)出目標(biāo)自測與考核機(jī)制。根據(jù)相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)生可實(shí)時(shí)檢測學(xué)習(xí)效果，達(dá)到自我督促和相互取長補(bǔ)短的效應(yīng)。最后，OBE教育理念主張以最終學(xué)習(xí)結(jié)果作為抓手，為此教師應(yīng)遵循反向設(shè)計(jì)原則重塑課程設(shè)計(jì)，按照目標(biāo)產(chǎn)出—實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出—評估產(chǎn)出的思路，為學(xué)生提供清晰、實(shí)時(shí)、迭代的學(xué)習(xí)產(chǎn)出路徑，特別是課程要側(cè)重提供有效實(shí)現(xiàn)結(jié)果的實(shí)質(zhì)性案例驅(qū)動(dòng)內(nèi)容[4]。

3 基于OBE理念的案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)在數(shù)據(jù)挖掘課程中的應(yīng)用研究

3.1 課程目標(biāo)重塑與分解

基于OBE理念，按照數(shù)據(jù)挖掘課程人才培養(yǎng)要求，在案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)中需要對課程目標(biāo)進(jìn)行重塑與分解，并提出更高層次的要求，包括知識推理獲取、知識運(yùn)用以及知識發(fā)現(xiàn)與共享三個(gè)不同層次的目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)不同的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)，能夠在實(shí)際的操作中熟練解決實(shí)際問題的能力，詳見表1。

表1 案例驅(qū)動(dòng)下的數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)目標(biāo)

首先關(guān)于知識獲取目標(biāo)階段，要求教師通過對數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘等核心理論知識的講解，幫助學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)知識。由于數(shù)據(jù)挖掘課程涉及到大量專業(yè)術(shù)語，而且概念晦澀難懂，在該階段引入真實(shí)的案例，能夠便于學(xué)生對抽象知識的理解，提升知識吸收效率以及對課程學(xué)習(xí)的專注度。

其次關(guān)于知識運(yùn)用目標(biāo)階段，需要側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際分析解決問題的素養(yǎng)。通過案例教學(xué)驅(qū)動(dòng)，教師引導(dǎo)學(xué)生利用信息平臺搜集與案例教學(xué)相關(guān)的資料，并將資料整理與問題掛鉤，探尋關(guān)鍵問題，找到解決問題的最佳辦法，實(shí)現(xiàn)將知識獲取及推理能力充分運(yùn)用的有機(jī)過渡。

最后關(guān)于知識發(fā)現(xiàn)與共享目標(biāo)，要求師生、生生保持密切的交流與合作。由于數(shù)據(jù)挖掘涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，在解決問題的過程中會(huì)運(yùn)用到大量的知識點(diǎn)，因此需要發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的合作、共享與交流的力量，通過共同探討與研究，實(shí)現(xiàn)全方位知識共享、問題共享與成果共享。

3.2 教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.2.1 數(shù)據(jù)挖掘案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式 在數(shù)據(jù)挖掘課程中應(yīng)用案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，需要從準(zhǔn)備階段、實(shí)施階段、總結(jié)階段三個(gè)環(huán)節(jié)入手，確保整個(gè)教學(xué)過程中與案例資源有機(jī)結(jié)合，具體應(yīng)用流程見圖1。

圖1 案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的應(yīng)用流程

首先，教師根據(jù)課程教學(xué)需求，確定案例教學(xué)目標(biāo)，在充分尊重學(xué)生意愿的基礎(chǔ)上，采取自由分組的方式，做好小組成員劃分工作，每組人數(shù)限制在3～5人。其次，根據(jù)案例的實(shí)際需求，師生協(xié)同確定數(shù)據(jù)挖掘分析任務(wù)，力爭小組間的案例不雷同，便于組與組之間應(yīng)用不同的數(shù)據(jù)挖掘分析推理方法。最后，教師應(yīng)加強(qiáng)對過程性解決方法的考核，引導(dǎo)學(xué)生自主分析、總結(jié)、思考獲取解決方案[5]。

3.2.2 案例資源的優(yōu)選 為提升學(xué)生數(shù)據(jù)挖掘的實(shí)踐能力，優(yōu)選案例教學(xué)資源必不可少。教師應(yīng)該圍繞教學(xué)大綱和成果導(dǎo)向目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)最適宜的教學(xué)案例，以期最大限度提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析及解決問題的能力?；跀?shù)據(jù)挖掘課程知識點(diǎn)的特點(diǎn)，建議將案例優(yōu)選劃分為四大類，每一類由不同的子案例組成，詳見表2。

表2 案例分類及子案例知識點(diǎn)

3.3 案例驅(qū)動(dòng)進(jìn)度控制

由于數(shù)據(jù)挖掘課程學(xué)時(shí)有限，單靠課堂時(shí)間既要完成理論教學(xué)又要推進(jìn)案例教學(xué)顯然有些捉襟見肘。為此一些項(xiàng)目案例教學(xué)需要在課后進(jìn)行。要求學(xué)生在課下能夠自主地閱讀參考相關(guān)資料，以小組為單位做好討論、共享和分析工作。教師作為輔助者，應(yīng)及時(shí)掌握學(xué)生階段性任務(wù)動(dòng)態(tài)成果，結(jié)合學(xué)生反饋進(jìn)行針對性啟發(fā)、解惑，或者給予技術(shù)上的支持。案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)在實(shí)施過程中，建議采取線上+線下混合形式的定期討論課，每組選派一名代表定期匯報(bào)階段性任務(wù)的成果情況，便于教師對案例任務(wù)進(jìn)度的精準(zhǔn)控制。具體實(shí)施流程和任務(wù)見圖2。

圖2 任務(wù)進(jìn)度安排流程

按照圖2流程安排，教師在做好應(yīng)用案例介紹和相關(guān)技術(shù)理論講解的同時(shí)，要結(jié)合不同小組任務(wù)完成情況，有側(cè)重地針對性引導(dǎo)，確保學(xué)生能夠自主、如期完成教學(xué)任務(wù)。

3.4 學(xué)習(xí)產(chǎn)出效果評估方法

案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)的學(xué)習(xí)產(chǎn)出效果評估引入了過程性考核的理念，改變了以往“一考定終身”的評價(jià)束縛。按照課程學(xué)習(xí)、課程論文、期末考試的情況進(jìn)行全過程考核，綜合考察學(xué)生數(shù)據(jù)挖掘的綜合研判能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與交流能力、案例任務(wù)項(xiàng)目完成情況等。對于各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)立相應(yīng)權(quán)重，并按照二級指標(biāo)的比重進(jìn)行線性加權(quán)綜合，具體考核與評價(jià)方案為：學(xué)生綜合測評總成績=課程學(xué)習(xí)成績（40%）+課程論文成績（20%）+期末成績（40%）。最后根據(jù)每名學(xué)生的最終評價(jià)結(jié)果及相關(guān)反饋意見，不斷對案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)、方案和資源內(nèi)容進(jìn)行完善和優(yōu)化。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，數(shù)據(jù)獲取和存儲(chǔ)技術(shù)隨之蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)具有無限的應(yīng)用發(fā)展空間。隨著社會(huì)對數(shù)據(jù)挖掘高質(zhì)量人才需求的提升，數(shù)據(jù)挖掘作為一門新興的應(yīng)用型課程，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊跟大數(shù)據(jù)時(shí)代前沿，針對教學(xué)存在的問題，不斷加強(qiáng)課程改革的投入和力度?；贠BE理念的案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)，以課程學(xué)習(xí)產(chǎn)出目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，采取面向最終成果的適切性案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從案例實(shí)際出發(fā)去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，最終解決問題[6]。通過優(yōu)選差異性、層次性、實(shí)效性的案例分析任務(wù)項(xiàng)目，充分整合了多元學(xué)習(xí)工具、教學(xué)資源和指標(biāo)體系，有助于激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和求知欲望，晦澀難以理解的課堂教學(xué)變得生動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生更好地理解，人才培養(yǎng)更加卓有成效，具有推而廣之的可行性。