以培養(yǎng)創(chuàng)新技術(shù)人才為目標(biāo)的立體教學(xué)體系研究

高?；? 成麗君 常艷

摘?要：“教育是國之大計(jì)、黨之大計(jì)”，這充分體現(xiàn)了我們黨對(duì)教育的高度重視。教育教學(xué)作為高校的核心工作，教育創(chuàng)新是提升教學(xué)質(zhì)量的必由之路。深入推進(jìn)教育發(fā)展，融通創(chuàng)新，著力提升拔尖創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，教師要通過不斷革新教學(xué)方式，以提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平；通過教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新，讓專業(yè)知識(shí)和思政建設(shè)同向同行；通過教學(xué)評(píng)價(jià)改革，從更多元、更具包容性的視角出發(fā)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行立體評(píng)價(jià)。本文基于教學(xué)創(chuàng)新、思政建設(shè)等需求，針對(duì)數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理的教學(xué)工作，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)評(píng)價(jià)等多個(gè)方面提出了相應(yīng)的教學(xué)創(chuàng)新措施。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理；教學(xué)創(chuàng)新；課程改革；思政建設(shè)

1?概述

黨的二十大報(bào)告強(qiáng)調(diào)“要堅(jiān)持教育優(yōu)先發(fā)展、科技自立自強(qiáng)、人才引領(lǐng)驅(qū)動(dòng)，加快建設(shè)教育強(qiáng)國、科技強(qiáng)國、人才強(qiáng)國”，這些重要論述深刻闡明了新時(shí)代實(shí)施科教興國戰(zhàn)略、強(qiáng)化現(xiàn)代化建設(shè)人才支撐的總體要求和重點(diǎn)任務(wù)。推進(jìn)教育強(qiáng)國建設(shè)，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，以提高拔尖創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)質(zhì)量為目標(biāo)，以深化科教融匯、產(chǎn)教融合為方向，推動(dòng)學(xué)術(shù)創(chuàng)新型人才和實(shí)踐創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，為加快建設(shè)教育強(qiáng)國、科技強(qiáng)國、人才強(qiáng)國提供更有力支撐［1］。

伴隨著大數(shù)據(jù)和人工智能等新技術(shù)的開發(fā)和運(yùn)用，“數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理”課程也迎來了新的變革。本課程主要面向的是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)大二下學(xué)期的學(xué)生，是一門計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合的課程，它擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)、全面地理解大數(shù)據(jù)，提高大數(shù)據(jù)應(yīng)用技能以及培養(yǎng)較強(qiáng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)、全方位人才的重任。該課程基于清華大學(xué)出版社出版的《數(shù)據(jù)清洗》教材［2］，結(jié)合《大數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理技術(shù)》［3］，以數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理技術(shù)為核心，完整地講述了數(shù)據(jù)清洗的基礎(chǔ)知識(shí)、文件格式轉(zhuǎn)換、Web數(shù)據(jù)抽取、文本數(shù)據(jù)處理、Kettle數(shù)據(jù)清洗及Python數(shù)據(jù)清洗等，讓學(xué)生接觸并了解大數(shù)據(jù)分析的工作原理和使用方法，使學(xué)生具有Python大數(shù)據(jù)分析、清洗、預(yù)處理的能力［4］，不僅為將來從事大數(shù)據(jù)相關(guān)領(lǐng)域的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也支撐了專業(yè)學(xué)習(xí)成果中相應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成。

2?教學(xué)痛點(diǎn)問題

2.1?課程枯燥，學(xué)生興致不高

教學(xué)內(nèi)容包括理論和實(shí)踐兩部分：理論知識(shí)偏多，煩瑣又枯燥，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證型或簡單的設(shè)計(jì)型，不僅很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興致，也難以提升學(xué)生綜合運(yùn)用與延伸拓展的能力［5］。在以往的教學(xué)過程中，使用的教學(xué)手段比較單一，以教師的單向輸出為主，教師講學(xué)生聽，雖有課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，但互動(dòng)效果并不理想，不能第一時(shí)間得到學(xué)生的課堂反饋，且缺乏既與前沿技術(shù)廣泛融合又與行業(yè)需要緊密相關(guān)的應(yīng)用案例和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，沒有具體的案例作為支撐，學(xué)生的課堂熱情度不高，反饋不夠熱烈。

2.2?重理論，輕實(shí)踐

理論和實(shí)踐其實(shí)是相輔相成的，不管學(xué)多少理論，最終都要回歸到實(shí)際的應(yīng)用場景下。但只注重理論學(xué)習(xí)而忽視實(shí)踐可能導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際操作時(shí)遇到困難，不能有效地將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際情境中。雖開設(shè)了實(shí)驗(yàn)課，但仍存在理論和實(shí)際相分離的情況，不能做到兩者的有機(jī)結(jié)合，前修課程和后修課程不能做到很好地銜接，知識(shí)不能得到有效運(yùn)用。

2.3?重結(jié)果，輕過程

只關(guān)注結(jié)果而忽視過程可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生無法真正理解知識(shí)，無法培養(yǎng)獨(dú)立思考和解決問題的能力。對(duì)于本門課程，教師的考核模式主要以期末考核作為最終成績的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)評(píng)價(jià)形式單一等。這種方式只能在期末檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況和理解情況，沒有很好地關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，且缺乏對(duì)實(shí)踐能力的考核。

3?教學(xué)創(chuàng)新

相較于之前的授課模式，針對(duì)教學(xué)過程中的一些不當(dāng)之處，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)及所學(xué)的課程知識(shí)進(jìn)行了改進(jìn)，使工作有計(jì)劃、有組織地開展。

3.1?教學(xué)方式創(chuàng)新

3.1.1?線上線下混合教學(xué)

課前：認(rèn)真研讀教材，了解學(xué)生先修知識(shí)的學(xué)習(xí)情況，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)及所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，確定好要采用的教學(xué)方法，寫好教案，做到“有備而來”。使用學(xué)習(xí)通平臺(tái)［6］：上傳教學(xué)PPT及其他的教學(xué)輔助資料，設(shè)置課堂筆記、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、月考等任務(wù)點(diǎn)，發(fā)布任務(wù)點(diǎn)及章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)等內(nèi)容如圖1、圖2所示。并提供討論或簡單的隨堂練習(xí)，讓學(xué)生對(duì)當(dāng)堂所學(xué)內(nèi)容能及時(shí)進(jìn)行強(qiáng)化和討論，通過學(xué)生回答問題的反饋，第一時(shí)間了解學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的接受情況。課前通過學(xué)習(xí)通進(jìn)行簽到，保證學(xué)生的到課率。

圖1?學(xué)習(xí)通任務(wù)點(diǎn)設(shè)置

圖2?教學(xué)輔助資料上傳

課中：根據(jù)每次授課內(nèi)容的不同，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，最大程度地?zé)òl(fā)課堂生機(jī)與活力，發(fā)揮好課堂教學(xué)主陣地、主戰(zhàn)場的作用。在授課過程中，充分組織了現(xiàn)有的優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源以及網(wǎng)絡(luò)資源，針對(duì)某個(gè)教學(xué)難點(diǎn)或教學(xué)重點(diǎn)，選擇合適的視頻資源輔助學(xué)生理解記憶，如：對(duì)數(shù)據(jù)倉庫的概念進(jìn)行介紹時(shí)，通過一個(gè)簡短的視頻幫助學(xué)生理解。結(jié)合學(xué)習(xí)通上上傳的討論或練習(xí)，讓大家積極參與到課程學(xué)習(xí)中，進(jìn)行知識(shí)的分享與鞏固。為了進(jìn)一步地調(diào)度學(xué)生的積極性，在講授過程中，引導(dǎo)學(xué)生多思考，可采用提問的方式進(jìn)行互動(dòng)；對(duì)于一些開放性的問題或者交叉學(xué)科、交叉課程的內(nèi)容，結(jié)合所學(xué)知識(shí)進(jìn)行討論，實(shí)現(xiàn)思維的碰撞，構(gòu)建“思維課堂”。如：可以從不同的角度（概念、應(yīng)用等）談?wù)勗诖髷?shù)據(jù)背景下，對(duì)大數(shù)據(jù)有什么樣的認(rèn)識(shí)與理解。

課后：首先，通過學(xué)生學(xué)習(xí)通回答問題的情況，第一時(shí)間獲取到學(xué)生對(duì)本次課內(nèi)容的掌握情況；其次，及時(shí)批閱收回的課堂筆記，通過課堂筆記的書寫情況來檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容掌握程度。根據(jù)反饋情況，在作業(yè)布置時(shí)題目的選取就可更具針對(duì)性，盡量讓每一次練習(xí)都能達(dá)到正向的效果，作業(yè)收回后及時(shí)批改，針對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的共性問題進(jìn)行透徹的講解。個(gè)別同學(xué)的問題可以進(jìn)行單獨(dú)指導(dǎo)，除了對(duì)所學(xué)內(nèi)容的輔導(dǎo)，還應(yīng)該關(guān)注學(xué)生的心理，幫助其找到出現(xiàn)問題的原因，對(duì)癥下藥，解開心結(jié)，讓學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)，快樂學(xué)習(xí)，而不是當(dāng)作是一件苦差事。作為一名教師，反思是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，積極主動(dòng)反思每堂課教學(xué)過程中遇到的問題，分析問題出現(xiàn)的原因，并從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行改善，做到有的放矢，在反思中不斷進(jìn)步與成長。

3.1.2?注重理論聯(lián)系實(shí)際

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所學(xué)的技術(shù)歸根到底還是要投入實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，需要通過不斷實(shí)踐、練習(xí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力與實(shí)際操作能力。在課程建設(shè)時(shí)，開設(shè)了16個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，希望通過實(shí)踐操作活動(dòng)使學(xué)生更好地掌握知識(shí)與技能，激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心。在教學(xué)過程中，以相關(guān)案例為載體組織教學(xué)，幫助學(xué)生理解抽象的概念，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移。為進(jìn)一步提升學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力，設(shè)置月考小論文，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)寫一篇基于某個(gè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗與預(yù)處理的論文，將課本內(nèi)容和生活實(shí)際聯(lián)系起來。并讓學(xué)生課后收集整理一些案例，進(jìn)行分享和交流，同時(shí)需要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作，在掌握知識(shí)、技術(shù)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.2?教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新

3.2.1?思政融入巧妙落實(shí)

在教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)厝谌胨颊?，深化特色思政建設(shè)。本門課程授課對(duì)象為大數(shù)據(jù)專業(yè)學(xué)生，在掌握理工科專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，融入人文情懷理念，可促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。在教學(xué)內(nèi)容方面，結(jié)合課程內(nèi)容有機(jī)融入多種思政元素，如：堅(jiān)守道德底線，遵守法律法規(guī)，通過各領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)例與科技前沿實(shí)事等，來構(gòu)成貫穿始終的思政主線，進(jìn)行科學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)。在教學(xué)方式方面，可以結(jié)合知識(shí)點(diǎn)，充分借助多媒體資源，提供“零距離”的師生溝通交流與多元的教學(xué)效果檢驗(yàn)，進(jìn)行有溫度的教學(xué)；做到教師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的分享欲、協(xié)作能力、問題分析等綜合素質(zhì)。在本門課程的教學(xué)中融入了思政元素，如：（1）數(shù)據(jù)清洗概述：堅(jiān)守道德底線、遵守法律法規(guī)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入發(fā)展，整個(gè)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入“大數(shù)據(jù)”時(shí)代，在之后的工作或相關(guān)研究中，對(duì)于我們所處理的數(shù)據(jù)可能會(huì)涉及一些個(gè)人隱私數(shù)據(jù)，這些海量數(shù)據(jù)對(duì)于企業(yè)、研究工作來講是珍貴的資源，然而數(shù)據(jù)一旦泄露，用戶的隱私將被侵犯。所以在處理這些數(shù)據(jù)時(shí)，不僅要有道德底線的約束，更要遵守相關(guān)法律法規(guī)。（2）文本數(shù)據(jù)處理：態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及處理時(shí)，要有著嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的態(tài)度，才能保證數(shù)據(jù)的客觀、準(zhǔn)確、有效。當(dāng)然，好的課程思政應(yīng)該是一種“如鹽在水”的狀態(tài)，并不是簡單的“課程+思政”，而應(yīng)該是在課程中適當(dāng)?shù)厝谌胨颊?，在潛移默化之中去引?dǎo)幫助學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的志趣和熱情，樹立文化自信和民族自豪感，讓課程思政成為真正有情有義，有溫度，有愛的教育過程。

3.2.2?以相關(guān)案例為載體組織教學(xué)，但內(nèi)容創(chuàng)新要具備互動(dòng)性

教師單向輸出大量的、多元化的教學(xué)內(nèi)容并不是真正的創(chuàng)新，充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，幫助學(xué)生理解抽象的概念，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移。

3.2.3?突破傳統(tǒng)學(xué)科界限，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)

做好新舊知識(shí)的銜接。每一門課程、每一門學(xué)科其實(shí)都不是獨(dú)立存在的，或多或少都存在一些聯(lián)系。在教學(xué)中，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生把新知和舊知相聯(lián)系，不同領(lǐng)域、不同課程的知識(shí)聯(lián)系起來，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性和靈活性，把所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，比如進(jìn)行一定的對(duì)比練習(xí)、綜合練習(xí)等。

3.3?教學(xué)評(píng)價(jià)創(chuàng)新，考核方式多元化

多元、多維、多態(tài)立體評(píng)價(jià)［7］是學(xué)生評(píng)價(jià)改革的核心，豐富考核方式，注重過程學(xué)習(xí)。改變了以往只通過期末考試進(jìn)行考核的方式，在此基礎(chǔ)上，增設(shè)了期中環(huán)節(jié)，對(duì)階段性的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行檢驗(yàn)，拓寬學(xué)生的視野，了解更多實(shí)際生活中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景，并督促學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行改進(jìn)。并設(shè)置考勤、課堂筆記、教學(xué)互動(dòng)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等部分，分配不同的權(quán)重進(jìn)行考核，實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的多元化，具體考核方式見下表所示。評(píng)價(jià)內(nèi)容不僅包括學(xué)生的知識(shí)掌握程度，還關(guān)注學(xué)生的能力、情感、態(tài)度、價(jià)值觀等方面的表現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)內(nèi)容多維化。課堂討論中，學(xué)生可進(jìn)行自我評(píng)價(jià)、小組互評(píng)、教師評(píng)價(jià)等，提供更全面的反饋，實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)主體的多樣化。

通過對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)，能讓學(xué)生接觸并了解大數(shù)據(jù)分析的工作原理和使用方法，掌握數(shù)據(jù)清洗的相關(guān)技術(shù)，使學(xué)生具有Python大數(shù)據(jù)分析、清洗、預(yù)處理的能力，使其在將來從事大數(shù)據(jù)相關(guān)工作時(shí)，能有效運(yùn)用數(shù)據(jù)清洗技術(shù)解決實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問題。所以，在整體的教學(xué)過程中，明確貫穿了以下幾個(gè)建設(shè)目標(biāo)：能夠建立對(duì)數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理知識(shí)的輪廓性認(rèn)識(shí)，運(yùn)用數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理；能夠運(yùn)用數(shù)據(jù)清洗技術(shù)，將海量的臟數(shù)據(jù)、不符合要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗轉(zhuǎn)換，從而獲得干凈、符合要求的數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，輕松精確地發(fā)現(xiàn)趨勢(shì)、預(yù)測未來、得出決策；能應(yīng)用Python數(shù)據(jù)清洗、Kettle數(shù)據(jù)清洗和存儲(chǔ)的基本技能，培養(yǎng)較強(qiáng)的分析問題、解決問題的能力，并熟練地應(yīng)用數(shù)據(jù)清洗解決企業(yè)中的實(shí)際生產(chǎn)問題。

3.4?教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋

學(xué)生普遍反饋相較于之前理論知識(shí)講授的模式，更喜歡當(dāng)前案例結(jié)合、實(shí)事結(jié)合、思政元素融入等的多元授課模式。首先，學(xué)生能從這樣的教學(xué)過程中捕獲到更多的知識(shí)和理解，從更多的維度去認(rèn)識(shí)問題、判斷問題、分析問題與解決問題，而不是簡單拘于理論的理解層面。其次，課程教學(xué)資源豐富，教學(xué)方式全面多元，能夠有效提高學(xué)生的上課關(guān)注度與興趣，課堂的到課率與討論參與率也有效提高。

結(jié)語

作為一名青年教師，我們首先應(yīng)該做到的是持續(xù)學(xué)習(xí)，提升自己的專業(yè)知識(shí)，只有掌握了深入的專業(yè)知識(shí)，才能夠在教學(xué)中做到言之有物，讓學(xué)生深刻理解知識(shí)點(diǎn)。其次，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)與專業(yè)特點(diǎn)，制訂教學(xué)計(jì)劃，在教學(xué)過程中不斷反思，發(fā)現(xiàn)問題，作為創(chuàng)新發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，要保證以學(xué)生為中心，持續(xù)做好教學(xué)創(chuàng)新，培養(yǎng)高素質(zhì)的德智體美勞全方位人才。

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基金項(xiàng)目：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院《數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理》課程思政項(xiàng)目，課題編號(hào)：SXAUSW2022014

作者簡介：高?；郏?996—?），女，漢族，山西太原人，碩士，助教，研究方向：自然語言處理；常艷（1994—?），女，漢族，山西太原人，碩士，助教，研究方向：操作系統(tǒng)安全。