信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程教學(xué)改革思考

［摘 要］ “數(shù)據(jù)分析與挖掘”是信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的核心課程?，F(xiàn)階段，“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程教學(xué)存在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、理論與應(yīng)用聯(lián)系不夠緊密、課上課下線上線下未能有效結(jié)合、評價體系不合理、學(xué)生發(fā)展的可持續(xù)性不高等諸多亟待解決的問題。面向創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標，提出了一系列具體的教學(xué)改革思路，包括基于學(xué)生的自主選題開展教學(xué)、結(jié)合選題進行小組討論、利用線上手段賦能課下教學(xué)、建立綜合評價體系、關(guān)注學(xué)生后續(xù)發(fā)展等，以期提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性及教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生靈活運用課程知識解決實際問題的能力。

［關(guān)鍵詞］ “數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程；信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)；教學(xué)改革

［基金項目］ 2021年度教育部首批新文科研究與改革實踐項目“大數(shù)據(jù)時代下經(jīng)管類專業(yè)課程體系改革研究”（2021140007）；2021年度北京化工大學(xué)新文科研究與改革實踐項目“大數(shù)據(jù)時代下經(jīng)管類專業(yè)課程體系改革研究”（2021BHXWKJ04）；2021年度北京化工大學(xué)研究生教育教學(xué)改革項目“‘新文科’背景下經(jīng)管類研究生培養(yǎng)質(zhì)量評價與激勵”（G-JG-PTPG202104）

［作者簡介］ 易 鶴（1993—），女，河南信陽人，博士，北京化工大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院見習(xí)副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事系統(tǒng)可靠性研究；馬紅光（1989—），男，河北邯鄲人，博士，北京化工大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院講師，碩士生導(dǎo)師（通信作者），主要從事交通運輸管理、運籌優(yōu)化研究；李 想（1982—），男（滿族），吉林四平人，博士，長安大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事交通運輸管理、大數(shù)據(jù)優(yōu)化研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2025）07-0005-04 ［收稿日期］ 2024-01-23

在當今的大數(shù)據(jù)時代，我們每時每刻都面臨海量數(shù)據(jù)的沖擊，然而這些數(shù)據(jù)所蘊含的信息往往難以獲取。這種狀況推動了數(shù)據(jù)分析與挖掘的方法和技術(shù)的迅速發(fā)展，“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程應(yīng)運而生。“數(shù)據(jù)分析與挖掘”是信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的核心課程，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和后續(xù)的職業(yè)發(fā)展具有深遠的影響。為提升“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程的教學(xué)效果，教育者針對教學(xué)過程中存在的問題提出了一系列改革舉措，如翻轉(zhuǎn)課堂模式［1］、融合科研成果［2］、利用雨課堂平臺［3］、跨學(xué)科課程建設(shè)［4］、思政教學(xué)［5-6］、BOPPPS教學(xué)法［3，7］、構(gòu)建教學(xué)資源庫［8］等。這些改革舉措在一定程度上解決了“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程教學(xué)中存在的一些問題，但要滿足社會對數(shù)據(jù)分析與挖掘人才的需求仍須進行更多的探索和改革。

一、信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程的教學(xué)現(xiàn)狀

“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程旨在使學(xué)生了解數(shù)據(jù)挖掘的基本概念和方法，掌握數(shù)據(jù)預(yù)處理的基本技術(shù)和模式挖掘、分類、聚類等數(shù)據(jù)挖掘基本方法，了解數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用及前沿發(fā)展。該課程理論難度較大，對學(xué)生應(yīng)用相關(guān)理論解決實際問題的能力要求較高。當前，“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程教學(xué)還存在如下一些突出問題。

（一）課程難度大，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

“數(shù)據(jù)分析與挖掘”包含大量數(shù)學(xué)公式和推理，對于信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生來說具有一定的挑戰(zhàn)性。特別是《關(guān)聯(lián)分析》《分類》和《聚類》這三個主要章節(jié)中涉及許多學(xué)生之前未曾接觸過的概念（如頻繁項集、關(guān)聯(lián)規(guī)則、分類、屬性選擇度量、凝聚/分裂的聚類、高密度連通區(qū)域等）和方法（如Apriori算法、模式增長方法、決策樹歸納、貝葉斯分類、劃分聚類、層次聚類等），這些都可能讓學(xué)生感到困惑和缺乏興趣。此外，對于基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生來說，他們還需要自學(xué)統(tǒng)計學(xué)和機器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容。因此，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助他們更好地理解課程內(nèi)容成了教學(xué)實踐的關(guān)鍵問題。

（二）理論學(xué)習(xí)與應(yīng)用實踐聯(lián)系不夠緊密

“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程的相關(guān)理論和方法是為了解決人們在生產(chǎn)生活過程中面臨的現(xiàn)實問題，因此在教學(xué)過程中應(yīng)特別注重理論學(xué)習(xí)與應(yīng)用實踐的緊密結(jié)合。然而，由于課程時長和難度的限制，我們往往無法在課堂上使用大規(guī)模的真實數(shù)據(jù)來展示數(shù)據(jù)挖掘的全過程。相反，我們常常使用經(jīng)過處理和簡化的數(shù)據(jù)，這可能會讓學(xué)生誤以為數(shù)據(jù)分析與挖掘的核心在于數(shù)據(jù)分析部分。然而，在解決實際問題時，學(xué)生發(fā)現(xiàn)大部分時間實際上是在數(shù)據(jù)收集和預(yù)處理階段。因此，如何將理論學(xué)習(xí)與應(yīng)用實踐進行有機融合，是我們在教學(xué)過程中需要密切關(guān)注的問題。

（三）課上課下、線上線下未能有效結(jié)合

目前，“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程仍主要依賴于課堂教學(xué)，課后自學(xué)作為輔助，這種教學(xué)方式并未能將二者有效地結(jié)合起來。實際上，由于課堂教學(xué)與課后自學(xué)的分離，教師較難準確評估和監(jiān)督學(xué)生課后自學(xué)的效果，導(dǎo)致無法及時調(diào)整課堂教學(xué)的內(nèi)容和進度。課上和課下的有機結(jié)合可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性，有助于克服學(xué)習(xí)困難，提高學(xué)習(xí)效果。只有將課堂學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)有機地結(jié)合起來，相輔相成、互相促進，才能最高效地實現(xiàn)教學(xué)目標。此外，為使學(xué)生在課后自學(xué)過程中遇到的問題及時得到解決，將線上教學(xué)和線下教學(xué)相結(jié)合，充分利用兩種教學(xué)方式的優(yōu)勢，能夠有效提高教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗。

（四）課程評價體系不合理

“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程的考核形式主要采用兩種方法。一種是閉卷考試形式，通過選擇、填空、問答、計算等題型，考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度，從而評估他們對課程學(xué)習(xí)的理解和掌握情況；另一種是結(jié)課論文形式，通過學(xué)生處理真實數(shù)據(jù)、解決實際問題、撰寫學(xué)術(shù)論文的過程和細節(jié)，評估他們在課程中獲得的能力提升。這兩種形式各有優(yōu)劣。閉卷考試的評價結(jié)果相對比較客觀，更能引起學(xué)生對理論學(xué)習(xí)的重視，但無法評估學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)分析與挖掘知識解決實際問題的能力；結(jié)課論文可以很好地評估學(xué)生的能力，但教師對論文本身的評價具有一定的主觀性，無法從論文本身判斷學(xué)生獨立解決問題的能力。因此，如何構(gòu)建全新的“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程評價體系，既能夠準確地評估學(xué)生對理論知識的掌握情況，又能夠全方位地評估他們解決實際問題的能力，變得非常重要且具有挑戰(zhàn)性。

（五）學(xué)生后續(xù)發(fā)展的可持續(xù)性不高

“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程的教學(xué)旨在教授學(xué)生該領(lǐng)域的基本知識，更多精深前沿的內(nèi)容需要學(xué)生在課程結(jié)束后自行關(guān)注和學(xué)習(xí)，如數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)立方體技術(shù)、高級的模式挖掘分類/聚類方法等。然而，因為學(xué)生并不從事相關(guān)領(lǐng)域的工作，往往忽視了對后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。事實上，數(shù)據(jù)分析與挖掘?qū)τ谛畔⒐芾砼c信息系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生來說是提升能力、增長見聞的重要環(huán)節(jié)。如果只停留在基本內(nèi)容的學(xué)習(xí)而不去關(guān)注該領(lǐng)域的最新進展，那么這門課程的教學(xué)目的就不能算真正達到。當前，“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程既忽視了對學(xué)生后續(xù)發(fā)展情況的關(guān)注，也沒有為對數(shù)據(jù)分析與挖掘感興趣的學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)和應(yīng)用機會。因此，如何將課程教學(xué)延續(xù)到課程結(jié)束之后，甚至對學(xué)生今后的工作學(xué)習(xí)產(chǎn)生真正意義上的影響，是教授這門課程的教師須思考的關(guān)鍵問題。

二、信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程的教學(xué)改革探究

面向創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標，為更好地解決“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程教學(xué)中存在的問題，下面提出一些關(guān)于教學(xué)改革的思考。

（一）基于學(xué)生的自主選題開展教學(xué)

在課程伊始，我們應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生針對他們感興趣的實際領(lǐng)域，主動搜集適合進行數(shù)據(jù)挖掘和分析的相關(guān)數(shù)據(jù)。然后，對各個數(shù)據(jù)集進行深入探討和解析，并從中選擇適合進行關(guān)聯(lián)分析、分類和聚類的數(shù)據(jù)集，作為后續(xù)小組練習(xí)的素材。由于這些數(shù)據(jù)集是學(xué)生自己挑選的，他們對后續(xù)的研究會更具熱情和好奇心，這將有助于提高他們的學(xué)習(xí)興趣。在選題過程中，我們可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注政府部門、國家統(tǒng)計局等發(fā)布的公開數(shù)據(jù)，以及Kaggle等競賽網(wǎng)站上各行各業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)。這將使學(xué)生在后續(xù)的研究過程中更加關(guān)注國情，培養(yǎng)他們運用數(shù)據(jù)分析挖掘知識解決國家和社會發(fā)展中遇到的實際問題的意識和能力。

（二）結(jié)合選題進行理論與算法的小組討論

將數(shù)據(jù)分析與挖掘的理論知識難點逐一細化，并找到它們在學(xué)生自主選題中的對應(yīng)，使學(xué)生充分認識到這些理論內(nèi)容在實際的數(shù)據(jù)分析與挖掘過程中的重要性和必要性。通過這種方式，學(xué)生能夠克服畏難情緒，提高學(xué)習(xí)興趣。以小組為單位，對討論課程中難以掌握的算法和內(nèi)容，由學(xué)生輪流代表小組進行闡述，提出新的觀點和見解，在激烈的探討中達成一致、加深對相關(guān)內(nèi)容的理解。隨后，要求學(xué)生將這些算法應(yīng)用到各自所選的數(shù)據(jù)集中，根據(jù)實際問題和數(shù)據(jù)本身對算法進行調(diào)整和優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和應(yīng)用理論解決實際問題的能力。在后續(xù)不同組的展示和交流過程中，拓展學(xué)生對社會問題關(guān)注的深度和廣度。通過互相學(xué)習(xí)、查漏補缺，學(xué)生能夠更好地理解相關(guān)內(nèi)容?；氐秸n程的理論部分本身，了解實踐過程中遇到的困難及其已有解決辦法，并積極尋找新的可能。

（三）利用線上手段賦能課下教學(xué)

將課程的理論講解部分和各小組代表的交流討論部分作為課上教學(xué)的主要內(nèi)容，將各小組內(nèi)部的交流討論部分作為課下學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。這樣，課下的學(xué)習(xí)成了課上教學(xué)的必要前提和重要延續(xù)，同時也增強了理論學(xué)習(xí)與實際應(yīng)用之間的聯(lián)系。在課后學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會遇到一系列難以解決的問題，將這些問題迅速帶到接下來的課上教學(xué)中進行討論和講解，從而形成良好的學(xué)習(xí)閉環(huán)，以理論促進實踐，以實踐加深理論，以課上帶動課下，以課下補充課上。此外，利用教學(xué)設(shè)備完整地記錄課堂教學(xué)，學(xué)生可以在線上隨時查看學(xué)習(xí)過程中未能理解的內(nèi)容。教師也可以在線上對各小組遇到的問題進行實時解答，以保證課下學(xué)習(xí)能夠順暢進行，為接下來的課上教學(xué)提供保障。

（四）建立學(xué)生成績的綜合評價體系

將“數(shù)據(jù)分析與挖掘”課程的成績評估分為三個部分：課堂表現(xiàn)、期末論文和閉卷考試。在課堂表現(xiàn)評估中，綜合考慮學(xué)生在課程中的知識掌握和能力提升表現(xiàn)，對各小組的整體表現(xiàn)進行評分。小組內(nèi)部則根據(jù)每位成員在學(xué)習(xí)過程中的貢獻進行權(quán)重劃分，二者的結(jié)合得出每名學(xué)生在課堂表現(xiàn)部分的最終得分。在期末論文部分，學(xué)生須運用在課堂教學(xué)過程中獲得的經(jīng)驗，自選適合的數(shù)據(jù)集和選題進行數(shù)據(jù)分析與挖掘，解決實際問題，并以論文形式呈現(xiàn)研究成果。教師會根據(jù)學(xué)生在論文中展示的知識應(yīng)用能力和文獻閱讀能力進行評分。至于閉卷考試部分，以多種題型對課程的基礎(chǔ)知識進行全面考查，題目的難度設(shè)置須適中，附加題的形式有助于提高試題對學(xué)生知識掌握情況的區(qū)分度。通過這三種評價方式的結(jié)合，教師可以多角度地考查學(xué)生的知識掌握情況和能力提升情況，從而更準確地評估教學(xué)效果。

（五）為學(xué)生的后續(xù)發(fā)展提供持續(xù)幫助

在課程結(jié)束后，積極組織學(xué)生參加大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽等賽事，這不僅可以幫助學(xué)生加深對課程內(nèi)容的理解、拓寬視野，提高他們在未來學(xué)習(xí)工作中的競爭力，還可以通過更深入的交流與合作培養(yǎng)他們解決實際問題的能力，樹立其克服困難、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的自信心?！皵?shù)據(jù)分析與挖掘”課程在信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)大三年級下學(xué)期結(jié)束，課程結(jié)束后不久，學(xué)生將面臨本科畢業(yè)論文選題的問題，其中一部分學(xué)生會選擇在數(shù)據(jù)分析與挖掘領(lǐng)域進行深入研究，以此為契機引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)更加深入的數(shù)據(jù)分析與挖掘理論和方法。此外，在教學(xué)過程中，各級學(xué)生留下了許多與學(xué)習(xí)過程相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括課堂表現(xiàn)成績、學(xué)習(xí)記錄、期末論文、考試試卷等。通過對這些數(shù)據(jù)本身進行分析與挖掘，教師可以得到一些有益于指導(dǎo)教學(xué)和學(xué)生后續(xù)發(fā)展的重要結(jié)論。

結(jié)語

在當今數(shù)據(jù)時代，各行各業(yè)時刻都在產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，我們需要借助數(shù)據(jù)分析與挖掘工具從海量信息中提取出有價值的信息?！皵?shù)據(jù)分析與挖掘”是信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的核心必修課程，但在實際教學(xué)過程中存在課程難度大、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、理論學(xué)習(xí)與應(yīng)用實踐聯(lián)系不夠緊密、課上課下線上線下未能有效結(jié)合、課程評價體系不合理、學(xué)生后續(xù)發(fā)展的可持續(xù)性不高等一系列問題。本文從培養(yǎng)應(yīng)用型人才的角度出發(fā)，提出了一些關(guān)于教學(xué)改革的思考。通過這些改革措施，我們期望能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，加強理論學(xué)習(xí)與實際應(yīng)用的聯(lián)系，實現(xiàn)線上線下教學(xué)的良好結(jié)合，關(guān)注學(xué)生的后續(xù)發(fā)展，從而提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

參考文獻

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Thoughts on the Teaching Reform of the Course Data Analysis and Mining in the Major of Information Management and Information Systems

YI He1， MA Hong-guang1， LI Xiang2

（1. School of Economics and Management， Beijing University of Chemical Technology， Beijing 100029， China; 2. School of Economics and Management， Chang’an University， Xi’an， Shaanxi 710064， China）

Abstract： Data Analysis and Mining is a core course for the major of information management and information systems. At this stage， there are many problems that need to be solved in the teaching of Data Analysis and Mining， such as students’ low learning interest， insufficient connection between theory and application， ineffective integration between offline and offline classes， unreasonable evaluation system， and low sustainability of student development. In view of this， this article aims at cultivating innovative， compound and applied talents， and proposes a series of specific teaching reform ideas， including teaching based on students’ topic selection， group discussions combined with selected topics， empowering offline teaching through online means， establishing a comprehensive evaluation system， and paying attention to students’ subsequent development， so as to improve students’ learning autonomy and teaching effectiveness and cultivate students’ ability to flexibly use course knowledge to solve practical problems.

Key words： Data Analysis and Mining; information management and information systems major; teaching reform