應(yīng)用型本科“數(shù)據(jù)挖掘”課程的構(gòu)建研究

白楊

摘 要：文章依據(jù)應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)目標(biāo)需求，根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘?qū)W科交叉性強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)置了面向信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的“數(shù)據(jù)挖掘”課程教學(xué)內(nèi)容，并將傳統(tǒng)教學(xué)法與現(xiàn)象教學(xué)法、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法相結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐能力，推進(jìn)該門課程的建設(shè)研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；應(yīng)用型本科；課程內(nèi)容；教學(xué)方法

近年來，隨著人工智能及大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，國內(nèi)各高校面向計算機(jī)以及信息管理等專業(yè)陸續(xù)開設(shè)了“數(shù)據(jù)挖掘”課程。數(shù)據(jù)挖掘是從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱含的、未知的、有趣的、有價值的規(guī)則和知識。顯然，針對不同學(xué)科的專業(yè)、不同層次的高校，“數(shù)據(jù)挖掘”課程的體系及內(nèi)容設(shè)置都應(yīng)該有所不同。譬如，不同于研究型大學(xué)和高職高專院校，應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才[1]，提高學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力，服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為社會各行業(yè)發(fā)展提供充足的人才支撐和保障。在高校教育體系中，課程是人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)和保證。應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)，必須落實在課程教學(xué)設(shè)計和設(shè)置中。目前，應(yīng)用型本科院校的“數(shù)據(jù)挖掘”課程設(shè)置與人才培養(yǎng)目標(biāo)存在不相契合的現(xiàn)象，其主要原因在于部分高校課程設(shè)置缺乏適應(yīng)數(shù)據(jù)科學(xué)及大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展的長遠(yuǎn)規(guī)劃，沒有真正實現(xiàn)圍繞社會崗位及人才知識儲備需求，難以體現(xiàn)應(yīng)用型本科畢業(yè)生的職業(yè)能力。因此，有必要對“數(shù)據(jù)挖掘”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行深入探索，構(gòu)建合理的課程體系和改革途徑，以適應(yīng)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)的需求。

1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

“數(shù)據(jù)挖掘”課程是一門建立在統(tǒng)計學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)庫、人工智能等學(xué)科的綜合性課程。根據(jù)應(yīng)用型本科的培養(yǎng)目標(biāo)以及信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的特點(diǎn)，要求學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠在理論聯(lián)系實際的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地掌握數(shù)據(jù)挖掘的基本思想、基本理論和基本方法，具有數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、各種挖掘算法的基本應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)解決實際問題，進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)挖掘工作。將理論教學(xué)內(nèi)容與實驗教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，采用傳統(tǒng)與特色教學(xué)如話題教學(xué)、翻轉(zhuǎn)教學(xué)等相結(jié)合的教學(xué)方法，構(gòu)建“數(shù)據(jù)挖掘”課程體系。

1.1 理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

“數(shù)據(jù)挖掘”課程的教學(xué)內(nèi)容主要分為3個模塊：（1）數(shù)據(jù)挖掘基本概述，包括數(shù)據(jù)挖掘的概念、特點(diǎn)及發(fā)展，結(jié)合在大數(shù)據(jù)背景的數(shù)據(jù)挖掘的實際應(yīng)用場景、數(shù)據(jù)倉庫存儲方式和數(shù)據(jù)預(yù)處理的工作和流程。（2）數(shù)據(jù)挖掘方法介紹，包括分類、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則分析等經(jīng)典算法。（3） Web挖掘概述，包括Web使用挖掘和內(nèi)容挖掘，著重介紹文本挖掘方法的關(guān)鍵技術(shù)。

對以上3個模塊的學(xué)習(xí)是循序漸進(jìn)的過程。首先，第一模塊是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，學(xué)生應(yīng)對數(shù)據(jù)挖掘的基本概念和過程加以了解，對比先序課程如關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理方法，了解數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)存儲和管理特點(diǎn)。第二模塊是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，要求學(xué)生理解數(shù)據(jù)挖掘方法的基本思想，掌握經(jīng)典的數(shù)據(jù)挖掘算法原理及應(yīng)用。例如，學(xué)習(xí)Apriori關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的先驗性質(zhì)，在解決“購物籃分析”問題的具體應(yīng)用、存在的問題以及優(yōu)化方法。第三模塊是了解數(shù)據(jù)挖掘的發(fā)展熱點(diǎn)，由于“數(shù)據(jù)挖掘”課程必須迎合大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)量飛速增長、數(shù)據(jù)類型豐富的特點(diǎn)，因此在該課程內(nèi)容設(shè)置上增加了Web文本挖掘方法的詳細(xì)介紹。文本挖掘是目前數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域流行、不可忽視的發(fā)展方向，隨著微博、推特等社會網(wǎng)絡(luò)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上有80%以上的數(shù)據(jù)都是以文本形式存在，而目前的數(shù)據(jù)挖掘類教材中，對文本挖掘的介紹都是一帶而過，并沒有加以系統(tǒng)、全面的介紹。本模塊著重介紹文本數(shù)據(jù)的預(yù)處理的分詞、數(shù)據(jù)表示等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并且將此部分的學(xué)時安排設(shè)置與其他經(jīng)典挖掘方法等同。具體的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計及學(xué)時安排（共計32學(xué)時），如表l所示。

1.2 實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

數(shù)據(jù)挖掘是一門實踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，因此培養(yǎng)實踐能力是數(shù)據(jù)挖掘教學(xué)的重要目標(biāo)，而上機(jī)實驗是培養(yǎng)實踐技能的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。目前，用于數(shù)據(jù)挖掘類課程的實踐軟件工具有SPSS Clementine，SPSS Modeler， Matlab等。根據(jù)信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)特點(diǎn)及應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，遼東學(xué)院采用SPSS Modeler作為實驗課程的工具軟件。SPSS Modeler由IBM官方發(fā)布，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的具有代表性的經(jīng)典算法，快速建立預(yù)測性模型。面向不同實驗題目，在構(gòu)建數(shù)據(jù)挖掘模型的過程中，能加深學(xué)生對算法的理解和應(yīng)用。具體的實驗內(nèi)容設(shè)計及學(xué)時安排（共計16學(xué)時），如表2所示。

2 教學(xué)方法設(shè)計

2.1 傳統(tǒng)教學(xué)方法

“數(shù)據(jù)挖掘”課程所涉及的知識點(diǎn)眾多，在課堂上通過課件演示，講授數(shù)據(jù)挖掘的基本理論和方法，對大部分知識點(diǎn)做廣度介紹，而對重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行具體講授。采取多種實踐教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)解決實際問題的能力，例如引入案例教學(xué)，充分結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用場景，通過挖掘方法和手段解決實際問題；通過課程大作業(yè)的形式，讓學(xué)生在實踐中解決具體問題，加深并鞏固對理論知識的理解。

2.2 特色教學(xué)方法

“數(shù)據(jù)挖掘”課程是多學(xué)科交叉的課程，內(nèi)容覆蓋面廣、知識點(diǎn)難以理解，因此，有必要采用有針對性的教學(xué)方法。現(xiàn)象教學(xué)法是一種新型教學(xué)組織形式，是圍繞學(xué)生感興趣的現(xiàn)象或話題來進(jìn)行跨領(lǐng)域、多學(xué)科的融合教學(xué)[2]。數(shù)據(jù)挖掘的很多領(lǐng)域涉及多門學(xué)科知識，如分類挖掘的決策樹構(gòu)建，不僅要理解算法流程，又涉及信息論原理知識，需要將多門學(xué)科知識進(jìn)行整合。聘請相關(guān)學(xué)科教師進(jìn)行話題知識點(diǎn)的講解，并調(diào)動學(xué)生積極參與話題討論，達(dá)到學(xué)生對此算法思想的深度理解。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是近年來逐漸興起的教學(xué)模式，它將傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行顛倒，讓學(xué)習(xí)者在課外時間完成針對知識點(diǎn)和概念的自主學(xué)習(xí)，課堂變成教師和學(xué)生的互動場所，通過解答疑惑、合作討論等策略促進(jìn)知識內(nèi)化的模式[3]。采用對重點(diǎn)、難點(diǎn)知識主題以及軟件演示等操作流程提前錄制微課程，讓學(xué)生在課下能反復(fù)播放進(jìn)行復(fù)習(xí)，課上則引入小組討論機(jī)制，通過教師與學(xué)生的互動以及廣泛討論，完成對知識點(diǎn)的深入理解和實踐應(yīng)用。

3 結(jié)語

“數(shù)據(jù)挖掘”課程于2016年秋季學(xué)期面向遼東學(xué)院信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)高年級本科生開課，按照制定的教學(xué)內(nèi)容與實驗內(nèi)容的實踐，學(xué)生對數(shù)據(jù)挖掘的基本方法有了一定了解。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在實踐環(huán)節(jié)上，輔之以相關(guān)課題的講座和實踐基地的考察，讓學(xué)生了解數(shù)據(jù)挖掘的前言知識和企業(yè)中的具體應(yīng)用，能進(jìn)一步延伸思考本專業(yè)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展方向及前景。綜上，“數(shù)據(jù)挖掘”課程設(shè)置應(yīng)當(dāng)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)背景下，制定符合應(yīng)用型本科的信息管理專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容，采取具有差異性、有針對性的教學(xué)方式，并在實踐中不斷探索和改革，提高課程教學(xué)質(zhì)量與效果，為社會輸送合格的數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的應(yīng)用型人才：

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