OBE理念下數據挖掘基礎課程教學模式探索

宋振宇 嚴雪梅 江敏

摘要：數據挖掘基礎課程是計算機科學與技術專業中一門重要的核心課程，是“新工科”背景下的一門新興課程，也是研究生階段的一門前期課程和人工智能領域重要的科學研究方向。本文通過分析該課程在教學過程中存在的問題，基于問題發現數據挖掘基礎課程的教學方法和教學模式相對滯后。在OBE理念模式下對該課程的教學方法和模式進行了探索和改革，讓教學效果質量穩步提升，在該模式下從學生出發使得教學目標更加明確。

關鍵詞：數據挖掘;OBE;教學模式

中圖分類號：G424? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）29-0194-03

隨著國家大數據方針戰略的實施，數字中國進一步得到了實現。物聯網，車聯網，人工智能，智慧城市等等一系列新興的詞匯常在我們生活中出現。大數據給人們帶來了很多的資源和有用的信息，數據對人們來說是富有的，但有用的信息卻是貧乏的，或者是很難得到的。數據挖掘是近十年來比較火熱的研究方向，在絕大多數應用型本科高校都開設了數據挖掘相關的課程，目的是給本科學生普及智能處理數據和提取有用知識方法的同時，讓當代大學生更進一步了解國家先進的戰略方針。作為計算機科學與技術專業的新興核心的必修課程，數據挖掘基礎的教學改革顯得尤為重要。在OBE理念的教學模式下的《數據挖掘基礎》應該更順應時代的快速發展，導入優秀的新穎的教學模式和完善的教學方法，讓學生運用計算機的知識來實現創新性思維的鍛煉，最終能夠培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。

1 OBE理念

OBE（Outcomes-Based Education）是一種基于學習產出成果導向的基礎教育改革的理念模式。最早出現在二十世紀八十年代，是由澳大利亞和美國的學者率先提出的基礎教育改革方案[1]。該方案經過幾十年的發展和完善，被教育界普遍采用，同時得到了社會廣泛認可。基本定義為：“以教育課程和結構為手段，實現學生學習成果產出的教育過程”。在該理念下，學生的學習成果應該是更側重的方面，于是，在高校教學活動中也應當以學生的學習成果為目標[2]。以學生為中心，這種以成果為導向、項目驅動專業的培養體系，能夠更好地適用于現代“新工科”的發展和人才培養要求[3]。所以，從在教學目標、課程體系和人才培養方案上都需要做相應的改善以滿足學生為中心成果產出的綜合能力培養的目的。

2數據挖掘基礎教學現狀與課程分析

數據挖掘基礎是計算機科學與技術專業的重要的核心基礎必修課程之一。目前，我系的數據挖掘基礎課程選用的是電子工業出版社劉鵬博士編寫的教材。我校在教學模式上該課程主要是采用老師講授理論知識為主，配合一些課后練習作業和部分教學實驗為輔的教學模式。該模式下會導致學生只注重基本知識概念的理解和掌握，對應的實驗部分也大都以驗證性實驗為主，學生在實踐環節的參與度不高，從而不能更深層次的理解數據挖掘領域的相關算法的核心思想，以至于學生無法對算法進行改進或者優化。在面對新的問題和挑戰時，學生會出現無從下手的尷尬局面。國內大部分應用型本科高校都開設該課程，但是對于《數據挖掘基礎》這門課程的考核方式基本都是以傳統的方式進行，傳統的考核方式只能反映學生對基本知識概念的掌握程度，無法展現學生實踐動手的能力，以至無法實現學生成果產出，該評價體系不夠完善和科學，也無法引導學生去提高創新實踐能力。綜上所述，數據挖掘基礎這門課程存在一些教學模式和課程結構等方面的問題，該課程需要結合每個高校的實際情況進行相應的改善和調整。

3數據挖掘基礎課程教學模式改革探索

3.1 OBE模式下的教學內容和教學目標改革

3.1.1課程教學內容改革階段性實施

OBE模式下的課程內容的改革變化：首先，在課程體系結構中加入課程思政相關元素，將學生引入正確的科學理念，了解該領域的發展方向乃至國家相關實施的戰略方針。其次，將課程教學與先進的科學模式相互融合，實現產學模式貫通。最后，以學院層面組織倡導學生自主申請各類大學生創新創業相關項目，并成立《數據挖掘基礎》有關項目挑戰題庫，為學生提供更多實驗項目的選擇，以保證實驗成果的多樣性。

3.1.2課程教學目標的明確

教學目標由以往一位追求理論概念的理解和掌握，改革為以下三個部分：第一，課堂教學目標，一切以學生為中心，制定不同的課堂授課教學模式，就本校學生的特點而言，要明確因材施教的原則，從而滿足學科的發展和社會的需求;第二，課程教學目標，要做好教育目的、培養目標和課程教學目標三者間的銜接關系，需要在課程中得到充分的體現;第三，教育實踐成才目標。高校是為國家輸送和培養人才的搖籃，一定要明確在培養人才的同時需要做好計算機專業相關課程的聯系和有機組合，把學生的實踐動手能力放到教學的第一位，以完成最終的成才目標。

3.2 OBE模式下實踐教學與課堂教學的改革

在傳統的教學體系結構中，高校的教學基本都是以教師為主要實施者，學生在課堂上只可以被動地接受知識。在課堂教學方面，OBE模式下的課堂教學應由教師發布教學資源，學生自主學習并做好結果調查;全新的教學活動設計，教師以參與式教學為主，引導學生之間互動或者師生間的教學互動模式;教學效果反饋和評估，主要以學生通過各種通信工具向教師一對一的反饋和溝通，并在第一時間給予對應學生幫助和指導，實現人性化、個性化教學。在實踐教學方面，全面以學生為中心，真正做到因材施教，教師要根據之前的結果調查和學生的反饋信息及時調整并明確實踐教學的核心知識，做到側重點，形成引導式思維教學模式，鼓勵學生在實踐課堂上自主式的開展相關實驗，實驗主要以設計性實驗為主，著重培養學生的創新能力。

3.3 OBE模式下的多維度科學考核評價體系

在傳統的教學評價機制中，主要是由平時成績（占30%）和末考成績（70%）兩部分組成，其中平時成績被分割為課后作業、考勤和課堂表現三個部分，該評價體系中幾乎無法體現學習過程的評價，尤其是平時成績完全無法區別學生間的差距，導致學生不注重整個學習的過程，而是最后末考階段突擊復習就能獲得好成績的一貫風氣。而基于OBE考核模式則側重于學生在學習過程中成果的產出與缺失，完善的過程考核不僅能夠促進學生在學習的過程中朝著學習目標奮斗，還有利于教師對學生課程掌握情況的全方位體現。在保留平時成績的同時，我們可以增加自主實踐考核的部分，自主實踐部分的題目或項目可以從下面提供的一些老師的教科研項目里提取，或者自行從題庫中選題進行實踐練習，以達成成果產出的目的。

4數據挖掘基礎課程體系改革實踐與成果產出

4.1課程實踐教學體系改革具體舉措

4.1.1實踐教學環節的改革

在OBE理念模式下，我們在原有的實驗教學內容上增加了對市面上多種數據挖掘處理軟件的認識，并成立討論小組對每個軟件的體會進行小組間相互匯報和及時交流學習。在內容大綱不做太大變化的基礎上，我們成立了實驗項目小題庫為學生在實踐環節中提供更多實踐操作的機會，在完成一個小項目后都需要對自己的當前的工作進行總結匯報，并描述過程中出現的問題解釋處理問題的方法。我們以實驗一為例，此次實驗小項目為：熟悉數據挖掘常用軟件，在此項目中，可以讓學生先自己去互聯網上做調查分析，即實現“調查+操作+總結”的實踐過程三步驟。根據OBE模式，根據教師科研項目（表1所示）建立數據挖掘基礎課程實踐項目題庫（表2所示），學生可以從題庫中選擇實踐項目。最后根據項目內容的難易程度和工作量的大小將學生分成小組進行實踐訓練，并以小組為單位撰寫項目報告，其中報告中需注明各小組成員的貢獻度，這樣有助于培養學生的團隊協作能力且利于學生相互學習查漏補缺提高自身實踐創新能力。

4.1.2課程考核制度的改革

在OBE理念引導下，對數據挖掘基礎課程教學的考核制度進行相應的改革。經過實際實施效果分析，該考核制度具有合理性和可操作性，符合 OBE教學模式的學生成果產出考核體系。具體如表3所示。

4.2數據挖掘基礎課程教學模式改革成果

在本校2018級計算機科學與技術專業數據挖掘基礎的教學上，我們采用的OBE理念的教學模式實踐。經過一整學期的實施，在該模式下，會普遍提高學生的動手實踐能力，尤其是在創新方面，很多同學會提出很多問題，根據自己的疑問還能給出相應的解決方案，不僅提高了學生學習的積極主動性，還培養了學生發現問題的能力。一學期的課程結束后我們對比了2017級（傳統模式）該專業的成績分布情況，發現該模式可以讓學生的成績上一個新的臺階，對比結果如圖1所示。

5結束語

大數據技術飛速發展的今天，數據挖掘是從大數據中挖掘有用信息的智能技術。數據挖掘基礎這門課作為一門計算機科學與技術專業的核心必修課也已經發展得較為成熟，計算機技術的發展日新月異，而以“教師為中心的知識傳授”模式已經不能滿足于現代教學需求。因此，對教學模式的改革變得十分重要和迫切，需要大家齊心協力不斷改進教學方法和模式，以學生為中心，以培養現代化“新工科”全面性人才為目的，培養學生的創新能力，提高人才質量。基于OBE教育模式本文就該課程提出了一系列的改革方案和措施，在實施階段也取得了令人滿意的效果，結合本校學生的特點，在今后的教學工作中將會持續不斷的完善和改進本方案。

參考文獻：

[1] Chase Furman G. Administrators' perceptions of outcome- based education：a case study[J].International Journal of Educa?tional Management，1995，9（6）：32-42.

[2]邱劍鋒，朱二周，周勇，等.OBE教育模式下的操作系統課程教學改革[J].計算機教育，2015（12）：28-30，34.

[3]歐陽勇，李紅.工程教育認證背景下的大學計算機基礎課程改革及實踐[J].計算機教育，2019（4）：45-48.