PST 理論下的案例驅動教學模式探索與實踐
——以“數據挖掘技術”課程為例

柯 佳,陳瀟君

(江蘇大學 管理學院,江蘇 鎮江 212013)

0 引言

大數據時代,社會發展對人才發展的標準不斷提升。 其中,隨著創新型人才發展戰略的提出,信息管理與信息系統專業需要將信息化技能的培養以及系統管理才能的提高作為重點突破的內容[1]。 目前,江蘇大學信管專業以培養創新型信息人才為核心,增設了大數據處理相關的技術課程模塊。 “數據挖掘技術”因為交叉性和實用性的特點而作為模塊中的主干課程。 學生通過本課程的學習,能夠在理論聯系實際的基礎上,系統地掌握數據挖掘的基本理論和經典算法,具有數據處理、數據分析、各種挖掘算法的應用能力,并會解決實際問題,分析和挖掘實際場景中的數據集。

1 課程特點

“數據挖掘技術”是一門綜合性課程,其內容涉及人工智能、數據倉庫、商務智能等專業技術領域,并且廣泛應用于科學、工程、商業和醫學等應用場景。課程理論知識體系內容繁多,算法細節多,所以上課教授需要分配大量學時,導致實踐學時不足,實驗內容缺乏系統性和整體設計,普遍存在以下問題。

(1)教學偏重理論,實踐教學設置復雜,缺乏系統性。 因為課程內容涵蓋范圍廣,知識點多,理論算法難度大,實踐環節要求高,學生容易產生畏難情緒,不容易產生學習興趣,積極性不高。

(2)以老師為主的課堂教授方式,課程內容實踐學時短缺。 因課程內容設置和課時原因,課堂主要由老師講授知識,學生處于被動接受知識輸入,缺乏學習主動性。 通過實踐環節合理設置,將學生分組實行社群學習模式,轉化成“以學生為中心”模式,激發學生學習主動性,加強學生之間的溝通交流,教師觀摩和引導,提升學生創新性。

(3)考核形式單一,不能全面反映學生學習成果。 原先課程考查方式單一,為實踐作業+期末綜合測試考核。 為調動學生學習積極性,增加考核因子組成,添加平時作業、分組匯報、綜合作業、基于課程的大學生創新項目立項打分項,同時也考慮學生分組社群之間的互相評價結果。

本文采用貫穿式案例進行教學設計[2],旨在涵蓋整個數據挖掘工作的全過程、突出課程內容的重難點;建立學生社群,發揮學生主觀能動性,在社群里通過與同學間的協作交流,設計子項目方案[3],完成數據分析和挖掘任務;同時引入PST 理論[4-5],從老師教學、學生社群交互、思維認識3 個維度啟發學生的創新思維,通過教學提高認識呈現結果。 最后采用多重考核機制,全面考查學生學習成果,研究思路如圖1 所示。

圖1 研究思路

2 PST 理論下的“理實互促,案例驅動”教學模式

2.1 “理實互促,案例驅動”教學模式

理論結合實踐環節,實踐促進理論吸收,引入案例的教學模式改革,突出學生的主體地位,充分發揮教師課堂教學、課后引導作用。圍繞貫穿式案例進行教學,加深學生對理論知識的理解和應用。

(1)理論教學內容設計。

“數據挖掘技術”課程的教學內容主要分為三部分:第一、數據挖掘基礎理論知識,包括數據挖掘的概念、特點及發展,數據倉庫存儲方式和數據預處理的工作和流程;第二、數據挖掘方法介紹,包括分類、聚類、關聯規則分析、時序分析等經典算法;第三、綜合應用數據分析,主要包括Web 結構挖掘、Web 使用挖掘和內容挖掘三部分。

(2)實踐環節引入貫穿式案例教學法。

貫穿式案例教學法是指教師以一個具有代表性、相對完整的案例為中心,以該案例的解析和處理貫穿于各章節知識點(見圖2)。在教學過程中,一個貫穿式案例實施過程對應著一個應用環境下的某類知識被完整處理、分析、挖掘、發現的全過程。 由子項目的分節點實施,到課程結束時的綜合匯報,學生體驗到知識碎片一一組裝,形成一個完成知識體系的全過程。 本文擬選取學生熟悉且和課程內容聯系緊密的“中文文本分析系統”作為貫穿式案例,充分結合應用場景,如用戶評論文本,進行挖掘和分析,學生在實踐中解決具體問題,加深并鞏固對理論知識的理解。

“理實互促,案例驅動”教學模式強調:突出學生的主體地位,確保學生的能力得到真正的鍛煉;圍繞貫穿式案例進行教學實踐,以加深學生對知識的理解。 案例內容設計如圖2所示。

圖2 貫穿式案例設計流程

2.2 建立學生分組社群,鼓勵學生激蕩思維,合作創新

傳統教學方式強調課堂教學,但僅依靠課堂教學是遠遠不能滿足學生學習需求和課程要求的。 利用“互聯網+”技術和信息技術,教師在課程開始時建立班級QQ 群和云班課上的學生社群。使用隨機分組的原則,對學生打亂分組可以突破平時學生的交友習慣,讓學生進入不同的社群進行學習協作。

課堂教學之后,在網絡社群中,同群的學生之間可以分享信息、交流思想、互提建議來協作解決問題,共同設計實踐環節的實驗方案。 在合作學習過程中探索自我價值、共同成長并獲得認同和理解。 學生社群學習的價值不僅體現在集體智慧的構建上,更重要的是讓他們在完成一個項目時有獲得感和成就感,做到彼此欣賞。

2.3 引入PST 理論方法,建立啟發式學習模式

PST 理論框架包括教學法、空間、技術,是由昆士蘭大學D.Radeliffe 教授借助信息技術,突破傳統教室有限空間至信息技術支持的無限學習空間。 將PST理論融入課堂理論教授和實踐環節、課后學生社群學習。 本文在此基礎上,結合學生喜歡互動分享的特點,引入PST 理論進行教學模式的改革探索,研究包含三部分:教學法、社會交互和技術支持[6]。

教學法指為實現教學目標,在給定的教育情境中運用的方式與手段,關注教學的目標和內容、教學的方法和模式、教學的價值和原理。 本文“理實互促,案例驅動”的教學模式,即將課堂理論教學結合應用實踐,彼此相互促進,相輔相成。

社會交互指那些被感知到的或真實存在的能促進用戶社交互動的活動,包括安全舒適的交互環境、便于溝通的交流工具和促進交互的動力機制等。 網絡教學環境需要促進學生之間、師生之間的溝通交流,激勵學生觀點,分享和會話協商,提升學生社會交互能力,這部分對應于文中學生社群學習模式。 在學生社群中,鑒于提升學生團結協作的目的,打破學生之間的朋友關系網絡,進行隨機組成。 在案例子任務匯報課上,教師通過互動研討,激發學生積極思考、踴躍參與互動,引導學生進行深度的思考,鼓勵創新思維;學生在互動中,可以自由發言,暢所欲言,發起頭腦風暴形成社群學習的社會呈現結果。

PST 技術支持是指技術對學習的支持能力,包括技術的可用性和易用性、設計的美觀性、多媒體呈現的藝術性和用戶學習體驗的舒適性。 在功能和性能上滿足教學需求,如拓展內容呈現,跟蹤教學過程等。本研究選取了成熟的互聯網學習平臺云班課和網絡資源共享社區嗶哩嗶哩網站(B 站)。 在云班課上進行學生社群管理,收集網絡學習資源并共享;在B 站上自建學習資源,由學生根據課程內容,課后錄制學習視頻資源上傳,不僅在班級內共享,還在互聯網范圍內共享,目前已經開始建設,也收到了網絡上的反饋和交流經驗。 學生在自建視頻過程中,不僅應用課堂所學,還鍛煉了視頻制作的能力,在學習總結中形成自己的學習體系,體現認識呈現。 實踐證明,他們在自建資源時,展現了濃厚的興趣和超出預期的動手實踐能力。

同時,注重個性激勵,鼓勵學生與教師合作承擔研究項目,參加校企合作項目,積極申報大學生創新項目和大學生創新訓練計劃。 參加各種專業競賽,以賽促練,學生對本專業的學習興趣還能夠增強學生的創新創業能力,加深學生對所學知識的理解。

2.4 多重考核機制全方位度量學生能力

從課堂作業、貫穿式案例子項目任務完成、期末測試、綜合實踐數據分析等多方面考查學生,不再從一張試卷上考查學生所學,從理論、實踐、協作、創新能力上綜合評定學生,可以杜絕學生考前突擊復習,出現“考過就忘”的現象,教學成果不盡人意。 讓學生注重平時學習效果,積極參加到社群學習環境中,同社群同學之間相互帶動,相互促進,提前制定學習計劃,在教師限定時間內按課程章節節點完成實踐子任務計劃,進行有序學習,做到每個知識點都牢固掌握。 讓學生注重課程每個環節的學習內容,實踐體驗貫穿式案例各子項目與課程理論內容銜接。

3 現有成效

教師、學生統一安裝“云班課”App,在云班課上已分別建立了4 個年級課程學習社群。 學生在社群學習中,普遍反映社群中可能會碰到自己平時沒有或者很少接觸的同學,通過完成子項目任務,彼此能通過分享自己的學習資料和設計方案,討論商定群組方案,會帶來不同的思想火花和學習心得,參與度高,反應積極。 目前,云班課一個課程社群上建立有50 項左右的網絡分享資源。 教師已提前設置子項目任務的評分機制,為社群內學生互評、群間互評、教師評分三項,并設置權重,最終得到綜合評定分數。

課程所設計的教學使用案例:數字化賦能,個性化隨訪——“互聯網+智能”隨心訪系統,獲得了2021首屆CHITEC“英特爾杯”數字醫療健康創新服務醫療健康大賽優秀案例獎。 在B 站上自建分享視頻資源6 個,包含課程章節中的經典算法和案例擴展數據分析挖掘內容,視頻自建工作仍在繼續。

4 結語

本研究加強了信管專業課間的銜接和延續,提升了課程的應用性。 充分發揮學生在“數據結構”“管理信息系統”等先行課程中積累的算法設計基礎和系統開發經驗,引導學生理解管理信息系統向著決策支持系統轉化,對數據集挖掘的必要性。 通過社群學習模式,提高學生與組員之間的協作能力,在PST 理論指導下教師更好地激發學生學習興趣,培養學生創新能力。 多重考核機制,鼓勵學生注重實踐應用,積極參與課程的每個學習環節。 通過本文提出的新教學模式,有利于學生更好地掌握數據挖掘技術的理論知識及其在實踐中的應用,提高學生的學習興趣和自主創新能力。