以培養(yǎng)創(chuàng)新技術人才為目標的立體教學體系研究

高海慧 成麗君 常艷

摘?要：“教育是國之大計、黨之大計”，這充分體現(xiàn)了我們黨對教育的高度重視。教育教學作為高校的核心工作，教育創(chuàng)新是提升教學質量的必由之路。深入推進教育發(fā)展，融通創(chuàng)新，著力提升拔尖創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)質量，教師要通過不斷革新教學方式，以提高教學質量和教學水平；通過教學內容創(chuàng)新，讓專業(yè)知識和思政建設同向同行；通過教學評價改革，從更多元、更具包容性的視角出發(fā)，對學生進行立體評價。本文基于教學創(chuàng)新、思政建設等需求，針對數(shù)據(jù)清洗與預處理的教學工作，從教學內容、教學方式、教學評價等多個方面提出了相應的教學創(chuàng)新措施。

關鍵詞：數(shù)據(jù)清洗與預處理；教學創(chuàng)新；課程改革；思政建設

1?概述

黨的二十大報告強調“要堅持教育優(yōu)先發(fā)展、科技自立自強、人才引領驅動，加快建設教育強國、科技強國、人才強國”，這些重要論述深刻闡明了新時代實施科教興國戰(zhàn)略、強化現(xiàn)代化建設人才支撐的總體要求和重點任務。推進教育強國建設，落實立德樹人根本任務，以提高拔尖創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)質量為目標，以深化科教融匯、產(chǎn)教融合為方向，推動學術創(chuàng)新型人才和實踐創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，為加快建設教育強國、科技強國、人才強國提供更有力支撐［1］。

伴隨著大數(shù)據(jù)和人工智能等新技術的開發(fā)和運用，“數(shù)據(jù)清洗與預處理”課程也迎來了新的變革。本課程主要面向的是數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)大二下學期的學生，是一門計算機基礎理論與應用實踐相結合的課程，它擔負著系統(tǒng)、全面地理解大數(shù)據(jù)，提高大數(shù)據(jù)應用技能以及培養(yǎng)較強創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質、全方位人才的重任。該課程基于清華大學出版社出版的《數(shù)據(jù)清洗》教材［2］，結合《大數(shù)據(jù)采集與預處理技術》［3］，以數(shù)據(jù)清洗與預處理技術為核心，完整地講述了數(shù)據(jù)清洗的基礎知識、文件格式轉換、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，使學生具有Python大數(shù)據(jù)分析、清洗、預處理的能力［4］，不僅為將來從事大數(shù)據(jù)相關領域的工作打下堅實的基礎，也支撐了專業(yè)學習成果中相應指標點的達成。

2?教學痛點問題

2.1?課程枯燥，學生興致不高

教學內容包括理論和實踐兩部分：理論知識偏多，煩瑣又枯燥，實驗內容多為驗證型或簡單的設計型，不僅很難激發(fā)學生的學習興致，也難以提升學生綜合運用與延伸拓展的能力［5］。在以往的教學過程中，使用的教學手段比較單一，以教師的單向輸出為主，教師講學生聽，雖有課堂互動環(huán)節(jié)，但互動效果并不理想，不能第一時間得到學生的課堂反饋，且缺乏既與前沿技術廣泛融合又與行業(yè)需要緊密相關的應用案例和實訓項目，沒有具體的案例作為支撐，學生的課堂熱情度不高，反饋不夠熱烈。

2.2?重理論，輕實踐

理論和實踐其實是相輔相成的，不管學多少理論，最終都要回歸到實際的應用場景下。但只注重理論學習而忽視實踐可能導致學生在實際操作時遇到困難，不能有效地將所學知識應用到實際情境中。雖開設了實驗課，但仍存在理論和實際相分離的情況，不能做到兩者的有機結合，前修課程和后修課程不能做到很好地銜接，知識不能得到有效運用。

2.3?重結果，輕過程

只關注結果而忽視過程可能會導致學生無法真正理解知識，無法培養(yǎng)獨立思考和解決問題的能力。對于本門課程，教師的考核模式主要以期末考核作為最終成績的評判標準，教學評價形式單一等。這種方式只能在期末檢驗學生對知識的掌握情況和理解情況，沒有很好地關注學生學習過程中遇到的問題，且缺乏對實踐能力的考核。

3?教學創(chuàng)新

相較于之前的授課模式，針對教學過程中的一些不當之處，結合學生的特點及所學的課程知識進行了改進，使工作有計劃、有組織地開展。

3.1?教學方式創(chuàng)新

3.1.1?線上線下混合教學

課前：認真研讀教材，了解學生先修知識的學習情況，結合學生特點及所學習的內容，確定好要采用的教學方法，寫好教案，做到“有備而來”。使用學習通平臺［6］：上傳教學PPT及其他的教學輔助資料，設置課堂筆記、作業(yè)、實驗報告、月考等任務點，發(fā)布任務點及章節(jié)學習次數(shù)等內容如圖1、圖2所示。并提供討論或簡單的隨堂練習，讓學生對當堂所學內容能及時進行強化和討論，通過學生回答問題的反饋，第一時間了解學生對課堂內容的接受情況。課前通過學習通進行簽到，保證學生的到課率。

圖1?學習通任務點設置

圖2?教學輔助資料上傳

課中：根據(jù)每次授課內容的不同，選擇適當?shù)慕虒W方法，最大程度地煥發(fā)課堂生機與活力，發(fā)揮好課堂教學主陣地、主戰(zhàn)場的作用。在授課過程中，充分組織了現(xiàn)有的優(yōu)質的教學資源以及網(wǎng)絡資源，針對某個教學難點或教學重點，選擇合適的視頻資源輔助學生理解記憶，如：對數(shù)據(jù)倉庫的概念進行介紹時，通過一個簡短的視頻幫助學生理解。結合學習通上上傳的討論或練習，讓大家積極參與到課程學習中，進行知識的分享與鞏固。為了進一步地調度學生的積極性，在講授過程中，引導學生多思考，可采用提問的方式進行互動；對于一些開放性的問題或者交叉學科、交叉課程的內容，結合所學知識進行討論，實現(xiàn)思維的碰撞，構建“思維課堂”。如：可以從不同的角度（概念、應用等）談談在大數(shù)據(jù)背景下，對大數(shù)據(jù)有什么樣的認識與理解。

課后：首先，通過學生學習通回答問題的情況，第一時間獲取到學生對本次課內容的掌握情況；其次，及時批閱收回的課堂筆記，通過課堂筆記的書寫情況來檢驗學生對課堂內容掌握程度。根據(jù)反饋情況，在作業(yè)布置時題目的選取就可更具針對性，盡量讓每一次練習都能達到正向的效果，作業(yè)收回后及時批改，針對學生出現(xiàn)的共性問題進行透徹的講解。個別同學的問題可以進行單獨指導，除了對所學內容的輔導，還應該關注學生的心理，幫助其找到出現(xiàn)問題的原因，對癥下藥，解開心結，讓學生積極主動學習，快樂學習，而不是當作是一件苦差事。作為一名教師，反思是必不可少的一個環(huán)節(jié)，積極主動反思每堂課教學過程中遇到的問題，分析問題出現(xiàn)的原因，并從教學方法、教學內容等方面進行改善，做到有的放矢，在反思中不斷進步與成長。

3.1.2?注重理論聯(lián)系實際

實踐是檢驗真理的唯一標準。所學的技術歸根到底還是要投入實際的應用當中，需要通過不斷實踐、練習，提高學生的動手能力與實際操作能力。在課程建設時，開設了16個學時的實驗教學，希望通過實踐操作活動使學生更好地掌握知識與技能，激發(fā)學生的求知欲和好奇心。在教學過程中，以相關案例為載體組織教學，幫助學生理解抽象的概念，以進一步實現(xiàn)知識的遷移。為進一步提升學生的理論聯(lián)系實際的能力，設置月考小論文，讓學生結合所學知識寫一篇基于某個領域數(shù)據(jù)進行清洗與預處理的論文，將課本內容和生活實際聯(lián)系起來。并讓學生課后收集整理一些案例，進行分享和交流，同時需要結合教學內容，有意識地引導學生動手操作，在掌握知識、技術的同時培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

3.2?教學內容創(chuàng)新

3.2.1?思政融入巧妙落實

在教學過程中適當?shù)厝谌胨颊兀罨厣颊ㄔO。本門課程授課對象為大數(shù)據(jù)專業(yè)學生，在掌握理工科專業(yè)知識的同時，融入人文情懷理念，可促進學生全面發(fā)展。在教學內容方面，結合課程內容有機融入多種思政元素，如：堅守道德底線，遵守法律法規(guī)，通過各領域應用實例與科技前沿實事等，來構成貫穿始終的思政主線，進行科學的教學設計。在教學方式方面，可以結合知識點，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效果檢驗，進行有溫度的教學；做到教師為引導，學生為主體，提高學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的分享欲、協(xié)作能力、問題分析等綜合素質。在本門課程的教學中融入了思政元素，如：（1）數(shù)據(jù)清洗概述：堅守道德底線、遵守法律法規(guī)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的深入發(fā)展，整個社會已經(jīng)進入“大數(shù)據(jù)”時代，在之后的工作或相關研究中，對于我們所處理的數(shù)據(jù)可能會涉及一些個人隱私數(shù)據(jù)，這些海量數(shù)據(jù)對于企業(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，不僅要有道德底線的約束，更要遵守相關法律法規(guī)。（2）文本數(shù)據(jù)處理：態(tài)度嚴謹負責。在進行數(shù)據(jù)分析及處理時，要有著嚴謹負責的態(tài)度，才能保證數(shù)據(jù)的客觀、準確、有效。當然，好的課程思政應該是一種“如鹽在水”的狀態(tài)，并不是簡單的“課程+思政”，而應該是在課程中適當?shù)厝谌胨颊兀跐撘颇腥ヒ龑椭鷮W生，激發(fā)學生的志趣和熱情，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?以相關案例為載體組織教學，但內容創(chuàng)新要具備互動性

教師單向輸出大量的、多元化的教學內容并不是真正的創(chuàng)新，充分發(fā)揮教師的引導作用，幫助學生理解抽象的概念，以進一步實現(xiàn)知識的遷移。

3.2.3?突破傳統(tǒng)學科界限，綜合運用所學知識

做好新舊知識的銜接。每一門課程、每一門學科其實都不是獨立存在的，或多或少都存在一些聯(lián)系。在教學中，應該鼓勵學生把新知和舊知相聯(lián)系，不同領域、不同課程的知識聯(lián)系起來，發(fā)現(xiàn)其內在聯(lián)系，培養(yǎng)學生思維的深刻性和靈活性，把所學知識融會貫通，比如進行一定的對比練習、綜合練習等。

3.3?教學評價創(chuàng)新，考核方式多元化

多元、多維、多態(tài)立體評價［7］是學生評價改革的核心，豐富考核方式，注重過程學習。改變了以往只通過期末考試進行考核的方式，在此基礎上，增設了期中環(huán)節(jié)，對階段性的學習成果進行檢驗，拓寬學生的視野，了解更多實際生活中大數(shù)據(jù)的應用場景，并督促學生及時發(fā)現(xiàn)問題，進行改進。并設置考勤、課堂筆記、教學互動、作業(yè)、實驗報告等部分，分配不同的權重進行考核，實現(xiàn)了評價標準的多元化，具體考核方式見下表所示。評價內容不僅包括學生的知識掌握程度，還關注學生的能力、情感、態(tài)度、價值觀等方面的表現(xiàn)，實現(xiàn)了評價內容多維化。課堂討論中，學生可進行自我評價、小組互評、教師評價等，提供更全面的反饋，實現(xiàn)了評價主體的多樣化。

通過對這門課程的學習，能讓學生接觸并了解大數(shù)據(jù)分析的工作原理和使用方法，掌握數(shù)據(jù)清洗的相關技術，使學生具有Python大數(shù)據(jù)分析、清洗、預處理的能力，使其在將來從事大數(shù)據(jù)相關工作時，能有效運用數(shù)據(jù)清洗技術解決實際生產(chǎn)中遇到的問題。所以，在整體的教學過程中，明確貫穿了以下幾個建設目標：能夠建立對數(shù)據(jù)清洗與預處理知識的輪廓性認識，運用數(shù)據(jù)清洗與預處理的相關基礎知識完成對數(shù)據(jù)的處理；能夠運用數(shù)據(jù)清洗技術，將海量的臟數(shù)據(jù)、不符合要求的數(shù)據(jù)進行清洗轉換，從而獲得干凈、符合要求的數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析，輕松精確地發(fā)現(xiàn)趨勢、預測未來、得出決策；能應用Python數(shù)據(jù)清洗、Kettle數(shù)據(jù)清洗和存儲的基本技能，培養(yǎng)較強的分析問題、解決問題的能力，并熟練地應用數(shù)據(jù)清洗解決企業(yè)中的實際生產(chǎn)問題。

3.4?教學評價與反饋

學生普遍反饋相較于之前理論知識講授的模式，更喜歡當前案例結合、實事結合、思政元素融入等的多元授課模式。首先，學生能從這樣的教學過程中捕獲到更多的知識和理解，從更多的維度去認識問題、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，課程教學資源豐富，教學方式全面多元，能夠有效提高學生的上課關注度與興趣，課堂的到課率與討論參與率也有效提高。

結語

作為一名青年教師，我們首先應該做到的是持續(xù)學習，提升自己的專業(yè)知識，只有掌握了深入的專業(yè)知識，才能夠在教學中做到言之有物，讓學生深刻理解知識點。其次，結合學生特點與專業(yè)特點，制訂教學計劃，在教學過程中不斷反思，發(fā)現(xiàn)問題，作為創(chuàng)新發(fā)展的驅動力，要保證以學生為中心，持續(xù)做好教學創(chuàng)新，培養(yǎng)高素質的德智體美勞全方位人才。

參考文獻：

［1］教育部關于深入推進學術學位與專業(yè)學位研究生教育分類發(fā)展的意見［EB/OL］.（20231130）［20231229］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/moe_826/202312/t2023?1218_1095043.html.

［2］黃源，何婕.數(shù)據(jù)清洗［M］.清華大學出版社，2021.

［3］劉麗敏，廖志芳，周韻.大數(shù)據(jù)采集與預處理技術［M］.中南大學出版社，2018.

［4］吳海，彭雪昶.關于農(nóng)經(jīng)云農(nóng)產(chǎn)品價格數(shù)據(jù)清洗的研究［J］.長江信息通信，2023，36（09）：166168.

［5］杜航原，王文劍，張虎，等.面向新工科的高校人工智能創(chuàng)新實驗室建設［J］.西部素質教育，2023，9（16）：912.

［6］劉麗，成麗君.“一平兩端”在線教學案例［J］.計算機教育，2021（08）：2629.

［7］閆瑞豐，納日太.構建立體評價體系，讓勞動教育“活”起來［J］.教育家，2023（40）：4849.

基金項目：山西農(nóng)業(yè)大學軟件學院《數(shù)據(jù)清洗與預處理》課程思政項目，課題編號：SXAUSW2022014

作者簡介：高海慧（1996—?），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。