導語：數(shù)據(jù)挖掘課程實踐教學探索一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在大數(shù)據(jù)背景下，需要培養(yǎng)適應時展需要的具有較強實踐能力的應用型數(shù)據(jù)分析挖掘人才。文章以信息與計算科學專業(yè)為例，探索改革數(shù)據(jù)挖掘課程的實踐教學內(nèi)容和方式等，著重培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)分析和挖掘的實踐能力，并為完善實踐教學提出了建議。

關鍵詞：大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)挖掘；實踐教學

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，大數(shù)據(jù)的分析和挖掘越來越被各個領域所重視。在《中國大數(shù)據(jù)發(fā)展調(diào)查報告（2018年）》中指出，“2017年中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模為4700億元人民幣，同比增長30%；2017年大數(shù)據(jù)核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模236億元人民幣，增速達到40.5%，預計2018-2020年增速將保持在30%以上”，具報告指出接近2/3的企業(yè)已經(jīng)成立了相關的數(shù)據(jù)分析部門，近40%的企業(yè)已經(jīng)應用了大數(shù)據(jù)?？梢钥闯龃髷?shù)據(jù)的技術與應用已經(jīng)深入到我們的社會生活中。隨著大數(shù)據(jù)技術在各行業(yè)的應用，對大數(shù)據(jù)技術人才的需求也增長迅速，大數(shù)據(jù)方向的職業(yè)前景普遍看好，然而掌握大數(shù)據(jù)分析和挖掘技術的人才稀缺，因此培養(yǎng)有應用能力、創(chuàng)新精神的合格的大數(shù)據(jù)分析和挖掘人才成為緊迫的問題。

一、大數(shù)據(jù)時代下對數(shù)據(jù)挖掘人才培養(yǎng)的特點

（一）多學科交叉。數(shù)據(jù)挖掘是一門多學科交叉的課程，涉及到的學科有：數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機科學。需要學生掌握統(tǒng)計分析的理論和方法、數(shù)學建模和計算機編程的能力、數(shù)據(jù)的收集、存儲和處理的能力。大部分的企業(yè)要求至少熟練掌握一種編程語言，如Java，C++，Python或R語言；至少掌握一種數(shù)據(jù)庫技術，如MySql、Oracle、SQLServer等。由于大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)挖掘是多學科、多種應用技術的融合，因此給人才培養(yǎng)提出了新的要求，如何將各學科和技術有機的融合到課程中，如何讓學生將各學科的內(nèi)容應用到數(shù)據(jù)挖掘的理論和實踐當中。（二）大數(shù)據(jù)時代需要應用型人才。大數(shù)據(jù)相關技術目前正處在落地應用的重要階段，與大數(shù)據(jù)研發(fā)初期需要大量的中高端人才不同，在落地應用階段則需要大量的應用型人才，這些應用型人才需要把大數(shù)據(jù)技術落地到廣大的傳統(tǒng)行業(yè)中。大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)需要有真實的大數(shù)據(jù)環(huán)境，在高校的傳統(tǒng)培養(yǎng)模式下，人才培養(yǎng)過程缺少在真實的大數(shù)據(jù)環(huán)境下的實踐，這正是當前大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)缺少的環(huán)節(jié)。（三）大數(shù)據(jù)教育要結合行業(yè)特征。未來隨著大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)行業(yè)的結合不斷深入，大數(shù)據(jù)教育將進一步結合具體的行業(yè)特征，優(yōu)秀的數(shù)據(jù)分析人才不僅要有扎實的理論基礎，還要熟悉相關行業(yè)和相關業(yè)務的需求。而目前，高校培養(yǎng)的學生以理論教學為主，注重課堂教學，在工程實踐方面非常缺乏，缺少相關的工程項目經(jīng)驗。而具備行業(yè)背景知識的大數(shù)據(jù)人才將受到企業(yè)的歡迎，因為行業(yè)知識將是大數(shù)據(jù)落地應用的重要環(huán)節(jié)。（四）教學模式需要改變。大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)分析與挖掘需要學生具有強的動手能力，對數(shù)據(jù)的整理分析能力，對數(shù)據(jù)挖掘問題的分析能力，數(shù)據(jù)挖掘建模的能力，模型評價和應用的能力，這些能力的培養(yǎng)都離不開實踐教學，而現(xiàn)在主要采用的教學模式還是以課堂和教師為中心的教學模式，無法調(diào)動學生的學習積極性，無法促進學生自主學習能力的培養(yǎng)。如何將理論學習和實踐學習有機的融合在一起，而不是教學過程中兩個分開的部分，需要在教學改革中進一步的想辦法解決。

二、數(shù)據(jù)挖掘實踐教學探索

大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)挖掘，在人才培養(yǎng)方面，應該以培養(yǎng)學生掌握應用數(shù)據(jù)挖掘算法解決真實數(shù)據(jù)分析任務為主，強調(diào)在課程建設中，重視數(shù)據(jù)挖掘實踐教學，以實踐教學帶動理論教學，通過引入實際問題，將學生直接代入到真實的數(shù)據(jù)挖掘分析任務中，激發(fā)學生的學習興趣。（一）教學計劃。數(shù)據(jù)挖掘不僅實踐性強，而且還是一門多個學科交叉的課程。開設該課程之前需要開設的課程有：高等數(shù)學、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、多元統(tǒng)計學、數(shù)據(jù)庫原理、數(shù)據(jù)結構、編程語言（C++或Java或Python）等課程。我院開設的數(shù)據(jù)挖掘課程，總課時68課時，理論課學時34學時，實驗課學時34學時，所有課程全部安排在機房上課。為了調(diào)動學生的學習動力和學習積極性，促進學生自主學習和協(xié)作學習，本課程采用混合教學方式，基于超星泛雅網(wǎng)絡教學平臺和手機學習通（APP）實現(xiàn)混合教學方式。課程的開展主要分二個部分：一，設置課前學習任務單，需要學生在課前完成觀看知識點視頻，章節(jié)測試和網(wǎng)上討論的內(nèi)容；二，翻轉課堂，在課堂教學過程中，主要完成知識的內(nèi)化和對算法分析和評價內(nèi)容，采用小組討論，課堂練習，實驗報告，小組展示，提問等方式。最后提交一份實驗報告，實驗報告中布置一份真實的數(shù)據(jù)挖掘問題。需要學生通過所學的數(shù)據(jù)挖掘算法給出具體的求解過程，按數(shù)據(jù)挖掘的基本流程完成一個真實問題的數(shù)據(jù)挖掘過程。教學章節(jié)安排如表1。（二）建設網(wǎng)上教學資源，充分利用信息化教學手段。利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學方式，建設網(wǎng)上教學資源，采用混合學習的方式，在線教學平臺，提供豐富的教學資源，如：教學視頻、課程講義、章節(jié)測試、拓展資料、答疑討論等。由于數(shù)據(jù)挖掘實踐主要應用python語言，而學生普遍對python語言不是很熟悉，但前期課程中已經(jīng)開設了Java或C++編程語言設計的課程，學生已經(jīng)有了一定程序設計基礎，因此很適合通過在線學習的方式快速了解和掌握python語言的基礎語法。因此課程的第一章python基礎語法和第二章pandas數(shù)據(jù)分析，開展網(wǎng)上教學的方式，將python基礎語法和pandas庫的教學視頻放在網(wǎng)絡課程中，方便學生用課下時間，自己安排時間學習，而且可以反復觀看。而且通過網(wǎng)上討論和答疑及時發(fā)現(xiàn)學生學習中遇到的問題和不足，接下來在課堂教學過程進行補充。（三）采用小組協(xié)作學習和項目式學習的教學模式。由于采用了混合學習的教學方式，以學生為中心，課堂上可以給學生充分的師生互動和生生互動時間，完成學生對知識的內(nèi)化過程，而此過程主要采用的小組協(xié)作學習的實踐教學方式。在課堂實驗過程中，一般由3名學生組成一個學習小組，由教師提出具體問題和要求，通過小組討論、互相協(xié)作共同完成實驗內(nèi)容，最后將討論結果提交到網(wǎng)絡教學平臺，部分小組進行成果展示和問題答疑。每章設置由真實問題背景的數(shù)據(jù)挖掘問題，采用項目式學習的教學模式，教師提出實驗的問題和挖掘目標要求，由學生根據(jù)實驗問題和目標，安裝數(shù)據(jù)挖掘的基本過程進行實驗，包括：數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)探索，數(shù)據(jù)預處理，模型的建立和訓練，結果分析等，讓學生每次實驗都完成一次小型的數(shù)據(jù)挖掘任務，強化數(shù)據(jù)挖掘各個步驟的工作和要求。在實驗過程中可以通過網(wǎng)絡教學平臺進行交流和答疑。（四）通過實踐教學促進算法理論的學習數(shù)據(jù)挖掘的算法理論非常豐富，而往往學生對于枯燥難懂的理論知識望而卻步，因此我們采用在具體的案例分析和實踐中設計一些問題，由這些問題引導學生進一步探究算法的理論，并對各種算法進行評價。由于在實踐中遇到了問題，所以使學生自覺的去對算法理論進行更深入的學習和研究，同時有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。如在講授決策樹算法時，大部分學生關注決策樹的生成過程，如ID3算法的步驟、數(shù)據(jù)集信息熵的計算、屬性的信息增益的計算等，而往往忽視算法對數(shù)據(jù)類型的要求，對算法的一些細節(jié)沒有注意。因此設計了一個“銀行產(chǎn)品營銷”案例，有部分學生沒有關注數(shù)據(jù)類型的問題，直接使用余額（balance）這個連續(xù)屬性進行建模，得到了一顆奇怪的決策樹。然后展開小組討論，引導學生在建立決策樹模型中如何處理連續(xù)變量。通過具體的案例實踐，在問題中的分析、解決過程中，熟悉和掌握算法，培養(yǎng)了學生在實踐中分析、解決問題的能力。（五）考核評價的探索傳統(tǒng)的課程考核方式以期末考試和平均成績?yōu)橹?，然而一張試卷無法體現(xiàn)學生掌握和應用知識的水平，更無法體現(xiàn)是否掌握了分析和解決問題的能力。因此我們改變傳統(tǒng)的課程考核方式，首先針對數(shù)據(jù)挖掘課程的特點，采用期末課程設計的方式，要求將本學期學習的數(shù)據(jù)挖掘算法（如，knn，決策樹，支持向量機，聚類分析，關聯(lián)規(guī)則分析等算法）應用到某個領域，對該領域的某個問題進行數(shù)據(jù)分析和挖掘。數(shù)據(jù)可以是公開的數(shù)據(jù)集，也可以是網(wǎng)上自己爬取的數(shù)據(jù)等。要求所選問題有實際應用的背景，有具體的分析步驟和算法程序，以數(shù)據(jù)挖掘分析報告的形式提交作品。其次將課程成績分為三個主要部分：期末課程設計占總成績40%；每次是實驗報告成績占總成績的30%；網(wǎng)上學習和課堂討論與展示占總成績的30%。在成績的組成中，實踐教學成績的比例占了70%，突出考核學生實際應用數(shù)據(jù)挖掘算法的能力、解決實際問題的能力，改變傳統(tǒng)的一張卷子評價學生的方式，讓考核能夠真正體現(xiàn)學生實際應用能力?？己朔绞降霓D變，也帶動了學生學習重心的轉變，學生開始重視每次實驗報告的完成，這樣將傳統(tǒng)的一次考核，變成了在平時多次的考核。使學生把功夫下在平時，而不是只是期末考試前幾天才用心學習。

三、教學效果和反思

對信息與計算科學專業(yè)一個學期的實踐教學改革來看，通過學期末的問卷調(diào)查得到了一些反饋情況，課程總體滿意率達91%；有81%的學生認同“課程開展的實踐教學讓我的自學能力有所提升；”在哪些教學資源和方式對你學習幫助較大中85%學生選擇了“完成實驗報告”，80%的學生選擇了網(wǎng)絡視頻和章節(jié)測試的內(nèi)容。問卷結果顯示學生對本次實踐教學的改革比較適應，提高了他們應用知識的能力。部分同學利用課余時間參加數(shù)據(jù)挖掘競賽，如kaggle，DataCase，“泰迪杯”等，并取得了多項一等獎。但是在教學過程中也反應出了一些問題。如學生普遍對Python語言掌握的情況不好，在課程初期學生反應實驗難度過大，希望能夠講解更多python語言編程的內(nèi)容。在實踐教學過程中，有部分學生基礎不好，自主學習能力不足，實踐內(nèi)容對其難度過大，而出現(xiàn)學習倦怠情況，還有學生過于依賴小組或其他同學沒有充分的調(diào)動學習積極性。因此在接下來的教學中，我們將繼續(xù)探索更適合的實踐教學方案，為學生提供更加個性化的教學實踐資源，使不同基礎和特點的學生都能夠積極參與到實踐教學中。

四、結束語

數(shù)據(jù)挖掘課程內(nèi)容豐富、涉及的學科多、發(fā)展更新快，要求學生有較高的應用能力，因此傳統(tǒng)的教學方式無法滿足要求。在數(shù)據(jù)挖掘實踐教學方面，為了適應大數(shù)據(jù)時代對應用型數(shù)據(jù)分析和挖掘人才的需求，本文基于混合學習，項目學習，小組學習等實踐教學方式，讓學生在具體的實際問題的分析和解決中學習，通過不同方式的實踐教學，使學生能夠更好的掌握基礎理論知識，并能將理論與實踐緊密聯(lián)系起來，提高解決實際數(shù)據(jù)挖掘問題的能力。

參考文獻：

[1]姚力，朱龍飛，崔晨.大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)科學課程建設與人才培養(yǎng)的探索[M].計算機時代，2018（11）：87-93.

[2]JiaweiHan，MichelineKamber，JianPei，等.數(shù)據(jù)挖掘概念與技術（第3版）[M].機械工業(yè)出版社，2012.

[3]施達，楊晉浩，張志強.數(shù)據(jù)工程類本科人才培養(yǎng)體系的探索與實踐[J].成都大學學報（社會科學版），2017（1）：112-117.

[4]譚磊.大數(shù)據(jù)挖掘[M].電子工業(yè)出版社，2013.[5]張燕.大數(shù)據(jù)背景下的數(shù)據(jù)挖掘課程教學新思考[J].計算機時代，2014（4）：59-61.

[6]王青梅，趙革.國內(nèi)外案例教學法研究綜述[J].寧波大學學報（教育科學版），2009，31（4）：7-11.

作者:劉波 蔡燕斯 鐘少丹 單位:韓山師范學院