大數(shù)據(jù)下數(shù)據(jù)挖掘課程改革淺議

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了大數(shù)據(jù)下數(shù)據(jù)挖掘課程改革淺議范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)作為大數(shù)據(jù)分析的有效工具已被廣泛地引入高校相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)中。本文旨在對數(shù)據(jù)挖掘課程的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并針對目前存在的問題，從思想認(rèn)識、內(nèi)容課時安排、教學(xué)理念和方法、學(xué)習(xí)效果評價等各方面對課程教學(xué)改革進(jìn)行探索，以更好地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生具備數(shù)據(jù)挖掘方法處理實際問題的能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；教學(xué)改革；案例式教學(xué)法；能力培養(yǎng)

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，使得人們收集數(shù)據(jù)的能力也越來越強(qiáng)，從而關(guān)于大數(shù)據(jù)的處理問題也被越來越多的人所關(guān)注。為了從海量高維數(shù)據(jù)中挖掘出重要信息，進(jìn)而尋找出其內(nèi)在規(guī)律或趨勢，并為人們的生產(chǎn)生活提供決策，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的出現(xiàn)為解決這一類問題提供可能。在高校教學(xué)過程中，數(shù)據(jù)分析相關(guān)專業(yè)為了培養(yǎng)相關(guān)領(lǐng)域的人才均開設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘課程。但是，當(dāng)前數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)過程中普遍存在諸多問題。為了提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生使用數(shù)據(jù)挖掘知識解決實際問題能力，提高學(xué)生就業(yè)競爭力，結(jié)合前沿的思想和理念對數(shù)據(jù)挖掘課程進(jìn)行深入分析和深度改革，以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量是該課程當(dāng)前面對的主要問題。

1數(shù)據(jù)挖掘課程簡介

數(shù)據(jù)挖掘是統(tǒng)計學(xué)與計算機(jī)科學(xué)等多個學(xué)科相互結(jié)合的綜合性交叉學(xué)科，主要涉及統(tǒng)計學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)庫和數(shù)學(xué)建模等多個方面且應(yīng)用性較強(qiáng)的技術(shù)領(lǐng)域，并且數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在電子商務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)金融、生物醫(yī)學(xué)、腦神經(jīng)科學(xué)和壓縮遙感等眾多應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)挖掘課程主要介紹建模過程中的有關(guān)任務(wù)：數(shù)據(jù)探索、數(shù)據(jù)預(yù)處理、分類與預(yù)測、聚類分析、時間序列預(yù)測、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、SVM、樸素貝葉斯和離群點(diǎn)的檢測等，并且針對各模塊的相應(yīng)方法主要講授包括基本概念、原理、求解算法及實現(xiàn)和結(jié)果分析等相關(guān)內(nèi)容。該課程主要培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)據(jù)挖掘的基本技能和方法，掌握數(shù)據(jù)挖掘的核心技術(shù)與主流軟件解決實際問題的能力，并且使學(xué)生具有綜合分析及處理相關(guān)領(lǐng)域一定復(fù)雜問題的能力。

2數(shù)據(jù)挖掘課程現(xiàn)狀

該課程是在大數(shù)據(jù)的背景下產(chǎn)生的，作為大數(shù)據(jù)分析技術(shù)中的核心課程，同時為了培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的思維邏輯和較強(qiáng)的動手能力，并且為滿足社會各領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)挖掘人才的需求彌補(bǔ)人才缺口，因此眾多高校的相關(guān)專業(yè)均開設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘課程。但是數(shù)據(jù)挖掘課程本質(zhì)上是一門技術(shù)類課程，通過介紹一些經(jīng)典的數(shù)據(jù)挖掘方法，并使得學(xué)生能夠正確理解方法原理，并能夠?qū)崿F(xiàn)對大數(shù)據(jù)相關(guān)實際問題的求解與分析。但是，目前該課程在教學(xué)過程中大多數(shù)學(xué)生對于該門課的地位和重要程度認(rèn)識嚴(yán)重不足，教學(xué)理念依然比較落后，關(guān)于課程內(nèi)容的設(shè)置還不夠均衡，對于該課程的應(yīng)用性與實踐性在教學(xué)實踐與實際應(yīng)用還有一定差距，重理論輕實踐的現(xiàn)象依然普遍存在。總之，該課程目前存在的問題主要分為以下幾個方面：

2．1思想認(rèn)識方面

該課程在相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)中具有重要的地位，學(xué)生掌握相應(yīng)的數(shù)據(jù)挖掘方法不僅能夠處理具體的實際問題，還能培養(yǎng)學(xué)生處理問題的能力，也有利于學(xué)生就業(yè)和更好地服務(wù)社會。但是，目前普遍存在的問題是學(xué)生只將數(shù)據(jù)挖掘看做是一門普通的課程，對自己的要求只是考試過關(guān)，并沒有從思想上認(rèn)識該課程的重要性，對該課程缺乏全面的認(rèn)識和了解，不清楚該課程的實際意義。從而導(dǎo)致學(xué)生思想上不重視、學(xué)習(xí)中不認(rèn)真、實踐中不落實、應(yīng)用中不熟練，極大地影響了學(xué)習(xí)效果和人才培養(yǎng)方案的實施效果。

2．2課程內(nèi)容方面

該課程所涉及的內(nèi)容覆蓋面廣泛、各知識點(diǎn)之間交叉性強(qiáng)；并且該課程包含了大量的復(fù)雜理論，特別是對于高等數(shù)學(xué)和概率論等先修課程的知識掌握要求較高，從而使得學(xué)生入門有一定困難，并且所涉及的各類算法過程相對復(fù)雜抽象，導(dǎo)致教學(xué)難度較大，對學(xué)生的理解能力要求較高且充滿挑戰(zhàn)。并且由于新技術(shù)、新理論的迅速發(fā)展，使得數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)更新加快，但是教材內(nèi)容的更新則相對緩慢，進(jìn)而存在內(nèi)容滯后的問題［1⁃2］。并且關(guān)于課程講授內(nèi)容的安排，多數(shù)關(guān)注分類與預(yù)測部分的內(nèi)容，對于數(shù)據(jù)挖掘整個環(huán)節(jié)中最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)探索和數(shù)據(jù)預(yù)處理部分并未涉及，導(dǎo)致整個數(shù)據(jù)挖掘過程無法形成完整的閉環(huán)，所以就導(dǎo)致學(xué)生忽略了這一重要過程，只會使用已處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的結(jié)論驗證，面對具體的實際問題和未經(jīng)處理的雜亂數(shù)據(jù)，反而卻無從下手，無法達(dá)到學(xué)以致用的目的。另外，缺乏系統(tǒng)性案例的詳細(xì)講解，即以某一具體現(xiàn)實問題為背景，如何確定挖掘目標(biāo)、分析方法與過程的詳細(xì)闡述、模型構(gòu)建以及代碼實現(xiàn)等全部過程的問題很少涉及。人才培養(yǎng)方案中一直強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力，卻恰恰沒有給出創(chuàng)新的空間和實際問題處理全過程的詳細(xì)講解，學(xué)生無法理解和掌握實際問題的具體模型以及處理流程，使得培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和處理實際問題的能力淪為口號，人才培養(yǎng)方案無法真正落實。

2．3教學(xué)理念方面

教學(xué)理念是對認(rèn)識的集中體現(xiàn)，同時也是人們對教學(xué)活動的看法和持有的基本的態(tài)度和觀念，是從事教學(xué)活動的信念。教學(xué)理念有理論層面、操作層面和學(xué)科層面之分。明確表達(dá)的教學(xué)理念對教學(xué)活動有著極其重要的指導(dǎo)意義。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，即以教師為中心的教學(xué)模式，教師作為教學(xué)活動的主體和中心，教師按照課前設(shè)計好的教學(xué)思路，通過引入教學(xué)內(nèi)容，講解疑難點(diǎn)，練習(xí)作業(yè)布置等環(huán)節(jié)。在整個教學(xué)過程中，學(xué)生都是跟著教師事先設(shè)計好的路線走，學(xué)生在各個環(huán)節(jié)需要做的工作都已被安排好，并且學(xué)生通常都是被動接受。學(xué)生很少有思考和探討的時間，就更難去提出自己的想法和不同見解，學(xué)生的創(chuàng)新性思維也沒能得到發(fā)展，對所學(xué)知識也僅停留在表面理解和短期的記憶上，進(jìn)而導(dǎo)致了學(xué)而不會，會而不用，用而不精。對于理論教學(xué)環(huán)節(jié)，由于理論知識復(fù)雜且枯燥乏味，再加上學(xué)生理解能力的差異，導(dǎo)致學(xué)生興趣不足，互動性差，課堂教學(xué)效果不佳，進(jìn)而形成惡性循環(huán)。總之，學(xué)生沒能成為課堂的主體和中心，導(dǎo)致寶貴的課堂時間僅用于知識的簡單傳授、沒能實現(xiàn)對學(xué)生思維的高效啟發(fā)和能力的培養(yǎng)。

2．4應(yīng)用實踐方面

數(shù)據(jù)挖掘作為應(yīng)用型技術(shù)類課程，要掌握其中主要的方法和經(jīng)典算法，僅靠簡單的理論講解根本無法理解和掌握其精髓，適當(dāng)?shù)膶嵺`環(huán)節(jié)必不可少，否則無法實現(xiàn)學(xué)以致用。但是，對于目前多數(shù)教學(xué)過程中，課程的實踐環(huán)節(jié)主要是進(jìn)行簡單的驗證性實驗，各實驗之間相對獨(dú)立，不利于學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性理解，并且各實驗中均是采用已經(jīng)處理的少量數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果驗證，并未將數(shù)據(jù)挖掘方法應(yīng)用到真正的大數(shù)據(jù)實際應(yīng)用場景中去，不能使學(xué)生形象而深刻的理解數(shù)據(jù)挖掘方法處理大數(shù)據(jù)問題，不利于學(xué)生系統(tǒng)地理解大數(shù)據(jù)時代下數(shù)據(jù)挖掘的本質(zhì)和過程［3］。

2．5課程考核方面

課程的考核是在教學(xué)過程中及結(jié)束前，針對課程所設(shè)定的目標(biāo)而進(jìn)行的各項測試，包括但不僅限于過程性測試、形成性測試及總結(jié)性測試，并對測試結(jié)果進(jìn)行分析學(xué)習(xí)者是否達(dá)到課程目標(biāo)的要求［4］。目前，大多數(shù)高校的數(shù)據(jù)挖掘課程的考核方式都主要采用閉卷考試和課程作業(yè)相結(jié)合的方式。閉卷主要考查學(xué)生對算法原理及思想的理解，課程作業(yè)則考查學(xué)生對案例的分析。但是，這種傳統(tǒng)的考核方式未能體現(xiàn)該課程的實踐性和應(yīng)用性，沒有從該課程的本質(zhì)出發(fā)，并未實現(xiàn)該課程重實踐輕理論的特點(diǎn)，并沒有做到以學(xué)生為中心，并沒有真正做到學(xué)以致用，也沒能調(diào)動學(xué)生的積極性，更不能實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力的目的。鑒于目前數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)及發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合時代和社會發(fā)展需要，為了能更好地培養(yǎng)大數(shù)據(jù)分析人才具備的各種素質(zhì)和能力。那么，關(guān)于數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)改革勢在必行。

3數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)改革探索

數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)改革不僅能夠改進(jìn)教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果，還能使學(xué)生更好地理解和熟練地應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘知識解決大數(shù)據(jù)實際問題。由于數(shù)據(jù)挖掘課程在大數(shù)據(jù)處理中的重要作用，為了更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘人才的培養(yǎng)。結(jié)合多年數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)實踐，可從以下幾個方面實行改革探索。

3．1提高思想認(rèn)識，合理安排教學(xué)內(nèi)容

首先，教師要認(rèn)識到大數(shù)據(jù)時代下的開設(shè)數(shù)據(jù)挖掘課程的必要性和重要性。通過教師的言傳身教，讓學(xué)生感受到數(shù)據(jù)挖掘課程的重要意義。只有思想上的轉(zhuǎn)變，使得學(xué)生認(rèn)識到該課程的重要性以及學(xué)好該門課程的對未來學(xué)習(xí)和就業(yè)的幫助，才可以一定程度上加強(qiáng)學(xué)生對該門課程的重視［5］。另外，為了解決課程內(nèi)容方面存在的問題，對于課程內(nèi)容結(jié)合實際合理安排，課程總課時48學(xué)時，其中知識案例講解32課時，實驗課時16學(xué)時。主要的教學(xué)內(nèi)容主要包括：數(shù)據(jù)挖掘背景介紹、數(shù)據(jù)獲取、探索和預(yù)處理方法、回歸分析、決策樹、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、聚類分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則、時間序列模型、樸素貝葉斯，支持向量機(jī)、離群點(diǎn)檢測和案例講解與分析等主要數(shù)據(jù)挖掘方法。對于每個知識模塊都有實驗課時的安排。并嘗試關(guān)注學(xué)科新動態(tài)，搜集最新研究成果作為教學(xué)內(nèi)容，彌補(bǔ)資源滯后的問題。并且針對每個模塊精心設(shè)計最新的案例背景，通過對案例的分析引入新問題，進(jìn)一步結(jié)合所授知識給出解決問題的數(shù)據(jù)挖掘方法，并通過實驗進(jìn)行該案例問題的全過程實現(xiàn)。讓學(xué)生真正融入教學(xué)，實現(xiàn)由難到易的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。

3．2牢固樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，熟悉專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的培養(yǎng)目標(biāo)，特別是數(shù)據(jù)挖掘課程的培養(yǎng)目標(biāo)。通過對課程各部分內(nèi)容的精心設(shè)計和安排，結(jié)合講授內(nèi)容特點(diǎn)選用翻轉(zhuǎn)課堂引導(dǎo)學(xué)生參與到教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)。充分調(diào)動學(xué)生參與教學(xué)過程的積極性，以加深對課程內(nèi)容的深刻理解。在教學(xué)環(huán)節(jié)，首先對學(xué)生進(jìn)行隨機(jī)分組，學(xué)生完成各自分工；其次，通過小組討論明確案例背景以及挖掘目標(biāo)、梳理解決問題的流程、總結(jié)課程內(nèi)容重點(diǎn)、存在的問題以及結(jié)果分析；最后，通過隨機(jī)抽簽的方式確定人員對所討論的問題及存在的問題進(jìn)行匯報。根據(jù)各小組匯報情況整體把握學(xué)生對內(nèi)容的理解程度與應(yīng)用情況并進(jìn)行詳細(xì)點(diǎn)評，針對學(xué)生的問題結(jié)合重難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解。對任務(wù)實現(xiàn)環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生動手編寫代碼，并通過不斷調(diào)試總結(jié)問題積累經(jīng)驗，以提高學(xué)生的動手編程能力。總之，所有的教學(xué)環(huán)節(jié)始終堅持以學(xué)生為中心，在傳授知識的同時，調(diào)動學(xué)生參與積極性、啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維、培養(yǎng)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、深入思考問題和科學(xué)解決問題的能力。

3．3采用案例化教學(xué)方法

在數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)過程中，為了更好地完成教學(xué)任務(wù)、實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生利用相關(guān)方法解決實際問題能力的教學(xué)目的，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘課程輕理論重應(yīng)用的特點(diǎn)。因此，在該課程的教學(xué)過程中采用案例化教學(xué)方法，針對具體的知識點(diǎn)，課程教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計以案例為出發(fā)點(diǎn)，確立應(yīng)用背景、明確挖掘目標(biāo)、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)探索、數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型建立與求解、結(jié)果分析等各個環(huán)節(jié)，將案例與數(shù)據(jù)挖掘知識有機(jī)結(jié)合。該方法不但可以加深學(xué)生對知識的理解，還可以使學(xué)生更好地掌握方法的具體應(yīng)用。針對實驗環(huán)節(jié)，學(xué)生不再是進(jìn)行簡單的驗證性實驗，而是參與案例問題的全過程求解，包括數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、模型建立與算法程序編寫，結(jié)果分析評價，以提高全體學(xué)生動手能力。

3．4科學(xué)評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果

學(xué)生學(xué)習(xí)效果的科學(xué)評價是教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和水平的全面測評。為了科學(xué)公平的評價學(xué)生，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘課程應(yīng)用性的特點(diǎn)，該課程采用多元化考核方式對學(xué)生學(xué)習(xí)成績進(jìn)行評定。首先，該課程的多元化考核方案由：平時成績（20％）、實驗報告成績（30％）和課程期末報告成績（50％）三部分組成，其中平時成績主要包括：課堂考勤、小測驗、課堂提問環(huán)節(jié)和作業(yè)等，課程實驗報告和期末報告都是以小組為單位共同完成。為了防止小組成員得分的平均化，要求每次小組成員需根據(jù)每個人的真實的工作量和貢獻(xiàn)程度給出評分得到評分矩陣。然后根據(jù)評分矩陣，計算所有成員對某一小組成員的整體評價，作為該成員的成績權(quán)重，依次得到所有成員的成績權(quán)重，并根據(jù)實驗報告實際成績結(jié)合各自權(quán)重計算出個人實際成績。通過該權(quán)重方法能夠更公平對各成員的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行科學(xué)評價。對于實驗報告和課程報告評分過程中，嚴(yán)格考察實踐操作（40％）和報告內(nèi)容（60％）兩大部分等多個細(xì)節(jié)，將過程化考核與總結(jié)性考核相結(jié)合，通過一系列細(xì)化指標(biāo)的考核力爭做到全面科學(xué)公正評價學(xué)生各方面能力。

4結(jié)語

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是大數(shù)據(jù)時代下，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘其內(nèi)在規(guī)律，用于服務(wù)社會各領(lǐng)域的科學(xué)。本文主要分析了數(shù)據(jù)挖掘課程的現(xiàn)狀，并指出了目前存在的一些問題，結(jié)合近年來教學(xué)經(jīng)驗給出數(shù)據(jù)挖掘課程的改革探索方案。首先要提高思想認(rèn)識，堅定課程的重要地位，合理安排課程各環(huán)節(jié)內(nèi)容及實驗課時，并樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，讓學(xué)生積極參與到教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中來，并通過設(shè)計新案例融入教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，落實人才培養(yǎng)方案，以培養(yǎng)高質(zhì)量大數(shù)據(jù)分析與挖掘人才。

參考文獻(xiàn)：

［1］汪維清．大學(xué)計算機(jī)專業(yè)《人工智能》教材的教學(xué)實踐［J］．內(nèi)江科技，2008（6）：60⁃61．

［2］潘遠(yuǎn)春．新課程背景下基于學(xué)生需求分析的教材優(yōu)化［J］．當(dāng)代教研論叢，2019（1）：105⁃106．

［3］湯顯，石蘊(yùn)玉．新工科背景下數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)改革與探索［J］．教育教學(xué)論壇，2019（42）：141⁃142．

［4］劉永紅，胡先文，李雪剛，等．信息化背景下課程考核的改革與探索［J］．大學(xué)化學(xué)，2017，32（03）：34⁃37．

［5］唐曉鳳．?dāng)?shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)改革探討［J］．中外企業(yè)家，2016（27）：190．

作者:丁毅濤 單位:西京學(xué)院理學(xué)院