PST 理論下的案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式探索與實(shí)踐
——以“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程為例

柯 佳,陳瀟君

(江蘇大學(xué) 管理學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

0 引言

大數(shù)據(jù)時(shí)代,社會(huì)發(fā)展對(duì)人才發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)不斷提升。 其中,隨著創(chuàng)新型人才發(fā)展戰(zhàn)略的提出,信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)需要將信息化技能的培養(yǎng)以及系統(tǒng)管理才能的提高作為重點(diǎn)突破的內(nèi)容[1]。 目前,江蘇大學(xué)信管專業(yè)以培養(yǎng)創(chuàng)新型信息人才為核心,增設(shè)了大數(shù)據(jù)處理相關(guān)的技術(shù)課程模塊。 “數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”因?yàn)榻徊嫘院蛯?shí)用性的特點(diǎn)而作為模塊中的主干課程。 學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí),能夠在理論聯(lián)系實(shí)際的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地掌握數(shù)據(jù)挖掘的基本理論和經(jīng)典算法,具有數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、各種挖掘算法的應(yīng)用能力,并會(huì)解決實(shí)際問題,分析和挖掘?qū)嶋H場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)集。

1 課程特點(diǎn)

“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”是一門綜合性課程,其內(nèi)容涉及人工智能、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫、商務(wù)智能等專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域,并且廣泛應(yīng)用于科學(xué)、工程、商業(yè)和醫(yī)學(xué)等應(yīng)用場(chǎng)景。課程理論知識(shí)體系內(nèi)容繁多,算法細(xì)節(jié)多,所以上課教授需要分配大量學(xué)時(shí),導(dǎo)致實(shí)踐學(xué)時(shí)不足,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性和整體設(shè)計(jì),普遍存在以下問題。

(1)教學(xué)偏重理論,實(shí)踐教學(xué)設(shè)置復(fù)雜,缺乏系統(tǒng)性。 因?yàn)檎n程內(nèi)容涵蓋范圍廣,知識(shí)點(diǎn)多,理論算法難度大,實(shí)踐環(huán)節(jié)要求高,學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒,不容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣,積極性不高。

(2)以老師為主的課堂教授方式,課程內(nèi)容實(shí)踐學(xué)時(shí)短缺。 因課程內(nèi)容設(shè)置和課時(shí)原因,課堂主要由老師講授知識(shí),學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)輸入,缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性。 通過實(shí)踐環(huán)節(jié)合理設(shè)置,將學(xué)生分組實(shí)行社群學(xué)習(xí)模式,轉(zhuǎn)化成“以學(xué)生為中心”模式,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性,加強(qiáng)學(xué)生之間的溝通交流,教師觀摩和引導(dǎo),提升學(xué)生創(chuàng)新性。

(3)考核形式單一,不能全面反映學(xué)生學(xué)習(xí)成果。 原先課程考查方式單一,為實(shí)踐作業(yè)+期末綜合測(cè)試考核。 為調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,增加考核因子組成,添加平時(shí)作業(yè)、分組匯報(bào)、綜合作業(yè)、基于課程的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目立項(xiàng)打分項(xiàng),同時(shí)也考慮學(xué)生分組社群之間的互相評(píng)價(jià)結(jié)果。

本文采用貫穿式案例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)[2],旨在涵蓋整個(gè)數(shù)據(jù)挖掘工作的全過程、突出課程內(nèi)容的重難點(diǎn);建立學(xué)生社群,發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性,在社群里通過與同學(xué)間的協(xié)作交流,設(shè)計(jì)子項(xiàng)目方案[3],完成數(shù)據(jù)分析和挖掘任務(wù);同時(shí)引入PST 理論[4-5],從老師教學(xué)、學(xué)生社群交互、思維認(rèn)識(shí)3 個(gè)維度啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,通過教學(xué)提高認(rèn)識(shí)呈現(xiàn)結(jié)果。 最后采用多重考核機(jī)制,全面考查學(xué)生學(xué)習(xí)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(shí)互促,案例驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式

2.1 “理實(shí)互促,案例驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式

理論結(jié)合實(shí)踐環(huán)節(jié),實(shí)踐促進(jìn)理論吸收,引入案例的教學(xué)模式改革,突出學(xué)生的主體地位,充分發(fā)揮教師課堂教學(xué)、課后引導(dǎo)作用。圍繞貫穿式案例進(jìn)行教學(xué),加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用。

(1)理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。

“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容主要分為三部分:第一、數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)理論知識(shí),包括數(shù)據(jù)挖掘的概念、特點(diǎn)及發(fā)展,數(shù)據(jù)倉(cāng)庫存儲(chǔ)方式和數(shù)據(jù)預(yù)處理的工作和流程;第二、數(shù)據(jù)挖掘方法介紹,包括分類、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則分析、時(shí)序分析等經(jīng)典算法;第三、綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)分析,主要包括Web 結(jié)構(gòu)挖掘、Web 使用挖掘和內(nèi)容挖掘三部分。

(2)實(shí)踐環(huán)節(jié)引入貫穿式案例教學(xué)法。

貫穿式案例教學(xué)法是指教師以一個(gè)具有代表性、相對(duì)完整的案例為中心,以該案例的解析和處理貫穿于各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)(見圖2)。在教學(xué)過程中,一個(gè)貫穿式案例實(shí)施過程對(duì)應(yīng)著一個(gè)應(yīng)用環(huán)境下的某類知識(shí)被完整處理、分析、挖掘、發(fā)現(xiàn)的全過程。 由子項(xiàng)目的分節(jié)點(diǎn)實(shí)施,到課程結(jié)束時(shí)的綜合匯報(bào),學(xué)生體驗(yàn)到知識(shí)碎片一一組裝,形成一個(gè)完成知識(shí)體系的全過程。 本文擬選取學(xué)生熟悉且和課程內(nèi)容聯(lián)系緊密的“中文文本分析系統(tǒng)”作為貫穿式案例,充分結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景,如用戶評(píng)論文本,進(jìn)行挖掘和分析,學(xué)生在實(shí)踐中解決具體問題,加深并鞏固對(duì)理論知識(shí)的理解。

“理實(shí)互促,案例驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式強(qiáng)調(diào):突出學(xué)生的主體地位,確保學(xué)生的能力得到真正的鍛煉;圍繞貫穿式案例進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐,以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。 案例內(nèi)容設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 貫穿式案例設(shè)計(jì)流程

2.2 建立學(xué)生分組社群,鼓勵(lì)學(xué)生激蕩思維,合作創(chuàng)新

傳統(tǒng)教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué),但僅依靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求和課程要求的。 利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)和信息技術(shù),教師在課程開始時(shí)建立班級(jí)QQ 群和云班課上的學(xué)生社群。使用隨機(jī)分組的原則,對(duì)學(xué)生打亂分組可以突破平時(shí)學(xué)生的交友習(xí)慣,讓學(xué)生進(jìn)入不同的社群進(jìn)行學(xué)習(xí)協(xié)作。

課堂教學(xué)之后,在網(wǎng)絡(luò)社群中,同群的學(xué)生之間可以分享信息、交流思想、互提建議來協(xié)作解決問題,共同設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)方案。 在合作學(xué)習(xí)過程中探索自我價(jià)值、共同成長(zhǎng)并獲得認(rèn)同和理解。 學(xué)生社群學(xué)習(xí)的價(jià)值不僅體現(xiàn)在集體智慧的構(gòu)建上,更重要的是讓他們?cè)谕瓿梢粋€(gè)項(xiàng)目時(shí)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(fā)式學(xué)習(xí)模式

PST 理論框架包括教學(xué)法、空間、技術(shù),是由昆士蘭大學(xué)D.Radeliffe 教授借助信息技術(shù),突破傳統(tǒng)教室有限空間至信息技術(shù)支持的無限學(xué)習(xí)空間。 將PST理論融入課堂理論教授和實(shí)踐環(huán)節(jié)、課后學(xué)生社群學(xué)習(xí)。 本文在此基礎(chǔ)上,結(jié)合學(xué)生喜歡互動(dòng)分享的特點(diǎn),引入PST 理論進(jìn)行教學(xué)模式的改革探索,研究包含三部分:教學(xué)法、社會(huì)交互和技術(shù)支持[6]。

教學(xué)法指為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),在給定的教育情境中運(yùn)用的方式與手段,關(guān)注教學(xué)的目標(biāo)和內(nèi)容、教學(xué)的方法和模式、教學(xué)的價(jià)值和原理。 本文“理實(shí)互促,案例驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)模式,即將課堂理論教學(xué)結(jié)合應(yīng)用實(shí)踐,彼此相互促進(jìn),相輔相成。

社會(huì)交互指那些被感知到的或真實(shí)存在的能促進(jìn)用戶社交互動(dòng)的活動(dòng),包括安全舒適的交互環(huán)境、便于溝通的交流工具和促進(jìn)交互的動(dòng)力機(jī)制等。 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境需要促進(jìn)學(xué)生之間、師生之間的溝通交流,激勵(lì)學(xué)生觀點(diǎn),分享和會(huì)話協(xié)商,提升學(xué)生社會(huì)交互能力,這部分對(duì)應(yīng)于文中學(xué)生社群學(xué)習(xí)模式。 在學(xué)生社群中,鑒于提升學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的目的,打破學(xué)生之間的朋友關(guān)系網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行隨機(jī)組成。 在案例子任務(wù)匯報(bào)課上,教師通過互動(dòng)研討,激發(fā)學(xué)生積極思考、踴躍參與互動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度的思考,鼓勵(lì)創(chuàng)新思維;學(xué)生在互動(dòng)中,可以自由發(fā)言,暢所欲言,發(fā)起頭腦風(fēng)暴形成社群學(xué)習(xí)的社會(huì)呈現(xiàn)結(jié)果。

PST 技術(shù)支持是指技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)的支持能力,包括技術(shù)的可用性和易用性、設(shè)計(jì)的美觀性、多媒體呈現(xiàn)的藝術(shù)性和用戶學(xué)習(xí)體驗(yàn)的舒適性。 在功能和性能上滿足教學(xué)需求,如拓展內(nèi)容呈現(xiàn),跟蹤教學(xué)過程等。本研究選取了成熟的互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)平臺(tái)云班課和網(wǎng)絡(luò)資源共享社區(qū)嗶哩嗶哩網(wǎng)站(B 站)。 在云班課上進(jìn)行學(xué)生社群管理,收集網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源并共享;在B 站上自建學(xué)習(xí)資源,由學(xué)生根據(jù)課程內(nèi)容,課后錄制學(xué)習(xí)視頻資源上傳,不僅在班級(jí)內(nèi)共享,還在互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)共享,目前已經(jīng)開始建設(shè),也收到了網(wǎng)絡(luò)上的反饋和交流經(jīng)驗(yàn)。 學(xué)生在自建視頻過程中,不僅應(yīng)用課堂所學(xué),還鍛煉了視頻制作的能力,在學(xué)習(xí)總結(jié)中形成自己的學(xué)習(xí)體系,體現(xiàn)認(rèn)識(shí)呈現(xiàn)。 實(shí)踐證明,他們?cè)谧越ㄙY源時(shí),展現(xiàn)了濃厚的興趣和超出預(yù)期的動(dòng)手實(shí)踐能力。

同時(shí),注重個(gè)性激勵(lì),鼓勵(lì)學(xué)生與教師合作承擔(dān)研究項(xiàng)目,參加校企合作項(xiàng)目,積極申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目和大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃。 參加各種專業(yè)競(jìng)賽,以賽促練,學(xué)生對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣還能夠增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

2.4 多重考核機(jī)制全方位度量學(xué)生能力

從課堂作業(yè)、貫穿式案例子項(xiàng)目任務(wù)完成、期末測(cè)試、綜合實(shí)踐數(shù)據(jù)分析等多方面考查學(xué)生,不再?gòu)囊粡堅(jiān)嚲砩峡疾閷W(xué)生所學(xué),從理論、實(shí)踐、協(xié)作、創(chuàng)新能力上綜合評(píng)定學(xué)生,可以杜絕學(xué)生考前突擊復(fù)習(xí),出現(xiàn)“考過就忘”的現(xiàn)象,教學(xué)成果不盡人意。 讓學(xué)生注重平時(shí)學(xué)習(xí)效果,積極參加到社群學(xué)習(xí)環(huán)境中,同社群同學(xué)之間相互帶動(dòng),相互促進(jìn),提前制定學(xué)習(xí)計(jì)劃,在教師限定時(shí)間內(nèi)按課程章節(jié)節(jié)點(diǎn)完成實(shí)踐子任務(wù)計(jì)劃,進(jìn)行有序?qū)W習(xí),做到每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都牢固掌握。 讓學(xué)生注重課程每個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容,實(shí)踐體驗(yàn)貫穿式案例各子項(xiàng)目與課程理論內(nèi)容銜接。

3 現(xiàn)有成效

教師、學(xué)生統(tǒng)一安裝“云班課”App,在云班課上已分別建立了4 個(gè)年級(jí)課程學(xué)習(xí)社群。 學(xué)生在社群學(xué)習(xí)中,普遍反映社群中可能會(huì)碰到自己平時(shí)沒有或者很少接觸的同學(xué),通過完成子項(xiàng)目任務(wù),彼此能通過分享自己的學(xué)習(xí)資料和設(shè)計(jì)方案,討論商定群組方案,會(huì)帶來不同的思想火花和學(xué)習(xí)心得,參與度高,反應(yīng)積極。 目前,云班課一個(gè)課程社群上建立有50 項(xiàng)左右的網(wǎng)絡(luò)分享資源。 教師已提前設(shè)置子項(xiàng)目任務(wù)的評(píng)分機(jī)制,為社群內(nèi)學(xué)生互評(píng)、群間互評(píng)、教師評(píng)分三項(xiàng),并設(shè)置權(quán)重,最終得到綜合評(píng)定分?jǐn)?shù)。

課程所設(shè)計(jì)的教學(xué)使用案例:數(shù)字化賦能,個(gè)性化隨訪——“互聯(lián)網(wǎng)+智能”隨心訪系統(tǒng),獲得了2021首屆CHITEC“英特爾杯”數(shù)字醫(yī)療健康創(chuàng)新服務(wù)醫(yī)療健康大賽優(yōu)秀案例獎(jiǎng)。 在B 站上自建分享視頻資源6 個(gè),包含課程章節(jié)中的經(jīng)典算法和案例擴(kuò)展數(shù)據(jù)分析挖掘內(nèi)容,視頻自建工作仍在繼續(xù)。

4 結(jié)語

本研究加強(qiáng)了信管專業(yè)課間的銜接和延續(xù),提升了課程的應(yīng)用性。 充分發(fā)揮學(xué)生在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“管理信息系統(tǒng)”等先行課程中積累的算法設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生理解管理信息系統(tǒng)向著決策支持系統(tǒng)轉(zhuǎn)化,對(duì)數(shù)據(jù)集挖掘的必要性。 通過社群學(xué)習(xí)模式,提高學(xué)生與組員之間的協(xié)作能力,在PST 理論指導(dǎo)下教師更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。 多重考核機(jī)制,鼓勵(lì)學(xué)生注重實(shí)踐應(yīng)用,積極參與課程的每個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。 通過本文提出的新教學(xué)模式,有利于學(xué)生更好地掌握數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的理論知識(shí)及其在實(shí)踐中的應(yīng)用,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主創(chuàng)新能力。