數(shù)據(jù)挖掘課程中的思政教育探索與實(shí)踐

張文彬，于 健，趙滿坤，高 潔，王建榮，徐天一

（1.天津大學(xué) 信息與網(wǎng)絡(luò)中心；2.天津市先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.天津大學(xué) 智能與計(jì)算學(xué)部；4.天津市認(rèn)知計(jì)算與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300350）

0 引言

新時(shí)代對(duì)高等院校人才培養(yǎng)提出了更高要求，如何在新時(shí)代背景下培養(yǎng)國(guó)家和社會(huì)需要的德才兼?zhèn)湫腿瞬懦蔀楫?dāng)今教學(xué)改革的熱點(diǎn)話題［1］。課程思政是以構(gòu)建全員、全程、全課程育人格局的形式將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，將“立德樹(shù)人”作為教育根本任務(wù)的一種綜合教育理念［2］。課程思政是中國(guó)共產(chǎn)黨和國(guó)家實(shí)施思想政治教育的重要方式，在傳授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)融入思想政治基本理論和方法，已成為專業(yè)課程教學(xué)改革的重要研究?jī)?nèi)容之一。

數(shù)據(jù)挖掘課程主要介紹數(shù)據(jù)分析、模式挖掘方法，是構(gòu)建智能計(jì)算類專業(yè)知識(shí)框架的重要課程，在人工智能相關(guān)課程體系中處于承上啟下的關(guān)鍵位置，能夠激發(fā)學(xué)生利用計(jì)算思維思考解決問(wèn)題的能力，提升學(xué)生的邏輯分析和實(shí)踐動(dòng)手能力，有助于培養(yǎng)具備卓越學(xué)科交叉能力的新工科人才。因此，如何改進(jìn)數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)方法，提高其教學(xué)效果至關(guān)重要。從課程性質(zhì)來(lái)說(shuō)，需要在數(shù)據(jù)挖掘課程中建設(shè)課程思政內(nèi)容。數(shù)據(jù)挖掘課程面向不同專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)，覆蓋面廣且影響力大，在該課程中開(kāi)展課程思政能廣泛提高學(xué)生的思想道德水平［3］。從課程內(nèi)容來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)挖掘課程支持課程思政內(nèi)容建設(shè)。數(shù)據(jù)挖掘課程主要講授從大量事實(shí)數(shù)據(jù)中挖掘內(nèi)在規(guī)律的方法和手段，包含大量主題案例講解，覆蓋經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療、科技、文化等領(lǐng)域，可供挖掘的思政素材豐富。

然而，目前數(shù)據(jù)挖掘課程思政建設(shè)仍存在較多不足，例如立德樹(shù)人的教學(xué)理念在課堂教學(xué)中的融入程度不夠，思政教育與數(shù)據(jù)挖掘課程存在脫節(jié)現(xiàn)象；教學(xué)案例庫(kù)中的案例與思想政治教育融合不足，現(xiàn)有教學(xué)案例多用于科學(xué)技術(shù)的講解與實(shí)踐，缺乏思政內(nèi)容的深入挖掘；教學(xué)評(píng)估以課程理論知識(shí)教學(xué)質(zhì)量為主，對(duì)學(xué)生思想道德品質(zhì)教育的教學(xué)評(píng)估不夠充分，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估課程思政效果。因此，數(shù)據(jù)挖掘課程思政建設(shè)需從課程理念、案例建設(shè)以及評(píng)估體系方面入手，在講授理論知識(shí)的同時(shí)融入思政教育理念，將“智育”與“德育”緊密融合，培養(yǎng)具有家國(guó)情懷、全球視野、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力的卓越工科人才［4］。

1 相關(guān)研究

目前，思政教育已與多門課程教學(xué)以多種多樣的形式結(jié)合。例如在計(jì)算機(jī)教學(xué)領(lǐng)域，劉冰等［5］將信息論與編碼課程的基礎(chǔ)概念與哲學(xué)中的基礎(chǔ)概念相結(jié)合，通過(guò)科學(xué)與哲學(xué)兩種角度對(duì)專業(yè)名詞進(jìn)行類比闡述，以加深學(xué)生對(duì)于課程內(nèi)容的理解與掌握；馬佩等［6］采用類比聯(lián)想的方法，將數(shù)字信號(hào)處理課程中的基本方法與核心內(nèi)容轉(zhuǎn)移到生活場(chǎng)景當(dāng)中，引入我國(guó)從古至今的科學(xué)技術(shù)成果介紹，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和榮譽(yù)感；俞磊等［7］根據(jù)軟件工程課程內(nèi)容特點(diǎn)，通過(guò)案例講解以及聯(lián)系實(shí)際生活類比，從強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)素養(yǎng)、生活處事哲理等方面培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神和人文素養(yǎng)；駱偉等［8］將面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程中的Java 語(yǔ)言基礎(chǔ)與馬克思主義哲學(xué)中的量變與質(zhì)變內(nèi)容相結(jié)合、Java 語(yǔ)法規(guī)則與道德與法律相結(jié)合、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)基礎(chǔ)與馬克思主義整體與局部的哲學(xué)觀點(diǎn)相結(jié)合、面向?qū)ο蟮母呒?jí)特性與黨的行動(dòng)綱領(lǐng)相結(jié)合，在各個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中展開(kāi)思政教育，同時(shí)要求學(xué)生獨(dú)立完成編碼任務(wù)，不斷提高編碼質(zhì)量，以培養(yǎng)其工匠精神；徐俊俊等［9］以能源互聯(lián)網(wǎng)課程為例，以愛(ài)國(guó)情懷、未來(lái)聯(lián)想、辯證對(duì)比、以史為鑒、專業(yè)思考、聯(lián)系實(shí)際六大類思政元素為線，貫穿課堂講授、線上實(shí)踐教學(xué)演示、課堂研討舉例等教學(xué)過(guò)程，同時(shí)提出“三式一線”的教學(xué)模式，其中“三式”為線下教育、線上教育、翻轉(zhuǎn)課堂，“一線”為思政教育；曹騰飛等［10］以網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，通過(guò)介紹我國(guó)網(wǎng)絡(luò)被攻擊的真實(shí)事件使學(xué)生了解國(guó)家命運(yùn)與個(gè)人理想密不可分，激發(fā)其愛(ài)國(guó)情懷和學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的動(dòng)力；謝聰嬌等［11］以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、分組討論為手段進(jìn)行Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革，不僅提高了學(xué)生分析、解決問(wèn)題的工程實(shí)踐能力，還培養(yǎng)了其精益求精的工匠精神和科技報(bào)國(guó)的使命感；曹楠源等［12］以數(shù)據(jù)挖掘課程為例，采用三段式問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的思政協(xié)同教學(xué)方法，將習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想、自然辯證法與科學(xué)史、馬克思主義基本原理與課程有機(jī)內(nèi)容融合，形成特色化課程思政教學(xué)體系。

在以上計(jì)算機(jī)類課程思政的基礎(chǔ)上，本文提出數(shù)據(jù)挖掘課程全新思政改革方案，從改善課程理念、加強(qiáng)案例建設(shè)以及更新評(píng)估體系方面入手，使課程內(nèi)容與思政元素聯(lián)系更加緊密，以體現(xiàn)出新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義建設(shè)的方方面面。

2 課程思政改革思路

數(shù)據(jù)挖掘課程思政改革從教學(xué)理念、教學(xué)案例、評(píng)估體系三方面展開(kāi)，三者是承上啟下、層層遞進(jìn)、相輔相成的關(guān)系，具體如圖1 所示。通過(guò)改變教學(xué)理念、編寫教學(xué)案例、制定評(píng)估體系，逐步將思政教育基因注入到數(shù)據(jù)挖掘課程中，使得技術(shù)培養(yǎng)與德育培養(yǎng)深度融合，延伸了教學(xué)的廣度和深度，在提升學(xué)生專業(yè)能力的同時(shí)培養(yǎng)了愛(ài)國(guó)情懷、民族自信、創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。

Fig.1 Thoughts on ideological and political reform of data mining course圖1 數(shù)據(jù)挖掘課程思政改革思路

2.1 教學(xué)理念

根據(jù)數(shù)據(jù)分析與挖掘技術(shù)，從科技產(chǎn)業(yè)界的大量數(shù)據(jù)中抽取出各類現(xiàn)象的思政內(nèi)涵，并進(jìn)一步挖掘其歷史淵源、內(nèi)在邏輯、科學(xué)內(nèi)涵和獨(dú)特價(jià)值。在課堂中引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生頭腦風(fēng)暴，通過(guò)教學(xué)引發(fā)學(xué)生深度思考，激起其濃厚的科研興趣，產(chǎn)生正向化學(xué)反應(yīng)，使其更加堅(jiān)定對(duì)中國(guó)特色社會(huì)主義的理想和信念，增強(qiáng)“四個(gè)自信”。通過(guò)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和奉獻(xiàn)精神，使學(xué)生的個(gè)人綜合素質(zhì)符合思想發(fā)展的規(guī)律，符合理論發(fā)展的規(guī)律，符合教育發(fā)展的規(guī)律。

2.2 教學(xué)案例

課堂是教學(xué)主陣地，要想上好一堂課，必須要做好教學(xué)設(shè)計(jì)，用心選擇合適的教學(xué)案例。優(yōu)秀的教學(xué)案例需與生活息息相關(guān)，與時(shí)事政治緊密結(jié)合，使學(xué)生能在潛移默化中受到思想教育。根據(jù)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)律，圍繞教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合線上-線下的教學(xué)特點(diǎn)，認(rèn)真篩選并細(xì)致講解教學(xué)案例，不斷加強(qiáng)對(duì)學(xué)生正確思想觀念的培養(yǎng)與引導(dǎo)力度，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生道德素質(zhì)和法治素養(yǎng)的雙重培養(yǎng)［13-14］。思政教育與教學(xué)案例的融合意味著思想政治文化與科學(xué)技術(shù)水平展示的有機(jī)結(jié)合，能在增強(qiáng)學(xué)生對(duì)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平了解的同時(shí)，加強(qiáng)其對(duì)社會(huì)主義核心價(jià)值觀的理解，進(jìn)一步激發(fā)其積極探索的熱情與攻堅(jiān)克難的勇氣。在案例教學(xué)結(jié)束后，通過(guò)老師與學(xué)生之間的互動(dòng)檢測(cè)學(xué)生是否通過(guò)案例學(xué)習(xí)領(lǐng)悟到了思想精髓，以考察思政教學(xué)目標(biāo)是否完成。

2.3 評(píng)估體系

為對(duì)學(xué)生的知識(shí)理解能力和思想道德水平進(jìn)行綜合評(píng)估，課程考核采用綜合性評(píng)價(jià)與過(guò)程性評(píng)價(jià)相結(jié)合的形式，基于理論考核與實(shí)踐考核并重、過(guò)程考核與結(jié)果考核并重的原則，構(gòu)建客觀、多元、及時(shí)的考核評(píng)價(jià)體系［15］。鼓勵(lì)學(xué)生以小組形式使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，考察其團(tuán)隊(duì)合作精神。在考核過(guò)程中關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其專業(yè)知識(shí)水平以及思想行為上的進(jìn)步和偏差，以便及時(shí)有效地給予引導(dǎo)和評(píng)價(jià)，對(duì)不同層次的學(xué)生采用差異化培優(yōu)補(bǔ)差方案。

考核具體分為平時(shí)成績(jī)與考試成績(jī)兩部分，平時(shí)成績(jī)占40%，包括課堂簽到、觀看在線課堂視頻和PPT、平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)及項(xiàng)目報(bào)告、課堂測(cè)驗(yàn)；考試成績(jī)占60%，分為優(yōu)秀、良好、合格和不合格4 個(gè)等級(jí)。思政元素作為考核內(nèi)容出現(xiàn)在了實(shí)驗(yàn)以及期末考試中。在實(shí)驗(yàn)部分，要求學(xué)生根據(jù)要求獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，同時(shí)闡述通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐得到的思政感悟，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示；對(duì)于期末考試，思政元素會(huì)通過(guò)題目、案例等方式出現(xiàn)在試卷中。

Table 1 Experimental evaluation criteria表1 實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 課程思政建設(shè)路徑

數(shù)據(jù)挖掘課程思政教學(xué)路徑總體如圖2 所示，以下分課前、課中、課后3個(gè)階段分別介紹。

Fig.2 Construction of ideological and political teaching path圖2 課程思政教學(xué)路徑建設(shè)

3.1 課前

在課前準(zhǔn)備工作中教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)知識(shí)及應(yīng)用的了解，剖析理論層面和技術(shù)層面的延續(xù)與革新，以便學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考和創(chuàng)新。在課件中增加思政元素，將授課模式改為啟發(fā)式與討論式相結(jié)合的互動(dòng)式教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的思想觀和價(jià)值觀。

3.2 課中

在講課過(guò)程中將多個(gè)數(shù)據(jù)分析與挖掘案例與學(xué)生的思政教育緊密結(jié)合，建設(shè)課程思政案例庫(kù)，具體案例如下：

（1）在挖掘吸煙與肺癌關(guān)系的案例中，融合習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想中將人民健康作為全面建設(shè)小康社會(huì)的重要內(nèi)涵，使學(xué)生直觀了解到吸煙對(duì)人體的危害，引導(dǎo)其培養(yǎng)健康積極的生活方式，支撐“健康中國(guó)”的國(guó)家戰(zhàn)略。

（2）在商品銷售數(shù)據(jù)案例中，融合中國(guó)特色社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)制度相關(guān)內(nèi)容，引入不同年份、不同地區(qū)商品銷售額等數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出中國(guó)特色社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)制度的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，感受宏觀調(diào)控的強(qiáng)大力量，使學(xué)生理解市場(chǎng)在資源配置中起到的決定性作用。

（3）在某公司薪酬分組的案例中，體現(xiàn)中國(guó)特色社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)制度中的按勞分配原則，從不斷增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)中展現(xiàn)出我國(guó)堅(jiān)持公有制為主體，促進(jìn)非公有制經(jīng)濟(jì)發(fā)展的豐碩成果，體現(xiàn)出中國(guó)特色社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展的獨(dú)有優(yōu)勢(shì)。

（4）在超市銷售信息案例中，通過(guò)分析對(duì)人民購(gòu)買商品的大量數(shù)據(jù)體現(xiàn)出國(guó)民購(gòu)買力增強(qiáng)，以及國(guó)民飲食結(jié)構(gòu)不斷完善的現(xiàn)狀，使學(xué)生深刻體會(huì)到在共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)下中國(guó)人民生活質(zhì)量明顯提高，使學(xué)生增強(qiáng)國(guó)家榮譽(yù)感的同時(shí)樹(shù)立起為人民生活努力奮斗的決心。

（5）在人口年齡分布與患病數(shù)據(jù)相關(guān)性分析中，融合習(xí)近平總書記提出的增強(qiáng)全社 會(huì)積極應(yīng)對(duì)人口老齡化的觀念，引出我國(guó)愈發(fā)嚴(yán)重的人口老齡化趨勢(shì)介紹，引導(dǎo)學(xué)生扎實(shí)學(xué)習(xí)，在今后的工作中積極推動(dòng)老齡化事業(yè)發(fā)展。同時(shí)使學(xué)生感受到國(guó)家的發(fā)展需要青年學(xué)子更加努力，在反哺父母、反哺社會(huì)的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新進(jìn)取，成為黨和國(guó)家需要的行業(yè)堅(jiān)實(shí)力量

（6）在新冠疫情防控大數(shù)據(jù)案例中，使學(xué)生感受到中國(guó)共產(chǎn)黨集中統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)的制度優(yōu)勢(shì)以及面對(duì)突發(fā)事件時(shí)迅速反應(yīng)、高效執(zhí)行的能力。介紹抗疫成果，從抗疫數(shù)據(jù)中體現(xiàn)出中華民族堅(jiān)韌不拔、頑強(qiáng)拼搏的精神品格，以及面對(duì)危機(jī)團(tuán)結(jié)一致、眾志成城的精神。

以上教學(xué)案例中的思政元素入腦入心，可引發(fā)學(xué)生的深度思考，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

3.3 課后

課后使學(xué)生協(xié)作完成實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)合作精神，并從思政角度論述項(xiàng)目意義。學(xué)生需要在團(tuán)隊(duì)環(huán)境中共同完成項(xiàng)目背景調(diào)研、數(shù)據(jù)收集與處理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、項(xiàng)目成果展示與答辯等環(huán)節(jié)，教師針對(duì)上述環(huán)節(jié)進(jìn)行考核，并逐一挖掘其中蘊(yùn)含的思政元素，不僅可以提高學(xué)生的知識(shí)理解與儲(chǔ)備水平，還可使其親身實(shí)踐內(nèi)化思政精神。

4 課程思政教學(xué)改革效果

針對(duì)工科人才培養(yǎng)要求，秉持新工科建設(shè)、課程思政、三全育人、五育并舉教育理念，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力為核心，從教學(xué)理念、課程案例和教學(xué)評(píng)估3 個(gè)維度出發(fā)，采用匿名問(wèn)卷調(diào)查對(duì)課程思政改革效果進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)將教學(xué)理念與思政內(nèi)容相結(jié)合，學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神、民族自信、創(chuàng)新意識(shí)大大增強(qiáng)；通過(guò)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，學(xué)生的數(shù)據(jù)分析和挖掘能力大大提高，團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和奉獻(xiàn)精神逐步激發(fā)。課程結(jié)束后通過(guò)匿名問(wèn)卷調(diào)查收集到的部分反饋如下：

（1）通過(guò)這個(gè)課程，我了解了數(shù)據(jù)挖掘的方法和意義。老師講課深入淺出，前幾節(jié)課就提起了我的興趣，讓我對(duì)數(shù)據(jù)有很強(qiáng)的探索欲望，期待著學(xué)習(xí)一個(gè)個(gè)挖掘方法。每種方法都有一個(gè)教學(xué)案例，每個(gè)教學(xué)案例都是與生活、與人民大眾息息相關(guān)的例子，讓我更加了解數(shù)據(jù)挖掘的過(guò)程以及數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶋H應(yīng)用的意義。通過(guò)本門課程中的案例也讓我對(duì)社會(huì)有了具體且直觀的認(rèn)知，讓我看到了國(guó)家政策給人民生活帶來(lái)的顯著改善。

（2）這門課程理的論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，每一種數(shù)據(jù)挖掘方法老師都先清楚地講解其原理和技巧，最后引入一個(gè)教學(xué)案例進(jìn)行補(bǔ)充。通過(guò)這門課，我的數(shù)據(jù)挖掘能力有了很大提高，并且豐富的教學(xué)案例也讓我更加了解社會(huì)百態(tài)以及國(guó)民生活，這激勵(lì)我要主動(dòng)挖掘身邊的數(shù)據(jù)探索日常規(guī)律。

（3）本次課程我有如下收獲：①對(duì)于數(shù)據(jù)挖掘的算法有了深入體會(huì)和實(shí)踐；②能夠利用數(shù)據(jù)挖掘方法在實(shí)際數(shù)據(jù)中尋找規(guī)律，學(xué)會(huì)使用weka 軟件；③PPT 制作、講解能力有所提升；④協(xié)調(diào)小組成員工作、合理分工的能力有所提升；⑤自主分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力有很大提升。

5 結(jié)語(yǔ)

本文從教學(xué)理念、課程案例和教學(xué)評(píng)估3 個(gè)維度對(duì)數(shù)據(jù)挖掘課程思政進(jìn)行了探索，具有一定的示范意義，有利于促進(jìn)相關(guān)課程改革。然而在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中仍存在部分思政案例設(shè)計(jì)與教學(xué)內(nèi)容匹配度不高、思政教育深度挖掘不深等問(wèn)題，后續(xù)需根據(jù)學(xué)生反饋不斷完善。數(shù)據(jù)挖掘課程融入思政元素是一項(xiàng)長(zhǎng)期系統(tǒng)的工程，任課教師需持續(xù)引導(dǎo)學(xué)生深入體會(huì)中國(guó)特色社會(huì)主義發(fā)展理念，堅(jiān)定理想信念，樹(shù)立正確的人生觀、價(jià)值觀和世界觀；同時(shí)不斷學(xué)習(xí)，深入挖掘與課程內(nèi)容相關(guān)的思政元素，打造高質(zhì)量思政課堂，潤(rùn)物無(wú)聲地立德樹(shù)人。