徐建敏，熊金志，蕭 健，李 勇，劉立平

（東莞理工學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 東莞 523808）

基于地方高校本科教學(xué)的《數(shù)據(jù)挖掘》多媒體課件的開發(fā)

徐建敏，熊金志，蕭 健，李 勇，劉立平

（東莞理工學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 東莞 523808）

《數(shù)據(jù)挖掘》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門新課程。針對該課程至今未發(fā)現(xiàn)有適合地方高校本科教學(xué)的多媒體課件的問題，分析了《數(shù)據(jù)挖掘》傳統(tǒng)教學(xué)存在的不足和多媒體輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction，CAI）的優(yōu)越性，結(jié)合地方高校的特點(diǎn)，分析了課件制作的主要過程，使用PowerPoint 2007制作課件的方法，開發(fā)了一個(gè)適合地方高校教學(xué)的多媒體課件，為地方高校開展《數(shù)據(jù)挖掘》課程的多媒體教學(xué)提供了軟件支持。

數(shù)據(jù)挖掘；地方高校；本科教學(xué)；多媒體課件

隨著信息時(shí)代的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)資源的日益劇增，人們認(rèn)識到學(xué)習(xí)好《數(shù)據(jù)挖掘》課程的迫切性。《數(shù)據(jù)挖掘》作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門新課程，已成為計(jì)算機(jī)等專業(yè)一門重要的專業(yè)課[1]。通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘，能方便人們將現(xiàn)今巨大的數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)換成有價(jià)值的信息與知識，并能夠?yàn)槿藗冎贫茖W(xué)決策提供必要的支持。隨著新研究的不斷涌現(xiàn)，本門課程的教學(xué)內(nèi)容日漸豐富，對教學(xué)的要求不斷提高。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，知識的傳教只能通過書本上的文字和老師的板書講解，知識的傳播過于生硬，學(xué)生對于知識的吸收顯得十分被動(dòng)。另外，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，老師很難用語言來描述書本上一些抽象的、理想化的、空間立體化的概念和模型，而且在有限的學(xué)時(shí)中，還要花時(shí)間去寫板書，這些對于提高教學(xué)質(zhì)量來說是十分不利的。因此，在知識和教學(xué)理念都不斷更新的今天，想要提高教學(xué)質(zhì)量，必須采用信息化的教學(xué)方式——多媒體輔助教學(xué)。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家特瑞赤拉做過一個(gè)關(guān)于人類獲取信息的途徑的著名實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證實(shí)：人類獲取的信息83%來自視覺，11%來自聽覺，3.5%來自嗅覺，1.5%來自觸覺，1%來自味覺。多媒體課件大量地集成了文字、圖像、視頻、聲音等多媒體資源，其提供的外部刺激涉及到視覺和聽覺等。這樣通過多種感官的刺激所獲取的信息量，比單一的聽講多得多[2]。因此在“數(shù)據(jù)挖掘”多媒體課件設(shè)計(jì)過程中，有效地利用其巨大的集成性，制作出內(nèi)容精煉而豐富的課件，對積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和更好地理解和掌握教學(xué)內(nèi)容具有極重要意義。

近年來，隨著多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，多媒體課件作為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)實(shí)施的重要工具，憑借其聲色并茂、視聽結(jié)合、交互性強(qiáng)、功能多樣、容易操作等特點(diǎn)，已被廣泛運(yùn)用到多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，如：個(gè)人演講、高校教學(xué)、公司培訓(xùn)等，收到了很好的效果。多媒體課件使傳統(tǒng)單一的教學(xué)形式變得豐富多彩，減少教師的板書量的同時(shí)，還能營造出更適合學(xué)生學(xué)習(xí)的視聽環(huán)境，對教學(xué)革新，提高教學(xué)質(zhì)量十分有利，尤其是對于《數(shù)據(jù)挖掘》這門既強(qiáng)調(diào)理論和算法，又強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用的課程來講，更顯得十分必要。鑒于《數(shù)據(jù)挖掘》這門新課程至今未發(fā)現(xiàn)有適合地方高校本科教學(xué)的多媒體課件，筆者制作了本課件。

1 地方高校《數(shù)據(jù)挖掘》課程內(nèi)容的取舍

地方本科高校一般來說是二本學(xué)校，一個(gè)明顯的事實(shí)是，和那些一本的高校相比，本科教學(xué)在很多方面至少目前難以按照他們的要求來要求這些二本地方高校，因此應(yīng)該用一種新的要求來指導(dǎo)我們?nèi)∩帷稊?shù)據(jù)挖掘》課程的內(nèi)容。這個(gè)思路對該課程的教學(xué)非常關(guān)鍵。具體說，在課程內(nèi)容的取舍過程中，必須考慮到地方高校自己的定位、專業(yè)的定位，以及生源的基礎(chǔ)，而不能不切實(shí)際地和同那些一本高校去比[3-4]。因此，地方高校《數(shù)據(jù)挖掘》多媒體課件的制作，必須考慮到課程的基本要求和地方高校本科的特點(diǎn)。

1.1 課程的基本要求

《數(shù)據(jù)挖掘》是“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)本科的一門專業(yè)課程，總學(xué)時(shí)數(shù)約50。其基本要求是：

1）使學(xué)生能夠理解和掌握有關(guān)數(shù)據(jù)挖掘的基本概念、基本原理、基本方法與基本技術(shù)；

2）了解如何利用現(xiàn)有的一些工具來解決一些簡單的實(shí)際問題，為今后從事相關(guān)工作和研究打下較好的基礎(chǔ)；

3）掌握數(shù)據(jù)挖掘在計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的功能與地位、數(shù)據(jù)清理技術(shù)、屬性相關(guān)分析方法、分類學(xué)習(xí)方法、關(guān)聯(lián)規(guī)則分析方法、聚類分析方法等；

4）理解數(shù)據(jù)挖掘的定義、處理流程、數(shù)據(jù)泛化和概要描述的概念、分類和預(yù)測的概念、聚類分析的概念和分類等；

二要加大治理投入。首先，中央應(yīng)盡量保持投資穩(wěn)定，項(xiàng)目實(shí)施方案一經(jīng)審批就應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行，按時(shí)足額下達(dá)投資，確保治理工作能夠按計(jì)劃有序順利實(shí)施。其次是國家應(yīng)及時(shí)根據(jù)市場化運(yùn)作及規(guī)范管理的要求，緊密結(jié)合當(dāng)前市場建材、人工及稅費(fèi)價(jià)格情況，根據(jù)定額盡快對石漠化投資標(biāo)準(zhǔn)和工程單價(jià)進(jìn)行科學(xué)核定，適當(dāng)提高補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)和投資強(qiáng)度，確保投資概算能夠滿足實(shí)際工作需要，提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和可操作性。第三是建議取消地方配套，在進(jìn)一步加大相關(guān)項(xiàng)目整合力度的同時(shí)，在人工種草措施中適當(dāng)考慮一定數(shù)量的牲畜配套，解決種草戶養(yǎng)不起畜禽的困難，提高其發(fā)展種、養(yǎng)業(yè)及保護(hù)現(xiàn)有人工草地的積極性和主動(dòng)性。

5）了解概念對比描述、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類、分析異常數(shù)據(jù)、復(fù)雜數(shù)據(jù)分析、web信息挖掘、web使用挖掘、網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)挖掘、視頻挖掘和視頻分析等。

1.2 地方高校的特點(diǎn)

地方高校一般為二本學(xué)校，其特點(diǎn)包括：

1）學(xué)生的入學(xué)成績普遍比一本高校低，因此基礎(chǔ)相對較差，學(xué)習(xí)理論性強(qiáng)的課程其能力也相對較差。

2）培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)不是研究型人才，而是應(yīng)用型人才。

3）其定位不是研究型大學(xué)，而是教學(xué)型大學(xué)。

1.3 課程內(nèi)容的取舍

二本院校選擇的教學(xué)內(nèi)容以朱明主編的 《數(shù)據(jù)挖掘》教材為主，其他參考資料為輔。

1）本課程涉及多種理論和實(shí)現(xiàn)算法，先修課程包括：《數(shù)理統(tǒng)計(jì)》、《計(jì)算方法（數(shù)值分析）》、《數(shù)據(jù)庫原理》、《離散數(shù)學(xué)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》。但由于《計(jì)算方法（數(shù)值分析）》課程的理論性很強(qiáng)，地方高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生普遍有畏難情緒，沒有學(xué)習(xí)這門課，因此在學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)挖掘》時(shí)必須補(bǔ)充《計(jì)算方法（數(shù)值分析）》的一些內(nèi)容，包括方程根的數(shù)值解法：二分法、迭代法、牛頓（Newton）方法等。

3）朱明主編的《數(shù)據(jù)挖掘》教材其內(nèi)容較多、難度較大，是一本可供研究生和一本高校本科生使用的教材。因此，為了適用于地方高校，必須去掉一些難度較大的內(nèi)容，如：支持向量機(jī)方法、集成學(xué)習(xí)方法、基于粒計(jì)算的關(guān)聯(lián)挖掘、高維海量數(shù)據(jù)的聚類挖掘、基于蟻群算法的聚類挖掘、高維數(shù)據(jù)的異常點(diǎn)檢測、數(shù)據(jù)流異常挖掘、基于小波分析和HL的視頻文本檢測等。

2 《數(shù)據(jù)挖掘》多媒體課件的制作過程

2.1 課件的工具軟件

在進(jìn)行課件的制作之前，首先要選取一個(gè)合適的制作軟件。目前用于開發(fā)多媒體課件的工具有很多，例如：Powerpoint，Wps2000，方正奧思，Toolbook，Authorware 等是比較常用的，還有一些專用的開發(fā)工具，如北大的CAI課件開發(fā)平臺，清華大學(xué)的通用型CAI課件寫作系統(tǒng)等。其中以PowerPoint在高校中的使用最為普遍，它無論是在動(dòng)畫制作的靈活性還是在課件的美觀性上都具有其獨(dú)特的地方，它不僅能夠?qū)旧系闹R形象地展現(xiàn)出來，并能以其強(qiáng)大的文檔編輯功能和交互性來配合教師在教學(xué)設(shè)計(jì)上的創(chuàng)意?；赑owerPoint工具軟件的上述優(yōu)點(diǎn)，故選擇PowerPoint作為開發(fā)多媒體課件的工具軟件。

本課件制作采用的是Microsoft公司開發(fā)的PowerPoint 2007。使用該軟件，用戶能夠輕松制作各種各樣既美觀又富有表現(xiàn)力的圖片、流程圖和表格。Microsoft Office PowerPoint 2007中的很多藝術(shù)效果，都是軟件中自帶的，用戶只要根據(jù)自己的需要來選取不同的效果就可以很輕松地獲得很美觀的圖片。若沒有特殊的要求，用戶不需使用其他軟件對圖片進(jìn)行編輯，只使用軟件中自帶的圖片處理功能就以足夠。而且，Microsoft Office PowerPoint 2007中還包含了 Microsoft Office Word中的文字編輯功能，使用Microsoft Office PowerPoint 2007，就足以對所有的教學(xué)內(nèi)容以及素材進(jìn)行處理。最后，PowerPoint 2007還有很強(qiáng)的交互性，能很好地保證教學(xué)過程的流暢性。

2.2 課件制作的過程

將在制作課件整個(gè)過程中所做到的工作進(jìn)行歸納分析，最后將多媒體課件制作的環(huán)節(jié)及過程總結(jié)為5個(gè)環(huán)節(jié)，如圖1所示。

圖1 多媒體課件制作的環(huán)節(jié)Fig.1 Aspects of making multimedia courseware

1）確立教學(xué)目標(biāo)

在制作整套課件前，教師要做的，是確立本套課件所要達(dá)到的教學(xué)的目標(biāo)，包括：課件的用途，使用的對象，知識的深淺與詳略。

2）總體設(shè)計(jì)

當(dāng)教學(xué)的目標(biāo)確立以后，就可以進(jìn)行課件的總體設(shè)計(jì)?？傮w設(shè)計(jì)是整個(gè)課件制作之中最重要的環(huán)節(jié)，它直接影響到整套課件的質(zhì)量。在此過程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)已確立好的教學(xué)目標(biāo)，選取合適的參考教材和教學(xué)方法，使用怎樣的教材和方法能讓學(xué)生更容易學(xué)習(xí)和理解，是以課件為主導(dǎo)還是為輔助，知識點(diǎn)講授的先后等，都是在課件制作之前應(yīng)該確定下來的，這樣才能夠在之后的制作過程中有明確的標(biāo)準(zhǔn)，避免與當(dāng)初的教學(xué)目標(biāo)背離。

3）大綱設(shè)計(jì)

完成總體設(shè)計(jì)后，就可以根據(jù)選取好的教材，制定出教學(xué)大綱，設(shè)計(jì)好整套課件的樹干。然后再在樹干上添枝加葉，例如：每一頁P(yáng)PT中要顯示什么內(nèi)容，要用到哪些圖片，是否需要聲音素材，頁與頁之間的跳轉(zhuǎn)怎樣，這些工作就在大綱設(shè)計(jì)過程中完成。

4）素材準(zhǔn)備

大綱完成后，就可以根據(jù)大綱去搜集素材，這些素材一般包括文本素材、圖像圖形素材、動(dòng)畫視頻素材，聲音素材等。有些素材可以直接在軟件的素材庫中找到，如PowerPoint中自帶有的多種聲音，粘貼畫等。對于沒有的素材，則必可以通過上網(wǎng)搜集， 或者使用 Word、Soundedit、Photoshop、3dmax等常用軟件編輯得到。

5）制作課件

當(dāng)以上所有工作都完成后，就可根據(jù)大綱的順序，將處理好的素材編輯在一起，這樣課件的初稿就完成了，然后再經(jīng)過多次的修改，課件就算是正式完成。

2.3 課件應(yīng)用舉例

下面主要就“數(shù)據(jù)挖掘的總體過程”為例，說明多媒體課件在《數(shù)據(jù)挖掘》課堂上的使用，如圖2～圖8所示。

圖2 《數(shù)據(jù)挖掘》教學(xué)課件1Fig.2 Multimedia courseware 1

圖3 《數(shù)據(jù)挖掘》教學(xué)課件2Fig.3 Multimedia courseware 2

圖4 《數(shù)據(jù)挖掘》教學(xué)課件3Fig.4 Multimedia courseware 3

圖5 《數(shù)據(jù)挖掘》教學(xué)課件4Fig.5 Multimedia courseware 4

圖6 《數(shù)據(jù)挖掘》教學(xué)課件5Fig.6 Multimedia courseware 5

如圖2～圖8，打開該頁課件，在課件上顯示有代表不同概念的圖片，還有對某個(gè)數(shù)據(jù)挖掘過程的解釋，通過對當(dāng)頁P(yáng)PT進(jìn)行講解，讓學(xué)生能了解過程的第一步。通過第一步進(jìn)行講解后，教師通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)，讓圖片陸續(xù)出現(xiàn)，上個(gè)一個(gè)步驟的講解消失，第二個(gè)步驟的解釋出現(xiàn)，如此類推，直至整個(gè)數(shù)據(jù)挖掘過程講解完成。

3 結(jié)束語

圖7 《數(shù)據(jù)挖掘》教學(xué)課件6Fig.7 Multimedia courseware 6

圖8 《數(shù)據(jù)挖掘》教學(xué)課件7Fig.8 Multimedia courseware 7

現(xiàn)代的教育理論認(rèn)為，學(xué)生是認(rèn)知的主體，教師只對學(xué)生的知識建構(gòu)起幫助和促進(jìn)作用，并不要求教師直接向?qū)W生傳授和灌輸知識?？梢娊處熀蛯W(xué)生的地位與傳統(tǒng)教學(xué)相比已發(fā)生很大的變化[5]。在多媒體技術(shù)不斷普及的今天，多媒體教學(xué)課件以高效的多媒體集成性、便捷的交互性和功能的多樣性等優(yōu)勢為課堂教學(xué)提供了先進(jìn)手段，為教師上課提供了很大的幫助。因此，多媒體課件輔助教學(xué)應(yīng)大力提倡?！稊?shù)據(jù)挖掘》是計(jì)算機(jī)專業(yè)本科教學(xué)的一門新課程，至今未發(fā)現(xiàn)有適合地方高校本科教學(xué)的多媒體課件。為此制作了這個(gè)適用于地方高校本科教學(xué)的《數(shù)據(jù)挖掘》多媒體課件。在該課件的制作中，除了考慮了教師在課堂上的主導(dǎo)地位和體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位之外，還注重地方高校本科教學(xué)和學(xué)生的特點(diǎn)。該課件已在兩屆學(xué)生中使用，收到了良好的教學(xué)效果，并有學(xué)生在計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心刊物上發(fā)表有關(guān)“數(shù)據(jù)挖掘”方面的學(xué)術(shù)論文[6-7]，體現(xiàn)了該課件輔助教學(xué)的良好作用。

[1]朱明.數(shù)據(jù)挖掘[M].2版.合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008.

[2]何克抗.現(xiàn)代教育技術(shù)[M].3版.北京:北京師范大學(xué)出版社，1998.

[3]李勇，徐欽桂，歐陽驥.一種建設(shè)地方高校專業(yè)辦學(xué)特色的思路[J].東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，13（6）：76-79.

LI Yong，XU Qin-gui，OUYANG Ji.A proposal for the development of specialty features in local colleges[J].Journal of Dongguan University of Technology，2006，13（6）：76-79.

[4]焦茂興.試論科學(xué)發(fā)展觀與地方高校學(xué)科建設(shè)[J].宜春學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，32（2）：57-59.

JIAO Mao-xing.Scientific outlook for development and disciplinary construction in local universities[J].Journal of Yichun College，2010，32（2）：57-59.

[5]何克抗.建構(gòu)主義—革新傳統(tǒng)教學(xué)的理論基礎(chǔ)[M].5版.北京:中央廣播電視大學(xué)出版社，1998.

[6]陳勇，余小平，熊金志.一類多項(xiàng)式光滑函數(shù)的逼近精度[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2010，30（8）：2041-2044.

CHEN Yong，YU Xiao-ping，XIONG Jin-zhi.Approximation accuracies of a class of polynomial smoothing functions[J].Journal of Computer Applications，2010，30（8）：2041-2044.

[7]劉纓.人事統(tǒng)計(jì)中的數(shù)據(jù)處理和信息挖掘[J].電子科技，2011（3）：18-19，26.

LIU Ying.Data handling and information mining of personnel statistics[J].Electronic Science and Technology，2011（3）：18-19，26.

Development of“Data Mining” multimedia courseware based on undergraduate teaching of local colleges

XU Jian-min， XIONG Jin-zhi， XIAO Jian， LI Yong， LIU Li-ping
（Computer College，Dongguan University of Technology，Dongguan523808，China）

Data mining is a new course of computer professional.There is no suitable multimedia courseware for undergraduate teaching of local colleges.The shortage of traditional teaching and the superiority of Computer Aided Instruction （CAI） are analyzed.Then， combined with the characteristics of local colleges， a multimedia courseware of “Data Mining” is produced using PowerPoint 2007 for local colleges.In addition， the main process of courseware production is also analyzed.Thus，software support is provided for multimedia teaching of local colleges to this course.

data mining； local colleges； undergraduate teaching； computer aided instruction

TP391

A

1674－6236（2012）05-0001-04

2011-10-17稿件編號：201110075

廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（9151170003000017）；廣東省教育廳計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)項(xiàng)目資助（粵教高函[2010]38號）

徐建敏（1973—），女，河南許昌人，碩士，講師。研究方向：人工智能。