余 勝，謝 莉，袁輝勇

（韶關(guān)學(xué)院 信息工程學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005）

隨著社交網(wǎng)絡(luò)、自媒體和云計(jì)算等新技術(shù)的快速興起與發(fā)展，對(duì)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理技術(shù)的提升是完成大數(shù)據(jù)處理與分析的關(guān)鍵。在此情況下，高校如何建立有效的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)課程體系是培養(yǎng)大數(shù)據(jù)處理相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的基礎(chǔ)[1-2]。

大數(shù)據(jù)處理技術(shù)是一門(mén)理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程，具有新穎性、內(nèi)容范圍廣、多學(xué)科交叉和難度大等特性，在推薦系統(tǒng)、商務(wù)數(shù)據(jù)分析和潛在客戶價(jià)值分析等多個(gè)方面有成功應(yīng)用[3]。大數(shù)據(jù)處理技術(shù)課程對(duì)理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用都有很高的要求，學(xué)生需要有很好的概率論、線性代數(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等理論基礎(chǔ)[4]，也需較強(qiáng)的C++、Python等程序編寫(xiě)能力。在這門(mén)課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)能力各不相同，部分學(xué)生的理論知識(shí)基礎(chǔ)要扎實(shí)些，也有部分學(xué)生擅長(zhǎng)程序的編寫(xiě)，同時(shí)也存在少部分學(xué)生理論和實(shí)踐基礎(chǔ)都不強(qiáng)。在這樣的情況下，教師若以統(tǒng)一的教學(xué)模式開(kāi)展教學(xué)肯定難以滿足不同層次學(xué)生的需求[5]。為了增加學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣并提升課程的教學(xué)質(zhì)量，有必要對(duì)現(xiàn)有“一刀切”“滿堂灌”的教學(xué)方法進(jìn)行改革，設(shè)計(jì)以滿足不同層次的學(xué)生需求為目的的分層次任務(wù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式。

1 分層任務(wù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)

分層教學(xué)模式是當(dāng)前較為關(guān)注的一種教學(xué)方式。它依據(jù)學(xué)生不同的基礎(chǔ)情況，把學(xué)習(xí)劃分成不同的層次。在具體的教學(xué)過(guò)程中，教師根據(jù)學(xué)生層次的不同設(shè)置不同難易度的學(xué)習(xí)任務(wù)小組。通過(guò)學(xué)習(xí)任務(wù)小組的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)不同學(xué)生大數(shù)據(jù)處理技術(shù)知識(shí)的層次化學(xué)習(xí)，逐步提升全班學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提升課堂教學(xué)效果。

1.1 任務(wù)層次設(shè)計(jì)原則

大數(shù)據(jù)處理技術(shù)課程是我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)云計(jì)算方向的選修課程，課程的教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題，如數(shù)據(jù)的清洗過(guò)濾、商務(wù)潛在客戶挖掘等，同時(shí)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)如某個(gè)數(shù)據(jù)處理解決方案對(duì)特定問(wèn)題的可行性分析，并利用基本的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)評(píng)估數(shù)據(jù)處理結(jié)果的性能。因此，在課程任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)過(guò)程中，依據(jù)教材章節(jié)中相關(guān)技術(shù)、原理、特征等內(nèi)容，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、中級(jí)和高級(jí)三個(gè)不同難易度層次，滿足不同基礎(chǔ)層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

1.2 任務(wù)層次設(shè)計(jì)內(nèi)容

課程層級(jí)教學(xué)中分層內(nèi)容的設(shè)計(jì)是整個(gè)分層任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)和核心，需要教師把大數(shù)據(jù)處理技術(shù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)融合貫通，綜合考量課堂情況設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、中級(jí)和高級(jí)三個(gè)層次化任務(wù)案例。

任務(wù)案例基本上遵循知識(shí)點(diǎn)由簡(jiǎn)到難全覆蓋的原則，對(duì)每一個(gè)任務(wù)案例的設(shè)計(jì)都是邀請(qǐng)專(zhuān)業(yè)組老師以及學(xué)生研討、修正、再研討、再修正反復(fù)完善的過(guò)程。確保在能反映教學(xué)相關(guān)內(nèi)容的同時(shí)，能夠有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、提升教學(xué)效果，最終達(dá)到學(xué)生綜合專(zhuān)業(yè)能力提升的目的。以商品零售購(gòu)物籃分析案例為例，可以布置成不同層次的任務(wù)：基礎(chǔ)任務(wù)為根據(jù)給定的數(shù)據(jù)，應(yīng)用Apriori算法分析商品之間的關(guān)聯(lián)性，并根據(jù)模型分析結(jié)果給出相應(yīng)的銷(xiāo)售策略，其中Apriori算法通過(guò)調(diào)用Scikit-learn的API函數(shù)實(shí)現(xiàn)；中級(jí)任務(wù)為在基礎(chǔ)任務(wù)的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析Apriori和FP-growth兩種關(guān)聯(lián)規(guī)則算法各自的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景；高級(jí)任務(wù)為在中級(jí)任務(wù)的基礎(chǔ)上，小組成員自己用python等編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)相關(guān)關(guān)聯(lián)規(guī)則算法，并對(duì)現(xiàn)有關(guān)聯(lián)規(guī)則算法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法的有效性。

1.3 案例分層任務(wù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)實(shí)施

分層任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)是針對(duì)不同層次水平的學(xué)生而分配不同難易度任務(wù)的教學(xué)方式，因此首先需要根據(jù)學(xué)生此前與本課程關(guān)聯(lián)課程的學(xué)習(xí)成績(jī)進(jìn)行分組，也可以由學(xué)生自由組合。分組后根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)生的意愿進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，發(fā)揮分層任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的最大效果。以商品零售購(gòu)物籃分析為例說(shuō)明分層任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的實(shí)施過(guò)程。基本步驟是學(xué)生的分組、提前一周發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)生查找任務(wù)相關(guān)的資料、課堂知識(shí)的講解、分組討論。在商品零售購(gòu)物籃分析案例中，分析帶噪聲的原始數(shù)據(jù)的難度要高于預(yù)處理好后的數(shù)據(jù)，通過(guò)API函數(shù)調(diào)用相關(guān)分類(lèi)算法要比自己編寫(xiě)算法容易很多，自己設(shè)計(jì)分類(lèi)算法是鍛煉所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，難度最大。每個(gè)小組根據(jù)自身的情況選擇適合本小組的任務(wù)。本課程設(shè)計(jì)的綜合案例如表1所示。表1中給出了3個(gè)綜合案例，其中任務(wù)A是基礎(chǔ)任務(wù)，最為容易；任務(wù)B是中等難度，需要對(duì)所學(xué)知識(shí)有較深的理解；任務(wù)C是綜合應(yīng)用，難度最高。圖1是教學(xué)過(guò)程中，我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)2016級(jí)和2017級(jí)學(xué)生對(duì)案例1商品零售購(gòu)物籃分析任務(wù)的選擇情況統(tǒng)計(jì)。兩個(gè)年級(jí)的學(xué)習(xí)基本都有50%的學(xué)生選擇了任務(wù)A，兩個(gè)年級(jí)分別有13.4%和12.8%的學(xué)生選擇了任務(wù)C。這也體現(xiàn)了部分基礎(chǔ)較好的學(xué)生會(huì)選擇難度更大的任務(wù)，提升自己的專(zhuān)業(yè)綜合能力。

圖1 案例1商品零售購(gòu)物籃分析學(xué)生任務(wù)選擇情況

分層任務(wù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)實(shí)施中，教師主導(dǎo)課堂內(nèi)討論是實(shí)施的關(guān)鍵。分層任務(wù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)容易導(dǎo)致部分學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握不全面。而通過(guò)開(kāi)展課堂內(nèi)討論活動(dòng)，促使完成不同任務(wù)項(xiàng)目的學(xué)生可以相互談?wù)?、學(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，對(duì)完成相對(duì)簡(jiǎn)單任務(wù)的學(xué)生也可以完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)知識(shí)的全面吸收與掌握。同時(shí)，通過(guò)談?wù)?、相互提?wèn)與回答，可以培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)和溝通能力、提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。圖2為我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)2016級(jí)和2017級(jí)學(xué)生共145人對(duì)采取分層任務(wù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方式的滿意度調(diào)查統(tǒng)計(jì)情況，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，有105位同學(xué)認(rèn)為分層任務(wù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式能提高對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣，會(huì)主動(dòng)投入更多的學(xué)習(xí)時(shí)間。

圖2 學(xué)生滿意度調(diào)查

2 多元評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)

科學(xué)合理的評(píng)價(jià)體系是設(shè)計(jì)一套完整有效教學(xué)方法的保障。在分層任務(wù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)中，需要改變以往以單一考試成績(jī)?yōu)橹饕罁?jù)的考核方式。根據(jù)教學(xué)方式的改變，考核方式需要更加注重學(xué)習(xí)過(guò)程、小組任務(wù)完成情況、課堂談?wù)摰膮⑴c度等多種方式相結(jié)合的多元考核評(píng)價(jià)方式。這可以有效扼制學(xué)生平時(shí)不參與小組任務(wù)和討論、僅注重考試的現(xiàn)象。促使學(xué)生從本課程開(kāi)始就進(jìn)入到被考核的狀態(tài)，同時(shí)學(xué)生將主動(dòng)積極的進(jìn)行課程預(yù)習(xí)、參與本小組的任務(wù)、參與課題討論、接受評(píng)價(jià)的教學(xué)方式。圖3所示為我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)2015級(jí)、2016級(jí)和2017級(jí)3個(gè)年級(jí)期末綜合測(cè)評(píng)成績(jī)分布情況，其中2015級(jí)共91名學(xué)生，采取的是傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)方式。對(duì)比三個(gè)年級(jí)的成績(jī)情況，發(fā)現(xiàn)通過(guò)實(shí)施分層任務(wù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革，學(xué)生的成績(jī)有了較大幅度的提升。2016級(jí)和2017級(jí)約有45%的學(xué)生成績(jī)?cè)?0－90分之間，成績(jī)整體呈正態(tài)分布。

圖3 三個(gè)年級(jí)學(xué)生成績(jī)分布情況

3 結(jié)束語(yǔ)

大數(shù)據(jù)處理技術(shù)課程采用分層任務(wù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法改變了以往教師“滿堂灌”的教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生高度參與，激勵(lì)學(xué)生完成高難度項(xiàng)目的綜合教學(xué)改革，扭轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)教學(xué)模式“一刀切”被動(dòng)學(xué)習(xí)效果不理想的狀況。改革后的教學(xué)方式從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，充分考慮學(xué)生本身知識(shí)的積累情況，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力。從三個(gè)年級(jí)的學(xué)生成績(jī)統(tǒng)計(jì)情況看，分層任務(wù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。本研究成果目前主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的課程教學(xué)中，方法成熟后也可以應(yīng)用到其他偏實(shí)踐的課程教學(xué)中，同時(shí)也可以部分借鑒到理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程教學(xué)中。