謝賢芬，古萬榮，王斌會

(1.暨南大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院，廣州 510632；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣州 510642；3.暨南大學(xué)管理學(xué)院，廣州 510642；4.暨南大學(xué)經(jīng)濟管理實驗教學(xué)中心，廣州 510632)

0 引言

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)的興起，社會經(jīng)濟生活各領(lǐng)域產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)信息，例如國家經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)、社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、新聞媒體數(shù)據(jù)、金融股票數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)(視頻、音頻、圖像)、工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)等。海量數(shù)據(jù)蘊含著豐富而寶貴的信息，可以為國家經(jīng)濟決策、社會輿情分析、新聞數(shù)據(jù)挖掘、商業(yè)智能決策、預(yù)警監(jiān)控等提供重要的數(shù)據(jù)支撐與決策依據(jù)。在此環(huán)境下，數(shù)據(jù)挖掘作為最常用的數(shù)據(jù)分析手段在各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)挖掘作為一門應(yīng)用性很強的交叉學(xué)科，涉及的知識內(nèi)容包括統(tǒng)計學(xué)、數(shù)據(jù)建模、分類、算法優(yōu)化、模式識別及預(yù)測等。在數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)課程的教學(xué)過程中，如何基于云平臺和大數(shù)據(jù)處理工具，科學(xué)地講授對多源海量數(shù)據(jù)進行有效的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理及分析的過程，對提高學(xué)生利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)處理各領(lǐng)域問題的能力具有重要的作用。

數(shù)據(jù)挖掘是一門發(fā)展前景廣闊的應(yīng)用型課程，可應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，解決很多實際應(yīng)用問題，因此很多高校在本科相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中均開設(shè)了此課程，該課程的教學(xué)模式研究也得到了不少學(xué)者的關(guān)注。孫瑞娜[1]詳細分析了數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)現(xiàn)狀，認為主要有三個缺點：教學(xué)內(nèi)容難，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高；教學(xué)模式及教學(xué)資源單一；實踐教學(xué)較為欠缺。針對這三個問題提出了解決方案，認為需利用網(wǎng)絡(luò)資源及相關(guān)新信息技術(shù)提高學(xué)生對該課程的興趣，引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)據(jù)挖掘方法進行應(yīng)用，同時通過考核方式的改革，合理分配實踐教學(xué)與理論教學(xué)的學(xué)時，使兩者有機結(jié)合起來，達到更好的教學(xué)效果。同樣認為數(shù)據(jù)挖掘課程實踐部分欠缺的還有文獻[2]，該文提出應(yīng)針對不同的專業(yè)和學(xué)生進行不同的應(yīng)用實踐設(shè)計，對不同學(xué)科的特點對課程進行定位，才能滿足社會實踐的具體需求。黃劍[3]提出了符合數(shù)據(jù)挖掘課程教學(xué)特點的任務(wù)驅(qū)動探究式教學(xué)模式，該教學(xué)模式以學(xué)生為主體，教師的作用主要是負責(zé)組織教學(xué)和布置任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生基于任務(wù)要求學(xué)習(xí)相關(guān)知識，從而提高學(xué)習(xí)的主動性。商俊燕[4]和高銘悅[5]都認為應(yīng)采用以提高學(xué)生分析解決實際問題能力為目標(biāo)的案例驅(qū)動教學(xué)模式，同樣強調(diào)了實踐教學(xué)的重要性，并且要基于學(xué)科特點及人才培養(yǎng)方案來制定案例。郭傳好[6]認為數(shù)據(jù)挖掘課程的教與學(xué)應(yīng)能滿足社會的需求、學(xué)生的需求和學(xué)科專業(yè)的發(fā)展需求，從這三個需求出發(fā)，對該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式等方面進行了深入探討，得到了一些提高教學(xué)質(zhì)量的結(jié)論，如采用多元化的考評方式、考察學(xué)生的創(chuàng)新能力等，以此提升課程教學(xué)質(zhì)量。

除了教學(xué)模式及教學(xué)方法的研究[7-9]之外，也有不少學(xué)者引入各種新教育技術(shù)手段對數(shù)據(jù)挖掘課程進行教學(xué)改革。白妮[10]將“微課”和“雨課堂”智慧教學(xué)平臺結(jié)合起來，對其從課前應(yīng)用、課中應(yīng)用及課后應(yīng)用等多方面進行了分析。陳二陽和袁姜紅[11]深入研究翻轉(zhuǎn)課堂在實訓(xùn)課程中的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)課程中的教學(xué)角色單一的問題。同樣在教學(xué)過程中利用各類智慧教學(xué)平臺的文獻有文獻[12-17]。還有一些文獻是對人才培養(yǎng)模式進行改進，對數(shù)據(jù)挖掘課程中的數(shù)據(jù)思維能力培養(yǎng)方法進行了探索，王建新[18]以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為目標(biāo)，探討了數(shù)據(jù)挖掘課程中數(shù)據(jù)思維能力培養(yǎng)的特征及方式，詳細介紹了相應(yīng)的教學(xué)方案和教學(xué)措施，說明了實踐教學(xué)效果。黃浩等人[19]從數(shù)據(jù)挖掘課程中存在的問題出發(fā)，探討了融合案例穿透教學(xué)、能力拓展比賽等的教學(xué)方法，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升學(xué)生將所學(xué)知識合理應(yīng)用于實際問題的能力。

與前面文獻相比，本文的改進及創(chuàng)新之處在于，將混合式教學(xué)模型與MOOC、雨課堂結(jié)合起來，結(jié)合課程跨學(xué)科的特點，提出將課程教學(xué)內(nèi)容與項目結(jié)合起來，形成“項目式驅(qū)動的案例教學(xué)方法”，解決實踐教學(xué)不足的問題，并對課程的考核和評價方式進行改革。這種方式可使學(xué)生了解學(xué)科前沿與社會發(fā)展需求動態(tài)，在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及動手能力的同時，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造思維能力。教學(xué)改革實踐方面，以暨南大學(xué)公共選修課《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》課程為例，針對該課程的教學(xué)實際狀況，嘗試線上線下混合式教學(xué)模式。這種混合式教學(xué)模式的應(yīng)用實踐，進一步完善并推動了數(shù)據(jù)挖掘課程的教學(xué)改革，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

1 混合式教學(xué)模式

(1)基本概述

混合式教學(xué)(Blending Learning)的概念最早在20世紀(jì)90年代提出，經(jīng)過二十多年的發(fā)展，這種教學(xué)模式得到了極大的提升及應(yīng)用。混合式教學(xué)的演變過程分為三個階段[20]：第一個階段是從20世紀(jì)90年代到2006年，這一階段的側(cè)重點是信息技術(shù)的使用，主要是探討如何利用信息技術(shù)實現(xiàn)線上教學(xué)，嘗試將多種信息技術(shù)應(yīng)用于各類課程的教學(xué)過程中；第二個階段是從2007年到2013年，在信息技術(shù)較成熟的基礎(chǔ)上，著重研究這種混合教學(xué)模式下的師生互動形式，主要探索了如何對教學(xué)模式進行改進，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，以及加強教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的溝通與團體協(xié)作；第三階段是從2014年至今的互聯(lián)網(wǎng)階段，這一階段的重點是將學(xué)生的親身體驗作為關(guān)注重點，整個教學(xué)理念以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，由教師引導(dǎo)學(xué)生進入學(xué)習(xí)體驗之中，引導(dǎo)方式可以是以任務(wù)的形式，也可以是以案例、項目、實驗等形式。因此，這一階段也衍生出多種教學(xué)方式，如虛擬仿真實驗教學(xué)、混合式一流課程教學(xué)，等等。

目前的混合式教學(xué)是在不摒棄傳統(tǒng)線下教學(xué)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字化線上學(xué)習(xí)的長處，充分發(fā)揮教師監(jiān)控教學(xué)過程的引導(dǎo)作用。在整個教學(xué)過程中，要充分體現(xiàn)學(xué)生作為主體的主動性和創(chuàng)造性，其特點主要有四個：第一，學(xué)生應(yīng)具有較強的主動性。根據(jù)課程的培養(yǎng)方案和要求，建立學(xué)習(xí)資源豐富的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺。學(xué)生通過該平臺即可進行課程內(nèi)容的自主學(xué)習(xí)。第二，學(xué)生應(yīng)具有較大的學(xué)習(xí)興趣。課程資源的設(shè)計應(yīng)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣同時也要具有很強的應(yīng)用性。第三，增加教師-學(xué)生及學(xué)生-學(xué)生之間的多元互動，良好的交流及互動是提升學(xué)生能力的一個基本條件。第四，具備監(jiān)控學(xué)習(xí)過程的功能。學(xué)生在學(xué)習(xí)平臺上的瀏覽、學(xué)習(xí)、測試、發(fā)言、提問等情況都應(yīng)記錄并保存下來，為進一步的教學(xué)改革提供數(shù)據(jù)支撐。

(2)線上教學(xué)方式的偏好性調(diào)查

2020年上半年由于受到新冠疫情的影響，很多高校的課程都采用線上教學(xué)的模式，并且是100%的課程內(nèi)容都是線上完成，這無論是對教師還是學(xué)生無疑都是新的體驗和挑戰(zhàn)。為了了解師生對這種純線上教學(xué)模式的真實感受，這里以問卷調(diào)查的形式對這種線上教學(xué)模式進行了調(diào)研?？偣驳玫降挠行柧頂?shù)量是151份(其中，學(xué)生完成的問卷數(shù)是104份，教師完成的問卷數(shù)是47份)。這里主要針對以下三個問題進行線上教學(xué)的偏好性分析。

問題一：您是否愿意接受線上教學(xué)方式？

A.完全接受

B.愿意接受但需改進

C.一般

D.不接受

問題二：您認為百分之幾的線上教學(xué)學(xué)時數(shù)是合理的？

A.0%-10% B.10%-30%

C.30%-50% D.50%-80%

E.80%-100%

圖1及圖2是上述兩個問題的數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖。從圖1可以看出，教師及學(xué)生對“您是否愿意接受線上教學(xué)方式”問題的看法上，大部分都是持贊同的觀點，大部分選擇的是“愿意接受但需改進”，排名第二的是“一般接受”，只有部分師生選擇的是“完全接受”和“不接受”。從圖2可以看出，在問題二的選擇上，無論是教師還是學(xué)生，絕大部分師生選擇的比重是介于10%-50%之間，即：線上教學(xué)學(xué)時數(shù)所占比重不高于傳統(tǒng)教學(xué)學(xué)時數(shù)。另外，沒有教師認為應(yīng)接受100%的線上教學(xué)或傳統(tǒng)課堂教學(xué)。綜上所見，無論是教師還是學(xué)生，都偏向于傳統(tǒng)教學(xué)與線上教學(xué)相結(jié)合的混合教學(xué)模式。

圖1 問卷調(diào)查問題Q1的統(tǒng)計柱形圖

圖2 問卷調(diào)查問題Q2的統(tǒng)計柱形圖

這里，我們還收集了師生對線上教學(xué)的文字性看法，基于這些看法我們繪制了詞云圖，如圖3所示。不難看出，“注意力”、“更難”、“課堂”、“提問”、“互動”、“集中”、“隨堂”、“測試”等表達占據(jù)了詞云圖的絕大部分。從中可以看出，線上教學(xué)的幾個常見特征：學(xué)生注意力更難集中，師生互動的要求更高，課堂的提問及測試是互動的一個重要手段。僅次于這些高頻詞之后的還有“聽課”、“狀態(tài)”、“網(wǎng)絡(luò)”、“睡覺”、“錄播”等。這也表明了線上教學(xué)也不可避免存在著一些缺點，例如相比傳統(tǒng)教學(xué)教師更難了解學(xué)生的聽課狀態(tài)，無法判斷學(xué)生是否在睡覺；另外，線上教學(xué)會受到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的影響，如教學(xué)軟件穩(wěn)定性、寬帶等，因此部分學(xué)生要求對線上教學(xué)過程能夠進行錄制，以便課后可以通過回看視頻進行知識點復(fù)習(xí)。下面在進行混合式教學(xué)模式探索及實踐中，也將從這些方面進行分析，提出相應(yīng)的解決方案。

圖3 師生對線上課程所提意見的詞云圖

2 《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》課程的教學(xué)改革思路

(1)教學(xué)目標(biāo)及混合式教學(xué)總框架

這里，以暨南大學(xué)公共選修課《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》來說明整個教學(xué)改革的思路。該課程遵循學(xué)校的辦學(xué)定位要求，整個教學(xué)過程以學(xué)生為中心地位，課程將根據(jù)內(nèi)招生及外招生的特點，因材施教，實施分類的課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)方式及評價標(biāo)準(zhǔn)，以提高教育教學(xué)的質(zhì)量為最終目的?！稊?shù)據(jù)挖掘與可視化》課程是在大數(shù)據(jù)及云平臺環(huán)境下，應(yīng)用Python語言進行數(shù)據(jù)挖掘及實現(xiàn)可視化，是一門應(yīng)用性極強的課程。本課程主要面向于非計算機專業(yè)，如互聯(lián)網(wǎng)傳媒相關(guān)專業(yè)、經(jīng)濟管理相關(guān)專業(yè)，強調(diào)應(yīng)用性和實戰(zhàn)性，也可以作為計算機專業(yè)或數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)應(yīng)用課程。

本課程通過常見的互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，如新聞爬取與檢索、新聞推薦等綜合應(yīng)用為需求，進而詳細講授基礎(chǔ)編程語法、回歸分析、決策分析、預(yù)測分析和結(jié)果可視化等應(yīng)用理論模塊。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握Python開發(fā)的基礎(chǔ)知識，并基于收集到的計量或計數(shù)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘分析，并將結(jié)果進行可視化。通過本課程的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能夠利用Python語言(開發(fā)平臺、基礎(chǔ)語法、模塊化設(shè)計)可以熟練掌握基本的大數(shù)據(jù)處理和挖掘，并為進一步的大數(shù)據(jù)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

課程將結(jié)合慕課和各種數(shù)字化教學(xué)資源(如雨課堂)，進行線上線下混合式教學(xué)應(yīng)用，特別是2020年因新冠疫情的影響，線上教學(xué)方式在很大范圍內(nèi)得到了實施，取得了較好的教學(xué)效果。根據(jù)該課程的知識內(nèi)容安排，將30%的教學(xué)時間(即12個學(xué)時)實施學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)，與線下教學(xué)(28個學(xué)時)有機結(jié)合起來開展混合式教學(xué)，探索在線課程與本校課堂教學(xué)相融合的混合式教學(xué)模式，促進教學(xué)改革。課程改革內(nèi)容包括課程教學(xué)方式的改革、課程內(nèi)容的改革、互動形式的改革、考核方式的改革等，形成新型的混合式教與學(xué)模型。

該課程的混合教學(xué)模式總框架如圖4所示?？蚣軋D主要包括三大模塊：課程內(nèi)容模塊、教學(xué)模式及案例教學(xué)模塊。

圖4 《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》課程混合式教學(xué)模式框架圖

①課程內(nèi)容模塊主要包括整個課程的知識內(nèi)容，一共有10個章節(jié)，圖4還羅列了每個章節(jié)的學(xué)時分配數(shù)。從圖中可以看到，課程的總學(xué)時數(shù)是40個學(xué)時，第十章數(shù)據(jù)挖掘綜合案例的學(xué)時數(shù)最多，共10個學(xué)時數(shù)，占比為25%。這是因為案例教學(xué)是本課程的重點知識內(nèi)容，目的在于提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘方法解決實際應(yīng)用問題能力。

②課程采用線上線下的混合教學(xué)模式。線下方式采用傳統(tǒng)的面授+上機(占比70%)，線上方式是利用慕課+雨課堂教學(xué)工具(占比30%)。多元統(tǒng)計分析理論知識部分，通過慕課MOOC來完成。而其他線上教學(xué)功能通過雨課堂來實現(xiàn)，具體包括：課前預(yù)習(xí)、在線語音教學(xué)、視頻教學(xué)、課堂測試、課后測試、作業(yè)布置、互動交流及答疑等環(huán)節(jié)。其中，視頻教學(xué)功能可以通過雨課堂在PPT中加入視頻鏈接來實現(xiàn)，從而解決了第二節(jié)中提到的學(xué)生對回看教學(xué)視頻有需求的問題。

③第三個模塊是項目式驅(qū)動的案例教學(xué)模塊。由于該課是公共選修課，選課學(xué)生可能來自不同的專業(yè)，所學(xué)領(lǐng)域可能相差太遠。這里提出采用“項目式驅(qū)動的案例教學(xué)”方法，即學(xué)生通過與老師的科研教學(xué)項目結(jié)合起來，帶領(lǐng)并引導(dǎo)學(xué)生將課程中所學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘方法與實際應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，讓學(xué)生能夠更好地理解其適用性，提高學(xué)生動手能力，實現(xiàn)教學(xué)任務(wù)和項目相結(jié)合的教學(xué)方式改革。

(2)教學(xué)資源建設(shè)

混合式教學(xué)模式下的教學(xué)資源建設(shè)，不同于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，它既包括傳統(tǒng)教學(xué)中涉及的電子版/紙質(zhì)版教學(xué)PPT，數(shù)據(jù)資源庫，還包括音頻教學(xué)資源、視頻教學(xué)資源、課堂測試題、課后測試題以及應(yīng)用案例庫等新型教學(xué)資源。其中，應(yīng)用案例庫的資源建設(shè)方面：除了收集相關(guān)數(shù)據(jù)之外，還要選擇模型方法，對數(shù)據(jù)進行建模和評判，以及數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果的可視化?？偠灾?，教學(xué)資源建設(shè)主要包括以下幾個部分：

①構(gòu)建多領(lǐng)域數(shù)據(jù)資源庫。包括社會運行數(shù)據(jù)、經(jīng)濟金融高頻數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)資源、新聞媒體數(shù)據(jù)等。

②方法模型庫。包括分類分析方法、隨機模擬方法、數(shù)據(jù)壓縮方法、聚類分析方法、多元線性相關(guān)與回歸、綜合評價法、時間序列預(yù)測等方法。

③教學(xué)過程及結(jié)果分析庫。對學(xué)生進行線上課程的各項結(jié)果進行分析。

④課堂測試題庫。建設(shè)與課程相關(guān)的測試題，包括課堂即時測試題及課后試卷兩部分，用以評價學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果，以及促進線上教學(xué)的師生互動。

⑤音頻視頻教學(xué)資源庫。采用慕課+雨課堂教學(xué)技術(shù)平臺，建成在線的教學(xué)資源。學(xué)生通過該平臺進行線上自主學(xué)習(xí)，學(xué)生通過PPT或PDF講義進行預(yù)習(xí)或課后復(fù)習(xí)的過程中，可以邊看邊聽。視頻教學(xué)資源的建設(shè)，學(xué)生更加可以直觀了解整個數(shù)據(jù)挖掘的流程，包括數(shù)據(jù)采集、處理、方法的實現(xiàn)、模型的判斷、預(yù)測及分析過程，極大增強學(xué)習(xí)的趣味性和學(xué)習(xí)的主動性，增進學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐動手與科學(xué)研究能力。

⑥應(yīng)用案例庫。該資源庫的建設(shè)與數(shù)據(jù)資源庫的建設(shè)相對應(yīng)，在與項目需求相結(jié)合的基礎(chǔ)上，本資源庫的建設(shè)既包括在社會經(jīng)濟領(lǐng)域中的應(yīng)用案例(如國家經(jīng)濟發(fā)展的多因素分析、金融股票數(shù)據(jù)的預(yù)測)，也包括工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)的案例，也涉及互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域及新聞媒體領(lǐng)域中的應(yīng)用案例(如新冠疫情與民眾輿情的相關(guān)關(guān)系研究)、P2P網(wǎng)貸等，隨著學(xué)生專業(yè)類別的不斷增加，應(yīng)用案例的范圍也越來越廣。

3 基于項目的案例驅(qū)動、以評促學(xué)的教學(xué)方式

(1)學(xué)生主導(dǎo)的案例式教學(xué)模式

由于課程《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》屬于公共選修課，主要面向非計算機專業(yè)，如經(jīng)濟管理類專業(yè)(經(jīng)濟學(xué)、金融學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、工商管理、會計學(xué)、管理學(xué))，新聞媒體類專業(yè)(新聞學(xué)、傳播學(xué)、廣告學(xué))等。不同專業(yè)的學(xué)生面向的研究領(lǐng)域不同，而他們的最終目的都是為了能夠利用課程所學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)解決實際應(yīng)用中的問題。因此，本課程提出采用“項目式驅(qū)動的案例教學(xué)模式”，在整個教學(xué)過程中與項目相結(jié)合，主要是指與學(xué)生專業(yè)知識領(lǐng)域相關(guān)的項目相結(jié)合。學(xué)生可以自主選擇以個人或小組的形式進行實際案例研究，不同專業(yè)的學(xué)生將結(jié)合實際應(yīng)用背景，將基于Python的數(shù)據(jù)挖掘方法應(yīng)用到案例分析中。項目驅(qū)動的案例式教學(xué)模式見圖5。

圖5 項目式驅(qū)動的案例教學(xué)模式

具體流程如下：

①學(xué)生可根據(jù)自身專業(yè)、項目需求、項目難度或案例研究對象的不同，以1～3人的形式自由組合形成小組。

②根據(jù)案例所依賴項目的實際需求，老師跟每個小組的成員確定數(shù)據(jù)挖掘分析任務(wù)，盡量保證每個小組的案例是不同的。這些案例可具有相同的原始數(shù)據(jù)，但需采用不同的數(shù)據(jù)挖掘分析方法。

③重視解決方法的過程性。即學(xué)生在解決實際問題和案例分析的過程中，重視使用方法和實踐過程的考核。

(2)案例資源“質(zhì)”的提升方案

提升學(xué)生實踐能力最重要的手段之一是課程的案例教學(xué)，而案例的教學(xué)過程中，最重要的是案例的選取。通過參考教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)，對教學(xué)案例進行精心設(shè)計，可以提高學(xué)生的分析能力，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。根據(jù)《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》課程的特點和相關(guān)知識內(nèi)容，我們將案例劃分為四大類：可視化基礎(chǔ)案例、統(tǒng)計方法基礎(chǔ)案例、大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例、提升性教學(xué)案例，每一類均設(shè)計了多個專業(yè)的應(yīng)用案例，具體見表1。

表1 案例資源的分類及子案例

①可視化基礎(chǔ)案例。這部分共包含4個子案例，涉及的專業(yè)有營銷學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、金融學(xué)等，知識點主要是描述性統(tǒng)計分析及各種可視化圖表的使用。

②統(tǒng)計方法基礎(chǔ)案例。這部分共包含5個子案例，涉及的專業(yè)有：新聞媒體類、經(jīng)濟管理類、醫(yī)學(xué)類等專業(yè)。知識點有：相關(guān)分析、多元線性回歸分析、聚類分析、主成分分析、綜合評價法、方差分析、時間序列分析等。學(xué)生通過這些子案例的學(xué)習(xí)，可以深刻理解知識點是如何應(yīng)用的。例如，通過子案例3，學(xué)生可以了解如何進行多因素方差分析，通過子案例4可以知道如何對時間序列數(shù)據(jù)進行預(yù)測分析。

③大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例。由于目前無論是經(jīng)濟社會領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)統(tǒng)計領(lǐng)域、還是新聞媒體領(lǐng)域等，產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)往往是數(shù)量龐大的。因此我們也設(shè)計了三個專門針對大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的案例，涉及的知識點包括如何利用Python進行數(shù)據(jù)爬取，如何基于文本類數(shù)據(jù)(輿情、評論、新聞內(nèi)容等)進行文本分析，并利用詞云圖等進行文本挖掘結(jié)果的可視化。

④提升型教學(xué)案例。這是屬于綜合提高型的案例教學(xué)，包括的知識點更為豐富，是更為復(fù)雜的應(yīng)用案例。往往是用到前面案例涉及的多種方法，側(cè)重點是與項目緊密相關(guān)。

(3)考核及評價方式

本課程實踐教學(xué)內(nèi)容較豐富，因此傳統(tǒng)的采用閉卷的考核方式不適用于本課程。這里結(jié)合課程教學(xué)的目的，從課堂互動、課后交流、案例研究三個方面設(shè)置考核點?？己藘?nèi)容包括：熟悉Python基本語法及可視化；重點掌握數(shù)據(jù)挖掘方法、模型構(gòu)建及使用要點。

考核形式：

①案例分析：根據(jù)確定的案例分析任務(wù)，考核學(xué)生所學(xué)數(shù)據(jù)挖掘方法，考察學(xué)生進行案例分析及解決實際問題的能力，最終須提交案例研究報告，權(quán)重為50%。

②課堂在線測試：根據(jù)考核內(nèi)容建立試題庫，要求學(xué)生課堂上利用云教學(xué)平臺在規(guī)定時間內(nèi)進行在線測試，這里側(cè)重于對理論方法方面的測試，同時也考察學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果，權(quán)重為30%。

③課后在線討論：利用教學(xué)平臺的討論板，教師在討論版塊開設(shè)討論主題，學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)自行跟帖回復(fù)，根據(jù)回復(fù)質(zhì)量給予參與討論的同學(xué)高低不同的獎勵分，權(quán)重為20%。

4 具體實施過程及教學(xué)成效

這里，以課程第七章的第三節(jié)內(nèi)容(ARIMA模型及其在Python中的構(gòu)建)為例，來說明整個課程的教學(xué)設(shè)計思路及實施流程。這一節(jié)的教學(xué)目的、重點難點、內(nèi)容梗概及學(xué)時分配等信息如下：

教學(xué)目的是講授ARIMA模型及其Python實現(xiàn)。重點是ARIMA模型及其原理及相關(guān)時序模型的Python實現(xiàn)兩部分。通過這章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，應(yīng)能了解時間序列數(shù)據(jù)的定義，掌握ARIMA模型的原理及其構(gòu)建?？偟膶W(xué)時分配數(shù)是4個學(xué)時(線下2學(xué)時+線上2學(xué)時)。下面將介紹其具體實施過程以及取得的教學(xué)成效。

(1)教學(xué)實施過程

該案例的目的是使學(xué)生掌握時間序列預(yù)測分析方法，使學(xué)生能夠針對實際應(yīng)用數(shù)據(jù)，建立預(yù)測模型及進行可視化，對模型的合理性及預(yù)測結(jié)果能進行正確的判斷。

圖6 教學(xué)實施過程

具體實施過程主要包括以下六個步驟：

①采用線上+線下的方式，介紹ARIMA方法的基本原理及實現(xiàn)。教學(xué)手段：學(xué)生通過慕課或雨課堂進行課前預(yù)習(xí)(PPT+語音教學(xué))；線下利用面授+上機的混合模式，1學(xué)時。

②以數(shù)字化、可視化展現(xiàn)為主要模擬場，對數(shù)據(jù)進行基本的描述性統(tǒng)計分析，并利用Python進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可視化。教學(xué)手段：面授+上機、課堂測試，形成Python操作步驟的在線視頻教學(xué)，2學(xué)時。

③介紹項目的背景，指導(dǎo)學(xué)生進行數(shù)據(jù)的收集工作。教學(xué)手段：線上指導(dǎo)及交流。

④建立ARIMA模型分析實際數(shù)據(jù)。教學(xué)手段：面授+上機，形成Python操作步驟的視頻在線教學(xué)，1學(xué)時。

⑤對實際應(yīng)用數(shù)據(jù)進行預(yù)測分析，為該案例對應(yīng)的項目解決方案提供依據(jù)。

⑥最后，教師引導(dǎo)學(xué)生對案例進行總結(jié)，同時對案例涉及的知識點進行考核。

(2)教學(xué)成效

本章節(jié)的教與學(xué)過程中，豐富的應(yīng)用案例吸引了學(xué)生的注意力，提高了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的興趣。將案例融合到ARIMA時間序列算法的講授中，增強了線上教學(xué)的效果。具體而言，利用雨課堂課前預(yù)習(xí)，課中互動，課后作業(yè)等層面的功能，極大幫助教師分析課程數(shù)據(jù)，量化分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，實現(xiàn)了精準(zhǔn)教學(xué)。針對線上教學(xué)的優(yōu)勢及缺陷，由于疫情的影響，最近一期的課程教學(xué)全是在線教學(xué)，最大的缺陷是比傳統(tǒng)教學(xué)更難掌握學(xué)生的課堂情況，但可通過雨課堂的考勤記錄、隨機提問、課堂測試、彈屏等方式與學(xué)生進行互動，屏幕后的學(xué)生發(fā)言提問更為積極踴躍，通過課中及課后與同學(xué)們的交流，可以更加了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，學(xué)生對應(yīng)用案例教學(xué)的接受程度更高。總體而言，學(xué)生樂意接受這種新的教學(xué)模式，同時也實現(xiàn)了邊教學(xué)邊考核，教學(xué)效果較好。

5 結(jié)語

本文對線上線下混合式教學(xué)的教學(xué)方法、教學(xué)手段、實踐教學(xué)及考核方式等內(nèi)容進行了詳細介紹，從《數(shù)據(jù)挖掘與可視化》課程的實際教學(xué)改革中進行了分析。特別是以“項目式驅(qū)動的教學(xué)案例”的教學(xué)手段，提高學(xué)生的實踐教學(xué)能力，達到較好的教學(xué)成效。具體而言，主要包括以下幾個方面：

(1)傳統(tǒng)教學(xué)模式與線上教學(xué)密切結(jié)合的生動化課程。在理論學(xué)習(xí)方面，在采用原有的教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，利用慕課+雨課堂進行知識點教學(xué)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力；在實際應(yīng)用方面，采用“項目式驅(qū)動的案例教學(xué)”方式。通過使用多媒體設(shè)計生動的經(jīng)濟運行案例教學(xué)課件，包括如何在云端實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出、可視化、探索性分析、預(yù)測分析和數(shù)據(jù)質(zhì)量管理等。通過項目式案例驅(qū)動的教學(xué)方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和興趣性，增強學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間的良性互動和溝通。

(2)將課程教學(xué)內(nèi)容與項目結(jié)合起來，可使學(xué)生了解學(xué)科前沿與社會發(fā)展需求動態(tài)。課堂上通過內(nèi)容豐富的多領(lǐng)域案例教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生從項目需求出發(fā)去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，從而解決問題。

(3)由于教學(xué)模式的多樣化，與之相對應(yīng)的考核方式也應(yīng)是多樣化的，案例教學(xué)的實施也促成了“邊教學(xué)邊考核”的目標(biāo)。本文提出采用多元化考核評價，教學(xué)過程材料完整，教學(xué)數(shù)據(jù)齊全，過程可回溯，診斷改進積極有效。