李 欣

成都錦城學(xué)院計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院，四川 成都 611731

一、布魯姆教育目標(biāo)分類的應(yīng)用背景

布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)誕生于1956年，歷經(jīng)三代作品演化，最終形成布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)思想，當(dāng)前在全世界教育界廣泛采用。其中對(duì)“認(rèn)知領(lǐng)域”的教育目標(biāo)分類，在世界范圍內(nèi)有廣泛而深刻的影響，對(duì)當(dāng)代高校教學(xué)的課程開(kāi)發(fā)、教學(xué)設(shè)計(jì)和考試測(cè)評(píng)有重要指導(dǎo)意義。

布魯姆認(rèn)知教育目標(biāo)分為六個(gè)層級(jí)，即認(rèn)識(shí)、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造［1］。換言之，該教育目標(biāo)分類學(xué)回答了“要把學(xué)生帶到哪里”“怎樣把學(xué)生帶到那里”“如何證明把學(xué)生帶到了那里”的三個(gè)問(wèn)題。而這些問(wèn)題的解決，恰好是高質(zhì)量應(yīng)用型科技人才培養(yǎng)（專業(yè)知識(shí)與技術(shù)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)）的關(guān)鍵因素。由于傳統(tǒng)的授課方式難以滿足對(duì)應(yīng)用型科技人才不同知識(shí)層次的能力培養(yǎng)需要［2］，基于布魯姆教育目標(biāo)分類理論對(duì)新時(shí)代應(yīng)用科技型人才培養(yǎng)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

布魯姆教育目標(biāo)分類認(rèn)知六層次創(chuàng)造性地運(yùn)用到高校教學(xué)中來(lái)，可以把教學(xué)目標(biāo)按三個(gè)層次來(lái)劃分（見(jiàn)圖1）：初級(jí)目標(biāo)對(duì)應(yīng)知識(shí)及理解層，中級(jí)目標(biāo)對(duì)應(yīng)運(yùn)用層（書面+實(shí)踐應(yīng)用，側(cè)重解決問(wèn)題），高級(jí)目標(biāo)對(duì)應(yīng)創(chuàng)新層（分析+評(píng)價(jià)+用科學(xué)的、新的方法解決問(wèn)題）。本文將布魯姆教育目標(biāo)分類認(rèn)知領(lǐng)域理論應(yīng)用于數(shù)據(jù)挖掘原理課程設(shè)計(jì)，并結(jié)合高階項(xiàng)目案例的形式開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂，是前沿學(xué)科與經(jīng)典理論，大數(shù)據(jù)項(xiàng)目與新技術(shù)教學(xué)的初步探索。

二、高階翻轉(zhuǎn)教學(xué)在數(shù)據(jù)挖掘原理課程中的實(shí)踐

（一）高階翻轉(zhuǎn)課程層次設(shè)計(jì)和資源分配

數(shù)據(jù)挖掘原理高階項(xiàng)目翻轉(zhuǎn)側(cè)重于考察學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的運(yùn)用和掌握，相對(duì)于傳統(tǒng)課堂練習(xí)和實(shí)踐，對(duì)創(chuàng)新能力和應(yīng)變能力要求較高。這就要求教師選擇具有代表性的行業(yè)領(lǐng)域并整合行業(yè)大數(shù)據(jù)、構(gòu)建符合應(yīng)用型大學(xué)實(shí)訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)主流就業(yè)趨勢(shì)的項(xiàng)目需求及功能框架。結(jié)合布魯姆教育目標(biāo)分類認(rèn)知領(lǐng)域理論，對(duì)數(shù)據(jù)挖掘原理課程層次設(shè)計(jì)與資源分配設(shè)計(jì)，具體如下：

知識(shí)傳授層面，屬于教學(xué)層次目標(biāo)的低階領(lǐng)會(huì)階段，對(duì)應(yīng)認(rèn)知能力的理解和記憶階段，側(cè)重于基本邏輯思維培養(yǎng)，該階段的任務(wù)要點(diǎn)主要是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)挖掘理論的講解，使得學(xué)生掌握數(shù)據(jù)挖掘的核心流程，如數(shù)據(jù)的探索、數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型建立、模型的評(píng)估優(yōu)化等。掌握主流的算法如分類算法、聚類算法、關(guān)聯(lián)分析的思想原理。由于開(kāi)展高階翻轉(zhuǎn)項(xiàng)目前，已對(duì)本門課程的理論有了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，此處的知識(shí)側(cè)重于知識(shí)體系化思維構(gòu)建和查缺補(bǔ)漏，可借助的教學(xué)資源有錦城學(xué)院大數(shù)據(jù)BI教學(xué)管理平臺(tái)相關(guān)視頻、慕課資源、網(wǎng)易公開(kāi)課視頻等優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)資源，開(kāi)闊學(xué)習(xí)視野，拓展課程體系面，深化鞏固知識(shí)點(diǎn)的理解吸收。

素養(yǎng)培育層面，按照教學(xué)層次目標(biāo)分為中階應(yīng)用和高階綜合兩個(gè)部分。中階應(yīng)用對(duì)應(yīng)認(rèn)知能力的學(xué)以致用階段，側(cè)重遷移性思維培養(yǎng)，該階段主要任務(wù)是學(xué)生能夠按照高階翻轉(zhuǎn)步驟節(jié)點(diǎn)要求，熟練運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘算法的思想，并結(jié)合海量數(shù)據(jù)開(kāi)展數(shù)據(jù)預(yù)處理及特征工程，利用sklearn工具包實(shí)現(xiàn)相關(guān)算法構(gòu)建模型，進(jìn)行訓(xùn)練。該階段的實(shí)施依賴于任務(wù)的有效拆解和原理理論的落地能力，需要借助一定的工程化實(shí)現(xiàn)平臺(tái)如大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、Python集成環(huán)境、百度AIStudio等。高階應(yīng)用對(duì)應(yīng)認(rèn)知能力的綜合創(chuàng)新，側(cè)重系統(tǒng)性思維、批判性思維、創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，該階段主要任務(wù)是深化關(guān)聯(lián)分析、分類分析、聚類分析的原理理解和應(yīng)用，從大數(shù)據(jù)分析熱門行業(yè)電商領(lǐng)域、電力能源領(lǐng)域、移動(dòng)通訊領(lǐng)域的海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中提煉挖掘需求，并由學(xué)生結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘流程進(jìn)行綜合實(shí)戰(zhàn)案例分析、任務(wù)拆解、模型落地，并能掌握根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際所需進(jìn)行知識(shí)的擴(kuò)展能力。

（二）高階翻轉(zhuǎn)的教學(xué)方法設(shè)計(jì)

在教學(xué)方法方面，根據(jù)布魯姆的教育分類學(xué)認(rèn)知領(lǐng)域?qū)哟蔚男枨蟛煌?，可進(jìn)行三方面的設(shè)計(jì)。首先，是低階領(lǐng)會(huì)部分，由于該環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)過(guò)程是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室資源庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)慕課資源等，所以教學(xué)以問(wèn)題導(dǎo)向法為主，通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)向提出針對(duì)知識(shí)點(diǎn)和易出錯(cuò)內(nèi)容的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，提出主觀的見(jiàn)解，再通過(guò)客觀的工程實(shí)踐去驗(yàn)證理論，形成“體驗(yàn)—理解—知道”的學(xué)習(xí)過(guò)程，并在錦城在線課程討論區(qū)分享收獲，鞏固知識(shí)獲取。其次，是中階應(yīng)用部分，主要以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法為主［3］，通過(guò)提供的少量樣例數(shù)據(jù)集按照數(shù)據(jù)挖掘的流程設(shè)計(jì)基本處理步驟，并布置課前作業(yè)要求同學(xué)們課前規(guī)定時(shí)間節(jié)點(diǎn)完成，并由學(xué)生利用錦城在線的作業(yè)互評(píng)功能進(jìn)行相互學(xué)習(xí)，給予對(duì)方合理的評(píng)價(jià)。最后，是高階綜合部分，主要以頭腦風(fēng)暴法為主，結(jié)合中階的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)內(nèi)容及要求，教師督促學(xué)生明確項(xiàng)目具體方向和細(xì)化需求并且落地實(shí)現(xiàn)，形成最終的項(xiàng)目論文或報(bào)告。各小組Team leader牽頭，通過(guò)頭腦風(fēng)暴的形式，產(chǎn)生出高階翻轉(zhuǎn)項(xiàng)目的具體題目和設(shè)計(jì)方案，通過(guò)團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作等方式完成項(xiàng)目，分享展示。

（三）具體要求及關(guān)鍵環(huán)節(jié)

1.提供多樣性的可選高階項(xiàng)目。由于數(shù)據(jù)挖掘原理涉及的算法理論比較多，為了盡可能全面的覆蓋課程知識(shí)點(diǎn)，此處可提供具有行業(yè)代表性的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從有監(jiān)督學(xué)習(xí)、無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)、關(guān)聯(lián)分析三個(gè)方面設(shè)計(jì)項(xiàng)目題目（見(jiàn)表1）。

表1 結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘算法類型設(shè)計(jì)高階項(xiàng)目一覽表

2.以項(xiàng)目流程為驅(qū)動(dòng)，對(duì)所選題目進(jìn)行拆解，老師給出拆解示意步驟，供學(xué)生參考。

明確項(xiàng)目使用的數(shù)據(jù)挖掘算法種類；對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)探索；對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；利用數(shù)據(jù)挖掘原理結(jié)合scikit-learn算法包構(gòu)建模型；模型評(píng)估和優(yōu)化；項(xiàng)目改進(jìn)建議。

3.教師做好整體項(xiàng)目安排計(jì)劃，保證高階項(xiàng)目順利有序開(kāi)展。協(xié)調(diào)內(nèi)容包括項(xiàng)目的啟動(dòng)時(shí)間（本學(xué)期第幾周）、課堂課時(shí)、預(yù)估學(xué)生完成時(shí)長(zhǎng)、項(xiàng)目對(duì)本課程知識(shí)點(diǎn)覆蓋的百分比。預(yù)先考慮項(xiàng)目“做中學(xué)”過(guò)程中可能會(huì)新增的知識(shí)點(diǎn)，及引導(dǎo)學(xué)生尋找自學(xué)方案等。

4.合理設(shè)計(jì)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的組織過(guò)程。以小組為單位自主選題，組內(nèi)通過(guò)討論、頭腦風(fēng)暴等方式明確項(xiàng)目使用的數(shù)據(jù)挖掘算法種類；認(rèn)識(shí)了解業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，探索數(shù)據(jù)特征、數(shù)據(jù)質(zhì)量；組長(zhǎng)協(xié)同組員，網(wǎng)絡(luò)檢索行業(yè)資料，了解關(guān)鍵指標(biāo)，利用數(shù)據(jù)加工指標(biāo)，利用所選擇的數(shù)據(jù)挖掘算法建模，組長(zhǎng)及組員根據(jù)各自的特點(diǎn)分工協(xié)作；完成后展示挖掘過(guò)程及講解核心功能代碼、合理可視化挖掘結(jié)果、撰寫數(shù)據(jù)挖掘子項(xiàng)目報(bào)告。

5.引導(dǎo)學(xué)生形成高階思維（批判性思維和創(chuàng)造性思維）習(xí)慣。數(shù)據(jù)挖掘類的項(xiàng)目具有開(kāi)放性，對(duì)同一方向的模型預(yù)處理步驟、指標(biāo)加工、算法的選擇、參數(shù)選擇，不同小組和同一小組不同成員都會(huì)存在分歧，所以需要引導(dǎo)同學(xué)們尋找解決分歧的合理方法，有序推進(jìn)項(xiàng)目，在具體問(wèn)題中形成批判性和創(chuàng)造性思維習(xí)慣。在此過(guò)程中，老師也可以給出相應(yīng)的專家建議進(jìn)行問(wèn)題引導(dǎo)，如數(shù)據(jù)挖掘模型的優(yōu)劣，可以通過(guò)評(píng)估的方式作為評(píng)判依據(jù)，增強(qiáng)模型泛化能力。

（四）高階翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

高階項(xiàng)目翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的開(kāi)展，是對(duì)學(xué)生項(xiàng)目的階段性總結(jié)和成果驗(yàn)收，該環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為核心，線上線下混合式教學(xué)模式為手段［4］，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新能力，有利于幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、動(dòng)機(jī)，形成良好的解決實(shí)際企業(yè)數(shù)據(jù)問(wèn)題的能力，提升學(xué)生就業(yè)能力附加值。

1.高階翻轉(zhuǎn)課堂課前準(zhǔn)備，利用慕課與超星學(xué)習(xí)通等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布課前核心知識(shí)點(diǎn)視頻資料及高階教學(xué)翻轉(zhuǎn)任務(wù)單，明確課程目標(biāo)和重難點(diǎn)內(nèi)容，給出學(xué)習(xí)方法建議，并進(jìn)行角色分工。課程的開(kāi)展以企業(yè)級(jí)產(chǎn)品匯報(bào)驗(yàn)收會(huì)的形式進(jìn)行，每個(gè)教學(xué)班分成若干個(gè)小組，小組內(nèi)的每位成員賦予不同的角色身份，如產(chǎn)品經(jīng)理、開(kāi)發(fā)經(jīng)理、數(shù)據(jù)挖掘工程師等，使得同學(xué)們具有項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)帶入感，同時(shí)也明確了自己責(zé)任分工，便于工作的開(kāi)展。為增強(qiáng)問(wèn)題回溯時(shí)效性，各個(gè)小組配備問(wèn)題記錄員，負(fù)責(zé)對(duì)本組實(shí)現(xiàn)案例時(shí)遇到的問(wèn)題進(jìn)行記錄并對(duì)問(wèn)題的解決情況進(jìn)行跟蹤。同時(shí)結(jié)合視頻知識(shí)點(diǎn)和項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)理論內(nèi)容布置課前檢測(cè)，捕獲學(xué)生的知識(shí)漏洞，并進(jìn)行學(xué)情分析，構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)畫像，精準(zhǔn)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及偏好。

2.高階翻轉(zhuǎn)課堂課中組織，首先，從問(wèn)題出發(fā)討論交流，結(jié)合學(xué)情分析數(shù)據(jù)，解決同學(xué)們課前理論知識(shí)自學(xué)及項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中的問(wèn)題，展開(kāi)小組討論，引導(dǎo)同學(xué)們歸納問(wèn)題類型，并鼓勵(lì)啟發(fā)有能力的學(xué)生自己回答問(wèn)題和解決問(wèn)題，從而達(dá)到知識(shí)消化與反思的目的。其次，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂參與度，結(jié)合課前資料準(zhǔn)備一些難度適中并且有拓展性的搶答題和小組必答題，檢驗(yàn)自學(xué)的深度和質(zhì)量并給予加分鼓勵(lì)，活躍課堂氣氛；接下來(lái)是項(xiàng)目匯報(bào)環(huán)節(jié)，由于在任務(wù)布置之初，給了每位同學(xué)一個(gè)項(xiàng)目身份，進(jìn)而在驗(yàn)收環(huán)節(jié)，模擬公司數(shù)據(jù)模型項(xiàng)目匯報(bào)流程，由主講人闡述項(xiàng)目的背景、流程的設(shè)計(jì)、完整的數(shù)據(jù)挖掘流程及知識(shí)發(fā)現(xiàn)，同時(shí)項(xiàng)目組各角色工程師，可進(jìn)行角色工作述職，讓學(xué)生有參與項(xiàng)目的成就感和獲得感，并有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的非認(rèn)知能力。每組學(xué)生匯報(bào)完成后，老師根據(jù)學(xué)生的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，提出問(wèn)題，請(qǐng)項(xiàng)目組成員回答，現(xiàn)場(chǎng)摸底項(xiàng)目的熟練程度，并給予項(xiàng)目?jī)?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。同時(shí)良好的高階項(xiàng)目翻轉(zhuǎn)的開(kāi)展要以科學(xué)合理的獎(jiǎng)勵(lì)制度結(jié)合，老師結(jié)合自己的專業(yè)知識(shí)現(xiàn)場(chǎng)打分，并融合學(xué)生互評(píng)的方式，讓學(xué)生具有雙重身份，既是項(xiàng)目匯報(bào)者，也是項(xiàng)目驗(yàn)收者，形成思維能力評(píng)判體系，為今后就業(yè)積累行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。最后，教師總結(jié)項(xiàng)目匯報(bào)中的成績(jī)和不足，做好課堂管控的收尾工作。

3.高階翻轉(zhuǎn)課堂課后鞏固，利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布課后作業(yè)和課外練習(xí)，強(qiáng)化鞏固知識(shí)掌握，并在作業(yè)批改的過(guò)程中，在網(wǎng)絡(luò)慕課討論區(qū)發(fā)布學(xué)習(xí)疑難點(diǎn)討論話題，引導(dǎo)學(xué)生們深度思考積極分享討論，老師同步在線答疑，通過(guò)學(xué)生之間積極參與互評(píng)，達(dá)到學(xué)生自我總結(jié)和思考創(chuàng)新的效果。

（五）高階翻轉(zhuǎn)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系

完備標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)體系是高階項(xiàng)目翻轉(zhuǎn)課堂成功與否的重要保障，也是調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性關(guān)鍵動(dòng)力。項(xiàng)目的評(píng)價(jià)體系主要包括項(xiàng)目完成質(zhì)量、報(bào)告格式、PPT制作、講解表現(xiàn)、問(wèn)題回答等五個(gè)維度。項(xiàng)目產(chǎn)出物評(píng)價(jià)反饋在翻轉(zhuǎn)課程結(jié)束后，反饋學(xué)生并記錄在平時(shí)成績(jī)登記表。

三、結(jié)語(yǔ)

本文將布魯姆教育分類學(xué)認(rèn)知領(lǐng)域理論與大數(shù)據(jù)時(shí)代熱門課程數(shù)據(jù)挖掘原理結(jié)合，以高階項(xiàng)目翻轉(zhuǎn)課堂為例，進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐探索。文中重點(diǎn)探索了教學(xué)過(guò)程中的四個(gè)方面，即在課程層次設(shè)計(jì)和資源分配、教學(xué)方法設(shè)計(jì)、具體教學(xué)活動(dòng)、教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系中，教育目標(biāo)分類學(xué)的實(shí)際應(yīng)用和理論落地。通過(guò)融合科學(xué)成熟的教育理論，更好地保障了高階翻轉(zhuǎn)教學(xué)的成功開(kāi)展?；谡J(rèn)知領(lǐng)域的分級(jí)遞進(jìn)，使得教學(xué)過(guò)程更具有層次性和課程張力，有利于激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新能力，也有利于教師不斷完善教學(xué)過(guò)程，提升自身業(yè)務(wù)水平，教學(xué)相長(zhǎng)，更好地發(fā)揮自身能力。