劉媛媛，楊曉敏

(運城學院數(shù)學與信息技術學院，山西 運城 044000)

0 引言

信息化時代，隨著數(shù)據(jù)量的不斷攀升，大數(shù)據(jù)技術推動了信息科學技術的又一次飛躍，加上云計算和人工智能等新型技術的加成，大數(shù)據(jù)技術已經(jīng)成為了激發(fā)生產(chǎn)力的新內(nèi)核[1-2]。基于此，大數(shù)據(jù)相關專業(yè)的建設和改革迎來了新的機遇，大數(shù)據(jù)類課程，旨在培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)、數(shù)據(jù)意識、數(shù)據(jù)思維及數(shù)據(jù)分析能力[3]。

大數(shù)據(jù)類課程具有很強的行業(yè)背景和實踐應用意義，基于問題情境的PBL 教學法非常適用。因此，本文在大數(shù)據(jù)課程的教學過程中引入了PBL 教學模式，分別針對問題情境、教師、學生這三大要素進行了教學設計，設計了與實際應用密切結合的案例，將教師的角色由“信息提供者”調(diào)整為“引導者”，而學生成為了教學過程的中心，并基于PBL 教學模式梳理了實施流程，調(diào)整了考核方案，極大的提升了學生的積極性和自主學習的能力[4]。

1 PBL教學模式簡介

PBL（Problem-Based Learning）是一種以問題為導向的教學模式[5]，該教學模式焦距于問題、教師和學生三大基本要素。其中問題是整個教學方法的中心，通常由教師將真實情境中的各種復雜案例進行引入；學生是學習的主體，通過分組的方式進行問題的分析和討論，并在此過程中逐漸明確思路，確認項目實施方案；教師是教學過程的主導者和輔助者，應密切關注學生的討論狀態(tài)，并適時提供引導，發(fā)現(xiàn)學生閃光點予以肯定，充分調(diào)動學生學習的動力和熱情。

在大數(shù)據(jù)課程教學中融入PBL 教學法，通過把契合相關知識點、符合真實情境的實際應用問題引入教學，來激發(fā)學生的學習興趣，并且在小組討論的過程中更容易發(fā)現(xiàn)自身的優(yōu)勢和知識上的缺陷，為后續(xù)的學習提供更加明確的指導。

2 PBL教學模式下大數(shù)據(jù)課程方案設計

融入PBL 的教學方案包含問題、學生、教師三大要素，本文針對這三大要素分別進行教學設計，明確每個模塊的任務，采用線上線下相結合的混合式教學方式將這三大要素結合在一起，共同完成教學方案的實施[6]。

2.1 PBL教學中問題情境的設計

PBL 教學模式中，問題情境為整個教學過程的核心，本文針大數(shù)據(jù)課程教學的需求，基于實際生活中的案例，設計了貼合教學知識點的實踐項目，針對每一個重要知識點都設計了相應的案例，從數(shù)據(jù)探索、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)模型到模型結果分析等各個環(huán)節(jié)都與實際案例相結合，一改傳統(tǒng)教學方式下的純理論講解，讓學生在分組討論和實踐中獲得了更好的鍛煉。以算法部分為例，其案例設計如表1所示。

表1 算法部分案例設計

2.2 PBL模式下教師角色的定位

在PBL 教學模式下，教師除了講解主要知識點，更主要的職責在于對學生提供指導和評價。首先，教師需要在題目引入時對學生進行引導，結合實際應用，介紹案例背景，引起學生興趣。其次，在學生討論過程中，教師需提供指導，幫助學生制定切實可行的項目方案，確認學生數(shù)據(jù)處理方案是否可行，模型選取是否合適，小組分工是否明確等。最后，學生提交代碼后，需根據(jù)考核方案給出合理的評價。在此過程中，教師需要把握指導的尺度，在首次指導時，可以盡可能詳盡，幫助學生養(yǎng)成良好的習慣，后續(xù)實驗中應逐步減少指導內(nèi)容，培養(yǎng)學生自主解決問題的能力。

因此，在整個PBL 教學過程中教師的角色定位應該是不斷變化的，比如，在學生討論過程中，教師充當?shù)慕巧珵轳雎犝吆陀^察者，但當學生的討論出現(xiàn)問題時，教師應該適當?shù)囊龑Ш蛥f(xié)調(diào)，并密切關注學生在討論過程中的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)學生的閃光點，予以及時的鼓勵，從而調(diào)動起學生的學習熱情。PBL 教學模式中教師的角色定位如圖1所示。

圖1 PBL教學模式中教師的角色定位

2.3 PBL教學模式下學生的學習模式

PBL模式下，學生的角色發(fā)生了改變，由傳統(tǒng)模式下的“被動接受者”轉變?yōu)椤爸鲃犹剿髡摺?。課程改革中，以與學生的生活密切聯(lián)系的問題情境作為引入，更能調(diào)動學生的積極性，學生在興趣的驅(qū)使下搜集資料、討論方案，在討論的過程中通常會暴露知識的盲點，在此過程中，教師加以引導，學生對于知識點的理解無疑會更加深刻。

在整個教學過程中，通過由易至難的案例設計，讓學生逐漸完成更加復雜的數(shù)據(jù)分析任務，逐步提升分析問題、解決問題的能力，并在分工合作的環(huán)境下意識到團隊的重要性，在提高動手能力的同時提高了協(xié)作能力，在遇到困難的情況下由一開始的教師引導逐步過渡到自主探索，自主學習，自己去發(fā)現(xiàn)和轉換復雜的信息，從而構建出自己的理論框架和思維方式。因此，PBL作為一種“主動學習”的方式，其效果和成效要遠遠大于傳統(tǒng)的被動學習。

3 PBL模式下大數(shù)據(jù)課程方案實施

3.1 PBL模式下大數(shù)據(jù)課程方案實施流程

本次融入PBL 的大數(shù)據(jù)課程改革基于一定的應用情境引出知識點，并采用經(jīng)典案例進行講解，更有利于學生掌握。在教學過程中，組織學生以小組為單位，基于問題情境進行討論，完成案例分析任務，具體實施步驟如下。

⑴教師設計多個與實際生產(chǎn)生活相關的項目，創(chuàng)設問題情境，并在該情境中囊括相應理論課程的知識點；

⑵課前，教師將項目下發(fā)，學生組織學習小組，提前準備資料，此時可以輔以慕課資源進行知識面擴展，實現(xiàn)線上線下的混合式教學；

⑶課上，教師有針對性地講解主要知識點并介紹案例背景，充分調(diào)動學生的學習興趣；

⑷小組成員針對案例進行討論，確定技術方案，選擇模型，完成案例分析任務，在此過程中教師負責引導學生，并給予學生適當?shù)闹笇Ш驮u價；

⑸學生以組為單位完成實踐任務，形成分析報告，并進行答辯，闡述數(shù)據(jù)處理方法，建模過程，并對模型進行評估，教師評價方案是否合理，指出學生亮點并給出改進意見。

在此過程中，教師由傳統(tǒng)教學中的主導者成為輔助者，而學生成為整個教學過程的中心，通過自主學習和團隊協(xié)作完成案例的數(shù)據(jù)探索、數(shù)據(jù)處理、建模訓練、模型評估和報告編寫等整個過程，而教師則根據(jù)學生的總體表現(xiàn)給出綜合評價，整個教學模式實施過程計如圖2所示。

圖2 PBL教學模式實施流程圖

3.2 PBL模式下大數(shù)據(jù)課程評價體系

在大數(shù)據(jù)技術課程考核中，由于引入PBL 教學模式，原有的教學評價方式也將進行相應的修改。與傳統(tǒng)的靜態(tài)評價方式不同，PBL 教育模式的評價為一個動態(tài)的過程，即將整個課程看成是一個包含有若干個部分的整體，每一部分都是相互關聯(lián)的，每個項目的階段評價都是一個過渡性的評價。

為了更加科學合理的對學生進行評價，結合大數(shù)據(jù)技術課程實踐性強的特征，構建了多元化的考核方式。首先，課程的考核方案由50%的平時成績和50%的課程期末報告組成，調(diào)整了平時成績的比例，使其達到了50%，更加注重學生在整個學期每一階段的動態(tài)表現(xiàn)。其中平時成績又由20%的平時表現(xiàn)，40%的作業(yè)和40%實驗組成，其中平時表現(xiàn)包括課堂考勤、課堂提問及分組討論中的個人表現(xiàn)等，作業(yè)為課程的階段性作業(yè)，由學生個人完成，而實驗和期末課程的報告則按小組提交。整個考核方案更加注重學生在整個學期的動態(tài)表現(xiàn)，既關注了學生的個人能力，又關注到了小組成員之間的分工合作，能夠更加全面的對學生的學習情況做出評價，從而更好的提高學生的學習積極性。

實施PBL 教學法后，教學實踐的結果表明，學生的平均成績從81.6 分提高到了83.7 分，同時學生自主學習的興趣得到了提高，學生的計算機專業(yè)素養(yǎng)得到了加強，實際操作能力得到了提升，響應了新工科下的教學培養(yǎng)方案。

4 結束語

大數(shù)據(jù)時代背景下，大數(shù)據(jù)課程對于培養(yǎng)具有大數(shù)據(jù)思維的復合型人才具有重要的指導意義，本文在教學過程中應用了PBL 教學模式，以實際應用情境為中心，學生分組討論完成實踐項目。教師由傳統(tǒng)教學模式中的信息傳遞者轉為引導者，充分調(diào)動學生的積極性，這是“新工科”背景下提升學生自主學習積極性、培養(yǎng)學生團結協(xié)作能力和動手能力行之有效的方法，是提升學生專業(yè)核心素養(yǎng)的基礎。PBL 教學模式在實施過程中還存在一些問題，例如同一小組不同學生項目貢獻度的評估，實驗項目選取時難易程度不同造成的最終實現(xiàn)效果的不同等，這也是在后續(xù)的教學工作中需要進一步研究改進的部分。