趙盼 馬小琴 錢凱 俞文昌

［摘 要］在新工科背景下，基于數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程特點和教學存在的問題，從教學內(nèi)容、教學方法、課程考核等三個方面進行針對性多維度課程改革，通過教學實踐和學生反饋，證明了課程改革的可行性和有效性，為應(yīng)用型本科院校數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程教學提供新的視角和方向，也為大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)需求和高素質(zhì)應(yīng)用型人才的發(fā)展提供支持。

［關(guān)鍵詞］新工科；應(yīng)用型；數(shù)據(jù)可視化；教學改革

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2023.23.070

［中圖分類號］G642 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2023）23-0230-04

［收稿日期］2023-06-20

［基金項目］池州學院線下課程建設(shè)項目（2021XXXKC

08）；安徽省高等學校省級質(zhì)量工程項目（2021cyxy053，2020

kfkc352）；池州學院教學研究項目（2020XJYXM34）；安徽省高校優(yōu)秀青年骨干教師國內(nèi)訪問研修項目（gxgnfx2020113）。

［作者簡介］趙盼（1990— ），女，碩士，講師，主要研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、機器學習；馬小琴（1982— ），女，安徽潛山人，副教授，碩士，主要研究方向：移動數(shù)據(jù)庫、機器學習；俞文昌（1988— ），男，安徽池州人，碩士，講師，主要研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、自然語言處理。

0? ? ?引 言

自新工科提出后，新工科教育教學理念成為我國高校教育改革和發(fā)展的主要方向［1］。學科建設(shè)更加注重實用性、交叉性和綜合性，旨在培養(yǎng)具有專業(yè)理論基礎(chǔ)扎實、工程實踐操作能力強、跨界整合能力強的高素質(zhì)應(yīng)用型人才［2-3］。習近平總書記在視察清華大學時強調(diào)中國高等教育一線的教師群體對學生的培養(yǎng)承擔著重要職責。文獻［4］中提出提高課程站位，全面實現(xiàn)課程在人才培養(yǎng)體系中承擔的任務(wù)，要科學規(guī)劃、科學施教［4］。

隨著人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)迅速發(fā)展，社會對此類新工科人才需求較多，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程作為培養(yǎng)此類人才的一門核心課程，其應(yīng)用工程實踐性較強，綜合性較高。因此對課程提出了更高要求，不僅需要培養(yǎng)學生工程實踐能力、分析解決復(fù)雜工程問題能力，更需培養(yǎng)學生思想品德、職業(yè)素養(yǎng)、家國情懷。亟需對“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”課程教學進行針對性設(shè)

計，進一步提高工科教學質(zhì)量。

1? ? ?數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程特點

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)是一個新興交叉學科，是數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)專業(yè)一門核心課程，有很強的工程實踐和綜合性。課程具有以下三個特征。一是內(nèi)容豐富，技術(shù)發(fā)展較快，需要緊跟互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，不斷更新教學內(nèi)容。二是知識面要求較廣，會涉及到前沿學術(shù)知識，并將其最新成果融入到教學中。三是與統(tǒng)計學、數(shù)學、心理學、藝術(shù)學等多個學科交叉，其工程實踐能力要求較高。課程對學生理論應(yīng)用能力，實踐操作能力、復(fù)雜工程問題的分析解決能力要求較高。

2? ? ?數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程存在的問題

2.1? ?缺乏實踐教學內(nèi)容

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程主要對人類視覺系統(tǒng)的工作原理、可視化設(shè)計的基本原則、可視化類型和方法等內(nèi)容進行教學設(shè)計。在教學過程中經(jīng)常出現(xiàn)過于注重理論知識的全覆蓋和工具的使用，缺乏設(shè)計型的實踐教學內(nèi)容，學生很難將理論知識應(yīng)用到實際項目中解決現(xiàn)實問題。

2.2? ?教學方法單一

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)主要采用課堂教學與課后作業(yè)結(jié)合的傳統(tǒng)教學方法，缺乏新工科建設(shè)思想的引領(lǐng)。課程教學中存在師生之間互動、生生之間互動不夠的問題，會導(dǎo)致學生失去學習興趣和主動學習能力減弱。需要在教學中，增加師生互動來有效促進學生的學習和思考。

2.3? ?考核方式單一

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)考核方式主要是結(jié)合學生出勤情況，實踐項目完成情況，期末考試成績綜合完成課程考核。存在學生只注重項目最終完成，難以充分調(diào)動學生課程學習積極性的缺點。

現(xiàn)代社會對大數(shù)據(jù)人才的需求日益增加，課程內(nèi)容需要更加緊貼現(xiàn)實，教學方法和考核方式需要多樣化，課程改革勢在必行。針對數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程教學中存在的上述問題，從教學內(nèi)容、教學方法、課程考核等三個方面進行針對性課程改革。

3? ? ?數(shù)據(jù)可視化技術(shù)教學改革措施

3.1? ?教學內(nèi)容的更新

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程以新工科建設(shè)思想［5-6］為引領(lǐng)，以學生為中心，重在解決實際工程問題。重點培養(yǎng)學生計算思維能力和編程能力。以項目貫穿課程始終，根據(jù)實際需求，規(guī)劃學習目的，讓每個學生能從項目著手，進行需求分析、分解實際問題、解決復(fù)雜工程問題。

課程實踐項目是課程教學內(nèi)容的重要部分，課程依托于中科曙光公司大數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)平臺，將最新科研成果融入到實踐教學中，增加設(shè)計型實踐項目。課程實踐分為9個項目，分別為8個小項目和1個綜合項目，每個項目預(yù)期學習成果都清晰可見，覆蓋課程知識點的同時，兼顧各知識點和項目間的連貫性和擴展性。

3.2? ?教學方法創(chuàng)新

針對傳統(tǒng)課堂教學，存在教學方法單一，交互性教學不強的問題，以新工科理念為引領(lǐng)，提出一種為學生構(gòu)建良好的教學環(huán)境，采用合理有效的教學方法，應(yīng)用情緒喚醒的培養(yǎng)學生綜合能力的教學方法。合理有效的教學方法是外因，適時情緒喚醒是內(nèi)因。在培養(yǎng)學生過程中，合理有效的教學方法提供學生實現(xiàn)學習目標的外部條件，適時的情緒喚醒激發(fā)學生的學習興趣及其主觀能動性保證實現(xiàn)課程的培養(yǎng)目標。

3.2.1? ?構(gòu)建良好的教學環(huán)境

良好的教學環(huán)境對學生成長發(fā)展至關(guān)重要，主要從下面3個方面構(gòu)建。首先，積極開展課程思政。教學中有意、有機、有效地融入優(yōu)秀中華傳統(tǒng)文化，提煉蘊含的文化基因，對學生進行思政教育。其次，培養(yǎng)良好的師生關(guān)系。針對現(xiàn)代大學生個性更鮮明，自我意識強，責任意識薄弱等特點，采用新思想、新策略開展教學工作，培養(yǎng)學習上師生、生活中朋友的良好師生關(guān)系，建立學生對課堂和教師的認同感和歸屬感。最后，采取合理有效的教學方法。時常鼓勵良好的成長型學習，必要時給予適當批評等多措并舉的教學。最終會在學生間相互產(chǎn)生正向影響，形成良好的教學環(huán)境。

3.2.2? ?采用合理有效的教學方法

教學活動的實施需要講究方法，更要體現(xiàn)教學藝術(shù)。在新工科理念指導(dǎo)下，教學中有目的開展課堂討論，鼓勵學生提出并分析問題。鼓勵開展小組合作分享自己所學，小組成員可以在課堂上與同學、教師分享小組所做專題報告，并回答同學和教師提出的問題。利用學習通、雨課堂等平臺促進師生課外交流，加強交互式教學。

例如在講解“復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化概述”時，不能僅從技術(shù)的角度講“復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化方法”，而要從真實世界與虛擬世界越來越密不可分，帶來的高復(fù)雜度的高維多元化數(shù)據(jù)綜合講解為什么要進行復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化，以及復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化存在的挑戰(zhàn)。

3.2.3? ?實施適時的情緒喚醒

德國學者帕克讓，國內(nèi)學者董妍、俞國良等均指出，在教學或?qū)W習過程中，學生的學業(yè)學習、課堂教學與學生各種情緒密切相關(guān)，為激發(fā)學生學習興趣及其主觀能動性，實現(xiàn)課程培養(yǎng)目標，在教學中需要對學生適時采用不同方式多角度、全時段地實施情緒喚醒。

課堂開始時，通過展示一段小視頻或者小故事吸引學生注意力，讓學生快速進入課堂，然后通過師生互動，將學生注意力及時轉(zhuǎn)移到教師身上，再正式進入課程內(nèi)容教學，使得師生達到同頻共振，調(diào)動課堂氛圍，奠定課堂教學基礎(chǔ)。課堂進行過半時，學生注意力會逐步下降，可通過講些中華傳統(tǒng)文化、勵志故事、國際時事等方式實施情緒喚醒。不僅可以對學生進行課程思政教育，而且可以調(diào)動學生學習情緒，保障良好的教學效果。

3.3? ?考核方式多樣化

傳統(tǒng)考核方式主要是根據(jù)學生出勤情況，實踐項目設(shè)計與完成情況、期末考試成績綜合完成?？己朔绞竭^于單一，使得學生只注重項目最終完成，但難以充分調(diào)動學生學習積極性，需要創(chuàng)新課程考核方式。為了全面踐行新工科理念，提出一種實踐性更強、綜合性更高、以賽促學的考核體系。

該考核體系采用分組教學、過程化考核相結(jié)合的綜合型考核方式，將課程過程性評價與總結(jié)性評價有機結(jié)合起來。考核主要包括課堂出勤率及表現(xiàn)、小組項目匯報及專題報告、競賽獲獎、期末考試成績四個部分，比重分別為20%，30%，10%，40%。課程考核的具體實施方法為：

（1）分組教學。教學中采用分組教學，能活躍課堂研討氣氛，顯著促進學生之間相互交流學習。鼓勵小組成員在相互探討中創(chuàng)新，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，相互補充，共同進步，更好錘煉學生團隊合作能力。學習知識最好的辦法就是嘗試用簡潔清晰的語言向他人講授。在準備過程中進行精心選題和設(shè)計陳述邏輯，在潛移默化中加深對選題內(nèi)容的理解。受此啟發(fā)，要求小組成員以合作方式完成專題報告，并回答其他小組同學和老師問題。同時還要求小組成員合作完成項目，進行項目匯報和答辯。

（2）過程化考核。實施分階段全面考查學生學習效果的過程化考核，主要分為小組考核與個人考核。小組考核包括，小組成員需按要求合作完成專題報告和實踐項目。專題報告除了可以緊扣課程教學內(nèi)容外，還可將前沿話題引入到專題報告中。需要在課堂上與同學、教師分享小組所做專題報告，并回答同學和教師提出的問題。實踐項目考核主要是根據(jù)任務(wù)分配、數(shù)據(jù)解讀、設(shè)計與實現(xiàn)、項目匯報和答辯、總結(jié)不足等任務(wù)給出相應(yīng)分數(shù)。個人考核主要包括競賽獲獎、期末卷面考核和平時課堂出勤及表現(xiàn)。鼓勵學生參加各類學科競賽或者創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，以賽促學，并根據(jù)獲獎情況確定分值。以課程期末卷面考核作為主要考核依據(jù)，將學生平時課堂出勤率及課堂上參與問題探討的表現(xiàn)作為個人考核的額外加分項。課程考核體系，如圖1所示。

4? ? ?實踐效果

對池州學院的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)專業(yè)兩屆學生實施了新教學模式后，期末卷面考核成績比未實施之前得到了明顯提高，且最終綜合成績高于80分的人數(shù)比未實施之前分別增加了4.1%和4.6%。

課程教學結(jié)束后，對班級學生進行“學生學習興趣及能力提升情況”的問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，87%學生對課程學習產(chǎn)生更加濃厚的興趣，23%學生在學習過程中發(fā)現(xiàn)自己內(nèi)驅(qū)力得到加強，61%學生認為自己的合作、創(chuàng)新、思考、表達、等各種能力得到提升。由調(diào)查結(jié)果可知，實施新教學模式后，除了學生的整體成績得到提高外，學生還能認識到自己存在哪些方面的不足，進而提升相應(yīng)能力。

5? ? ?結(jié)束語

在新工科理念引領(lǐng)下，根據(jù)應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)目標，以學生為中心，培養(yǎng)“十四五”規(guī)劃和二○三五年遠景目標所需人才。結(jié)合課程在教與學中存在的問題，從教學內(nèi)容、教學方法、課程考核等三個方面進行針對性改革，并在池州學院大數(shù)據(jù)與人工智能學院的“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”課程中開展實踐，學生反饋的結(jié)果表明課程改革的可行性和有效性，課程教學質(zhì)量得到提高，為應(yīng)用型本科院校的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程教學改革提供新的視角和方向。

主要參考文獻

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