基于地方高校本科教学的《数据挖掘》多媒体课件的开发

徐建敏，熊金志，萧 健，李 勇，刘立平

（东莞理工学院 计算机学院，广东 东莞 523808）

基于地方高校本科教学的《数据挖掘》多媒体课件的开发

徐建敏，熊金志，萧 健，李 勇，刘立平

（东莞理工学院 计算机学院，广东 东莞 523808）

《数据挖掘》是计算机专业的一门新课程。针对该课程至今未发现有适合地方高校本科教学的多媒体课件的问题，分析了《数据挖掘》传统教学存在的不足和多媒体辅助教学（Computer Aided Instruction，CAI）的优越性，结合地方高校的特点，分析了课件制作的主要过程，使用PowerPoint 2007制作课件的方法，开发了一个适合地方高校教学的多媒体课件，为地方高校开展《数据挖掘》课程的多媒体教学提供了软件支持。

数据挖掘；地方高校；本科教学；多媒体课件

随着信息时代的高速发展，数据资源的日益剧增，人们认识到学习好《数据挖掘》课程的迫切性。《数据挖掘》作为计算机专业的一门新课程，已成为计算机等专业一门重要的专业课[1]。通过学习数据挖掘，能方便人们将现今巨大的数据资源转换成有价值的信息与知识，并能够为人们制定科学决策提供必要的支持。随着新研究的不断涌现，本门课程的教学内容日渐丰富，对教学的要求不断提高。在传统的教学模式中，知识的传教只能通过书本上的文字和老师的板书讲解，知识的传播过于生硬，学生对于知识的吸收显得十分被动。另外，在传统的教学模式中，老师很难用语言来描述书本上一些抽象的、理想化的、空间立体化的概念和模型，而且在有限的学时中，还要花时间去写板书，这些对于提高教学质量来说是十分不利的。因此，在知识和教学理念都不断更新的今天，想要提高教学质量，必须采用信息化的教学方式——多媒体辅助教学。实验心理学家特瑞赤拉做过一个关于人类获取信息的途径的著名实验，结果证实：人类获取的信息83%来自视觉，11%来自听觉，3.5%来自嗅觉，1.5%来自触觉，1%来自味觉。多媒体课件大量地集成了文字、图像、视频、声音等多媒体资源，其提供的外部刺激涉及到视觉和听觉等。这样通过多种感官的刺激所获取的信息量，比单一的听讲多得多[2]。因此在“数据挖掘”多媒体课件设计过程中，有效地利用其巨大的集成性，制作出内容精炼而丰富的课件，对积极调动学生的兴趣和更好地理解和掌握教学内容具有极重要意义。

近年来，随着多媒体技术的迅猛发展，多媒体课件作为计算机辅助教学实施的重要工具，凭借其声色并茂、视听结合、交互性强、功能多样、容易操作等特点，已被广泛运用到多个领域当中，如：个人演讲、高校教学、公司培训等，收到了很好的效果。多媒体课件使传统单一的教学形式变得丰富多彩，减少教师的板书量的同时，还能营造出更适合学生学习的视听环境，对教学革新，提高教学质量十分有利，尤其是对于《数据挖掘》这门既强调理论和算法，又强调实际应用的课程来讲，更显得十分必要。鉴于《数据挖掘》这门新课程至今未发现有适合地方高校本科教学的多媒体课件，笔者制作了本课件。

1 地方高校《数据挖掘》课程内容的取舍

地方本科高校一般来说是二本学校，一个明显的事实是，和那些一本的高校相比，本科教学在很多方面至少目前难以按照他们的要求来要求这些二本地方高校，因此应该用一种新的要求来指导我们取舍《数据挖掘》课程的内容。这个思路对该课程的教学非常关键。具体说，在课程内容的取舍过程中，必须考虑到地方高校自己的定位、专业的定位，以及生源的基础，而不能不切实际地和同那些一本高校去比[3-4]。因此，地方高校《数据挖掘》多媒体课件的制作，必须考虑到课程的基本要求和地方高校本科的特点。

1.1 课程的基本要求

《数据挖掘》是“计算机科学与技术”专业本科的一门专业课程，总学时数约50。其基本要求是：

1）使学生能够理解和掌握有关数据挖掘的基本概念、基本原理、基本方法与基本技术；

2）了解如何利用现有的一些工具来解决一些简单的实际问题，为今后从事相关工作和研究打下较好的基础；

3）掌握数据挖掘在计算机应用领域中的功能与地位、数据清理技术、属性相关分析方法、分类学习方法、关联规则分析方法、聚类分析方法等；

4）理解数据挖掘的定义、处理流程、数据泛化和概要描述的概念、分类和预测的概念、聚类分析的概念和分类等；

二要加大治理投入。首先，中央应尽量保持投资稳定，项目实施方案一经审批就应严格执行，按时足额下达投资，确保治理工作能够按计划有序顺利实施。其次是国家应及时根据市场化运作及规范管理的要求，紧密结合当前市场建材、人工及税费价格情况，根据定额尽快对石漠化投资标准和工程单价进行科学核定，适当提高补助标准和投资强度，确保投资概算能够满足实际工作需要，提高设计方案的科学性和可操作性。第三是建议取消地方配套，在进一步加大相关项目整合力度的同时，在人工种草措施中适当考虑一定数量的牲畜配套，解决种草户养不起畜禽的困难，提高其发展种、养业及保护现有人工草地的积极性和主动性。

5）了解概念对比描述、神经网络分类、分析异常数据、复杂数据分析、web信息挖掘、web使用挖掘、网络安全数据挖掘、视频挖掘和视频分析等。

1.2 地方高校的特点

地方高校一般为二本学校，其特点包括：

1）学生的入学成绩普遍比一本高校低，因此基础相对较差，学习理论性强的课程其能力也相对较差。

2）培养学生的目标不是研究型人才，而是应用型人才。

3）其定位不是研究型大学，而是教学型大学。

1.3 课程内容的取舍

二本院校选择的教学内容以朱明主编的 《数据挖掘》教材为主，其他参考资料为辅。

1）本课程涉及多种理论和实现算法，先修课程包括：《数理统计》、《计算方法（数值分析）》、《数据库原理》、《离散数学与数据结构》。但由于《计算方法（数值分析）》课程的理论性很强，地方高校计算机专业的学生普遍有畏难情绪，没有学习这门课，因此在学习《数据挖掘》时必须补充《计算方法（数值分析）》的一些内容，包括方程根的数值解法：二分法、迭代法、牛顿（Newton）方法等。

3）朱明主编的《数据挖掘》教材其内容较多、难度较大，是一本可供研究生和一本高校本科生使用的教材。因此，为了适用于地方高校，必须去掉一些难度较大的内容，如：支持向量机方法、集成学习方法、基于粒计算的关联挖掘、高维海量数据的聚类挖掘、基于蚁群算法的聚类挖掘、高维数据的异常点检测、数据流异常挖掘、基于小波分析和HL的视频文本检测等。

2 《数据挖掘》多媒体课件的制作过程

2.1 课件的工具软件

在进行课件的制作之前，首先要选取一个合适的制作软件。目前用于开发多媒体课件的工具有很多，例如：Powerpoint，Wps2000，方正奥思，Toolbook，Authorware 等是比较常用的，还有一些专用的开发工具，如北大的CAI课件开发平台，清华大学的通用型CAI课件写作系统等。其中以PowerPoint在高校中的使用最为普遍，它无论是在动画制作的灵活性还是在课件的美观性上都具有其独特的地方，它不仅能够将书本上的知识形象地展现出来，并能以其强大的文档编辑功能和交互性来配合教师在教学设计上的创意。基于PowerPoint工具软件的上述优点，故选择PowerPoint作为开发多媒体课件的工具软件。

本课件制作采用的是Microsoft公司开发的PowerPoint 2007。使用该软件，用户能够轻松制作各种各样既美观又富有表现力的图片、流程图和表格。Microsoft Office PowerPoint 2007中的很多艺术效果，都是软件中自带的，用户只要根据自己的需要来选取不同的效果就可以很轻松地获得很美观的图片。若没有特殊的要求，用户不需使用其他软件对图片进行编辑，只使用软件中自带的图片处理功能就以足够。而且，Microsoft Office PowerPoint 2007中还包含了 Microsoft Office Word中的文字编辑功能，使用Microsoft Office PowerPoint 2007，就足以对所有的教学内容以及素材进行处理。最后，PowerPoint 2007还有很强的交互性，能很好地保证教学过程的流畅性。

2.2 课件制作的过程

将在制作课件整个过程中所做到的工作进行归纳分析，最后将多媒体课件制作的环节及过程总结为5个环节，如图1所示。

图1 多媒体课件制作的环节Fig.1 Aspects of making multimedia courseware

1）确立教学目标

在制作整套课件前，教师要做的，是确立本套课件所要达到的教学的目标，包括：课件的用途，使用的对象，知识的深浅与详略。

2）总体设计

当教学的目标确立以后，就可以进行课件的总体设计。总体设计是整个课件制作之中最重要的环节，它直接影响到整套课件的质量。在此过程中，设计者应根据已确立好的教学目标，选取合适的参考教材和教学方法，使用怎样的教材和方法能让学生更容易学习和理解，是以课件为主导还是为辅助，知识点讲授的先后等，都是在课件制作之前应该确定下来的，这样才能够在之后的制作过程中有明确的标准，避免与当初的教学目标背离。

3）大纲设计

完成总体设计后，就可以根据选取好的教材，制定出教学大纲，设计好整套课件的树干。然后再在树干上添枝加叶，例如：每一页PPT中要显示什么内容，要用到哪些图片，是否需要声音素材，页与页之间的跳转怎样，这些工作就在大纲设计过程中完成。

4）素材准备

大纲完成后，就可以根据大纲去搜集素材，这些素材一般包括文本素材、图像图形素材、动画视频素材，声音素材等。有些素材可以直接在软件的素材库中找到，如PowerPoint中自带有的多种声音，粘贴画等。对于没有的素材，则必可以通过上网搜集， 或者使用 Word、Soundedit、Photoshop、3dmax等常用软件编辑得到。

5）制作课件

当以上所有工作都完成后，就可根据大纲的顺序，将处理好的素材编辑在一起，这样课件的初稿就完成了，然后再经过多次的修改，课件就算是正式完成。

2.3 课件应用举例

下面主要就“数据挖掘的总体过程”为例，说明多媒体课件在《数据挖掘》课堂上的使用，如图2～图8所示。

图2 《数据挖掘》教学课件1Fig.2 Multimedia courseware 1

图3 《数据挖掘》教学课件2Fig.3 Multimedia courseware 2

图4 《数据挖掘》教学课件3Fig.4 Multimedia courseware 3

图5 《数据挖掘》教学课件4Fig.5 Multimedia courseware 4

图6 《数据挖掘》教学课件5Fig.6 Multimedia courseware 5

如图2～图8，打开该页课件，在课件上显示有代表不同概念的图片，还有对某个数据挖掘过程的解释，通过对当页PPT进行讲解，让学生能了解过程的第一步。通过第一步进行讲解后，教师通过点击鼠标，让图片陆续出现，上个一个步骤的讲解消失，第二个步骤的解释出现，如此类推，直至整个数据挖掘过程讲解完成。

3 结束语

图7 《数据挖掘》教学课件6Fig.7 Multimedia courseware 6

图8 《数据挖掘》教学课件7Fig.8 Multimedia courseware 7

现代的教育理论认为，学生是认知的主体，教师只对学生的知识建构起帮助和促进作用，并不要求教师直接向学生传授和灌输知识。可见教师和学生的地位与传统教学相比已发生很大的变化[5]。在多媒体技术不断普及的今天，多媒体教学课件以高效的多媒体集成性、便捷的交互性和功能的多样性等优势为课堂教学提供了先进手段，为教师上课提供了很大的帮助。因此，多媒体课件辅助教学应大力提倡。《数据挖掘》是计算机专业本科教学的一门新课程，至今未发现有适合地方高校本科教学的多媒体课件。为此制作了这个适用于地方高校本科教学的《数据挖掘》多媒体课件。在该课件的制作中，除了考虑了教师在课堂上的主导地位和体现学生学习的主体地位之外，还注重地方高校本科教学和学生的特点。该课件已在两届学生中使用，收到了良好的教学效果，并有学生在计算机专业的核心刊物上发表有关“数据挖掘”方面的学术论文[6-7]，体现了该课件辅助教学的良好作用。

[1]朱明.数据挖掘[M].2版.合肥:中国科学技术大学出版社，2008.

[2]何克抗.现代教育技术[M].3版.北京:北京师范大学出版社，1998.

[3]李勇，徐钦桂，欧阳骥.一种建设地方高校专业办学特色的思路[J].东莞理工学院学报，2006，13（6）：76-79.

LI Yong，XU Qin-gui，OUYANG Ji.A proposal for the development of specialty features in local colleges[J].Journal of Dongguan University of Technology，2006，13（6）：76-79.

[4]焦茂兴.试论科学发展观与地方高校学科建设[J].宜春学院学报，2010，32（2）：57-59.

JIAO Mao-xing.Scientific outlook for development and disciplinary construction in local universities[J].Journal of Yichun College，2010，32（2）：57-59.

[5]何克抗.建构主义—革新传统教学的理论基础[M].5版.北京:中央广播电视大学出版社，1998.

[6]陈勇，余小平，熊金志.一类多项式光滑函数的逼近精度[J].计算机应用，2010，30（8）：2041-2044.

CHEN Yong，YU Xiao-ping，XIONG Jin-zhi.Approximation accuracies of a class of polynomial smoothing functions[J].Journal of Computer Applications，2010，30（8）：2041-2044.

[7]刘缨.人事统计中的数据处理和信息挖掘[J].电子科技，2011（3）：18-19，26.

LIU Ying.Data handling and information mining of personnel statistics[J].Electronic Science and Technology，2011（3）：18-19，26.

Development of“Data Mining” multimedia courseware based on undergraduate teaching of local colleges

XU Jian-min， XIONG Jin-zhi， XIAO Jian， LI Yong， LIU Li-ping
（Computer College，Dongguan University of Technology，Dongguan523808，China）

Data mining is a new course of computer professional.There is no suitable multimedia courseware for undergraduate teaching of local colleges.The shortage of traditional teaching and the superiority of Computer Aided Instruction （CAI） are analyzed.Then， combined with the characteristics of local colleges， a multimedia courseware of “Data Mining” is produced using PowerPoint 2007 for local colleges.In addition， the main process of courseware production is also analyzed.Thus，software support is provided for multimedia teaching of local colleges to this course.

data mining； local colleges； undergraduate teaching； computer aided instruction

TP391

A

1674－6236（2012）05-0001-04

2011-10-17稿件编号：201110075

广东省自然科学基金项目（9151170003000017）；广东省教育厅计算机科学与技术实验教学示范中心建设项目资助（粤教高函[2010]38号）

徐建敏（1973—），女，河南许昌人，硕士，讲师。研究方向：人工智能。