面向?qū)W生計算思維培養(yǎng)的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)課程體系建設模式探究

崔琳 吳孝銀 張志偉

摘? ?要：以面向?qū)W生計算思維能力的培養(yǎng)為目標，根據(jù)數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)特點，文章探討了此專業(yè)課程體系特點及建設模式，從教學資料編制、教學實踐平臺搭建、立體化課程資源建設和教學評價4個方面提出了改革思路，再配以混合式的教學方式和教學手段，為數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)課程建設提供借鑒。

關鍵詞：計算思維;數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè);課程體系建設

隨著社會的進步和科技的發(fā)展，人類已經(jīng)邁入大數(shù)據(jù)時代。我國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)近年來蓬勃興起，無論是以百度、阿里、騰訊為代表的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，還是一批正在崛起的大數(shù)據(jù)分析技術企業(yè)，大數(shù)據(jù)技術已成為“互聯(lián)網(wǎng)+”與“工業(yè)4.0”時代推動社會進步的重要引擎。因此，大數(shù)據(jù)應用技術人才供不應求。在此背景下，國務院《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》中指出要加強專業(yè)人才培養(yǎng)，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)由此順勢而生。為了使此專業(yè)培養(yǎng)出的人才能夠快速適應當今社會發(fā)展的需求，如何建立面向?qū)W生計算思維培養(yǎng)的大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系是一個非常值得研究的方向。

1? ? 大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系構成

數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)旨在培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展的高素質(zhì)復合應用型人才。所培養(yǎng)出的畢業(yè)生應掌握自然科學和人文社科基礎知識、具有較為扎實的大數(shù)據(jù)理論和基礎知識、能夠熟練使用大數(shù)據(jù)采集、存儲、處理與分析等技術進行各行業(yè)大數(shù)據(jù)分析、處理、服務、開發(fā)工作，專業(yè)培養(yǎng)方向一般包含大數(shù)據(jù)開發(fā)和大數(shù)據(jù)分析方向。圍繞數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和專業(yè)方向的要求，所設置的課程體系一般包含“通識教育課程（分為必修課程和選修課程）”“基礎認知課程”“大類教育課程”“專業(yè)核心課程”“專業(yè)實踐課程”“專業(yè)拓展能力培養(yǎng)課程”“雙創(chuàng)教育課程”“綜合拓展課程”。其中，在此課程體系下，主干課程包含“數(shù)據(jù)結(jié)構與算法”“數(shù)據(jù)庫技術及應用”“Python語言程序設計”“數(shù)據(jù)挖掘與分析”“機器學習導論”“大數(shù)據(jù)采集與預處理”“大數(shù)據(jù)平臺核心技術”“大數(shù)據(jù)可視化技術”“應用統(tǒng)計學及R語言應用”等。

2? ? 計算思維的主要思想

2006年，美國卡內(nèi)基梅隆大學周以真教授首次提出了計算思維的概念。計算思維就是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學廣度的一系列思維活動，其具有強大的創(chuàng)新能力[1]。數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)的培養(yǎng)目標旨在為社會各行業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)復合型創(chuàng)新人才，培養(yǎng)復合型創(chuàng)新人才的核心環(huán)節(jié)就是要讓學生使用計算機科學和數(shù)據(jù)科學的基礎概念對問題進行求解和分析，即形成計算思維。學生通過系統(tǒng)學習大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系，掌握數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)的基本理論、基本知識和基本技能，并通過一定的工程實踐訓練，培養(yǎng)學生的大數(shù)據(jù)采集、存儲、處理與分析、傳輸與應用能力，使學生具有大數(shù)據(jù)分析及應用開發(fā)的初步經(jīng)驗和項目實施的基本能力，具有一定的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，適應技術進步和社會需求變化。在學生擁有一定能力的基礎上，才能更好地把計算思維方法（遞歸、抽象、分解、歸納等）融入分析問題和解決問題的學習和實踐過程中。大數(shù)據(jù)專業(yè)學生計算思維形成是一個相互促進和循環(huán)往復的過程，如圖1所示。

3? ? 面向?qū)W生計算思維培養(yǎng)的大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系建設模式探究

遵循學生是整個學習過程的主體，教師主要起輔導和幫助學生學習的現(xiàn)代教育技術思想，認真探究面向?qū)W生計算思維培養(yǎng)的大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系應如何構建，主要從以下4點研究了大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系建設模式。

3.1? 教學材料編制力求達到工程教育專業(yè)認證要求

工程教育專業(yè)認證是一種確認工科專業(yè)畢業(yè)生是否符合行業(yè)認可要求的評價機制，它要求工科專業(yè)課程體系要圍繞學生畢業(yè)能力達成進行設置。數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)是一個新興學科，圍繞工程教育專業(yè)認證要求，結(jié)合人才培養(yǎng)目標，要做好宏觀和微觀教學材料規(guī)范化建設。宏觀方面做好“四規(guī)劃兩標準”的研制，“四規(guī)劃兩標準”指學科專業(yè)建設發(fā)展規(guī)劃、專業(yè)建設發(fā)展規(guī)劃、實驗室建設發(fā)展規(guī)劃、課程建設與教材發(fā)展規(guī)劃、專業(yè)標準及課程標準;微觀方面做好“三綱兩書兩冊”的編制，“三綱兩書兩冊”包括理論課程教學大綱、實驗（實訓）課程教學大綱、實習教學大綱、實驗（實訓）指導書、實習指導書、實習過程管理手冊、畢業(yè)設計（論文）過程管理手冊。要強化規(guī)范，應對工程教育專業(yè)認證的新形勢，力求做到課程與崗位能力對接、人才培養(yǎng)與企業(yè)標準對接，為建立面向?qū)W生計算思維能力培養(yǎng)的大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系打好扎實的地基[2]。

3.2? 實踐平臺建設能夠滿足專業(yè)人才培養(yǎng)的需要

數(shù)據(jù)科學實踐性極強，學生的工程素養(yǎng)需要在適當?shù)膶嵺`平臺上強化。各高校應根據(jù)人才培養(yǎng)目標需求和自身條件，從硬件與軟件兩個方面建設數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術實踐平臺。分布式并行大數(shù)據(jù)計算平臺和大數(shù)據(jù)教學實訓平臺主要用于大數(shù)據(jù)存儲、分析、計算與實訓教學，是大數(shù)據(jù)專業(yè)硬件設備建設中首要考慮的平臺。在大數(shù)據(jù)軟件平臺建設中，Hadoop和Spark是并行分布式處理首選軟件。大部分大數(shù)據(jù)實踐平臺一般都有相應用程序接口（Application Program Interface，API），供大數(shù)據(jù)專業(yè)師生完成大數(shù)據(jù)應用技術具體項目和二次程序開發(fā)使用。基于所搭建的實踐平臺，學生能夠?qū)嵤┐髷?shù)據(jù)應用技術項目，為培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力創(chuàng)造了條件[3]。

3.3? 構建能夠支撐混合式翻轉(zhuǎn)教學的立體化課程資源

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和校園泛在學習模式的滲透，為開展網(wǎng)上教學和基于移動互聯(lián)網(wǎng)的移動學習應用提供了便捷的多樣化學習環(huán)境。為培養(yǎng)學生的計算思維創(chuàng)造更好的條件，在教師為主導和學生為主體的教育理念的指導下，打造集課堂資源、網(wǎng)絡線上資源、實踐教學資源為一體的立體化課程資源模式[4]。在此立體化資源支撐下，實現(xiàn)混合式翻轉(zhuǎn)教學。所構建的課程資源方便學生在教師的啟發(fā)和引導下進行自主學習，學生也可以對一些重點難點內(nèi)容進行反復學習，加深對知識點的掌握和理解，提高學習效率，從而實現(xiàn)從傳授知識到學生思維能力培養(yǎng)的無縫結(jié)合。

3.4? 采取面向?qū)W生計算思維能力培養(yǎng)的評價方式

在培養(yǎng)學生的計算思維的理念指導下，結(jié)合大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系特征，按照是否達到“技能訓練→能力培養(yǎng)→思維形成”的要求，構建貫穿于混合式教學每一環(huán)節(jié)的評價體系。除了注重對學生的學習結(jié)果考核外，還要對學生的學習過程進行評價，向?qū)W生公開所有的平時成績，在平時成績的驅(qū)動下，提升學生學習的自覺性與時效性[5]。另外，要大力加強教師對學生線上學習環(huán)節(jié)的考核和監(jiān)督，教師可以根據(jù)學生線上學習的情況，對學生進行個別化指導。

4? ? 結(jié)語

文章探討了數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術新興學科專業(yè)課程體系建設的相關問題，從面向?qū)W生的計算思維培養(yǎng)角度出發(fā)，提出了基本思路與建設方案。將計算思維融合與課程體系教學實踐中，不但能夠提高學生的學習積極性，更重要的是能夠培養(yǎng)學生形成正確的思維方法和解決問題的能力，拓展了教學的深度和廣度，對數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)建設有著一定的參考價值。

[參考文獻]

[1]崔琳，宋啟祥.面向計算思維的多維混合式翻轉(zhuǎn)教學模式研究—以“數(shù)據(jù)庫原理”課程為例[J].攀枝花學院學報，2017（2）：100-105.

[2]賀文武，劉國買.數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)核心課程建設的探索與研究[J].教育評論，2017（11）：31-35.

[3]張志偉，房愛東，崔琳，等.新工科背景下大數(shù)據(jù)專業(yè)建設探究[J].攀枝花學院學報，2018（5）：107-111.

[4]李秀麗.我國大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀及思考[J].凱里學院學報，2019（6）：74-77.

[5]賈蓓.學科融合視角下的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)人才培養(yǎng)思考[J].大學教育，2020（1）：166-169.