數據科學與大數據技術專業數學類課程教學改革探析

李艷秋 于炎 李婧蕊

【摘要】教育水平需與時俱進，改革已成為必然.高等教育已在改革之列，近年來各高校教學改革成果顯著.文章基于數據科學與大數據技術專業數學類課程的高校教學改革，通過分析數據科學與大數據技術專業的特點和大數據專業數學類課程教學改革的現狀，探討基于數據科學與大數據技術專業數學類課程教學改革中存在的問題和應對措施，并提出改革相應的完善建議.

【關鍵詞】數據科學與大數據技術；數學類課程；教學改革

【基金項目】吉林省教育科學“十四五”規劃2021年度課題《新工科背景下數據科學與大數據技術專業數學課程體系構建研究》，課題批準號：GH21278.

引 言

隨著互聯網的普及，5G移動網絡高速發展，云計算、互聯網應用日益豐富，同時產生的數據逐年倍增，使得人們對于數據的處理提出了更新和更高的要求，從計算機系統結構到商業的運營，再到人類的思維方法，都隨著大數據而進行變革.如今數據挖掘在網絡產業和電子商務獲得了廣泛運用，作為積極適應經濟社會發展的需求和科技產業的轉型.數據科學與大數據技術專業也逐步變成熱門專業，為了適應社會發展的需求以及向社會輸送相關人才，高校學科建設者們也提出了相關策略和改革途徑.

一、數據科學與大數據技術專業的相關概述

（一）數據科學與大數據技術專業的特點

數據科學與大數據技術專業特點與大數據自身特點有著不可分割的關系.研究機構Gartner將大數據定義為一種具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力來處理海量、高增長率和多樣化的信息資產.而大數據專業正是從大數據應用角度結合大數據的特點，幫助人們解決各行各業中大數據實際應用的難題.因此，數據科學與大數據技術專業的特點也是多元化的.第一，數據科學與大數據技術專業具有應用價值較高的特點.當下大數據已經廣泛應用于各行各業，未來發展趨勢中，大數據的應用對各行各業有著關鍵性作用.第二，數據科學與大數據專業具有專業性、復雜性較強的特點.專業性體現在數據科學與大數據技術專業專注于大數據的實際應用，擁有著較強的技術性，需要體系化、專業化的專業知識體系所支撐；復雜性則體現在數據科學與大數據技術專業學科知識體系的構建需要計算機科學與技術、數學與應用數學等專業學科基礎知識的支撐.第三，大數據專業在適用上具有廣泛性、普遍性的特點.這種廣泛性和普遍性主要體現在網絡科技時代，只要有網絡科技的應用，必然會產生網絡信息數據，也必然會涉及大數據的應用：小到生活中個人手機儲存信息的管理，大到企業網絡化辦公信息數據的處理.

（二）基于數據科學與大數據技術專業數學類課程教學改革的現狀

數據科學與大數據技術專業的目標是培養工程應用型人才，專業對數學知識和數學素養具有較高的要求.各高校在對數學類課程的設置方式上主要從兩個角度進行設置，一種設置方式是以高等數學、線性代數等公共數學為主的課程設置，設置課程包括：高等數學、離散數學、應用多元統計分析；另一種設置方式是以數學分析、高等代數等數學專業課為主的課程設置，設置課程包括：數學分析、高等代數、空間解析幾何、概率論與數理統計.

隨著數據科學與大數據技術專業的發展，高校已經認識到數學類課程對于大數據專業的重要作用及其重要影響.西安交通大學、西北工業大學對于數學類課程從教學模式、教學內容、課堂形式、課程考核規則等方面提出了課程改革的具體措施.寧德師范學院從課前、課中、課后三個教學環節，結合教學類電子資源與數學類課程的特點，提出了高校數學類課程的改革建議.馬鞍山學院從教師觀念、大數據知識與數學知識的相關性、大數據技術對數學教學的輔助三個角度對高校數學類課程進行教學改革.延邊大學、杭州電子科技大學、哈爾濱理工大學對數學類課程從教學方法和手段、教學評價、相關保證措施三個方面共同提出對高校數學類課程進行教學改革.

二、大數據專業數學類課程教學改革的困境

（一）“學生參與度”不理想

在我國當前的高校教育中，教師一直主導課堂，并未結合專業所授課程特點、人才市場需求、學校特點等方面來進行授課，多以灌輸式教學模式為主，教學過程中學生缺乏參與感.教學理念向教學目標、教學任務看齊，沒有以學生為中心，導致學生缺少個性化的培養.教學內容除課程內容外并無相關延伸，難以滿足學生的學習需求.久而久之，學生的課堂參與度下降，學習氛圍下降、學習的積極性變差.

（二）師資分配不合理

高校數學教師的教學任務重，分配教學任務時，通常會按照教師經驗或者個人意愿進行分配，整個分配過程中，沒有考慮學科融合與銜接的問題.而數學課程比較抽象，覆蓋知識面廣，不同基礎的學生，需要補充的內容和授課的進度是不一樣的.而由于師資有限，合班上課成普遍現象，教師只能以同一標準進行授課和講解，就會導致一部分學生沒有掌握基本的運算，也不能進行應用以及運算.

大數據專業在后續課程學習上，對數學知識依賴度是非常大的，但大部分數學課程的教師都是數學專業科班出身，又經常給不同專業的學生上課，無暇長期地深入了解專業需要，只是在從理論知識和理論框架上思考如何教會數學，無意識地減少了對知識點實際應用方面的介紹，同時忽略對于學生解決實際問題能力的培養，忽略專業課中的需求.而專業課的老師，在教授專業課程時，學生由于數學知識的薄弱，導致專業課也沒有學習好.

（三）考核評價體系不完善

教學評價模式單一，數據采集方式單一，并不能從多維度客觀、公正、準確地評價學生的學習情況，難以真實促進教師教學水平和教學能力的提升.大多數高校的數學類課程考評方式采用“平時成績+期末成績”，期中、期末考試成績在總成績中最少占百分之七十，而期末考試一般考查的是理論知識，那么部分學生就會采用考試前“突擊”、死記硬背等方式來應對，成績缺少可靠性和科學性，讓學生忽略了日常學習的積累，這樣的學習態度不利于數學素養和能力的形成.

（四）大數據應用意識薄弱

大數據專業數學類課程教學改革的成功與否，與高校師生大數據應用意識的強弱息息相關.從高校教師方面來看，我國當前大多數高校教師年齡偏大，雖然在知識儲備、學術科研、教學上都有著較為豐富的經驗，但在網絡科技信息時代的沖擊下，很多教師都難以跟上時代步伐，無法適應網絡科技帶來的變化，有些教師甚至秉持反感、消極的態度，更不會進行主動學習以適用網絡科技給教學、生活帶來的變化，因此在日常的教學活動中也不會有應用大數據的意識.從學生方面來看，雖然高校大學生對于新鮮事物接受能力較強，但在虛擬網絡中對相關信息的處理能力、辨別能力較弱.往往會被不良的網絡信息所侵蝕，進而在大數據的應用上，大多數高校大學生都難以與學業相結合，反而偏向于與學業無關的網絡娛樂活動.以上兩個方面導致學生大數據應用意識缺乏正確引導，無法培養出正確的大數據應用意識相關教學活動學生也難以配合.除此之外，還有高校教學改革方案或者措施較為生硬的原因.同時，教學改革方案的執行作為任務部署實施，卻未組織教師進行相關培訓，以及校園軟硬件設施未及時進行完善，導致缺乏教學改革氛圍，也就難以培養高校師生大數據應用的意識.

三、基于數據科學與大數據技術專業數學類課程教學改革的完善建議

大數據相關技術中很多內容都需要應用數學知識，即大數據專業的根基是數學，數據科學與大數據技術專業是數學專業課的延伸，二者是相輔相成的，大數據的廣泛應用也推動著應用型本科數學類課程的發展.對于大數據專業的學生而言，如果數學專業課基礎扎實，那么學習專業課能起到事半功倍的效果.這就體現了高校對于專業人才輸送的成功，也體現了數學類課程對于大數據專業人才培養有著重要的作用.

（一）豐富課堂教學活動，提高學生參與度

教師要積極探索多元化的教學模式，在大數據專業背景下，根據培養目標、教學目標以及學生基礎，結合“藍墨云班課”共享學習資源，采用靈活多樣的教學手段進行啟發式教學，在講解核心知識點時，可以結合數學軟件，幫助學生理解相關數學知識，讓學生明白如何利用理論知識來解決實際問題.同時，大數據專業可為學生自主學習過程中提供大量的網絡學習資源，教師也可在數學類課程中開展線上線下混合式教學的模式.

教學理念需與時俱進，適時更新教學理念.大數據時代背景下教師需充分利用大數據，在教學中以學生為主體，根據收集的學生學習數據因材施教，制訂個性化的人才培養方案.教學內容可依托于豐富的數學類課程，同時利用大數據提供更多的可借鑒參考的教學內容資料，對數學類課程的教學內容進行補充.學校可用大數據為數學類課程提供更多且更為優質的教學資源.

（二）優化師資分配機制

針對目前存在的師資分配簡單問題，從全局角度規劃師資分配方案.長期選派同一教師進行講授，鼓勵教師與大數據專業的教師進行共同科研與教學，對于數學類的專業基礎課，選派數學專業教師和大數據專業教師合作講授同一門課程.以本專業為例，以數學專業教師作為主導，大數據專業教師為輔助進行講解，數學專業教師負責課程理論部分，大數據教師負責配以案例.數學專業和大數據專業的教師共同承擔同等的教學職責，根據課程內容和自身專業，挑選合適的章節進行講解.負責同一門課程的教師可以相互聽課、互相提出意見和建議，取長補短、共同進步.

（三）健全考核評價體系

新時代背景下，高校應依托大數據的應用建立更為完善的教學評價體系，打破傳統教學評價的局限性，可采用線上線下相結合模式，形成教師與學生的雙向互評體系.

為了能將課上課后緊密融合，對課程評價方式進行更改，加大過程性考核即平時成績的比重，教師可采用通過“藍墨云班課”發布學習資源以及學習任務的形式學生完成布置的任務可以獲得經驗值，這些經驗值按照一定的加權作為過程性考核的成績，占最終總成績的40%.每名學生的經驗值都是“即時反饋”，這樣能夠增加學生的成就感、滿足感，提高學習興趣，也督促學生養成良好的學習習慣.

（四）強化師生的大數據應用意識

高校師生的大數據應用意識薄弱，是基于大數據專業數學類課程進行教學改革中首要解決的問題.解決之根本在于塑造高校師生對于大數據應用的興趣，在生活中逐漸滲透大數據，使其認識到大數據應用所帶來的價值，從而提高高校師生對于大數據應用的主動性，加強高校師生的大數據應用意識.從高校教師方面來看，學校需要加強高校教師網絡科技和大數據應用的相關培訓，通過培訓讓教師了解網絡科技，在生活中享受網絡科技帶來的便利.同時，加深教師對教育大數據的意識，感受大數據應用在精準教學、個性教學、多元化教學評價、教育精準決策與管理上帶來的教學改革的價值.除此之外，在高校教師的考核中，可將是否具有大數據應用意識作為考核標準，以此加快教師大數據意識的培養進程.比如，可從日常教學中是否利用大數據分析學生的成績、學生的學習時長、課程完成度等情況進行考量.從高校學生方面來看，學生的大數據應用意識因年齡和所處時代原因，不需要刻意培養.教師需要關注的是怎樣引導學生將大數據應用意識的重心放到學習中，以及如何糾正部分學生錯誤的大數據應用意識.因此，在日常教學活動中，教師需要開設相應的大數據應用活動，在課其中加入與專業結合的大數據應用，轉移學生大數據應用意識中的重心.同時學校應多開展與大數據應用的活動，比如舉辦講座、參觀網絡科技公司、舉辦比賽等，培養學生對大數據應用的興趣，使其樹立正確的大數據應用意識.

結 語

大數據專業數學類課程的建設，目前還處于改革階段，面對大數據時代的迅猛發展，教師應該積極主動地更新教學理念，這樣才能跟上時代的腳步，才能培養出適應社會發展的應用型本科人才.這個過程中雖然不可避免地會遭受到困難與挫折，只有在困難中積累經驗，在挫折中成長，才能探索出成功的教學模式.

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