新工科背景下程序設計課改助推大數據專業人才培養研究

摘要：大數據技術專業作為一門新工科專業，在新一輪產業變革中有著明顯的就業需求與優勢，而程序設計課程是大數據專業人才培養的基石，在大數據技術專業升級的過程中發揮著重要的作用。本文對程序設計課程教學現狀與存在的問題進行深入分析，明確新工科背景下大數據技術專業對程序設計課程的要求，并提出程序設計課程改革思路與建議，以期能夠助推大數據技術專業人才核心技能的培養。

關鍵詞：新工科；程序設計；課程改革；人才培養

中圖分類號：G642.3 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2024）12-0096-05

引言

大數據行業作為互聯網軟件產業中最具先導性與戰略性的新興產業之一，對經濟社會發展具有重要的支撐和引領作用，其高速發展需要大量的大數據處理與分析人才。隨著信息化和數據產業的發展，大數據專業有著明顯的社會需求和就業優勢，但由于該專業是一門新工科專業，其人才培養模式還處于探索階段，人才培養模式需根據院校特色以及地方經濟進行探索與構建。

程序設計課程是大數據技術專業基礎課程與必修課程，其對編程技能的培養能為專業深入培養數據挖掘、分析、決策等綜合技能打下重要基礎，直接影響高素質應用型人才培養質量。因此，程序設計課程改革勢在必行。在此背景下，筆者主要圍繞程序設計課程改革，深入開展大數據應用與實踐，并提出改革思路與建議，以期能進一步推進大數據技術專業人才培養。

程序設計課程教學現狀

程序設計課程具有技術更新快、實踐性強等特點。從人才培養角度來看，目前的程序設計課程培養目標普遍缺乏針對性，與大數據專業核心知識及課程體系融合不夠，與大數據專業群的人才培養目標結合不夠。從課程教學角度來看，目前的程序設計課程教學沒有建立起成熟的混合教學體系，沒有同項目應用場景結合起來，沒有同院校特色與學科競賽結合起來。[1]綜合來看，傳統的教學方式主要存在以下幾點不足，從而影響了大數據專業人才培養質量的提高。

1.專業學生整體信息技術素養參差不齊

程序設計課程作為專業基礎課大多開設在大一階段，該階段學生整體信息技術相關素養差距較大。而高職院校大部分學生的計算機基礎與操作技能都很薄弱，并且由于高職院校招生途徑多樣，學生間的信息意識、知識水平和實際操作能力參差不齊，對程序設計相關知識的理解能力和接受能力出現較大差異性。

2.教學內容缺乏與專業知識的相互滲透

部分教師在上課前缺乏適當引導與鋪墊，導致學生認為大數據專業必須具備的編程技能與程序設計課程關聯度不大。學生沒有熟練掌握專業所需的編程技能，實踐應用水平較低；他們也沒有體會到該類課程對后續專業學習的幫助，缺乏主動學習的意識，學習積極性欠佳。

3.教學方式有局限，教學內容不夠豐富

程序設計課程是操作性與實踐性很強的課程，傳統教學方式以教材為依據展開教學，教師按教學大綱和教材內容教授知識點，教學內容不夠豐富。教師只設計枯燥的編程語法知識，不能充分鍛煉學生的實際操作能力，學生跟不上大數據、人工智能等新興技術的發展速度，也無法掌握程序設計語言的新技術應用。

4.課程考核系統或評價方式單一、不完善

傳統的重理論輕實踐的教學方式導致評價方式單一，重分數輕能力，缺乏過程性記錄，無法深層次反映學生的真實水平，不利于培養學生的實踐能力，無法調動學生學習積極性。

大數據技術專業對程序設計課程的要求

大數據專業涉及的目標崗位均需要相應的編程開發基礎，尤其是在新一輪數字化轉型的背景下，多數企業在招聘時非常重視應聘者的程序設計能力。由此看來，程序設計語言是大數據技術應用的基礎，該類課程的設置將直接影響著專業人才培養的質量。[2]在大數據技術專業升級轉型的過程中程序設計課程發揮著重要的作用，其對程序設計課程的要求主要體現在以下三個方面。

第一，對編程技能的遷移程度要求更高。傳統的大數據技術專業課程設置相互獨立，缺少整體的課程體系結構，使得不同課程間的知識無法觸類旁通。[3]課程體系的構建面臨著如何系統整合大數據平臺運維、數據挖掘和系統應用開發等多元化大數據技術的挑戰。課程內容的深度和廣泛性要求教師調整教學計劃，以實現知識的合理布局和連貫性，達到不同程序設計語言之間的知識遷移。

第二，對掌握程序設計語言的種類要求更廣。目前，針對大數據技術專業人才培養目標，職業院校大數據技術專業通常會開設Python程序設計、Java程序設計等程序設計類課程。Java語言能夠支撐大數據平臺架構的搭建以及大數據的處理、分析和存儲等工作，主流大數據技術框架如Hadoop、Spark、Flink等很大程度上都依賴于Java平臺，大數據平臺運維與開發崗位通常都要求使用Java語言。[4]Python語言語法較為簡單，代碼運行高效，目前在大數據采集、數據挖掘建模和數據可視化分析等方面發揮重要作用。

第三，對運用相關程序設計語言解決實際問題的能力要求更高。在新工科建設的要求下，高校程序設計課程教學需要將工程教育人才培養模式融入課程教學體系，通過一定的教學改革，實現以學習成果為中心，以實際項目產出為導向，培養面向未來的高素質工程人才。[5]

程序設計課程體系的設計

大數據專業理論知識體系龐大，如上頁圖1所示，其核心有Hadoop、Spark、Flink等大數據生態計算框架，又包含大數據分析與挖掘、數據預處理與數據可視化等大數據處理相關技術，而學生的編程基礎很大程度上決定了其能否熟練掌握上述核心專業知識與技能。因此，將程序設計課程融入整個大數據專業理論知識體系，與其他課程內容融合，構建程序設計類課程體系至關重要。

結合職業院校對培養應用型人才目標與新工科建設要求，筆者將OBE工程教育人才培養模式融入程序設計課程，著重構建大數據專業程序設計類課程教學體系，以此培養學生的工程基礎知識、實踐能力、團隊合作能力和工程系統能力。同時，利用相關教學平臺記錄教與學的全過程，記錄每位學生的學習行為，從線上視頻學習時間、完成課后作業測試成績等大數據中分析、研究學生學習規律，開展面向教學過程的評價，持續促進教學設計的改進，提升學習效率，改善學習效果。例如，Java課程把課程內容分成兩個部分，即理論教學和實踐教學，其中實踐教學部分又包含兩種類型，即課內實訓和綜合案例。讓學生在掌握基礎理論知識的前提下，根據具體實踐方向以團隊或個人的方式進行系統的學習與實操，將鍛煉個人能力與培養團隊協作能力相結合，以此促進人才培養質量的提高。

為進一步滿足新工科背景下的應用型人才核心能力的培養要求，程序設計類課程需進一步推進線上線下融合的混合式教學改革，逐步構建以交互式教學為主、線上線下共同發力的新型教學模式，讓學生以主動的、實踐的方式學習真實項目工程，構建以面向工程理念為中心的“語言-課程-平臺-崗位”一體化的課程體系（如圖2）。同時，根據就業崗位與人才培養方向開設具體程序設計課程，并統一開發平臺，選擇具有模塊化開發功能的主流的集成式開發環境，解決理論知識與就業需求脫節、開發平臺混亂的問題，以提高學生解決實際問題的能力。[6]

具體來說，大數據專業核心理論知識體系下所需的程序設計語言主要包含Java語言和Python語言。Java方向主要課程包括Java程序設計基礎、Java Web開發和Java高級應用開發等課程，其統一集成開發環境有PyCharm和Anaconda。Python方向主要課程有Python程序設計、Python Web、網絡數據采集、數據可視化與大數據分析與挖掘等課程，集成開發環境可選擇My Eclipse和IDEA。同時，不同崗位需求與語言方向下的相關課程相互促進、相互補充，既需要確定課程標準，明確教學目標與授課計劃，解決不同語言方向下的知識相互銜接的問題，又需要通過大數據綜合性項目或實戰課程進行綜合性的知識總結與鞏固，夯實前述課程。

融合實際案例的項目驅動式教學

大數據技術是在新工科背景下發展的一門交叉學科，不同學校可以結合各自優勢形成特色方向。對于財經商貿類院校來說，可以將大數據專業與財稅行業相結合，在原有程序設計課程設置的基礎上加入財經融合類課程，融入財經案例。例如，在Java程序設計教學中，將銀行存取款管理系統作為課程設計案例；在Python程序設計課程中，采用上市公司股票數據爬取、量化交易、金融風險預估等案例。將校企合作企業的真實項目、教師的科研課題進行加工與脫敏處理，給學生提供真實的應用場景，將編程技能、行業知識在實踐中交叉融合，提升學生解決實際問題的能力，符合新工科背景下工程教育的人才培養目標。[7]

除此之外，為了進一步鍛煉學生的應用實踐能力，傳統的課程教學模式也應進行轉變，可將項目實踐與案例教學有機結合，開展項目驅動式教學（如圖3），讓學生在完成階段性學習后，基于所學內容，選定一個具有實際應用背景的項目，并以小組的形式進行項目的需求分析、設計與開發等。[8]

教師在項目實踐過程中，對學生提出的問題或發現的普遍性問題進行有針對性的講解，并組織學生以組為單位進行項目的匯報展示，同時要求學生以個體為單位提交相應的實驗報告、項目代碼等過程性資料。在項目推進過程中，利用相關平臺的交互功能實現學生與學生之間、學生與教師之間、小組與小組之間的在線交流，進行問題討論。在學習評價方面，對學生在學習過程中的軌跡（實驗報告、演示PPT、答辯情況、項目代碼、團隊成員貢獻度等方面）和組間互評結果進行科學、合理、全面的評價。通過階段性的評價結果，可以及時發現學生在學習中存在的問題，并有針對性地進行輔導。

學科競賽驅動，提升IT創新能力

程序設計課程中包括很多抽象概念與語法知識，學生初次接觸一門新的程序設計語言，想在有限的課時內掌握所有技術難點并不現實。所以，教師要將“賽課融通”的理念帶入課堂，以賽促學，以賽促教。在課程內容設置中可以引入以往大賽中的真題，梳理解決綜合問題所需的知識點，引發學生思考，提高學生上課的專注度。[9]在課程后期可以以項目為導向，讓學生以分組的形式完成大賽中的綜合項目，進一步鍛煉學生的實踐能力與團隊合作能力。此外，還可以鼓勵學生多參與學科競賽，并利用不同學院間的學科優勢，發揮“大數據+”特色。這類競賽活動，既能讓學生將理論知識與實際聯系起來，學以致用，也為“大數據+X”范式下的人才培養提供了有力的支撐。[10]

結語

近年來，隨著教育部大力推進新工科建設，以及云計算、大數據、深度學習等技術的快速發展，大數據技術專業對程序設計課程提出了更高的要求。高校程序設計課程應以學生就業為目標，結合行業發展方向與學科知識邏輯，構建程序設計課程體系與教學內容體系，開展持續的融合實際案例的項目驅動式教學改革，以學科競賽為驅動，形成契合學生職業發展要求的新型教學模式，提高學生程序設計開發能力，以達到全面推進大數據專業人才培養，推動專業、學科整體向前發展的目的。

參考文獻：

[1][6]楊衛明.大數據智能化背景下程序設計課程線上線下混合教學模式構建[J].計算機時代，2021（05）：84-87.

[2][4]王禹，魏濤，張勞模.面向數據科學與大數據技術專業的程序設計類課程設置淺析[J].河南教育：高等教育，2022（10）：48-50.

[3]崔俊云，陸偉，常言說.新工科背景下的大數據類課程設置思考——以財經類院校計算機科學與技術專業為例[J].學園，2020（20）：53-54.

[5][8]龐繼芳，張夏蕾，王元龍，等.以“雙一流”和“新工科”為導向的數據庫系統課程教學改革研究[J].計算機教育，2022（05）：150-154.

[7][10]張墨華.面向財經融合的計算機類人才培養探索與實踐[J].計算機教育，2021（10）：99-102.

[9]張岳，楊菲菲，楊軍，等.以學科競賽驅動大數據專業應用創新型人才培養實踐[J].電腦知識與技術，2021（33）：251-253.

作者簡介：宋雅蓉（1992—），女，漢族，甘肅定西人，英國愛丁堡大學碩士，四川財經職業學院信息學院助教，主要研究方向和關注領域為大數據分析與挖掘、人工智能。

基金項目：2024年度四川財經職業學院課程思政研究中心課題“‘大數據行業應用案例實踐課程思政教學改革研究”。