大數(shù)據(jù)時代信息與計算科學(xué)專業(yè)課程體系優(yōu)化改革與實踐*

劉淳安

（寶雞文理學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，陜西寶雞721013）

大數(shù)據(jù)時代信息與計算科學(xué)專業(yè)課程體系優(yōu)化改革與實踐*

劉淳安

（寶雞文理學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，陜西寶雞721013）

在信息化向大數(shù)據(jù)時代轉(zhuǎn)型的過程中，在以壓縮理論教學(xué)課時為總體要求下，為加強學(xué)生的課程教學(xué)，提高學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，對信息與計算科學(xué)專業(yè)課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化升級，使課程體系整體形成一個相互銜接，相互統(tǒng)一的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型課程群。并對課堂教學(xué)模式、課外實踐教學(xué)、考核方式、方法進(jìn)行了改革與實踐。

大數(shù)據(jù)；信息與計算科學(xué)；優(yōu)化改革；實踐教學(xué)

一、概述

“大數(shù)據(jù)”（big date）是繼云計算，互聯(lián)網(wǎng)之后出現(xiàn)的又一次信息技術(shù)大躍進(jìn)，它將致使經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、安全、教育及其它領(lǐng)域發(fā)生深刻的變革［1-4］。2016年5月26日在貴陽召開的數(shù)博會上，英國駐華大使參贊馬雪莉說：大數(shù)據(jù)就是一個誘人的“鉆石礦”，如何開采及用好這塊礦，成為各大企事業(yè)討論的熱點。

通俗的講，大數(shù)據(jù)主要是指數(shù)據(jù)信息量巨大，其“巨大”的程度是無法通過人工在有限時間達(dá)到獲取、分析和管理，并從中提取為人們能利用的可靠信息。大數(shù)據(jù)一般表現(xiàn)出四種特性［3，4］：（1）數(shù)據(jù)信息量大；（2）數(shù)據(jù)類型多樣，其不但包含常見的文本，還包括圖片、視頻、音頻及他們的混合體等多種形式；（3）處理數(shù)據(jù)速度快，時效性高，其要求需從各種類型的數(shù)據(jù)中快速獲取有價值的信息并能給出有價值的決策；（4）價值密度低。

大數(shù)據(jù)時代的到來不僅為現(xiàn)當(dāng)代大學(xué)生“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”提供了新的機(jī)遇和平臺，也為當(dāng)代高校信息與計算科學(xué)專業(yè)課程群的調(diào)整和優(yōu)化升級提出了新的目標(biāo)和要求。其將引領(lǐng)高等教育從定量化向個性化的方向發(fā)展，必將為現(xiàn)階段高等教育教學(xué)方法、方式的創(chuàng)新和改變提出更高的要求。

事實上，1998年教育部對數(shù)學(xué)學(xué)科專業(yè)的數(shù)量與名稱進(jìn)行了調(diào)整，現(xiàn)有的信息與計算科學(xué)專業(yè)主要由計算數(shù)學(xué)、信息科學(xué)、運籌學(xué)和控制論四大專業(yè)整合而成的，其一直堅持“強基礎(chǔ)、寬口徑、重實際、有側(cè)重”的辦學(xué)指導(dǎo)思想［5］。在此辦學(xué)思想指導(dǎo)下，信息與計算科學(xué)專業(yè)的課程體系相對于數(shù)學(xué)其它專業(yè)已經(jīng)弱化了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論教學(xué)，強化了對學(xué)生實際數(shù)學(xué)的應(yīng)用技能教學(xué)，例如在開設(shè)專業(yè)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)上，該專業(yè)還開設(shè)了相關(guān)的任選課、限選課。但根據(jù)教育部近期做出的關(guān)于大學(xué)“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”教育教學(xué)改革總體部署，在大數(shù)據(jù)時代背景下，培養(yǎng)一批熟練掌握大數(shù)據(jù)采集，存儲，管理，挖掘，分析，處理及應(yīng)用的復(fù)合型人才是該專業(yè)今后發(fā)展的新目標(biāo)，全面提高高校大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力是該專業(yè)課程體系設(shè)置的主線。然而，目前我國大部分高校信息與計算科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)體系、方案不能支持培養(yǎng)大數(shù)據(jù)人才的需要，更不可能為培養(yǎng)具有自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才提供優(yōu)質(zhì)的課程架構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容和實驗實訓(xùn)平臺等。

目前國內(nèi)基于大數(shù)據(jù)背景下的數(shù)學(xué)課程體系整合及教學(xué)內(nèi)容改革也比較少，比較著名的有北京航空航天大學(xué)2012年首開的大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用碩士專業(yè)及課程設(shè)置；重慶郵電大學(xué)開展的縱觀我國高校數(shù)學(xué)與計算科學(xué)專業(yè)課程及教學(xué)的內(nèi)容改革；以電子科技大學(xué)大數(shù)據(jù)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)權(quán)威專家周濤教授為團(tuán)隊進(jìn)行的教育大數(shù)據(jù)在學(xué)生培養(yǎng)、管理、服務(wù)中的運用和實效研究等［6］。寶雞文理學(xué)院信息與計算科學(xué)專業(yè)開辦十年來，為社會培養(yǎng)了大批信息計算方面的應(yīng)用人才，但面對大數(shù)據(jù)時代，該專業(yè)在課程群的構(gòu)建、人才培養(yǎng)模式的修訂、教學(xué)內(nèi)容方法改革等方面與社會對人才的新需求之間還存在某些問題，需要做出必要的優(yōu)化整合和改革實踐。因此，基于面向大數(shù)據(jù)的高校信息與計算科學(xué)專業(yè)課程體系整體優(yōu)化與教學(xué)內(nèi)容改革研究與實踐是一個期待研究的教育教學(xué)課題。

二、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型信息與計算科學(xué)專業(yè)新的人才培養(yǎng)目標(biāo)

信息與計算科學(xué)專業(yè)是以數(shù)學(xué)為依托，以數(shù)值計算、算法設(shè)計和大數(shù)據(jù)處理為三大核心，兼顧理科專業(yè)特點的同時體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，形成數(shù)學(xué)與信息計算、大數(shù)據(jù)處理相融合的專業(yè)特色，具體表現(xiàn)為：利用數(shù)學(xué)工具為信息與計算科學(xué)專業(yè)構(gòu)建基礎(chǔ)課程平臺；加強學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課和專業(yè)實踐、實訓(xùn)相結(jié)合的教學(xué)方式，為學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)，注重學(xué)生實踐技能的培養(yǎng)，重視學(xué)生數(shù)值計算，數(shù)據(jù)處理、分析及算法設(shè)計的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在大數(shù)據(jù)分析、信息處理、軟件的開發(fā)、利用及維護(hù)等方面具有良好素養(yǎng)，促使學(xué)生形成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識。

本專業(yè)以培養(yǎng)學(xué)生具有良好的政治素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)，具有科學(xué)的數(shù)學(xué)思維、完善的數(shù)學(xué)知識結(jié)構(gòu)，掌握扎實的信息與計算科學(xué)專業(yè)理論知識，接受創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的初步訓(xùn)練，能熟練使用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計算、大數(shù)據(jù)分析與處理、算法設(shè)計及軟件開發(fā)與應(yīng)用。將學(xué)生培養(yǎng)成為在科技、教育和經(jīng)濟(jì)部門從事研究、教學(xué)、應(yīng)用開發(fā)和管理的創(chuàng)新型人才。

三、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型信息與計算科學(xué)專業(yè)新的人才培養(yǎng)模式

目前我國信息與計算科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式主要是應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，其主要體現(xiàn)在課程結(jié)構(gòu)及內(nèi)容設(shè)計、實踐教學(xué)方法方式等方面，但從實際教學(xué)情況來看，專業(yè)教學(xué)和實踐教學(xué)之間沒有相互結(jié)合起來，甚至出現(xiàn)專業(yè)教學(xué)脫離社會對人才素養(yǎng)的要求。因此，高校信息與計算科學(xué)專業(yè)需加強學(xué)生實踐教學(xué)活動，積極有效培養(yǎng)學(xué)生數(shù)值計算，算法設(shè)計及對大數(shù)據(jù)處理分析能力的培養(yǎng)，實踐教學(xué)作為高校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的重要內(nèi)容，要用好用實這一教學(xué)環(huán)節(jié)，就需增加實踐實訓(xùn)的教學(xué)量，不能因任何原因被其他課堂教學(xué)替代。因此作者認(rèn)為，信息與計算科學(xué)專業(yè)新的教學(xué)模式可定義為“專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)+專業(yè)課程模擬實踐+專業(yè)課程社會實訓(xùn)+專業(yè)創(chuàng)新能力實踐+專業(yè)人才創(chuàng)業(yè)實踐”的“五位一體”培養(yǎng)模式。

四、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型信息與計算科學(xué)專業(yè)課程群優(yōu)化

課程群是以一些性質(zhì)相近或相關(guān)的課程組成的結(jié)構(gòu)合理，層次清晰，相互銜接，相互配合，相互支持的課程體系［7，8］。單門課在內(nèi)容編排上，往往形成了自己獨有的內(nèi)容體系，且依照課程培養(yǎng)目標(biāo)事先固化了其講授的課時數(shù)、學(xué)期等。在實際教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)存在某些單課程內(nèi)容與已講解課程群的內(nèi)容不能有效的銜接，致使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不能很好的理解課程內(nèi)容。為了解決課程群中課程內(nèi)容的有效銜接，且使課程群能有效服務(wù)信息與計算科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，需對信息與計算科學(xué)專業(yè)課程進(jìn)行優(yōu)化升級重組。

1.面向大數(shù)據(jù)時代，結(jié)合寶雞文理學(xué)院信息與計算科學(xué)專業(yè)課程設(shè)置現(xiàn)狀，對現(xiàn)有課程體現(xiàn)進(jìn)行合理優(yōu)化整合，取消個別基礎(chǔ)課的設(shè)置或縮減其理論教學(xué)，增加部分與大數(shù)據(jù)處理、分析及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關(guān)的選修課或?qū)I(yè)實踐課，同時精選優(yōu)質(zhì)教材，盡量選取一些內(nèi)容編排合理，對科學(xué)計算，算法語言設(shè)計，大數(shù)據(jù)處理分析及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相互融合的優(yōu)秀教材。同時，可加大實訓(xùn)和實踐課程教學(xué)，例如可增加計算機(jī)信息技術(shù)基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析課程，弱化或者刪減解析幾何。另外，適當(dāng)增設(shè)有關(guān)大數(shù)據(jù)分析，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等選修課和實踐應(yīng)用課，例如：云計算，大數(shù)據(jù)分析，大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)可視化，數(shù)據(jù)挖掘等課程。在對課程進(jìn)行合理設(shè)置和優(yōu)化整合中，結(jié)合教學(xué)實踐，對一些課程中設(shè)及的比較精細(xì)深奧的基礎(chǔ)理論可以略講，重點講述或增設(shè)應(yīng)用及實踐方面的知識，加強培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用計算能力、大數(shù)據(jù)處理分析意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維。

2.調(diào)整開課順序，使各個學(xué)期開設(shè)課程從課程體系，難易程度，知識結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行有效的銜接遞進(jìn)。例如：壓縮現(xiàn)有2013版數(shù)學(xué)與信息與計算科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中專業(yè)核心課程教學(xué)課時量，如：數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、解析幾何、概率論與數(shù)理統(tǒng)計的教學(xué)課時，將其從5學(xué)時/周降到3學(xué)時/周為宜，同時對課程中的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)篩選進(jìn)行講解，重點講解概念的思想，方法，對復(fù)雜的理論證明不講或略講。將Matlab語言及其應(yīng)用，C++語言程序設(shè)計等課盡量提前開設(shè)，以便于后續(xù)學(xué)習(xí)中用其對實際問題的求解，由于這些課程中設(shè)計矩陣計算，所以一般可將這門課安排在高等代數(shù)課程之后進(jìn)行。這樣，即避免了教學(xué)中知識銜接不暢的弊端，同時也為加強學(xué)生的實驗課程學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

五、教學(xué)模式、實踐教學(xué)，考核方式、方法改革實踐

（一）教學(xué)模式

在整個專業(yè)課程教學(xué)中，始終堅持理論促實踐，實踐促創(chuàng)新，創(chuàng)新促創(chuàng)業(yè)的“三促一體”循序漸進(jìn)教學(xué)模式。在教學(xué)方法上，注重引導(dǎo)學(xué)生的動手實踐和利用數(shù)據(jù)對問題決策的能力，淡化部分課程中深奧的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論或縮減部分?jǐn)?shù)學(xué)理論教學(xué)，特別是復(fù)雜的數(shù)學(xué)推理和論證，加強學(xué)生數(shù)學(xué)實踐應(yīng)用和創(chuàng)新思維教學(xué)，不斷為學(xué)生的創(chuàng)業(yè)搭建平臺。

（二）實踐教學(xué)

在大數(shù)據(jù)背景下，實踐教學(xué)的教學(xué)比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)要大于理論教學(xué)，實踐教學(xué)要以學(xué)生動手能力培養(yǎng)為重點，搭建以課程基礎(chǔ)實驗室、專業(yè)實訓(xùn)實驗室及開放實驗室的“三維立體式”實踐教學(xué)平臺。目前，各高校對信息與計算科學(xué)專業(yè)的實踐教學(xué)投入均不足。因此，必須在現(xiàn)有實驗條件基礎(chǔ)上，加大課程基礎(chǔ)實驗室、專業(yè)實訓(xùn)實驗室及開放實驗室的建設(shè)。同時，加強校企合作，建立校外實驗實訓(xùn)教學(xué)基地，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，為其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。目前，我校在已有的數(shù)學(xué)建模實驗室基礎(chǔ)上，又建立了大數(shù)據(jù)處理與分析實驗室，同時與西安外包學(xué)院，西安鼎力科技有限公司等多家公司建立了穩(wěn)定的校企聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生的框架協(xié)議，學(xué)生每學(xué)期有1-2周校外實訓(xùn)以對所學(xué)理論知識的應(yīng)用，實訓(xùn)結(jié)束回校繼續(xù)進(jìn)行課程學(xué)習(xí)以解決實訓(xùn)中遇到的理論難題。經(jīng)過這樣幾輪回的學(xué)習(xí)見習(xí)，學(xué)生的綜合能力得到了較大提高。

（三）考核方式

在考核方式上，改革現(xiàn)有的以期末考試、平時考核和作業(yè)成績?yōu)橐惑w的課程考核體系。重點加強以考核學(xué)生能力為主，多角度全方面的實踐教學(xué)考核方法?？己朔椒ㄗ鳛榻虒W(xué)效果評價的重要手段，對學(xué)生和教師都具有重要的指導(dǎo)作用。因而以能力為核心的考核方法不應(yīng)以學(xué)生掌握知識的程度或獲取知識的多少為尺度，而是以學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，實踐能力，創(chuàng)新能力為重點。因此，應(yīng)建立教師評價，學(xué)生自評及實驗實訓(xùn)基地等多方位多層次的考核方式，加強實驗實訓(xùn)評價指標(biāo)的權(quán)值，同時，還需實行培養(yǎng)過程的全跟蹤考核，從課程理論學(xué)習(xí)的要求，實踐教學(xué)的準(zhǔn)備，具體實驗實訓(xùn)過程，實踐技能比賽等方面進(jìn)行全過程考核。

六、結(jié)束語

在大數(shù)據(jù)時代背景下，數(shù)據(jù)是一個國家的重要戰(zhàn)略資源，收集數(shù)據(jù)，處理使用數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中預(yù)測事物發(fā)展的規(guī)律是今后我國人才需求的一大挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)開啟了一次重大的教育時代轉(zhuǎn)型，也為學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)提供了新的機(jī)遇［10］。文章對信息與計算科學(xué)專業(yè)課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化升級，并對課堂教學(xué)模式、課外實踐教學(xué)，考試考核方式等進(jìn)行了嘗試性的改革。從我校信息與計算科學(xué)專業(yè)學(xué)生的實際來看，我們對信息與計算科學(xué)專業(yè)課程體系進(jìn)行的改革已經(jīng)在人才培養(yǎng)方面取得了一些令人滿意的成果，但依然有許多問題期待在實踐中不斷加以解決和完善。

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In the process of transformation for the era from the information to the big data，and on the general requirements of compression theory of class teaching，in order to strengthen the teaching and improve the ability of student's mathematics application and undertaking innovation，the curriculum construction of information and computer science curriculum system has been optimized，which has made the total curriculum system a linking and integrated undertaking innovation curriculum group.Also，the classroom teaching mode，extracurricular practice teaching，examination ways and methods have also been carried on the reform and practice.

big data；information and computing science；optimization reform；the practice teaching

G642

A

2096-000X（2016）21-0070-03

本文系“寶雞文理學(xué)院第十一批校級教改資助項目”（編號：JGZD15019）研究成果。

劉淳安，男，陜西淳化人，教授，博士，主要研究方向：最優(yōu)化、智能計算，學(xué)科教學(xué)。