大學數(shù)據(jù)素養(yǎng)類融合課程建設的探索與實踐

趙宏 高裴裴 梁賽

摘 要：建設融合課程是推動“四新”專業(yè)建設的有力抓手。本文以新文科為例，研究和探索了智能計算技術服務于“四新”專業(yè)的融合課程體系的構建方法。同時基于“五融合”的課程建設理念，建設了位于融合課程框架底層邏輯的“新文科智能計算基礎”課程，并提出了采用研究性教學實現(xiàn)“五融合”及課程目標的有效教學路徑。

關鍵詞：數(shù)據(jù)素養(yǎng);融合課程;智能計算;新文科;研究性教學

高等教育要以習近平新時代中國特色社會主義思想統(tǒng)領工作，大力發(fā)展新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科和新文科^[1]?！八男隆睂I(yè)就是在人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、基因工程、虛擬技術、5G技術等現(xiàn)代信息技術迅速發(fā)展，各專業(yè)與新技術越來越多地融合的大背景下提出來的。教育部新文科建設工作組發(fā)布的《新文科建設宣言》，提出新文科的推進要“守正創(chuàng)新”，要與現(xiàn)代信息技術融合。建設“四新”專業(yè)，已成為引領帶動高校優(yōu)化專業(yè)結構、促進專業(yè)建設質量提升、推動形成高水平人才培養(yǎng)體系的核心驅動力?！靶挛目啤敝率紫仍谟谛驴萍及l(fā)展與文科融合引致的文科新增長點和傳統(tǒng)文科專業(yè)、課程以及人才培養(yǎng)模式的更新?lián)Q代^[2]。

交叉融合是“四新”專業(yè)的關鍵詞，已有高校開展了相關工作。山東大學加強文科專業(yè)現(xiàn)代化建設，促進交叉復合人才培養(yǎng)，鼓勵跨學院、跨學科共建20個以上突出交叉融合、適應和引領時代發(fā)展的新興文科人才培養(yǎng)項目^[3]。鄭州大學法學院基于新文科背景下高等學校法學專業(yè)課程建設呈現(xiàn)出的交叉融合趨勢，探討了交叉性對原有法律專業(yè)知識融入的兼容問題^[4]。

西南財經(jīng)大學認為融合是“新文科”建設的核心理念，新文科是融合社會科學與自然科學的成果，要開展跨學科研究^[5]。山東財經(jīng)大學在地方財經(jīng)類高校的計算機通識課體系建設中，注重加強學生對知識點的交叉融合分析，從而激發(fā)學生的創(chuàng)新意識^[6]。

建設融合課程是“四新”專業(yè)建設的有力抓手。然而目前真正具有鮮明專業(yè)交叉融合特色的課程/課程體系還有待落地。以新文科與提高學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的新技術融合課程為例，課程建設的相關難點問題主要集中在：（1）新技術類課程教師不了解文科的基本問題，而文科教師對新技術不敏感，對新技術和新趨勢有畏難情緒;（2）目前融合課程的現(xiàn)狀是將新技術類課程和文科課程進行生硬的組合而非有機融合，對于如何使新技術服務于文科這個根本問題少有回答，新技術類課程與文科實際問題脫節(jié)。因此，在新文科融合課程的建設中，首先需要來自不同學科背景的教師的融合;進而是共同探討和解決新技術如何與文科深度融合的問題，即回答如何用新技術為解決文科問題提供新方法的問題;最后是建設相關的融合課程。

探索如何建設新技術與專業(yè)有機深度融合的課程，是“四新”專業(yè)建設過程中面臨的必須回答的問題。本文以新文科為例，研究和探索智能計算等新技術（以下簡稱“智能計算”）服務于“四新”專業(yè)的融合課程體系的構建方法。對于融合課程，我們在“學生應知應會應能什么？學生應如何學習？學生應如何被評價？”等方面進行深入研究，提出“五融合”的課程建設理念，構建新技術與文科深度融合的融合課程框架。同時，我們建設了位于融合課程框架底層邏輯的“新文科智能計算基礎”課程，明確了能力、知識、素養(yǎng)三個方面的培養(yǎng)目標，提出將P-MASE研究性教學模型作為實現(xiàn)成果導向教育（OBE）的一條有效教學路徑。

一、融合課程之“五融合”

當下融合課程的建設不應該僅僅是來自不同學科知識的組合，還應該基于課程的特色和需求，體現(xiàn)出更多的有機融合。我們在融合課程的建設中遵從了“五融合”的課程建設理念。

1.學科內(nèi)容的有機融合——內(nèi)容融合

融合課程最重要的是要先選擇對學習者有意義的論題或概括性的問題，然后將相關學科的內(nèi)容融合起來，找出共同的主題，再讓學習者來學習。因此，教學內(nèi)容是在新專業(yè)新需求的語境下，將新技術有機融入專業(yè)問題的求解中，使學生掌握用智能計算的手段去解決專業(yè)問題的新方法。

2.各學科教師的有機融合——教師融合

融合課程的特點要求不同專業(yè)背景的教師以及業(yè)界導師對來自不同專業(yè)的學生共同開課。不但向學生傳遞學科的專業(yè)基礎知識，還要充分發(fā)揮來自不同學科專業(yè)教師的科研特長，在圍繞專業(yè)問題求解的過程中，對學生進行有效的科研訓練，學生在互助學習過程中逐漸建立起一定的交叉學科思維方式和科研素養(yǎng)。

3.教與學主體的有機融合——師生融合

融合課程還需要將教學過程中的兩個主體——教師和學生進行有機融合。南開大學在2019年開始了“師生共同體”理念下的新一輪教學改革，基于師生共同體的教育主體的矢量特性、教育主體的平權特性、主體間和主體內(nèi)的相互作用、教育時空觀上的普適性等特性，強調(diào)在教學過程中，師師、師生和生生互動在人才培養(yǎng)中的共同體作用^[7]。

4.教學與科研的有機融合——教學科研融合

課程采用研究性學習，將科研中處理問題的一般方法和科研產(chǎn)生的新技術新成果引入教學中，實現(xiàn)教學與科研的有機融合。學生在教師的指導下，結合專業(yè)學習從自然、社會和生活中發(fā)現(xiàn)一些跳一跳就可以解決的專題進行研究，從中獲取融合的專業(yè)知識、掌握研究的基本方法。

5.高校與業(yè)界的有機融合——校內(nèi)外融合

緊跟當前行業(yè)需求和發(fā)展動態(tài)，以全方位的產(chǎn)學協(xié)同育人模式，鼓勵和引導學生深入了解業(yè)界對人才的數(shù)據(jù)素養(yǎng)需求，學以致用，而非閉門造車。在教學案例來源方面，通過畢業(yè)生、企業(yè)訪談等形式，由高校和企業(yè)共同制作教學資源，補充真實的企業(yè)數(shù)據(jù)分析案例。同時根據(jù)需要邀請企業(yè)界走進課堂。

二、融合課程框架

我們從新文科建設的內(nèi)容和模式要求入手，遵從“五融合”的課程建設理念，深入研究融合課程在教學內(nèi)容、教學方法、教學團隊等方面的內(nèi)容，形成以通識融合課程為基礎，以多門融合型專業(yè)課程為支撐，以虛擬仿真和實訓類課程為綜合能力訓練的新文科專業(yè)數(shù)據(jù)素養(yǎng)類融合課程框架。圖1是旅游專業(yè)新文科數(shù)據(jù)素養(yǎng)類融合課程框架示意圖。5B4A74C4-3A56-428B-B0CB-E589E66BDC92

該框架包括三個層次，位于最底層的是面向全體新文科學生的以數(shù)據(jù)處理和人工智能等新技術為主要內(nèi)容的專業(yè)通識基礎課程，命名為“新文科智能計算基礎”。中間層是新技術深度融入傳統(tǒng)專業(yè)課程，改造提升后的新型專業(yè)融合課程（必修/選修）能夠對專業(yè)問題用新技術和新方法進行創(chuàng)新處理，例如分析、預測和數(shù)據(jù)可視化等。最上層是綜合能力訓練層，能夠使學生利用所學，解決專業(yè)或行業(yè)的真正問題，提高對知識的綜合應用能力。例如，南開大學旅游專業(yè)采用酒店管理虛擬仿真教學系統(tǒng)進行綜合能力訓練就是最上面這個層次的一個內(nèi)容。

三、通識融合課程建設

如圖1所示，位于融合課程框架最底層的是面向全體新文科學生的通識融合課程——新文科智能計算基礎。新技術對于文科專業(yè)，其人才培養(yǎng)目標不是培養(yǎng)專業(yè)的智能計算人才，而是核心能力的提升：使文科學生具有基本的數(shù)據(jù)處理能力并提升他們的數(shù)據(jù)素養(yǎng);能夠具有主動使用智能計算技術去獨立或合作解決專業(yè)或生活中的問題的意識和能力。因此，作為專業(yè)通識課程，該課程在文科專業(yè)中的角色是為專業(yè)問題的求解提供新的思維方式、新的表達方式和新的問題求解路徑和方法。我們首先明確了該課程的核心能力目標，進而向下推導出知識目標，向上提煉出素養(yǎng)目標;其次是發(fā)現(xiàn)一條實現(xiàn)三類目標的有效路徑。

1.能力目標、知識目標和素養(yǎng)目標

對于通識融合課程，既要強調(diào)智能計算知識的通識性，更要突出智能計算知識服務于專業(yè)問題求解的新思路和新方法。經(jīng)過深入研究我們認為，在大學計算機通識課程中提出的3A5S能力培養(yǎng)模式同樣適用于“新文科智能計算基礎”課程的能力目標^[8]，即能想、能用和能創(chuàng)新性解決專業(yè)問題。不同之處在于，“新文科智能計算基礎”課程把“能創(chuàng)新性解決專業(yè)問題”能力及相應的“五會（會發(fā)現(xiàn)問題、會團隊合作、會求解問題、會寫科技論文及會成果展示）”作為課程能力目標的重點。

圍繞“新文科智能計算基礎”課程的能力目標，向下推導出相應的知識目標，即要教會“四新”專業(yè)學生要學會哪些基本的智能計算知識和方法才能實現(xiàn)上述的能力目標。圍繞使用智能計算技術求解問題的范式，知識目標應包括如下四個方面的內(nèi)容。

（1）專業(yè)問題的數(shù)據(jù)表達方法。了解和掌握從專業(yè)問題空間到數(shù)字空間映射的基本方法。

（2）基本的數(shù)據(jù)分析和處理方法。了解和掌握主要的數(shù)據(jù)分析和處理方法及各種方法的應用場景。

（3）結果的基本分析方法。了解和掌握對數(shù)據(jù)分析和處理結果進行評價的基本方法，以及各方法的應用場景。

（4）數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方法。了解和掌握原始問題以及問題求解結果的有效表達方法，重點是數(shù)據(jù)可視化的基本概念和方法，它不僅用來展示研究結果，更有助于在研究初期快速發(fā)現(xiàn)問題，洞察其內(nèi)在規(guī)律，挖掘有價值的研究方向。

圍繞“新文科智能計算基礎”課程的能力目標，向上提煉出如下的素養(yǎng)目標。

（1）數(shù)據(jù)素養(yǎng)及技能。數(shù)字素養(yǎng)與技能是數(shù)字社會公民學習工作生活應具備的數(shù)字獲取、制作、使用、評價、交互、分享、創(chuàng)新、安全保障、倫理道德等一系列素質與能力。提升大學生數(shù)字素養(yǎng)與技能，是數(shù)字時代的要求。

（2）計算思維。學生具有與人的“思維”方式不同的計算機“思維”方式，能夠運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統(tǒng)和理解人類活動，能用自己的智慧去嘗試在計算時代下求解問題的新方法。如果學生能從計算機的角度去想問題，也就掌握了計算思維。

（3）學科交叉思維。學科間的交叉融合，特別是文理交叉，能夠培養(yǎng)學生將文科的發(fā)散性思維的特點和理工科的收斂性思維的方式相結合，具有學科交叉思維，為未來創(chuàng)新做好思維模式的準備。

（4）科研素養(yǎng)。科學素養(yǎng)是指一個人在從事某項工作時應具備的科學素質及修養(yǎng)?？蒲兴仞B(yǎng)已經(jīng)成為大學生的必備素養(yǎng)?？蒲兴仞B(yǎng)可以幫助培養(yǎng)學生們的領導力、激發(fā)創(chuàng)造力，這在未來的學習和工作中都有很大價值，使其更具有創(chuàng)新性想法和競爭力。

2.有效教學路徑

提高課程挑戰(zhàn)度的關鍵就是促進深度學習。深度學習通過基于元認知策略的學習活動，強調(diào)整合知識、積極主動、合作探究，對知識進行結構化和深度加工，目標是發(fā)展高階思維和問題解決能力，是培養(yǎng)學習者核心素養(yǎng)、促進全面發(fā)展的積極的、有意義的學習^[9]。為提高“新文科智能計算基礎”課程的挑戰(zhàn)度，整個教學過程采用基于P-MASE模型的研究性學習方式，該模型被應用于每一章的問題求解的小循環(huán)和整個課程的綜合問題求解的大循環(huán)中。P-MASE模型是由南開大學研究性教學團隊于2018年設計構建的，包括五個遞進環(huán)節(jié)，即引入問題（Problem）、尋找方法（Method）、科學分析（Analysis）、有效解決（Solution）、效果評價（Evaluation）^[10]。研究性教學過程始于引入專業(yè)問題，其間歷經(jīng)尋找合適的探究方法、進行科學縝密地分析、及時有效地解決問題和最終探究效果的評價等教學與學習過程，而相互聯(lián)系的各個環(huán)節(jié)則充分體現(xiàn)了研究性教學的目標進階和分步實施等特征。

在教學中采用研究性教學這一路徑，不但將教學與研究進行有機融合，還要將不同專業(yè)的教學內(nèi)容、交叉學科教師和同學以及高校和業(yè)界有機地融入整個教學中，促進“五融合”課程理念的落地。表1以旅游專業(yè)“新文科智能計算基礎”課程中的大數(shù)據(jù)可視分析模塊為例，具體介紹了如何通過采用P-MASE模型進行研究性教學，以實現(xiàn)相應的課程目標和“五融合”特性。

四、結語

融合課程是推動“四新”專業(yè)建設的有力抓手。與大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術相關融合課程不是一門孤立的課程，而是需要與專業(yè)深度且有機融合。南開大學基于“五融合”理念構建了三個層次的新技術與專業(yè)知識深度深入融合的融合課程框架。在對位于融合課程框架最底層的專業(yè)通識融合課程“新文科智能計算基礎”的建設中，以“從能力培養(yǎng)到知識傳遞再到素養(yǎng)養(yǎng)成”為課程目標，不僅注重了交叉學科課程內(nèi)容的融合，還注重了不同專業(yè)教師之間和師生之間的融合、教學與科研的融合以及高校和業(yè)界的融合。教學過程采用了P-MASE研究性學習路徑。從初步的教學實踐中我們明顯看到，在“五融合”的理念下，通過引入問題、尋找方法、科學分析、有效解決和效果評價5個研究性教學步驟，有效地體現(xiàn)了“五融合”，激發(fā)了學生的問題意識和探究興趣，增強了學生學習的自主性，促進了師生、生生、師師、校內(nèi)和校外之間多維度、多層次的互動與交流，學生在思維和創(chuàng)新方面都有明顯提升。

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[本文得到了教育部新文科研究與改革實踐項目（2021020001）、天津市普通高等學校本科教學質量與教學改革研究計劃項目（B201005507）、教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會2020新時代大學計算機賦能教育改革項目（2020-JZW-CT-A02）及教育部2020年產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目（202002021004、202002021001）的支持]

[責任編輯：余大品]

趙 宏，南開大學融合課程建設校級團隊帶頭人，教授。5B4A74C4-3A56-428B-B0CB-E589E66BDC92