大數(shù)據(jù)時(shí)代程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革研究

姜明芳

湖南第一師范學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院 湖南長(zhǎng)沙 410205

隨著互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)等新技術(shù)的興起與廣泛應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)人類進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代。大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)成為人類社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)技術(shù)，極大地影響著人類社會(huì)發(fā)展的方方面面，給人類生產(chǎn)生活帶來極大便利的同時(shí)，也對(duì)人類的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、生活提出了全新的挑戰(zhàn)[1]。維克托·邁爾·舍恩伯格在《大數(shù)據(jù)時(shí)代》中指出，大數(shù)據(jù)帶來的信息風(fēng)暴正在變革我們的生活、工作和思維，大數(shù)據(jù)開啟了一次重大的時(shí)代轉(zhuǎn)型，也顛覆了千百年來人類的慣常思維，對(duì)人類的認(rèn)知與世界的交流提出全新的挑戰(zhàn)[2]。這種挑戰(zhàn)與影響也波及教育領(lǐng)域，特別是滲透到與大數(shù)據(jù)技術(shù)密切相關(guān)的計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域[3]。傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)模式已難以適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代新的思維以及對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的新的需求[4]，為此本文將在充分研究大數(shù)據(jù)時(shí)代特色的基礎(chǔ)上，深入分析大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)程序設(shè)計(jì)類課堂教學(xué)模式帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，提出適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代需求的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)模式。

1 大數(shù)據(jù)時(shí)代特征

大數(shù)據(jù)技術(shù)的迅猛發(fā)展，不僅帶來了一場(chǎng)技術(shù)革命，更給人類社會(huì)帶來一場(chǎng)認(rèn)知與思維革命。如今大數(shù)據(jù)時(shí)代已具有一些顯著的時(shí)代特征[5]。

1.1 數(shù)據(jù)思維

數(shù)據(jù)本身沒有意義，從浩如煙海的大數(shù)據(jù)中剔除冗余，去偽求真，提取有價(jià)值信息和知識(shí)加以利用，才是大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵意義所在，多源異構(gòu)環(huán)境的大數(shù)據(jù)挖掘更是一種新的數(shù)據(jù)思維。同時(shí)在量化、分析的基礎(chǔ)上，通過新的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)理論與方法獲得大數(shù)據(jù)分析結(jié)果的可視化呈現(xiàn)，這亦是大數(shù)據(jù)思維的直觀體現(xiàn)。總之，從數(shù)據(jù)的角度發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的方式就是數(shù)據(jù)思維。

1.2 系統(tǒng)思維

大數(shù)據(jù)時(shí)代，事物的本質(zhì)和規(guī)律往往就隱藏在各種海量數(shù)據(jù)的相互關(guān)聯(lián)之中，大數(shù)據(jù)分析注重關(guān)聯(lián)關(guān)系而非因果關(guān)系。不同來源數(shù)據(jù)均有一定的局限性和片面性，隨機(jī)樣本分析難以從實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)價(jià)值提取，為從海量數(shù)據(jù)中尋求有價(jià)值信息，就要求從樣本思維轉(zhuǎn)向總體思維。這種融合、集成全體數(shù)據(jù)源，從整體性角度把握事物本質(zhì)及其規(guī)律就是系統(tǒng)思維。

1.3 創(chuàng)新思維

大數(shù)據(jù)的真正價(jià)值并不在其大，而在于創(chuàng)造，在于創(chuàng)新。隨著數(shù)據(jù)體量的日益增大，數(shù)據(jù)來源日益增多，只有不斷創(chuàng)新數(shù)據(jù)采集、分析方法，才能實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的價(jià)值創(chuàng)新，這種大數(shù)據(jù)分析技術(shù)創(chuàng)新與大數(shù)據(jù)價(jià)值創(chuàng)新體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)時(shí)代的創(chuàng)新思維特征。

2 傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)發(fā)展困境

2.1 教學(xué)理念落后

傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)注重學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，往往過分重視程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)的講授，忽視數(shù)據(jù)分析能力培養(yǎng)，缺乏與學(xué)生的有效交流溝通，亦沒能充分利用新的信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)資源，課堂氛圍不活躍，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性調(diào)動(dòng)不起來，也就無法引導(dǎo)學(xué)生積極思考與創(chuàng)新。

2.2 教學(xué)目標(biāo)滯后

教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)發(fā)布的《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)施方案》中提出，程序設(shè)計(jì)類課程注重從問題提出、算法設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)確定到代碼編寫、程序調(diào)試等程序設(shè)計(jì)全過程中培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際工程應(yīng)用問題的能力[6]。然而大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來使程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)理念、教學(xué)思維、教學(xué)評(píng)價(jià)等方式發(fā)生了深刻變化，傳統(tǒng)的單純注重結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)已與大數(shù)據(jù)時(shí)代不相適應(yīng)。

2.3 教學(xué)內(nèi)容陳舊

程序設(shè)計(jì)類課程是一門應(yīng)用性、實(shí)踐性和現(xiàn)實(shí)性很強(qiáng)的課程，而傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)內(nèi)容更多是傳授高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的基本內(nèi)容、程序設(shè)計(jì)方法、簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)的初步知識(shí)，大多已無法跟上大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展與大數(shù)據(jù)時(shí)代的需要。

2.4 教學(xué)方法枯燥

傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)方法與教學(xué)手段較為單調(diào)，僅僅運(yùn)用簡(jiǎn)單的課堂多媒體幻燈片教學(xué)和課內(nèi)演示實(shí)驗(yàn)，課堂教學(xué)氣氛比較沉悶，難以引起學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的興趣。這就造成學(xué)生學(xué)習(xí)效果低下，不能較好掌握程序設(shè)計(jì)技能。

2.5 創(chuàng)新實(shí)踐薄弱

以往的程序設(shè)計(jì)類課程在創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的總體規(guī)劃、內(nèi)容設(shè)計(jì)、學(xué)時(shí)分配與考核等方面不合理，實(shí)踐教學(xué)效果差。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)、科學(xué)的規(guī)劃，實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目?jī)?nèi)容深度不夠，大多是一些基礎(chǔ)性的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)訓(xùn)過程過多關(guān)注程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言本身的訓(xùn)練和數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單呈現(xiàn)，而忽視了整體性與綜合創(chuàng)新性思維培養(yǎng)，不能滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)大數(shù)據(jù)分析人才的廣泛需求。

3 大數(shù)據(jù)時(shí)代程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革思路與對(duì)策

3.1 注重大數(shù)據(jù)思維訓(xùn)練 深化課程教學(xué)目標(biāo)

大數(shù)據(jù)時(shí)代的新的人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是具備大數(shù)據(jù)思維的專業(yè)人才，為適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)人才新的需求，程序設(shè)計(jì)類課程的能力培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)從簡(jiǎn)單的培養(yǎng)程序設(shè)計(jì)能力、分析與解決問題能力進(jìn)一步深化為在數(shù)據(jù)獲取、分析與利用的全過程中培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)思維、系統(tǒng)思維與創(chuàng)新思維，學(xué)會(huì)結(jié)合多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)，從數(shù)據(jù)視角出發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)管理以應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)踐，初步形成分析問題、解決問題的大數(shù)據(jù)思維能力。

3.2 樹立大數(shù)據(jù)科學(xué)理念 創(chuàng)新程序設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容

隨著社會(huì)數(shù)字化程度不斷提升，各不同學(xué)科在數(shù)據(jù)層面趨于一致，為緊跟大數(shù)據(jù)時(shí)代步伐，理應(yīng)樹立大數(shù)據(jù)科學(xué)理念，創(chuàng)新程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)不同學(xué)科領(lǐng)域客觀事物的數(shù)據(jù)表示、多學(xué)科的數(shù)據(jù)融合分析、跨學(xué)科的數(shù)據(jù)挖掘利用、跨媒體的數(shù)據(jù)可視化分析等新的程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)，切實(shí)加強(qiáng)程序設(shè)計(jì)課程的大數(shù)據(jù)學(xué)科理論基礎(chǔ)。

3.3 融匯大數(shù)據(jù)技術(shù)思想 豐富程序設(shè)計(jì)課堂教學(xué)

大數(shù)據(jù)環(huán)境下，課堂教學(xué)不再是簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授，而是一種知識(shí)共享、一種知識(shí)融合與創(chuàng)新。程序設(shè)計(jì)課堂教學(xué)要與大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)，就應(yīng)改革程序設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，在其課堂教學(xué)的全過程中融合大數(shù)據(jù)技術(shù)思想。首先教師本身應(yīng)具備大數(shù)據(jù)思維，要充分認(rèn)識(shí)到大數(shù)據(jù)是一種極其重要的戰(zhàn)略性教學(xué)資源，要切實(shí)主動(dòng)地將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)與課堂教學(xué)的充分結(jié)合。其次，大數(shù)據(jù)時(shí)代的程序設(shè)計(jì)課堂教學(xué)中要注入數(shù)據(jù)思維，轉(zhuǎn)變問題思維為數(shù)據(jù)思維，引導(dǎo)學(xué)生基于數(shù)據(jù)出發(fā)分析問題。最后，運(yùn)用基于大數(shù)據(jù)的多樣化教學(xué)手段活躍課堂教學(xué)氣氛，提升程序設(shè)計(jì)課堂教學(xué)效果。

3.4 強(qiáng)化大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用 推動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)踐創(chuàng)新

大數(shù)據(jù)本身并不產(chǎn)生價(jià)值，如何分析和利用大數(shù)據(jù)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、預(yù)測(cè)趨勢(shì)以為管理決策服務(wù)，這才是大數(shù)據(jù)的價(jià)值所在。程序設(shè)計(jì)教學(xué)要培養(yǎng)具備大數(shù)據(jù)思維的專門人才，就應(yīng)在教學(xué)過程中強(qiáng)化大數(shù)據(jù)應(yīng)用與分析，促進(jìn)程序設(shè)計(jì)課程對(duì)實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，具體從三方面著手：以大數(shù)據(jù)處理為基礎(chǔ)，增強(qiáng)大數(shù)據(jù)技術(shù)能力；以大數(shù)據(jù)應(yīng)用為導(dǎo)向，突出大數(shù)據(jù)靈活運(yùn)用；以大數(shù)據(jù)分析為手段，落實(shí)大數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新。

4 結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨引發(fā)了高等教育教學(xué)的重大變革，為程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)帶來機(jī)遇與挑戰(zhàn)。在充分挖掘大數(shù)據(jù)時(shí)代特色的基礎(chǔ)上探索大數(shù)據(jù)環(huán)境下程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革的基本思路，提出大數(shù)據(jù)時(shí)代程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革思路，將大數(shù)據(jù)技術(shù)充分融合到程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代需求的專業(yè)技術(shù)人才。今后，將進(jìn)一步加強(qiáng)大數(shù)據(jù)在專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用研究，深入探討大數(shù)據(jù)背景下多學(xué)科交叉的新工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式。