大數(shù)據(jù)對(duì)高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)的影響及分析

彭成 李鳳娟 周曉紅

[摘 要]大數(shù)據(jù)的浪潮滲入教育領(lǐng)域，成為實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化的時(shí)代機(jī)遇。大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)的要求發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從教學(xué)理念、教學(xué)方式、教學(xué)過程、教學(xué)評(píng)價(jià)等四個(gè)方面可以看出大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)產(chǎn)生的深刻影響，相關(guān)教育者應(yīng)采取相應(yīng)的措施，以應(yīng)對(duì)教育智能化發(fā)展趨勢(shì)。

[關(guān)鍵詞]大數(shù)據(jù); 教學(xué)模式;計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)

[中圖分類號(hào)] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2021）02-0118-03

互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展使人類信息數(shù)據(jù)呈爆炸式增長(zhǎng)趨勢(shì)，2011年全球數(shù)據(jù)量已達(dá)到1.8ZB，并且以每?jī)赡攴环乃俣瘸掷m(xù)增長(zhǎng)，預(yù)測(cè)到2020年全球數(shù)據(jù)量將達(dá)到35ZB。大數(shù)據(jù)時(shí)代已然到來。

對(duì)于大數(shù)據(jù)，目前還沒有統(tǒng)一定義，McKinsey將數(shù)據(jù)規(guī)模超出傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件的獲取、存儲(chǔ)、管理以及分析能力的數(shù)據(jù)集稱為大數(shù)據(jù)[1]。徐宗本院士將大數(shù)據(jù)定義為：不能集中存儲(chǔ)、難以在可接受時(shí)間內(nèi)分析處理、個(gè)體或部分?jǐn)?shù)據(jù)呈現(xiàn)低價(jià)值而數(shù)據(jù)整體呈現(xiàn)高價(jià)值的海量復(fù)雜數(shù)據(jù)集[2]。維基百科對(duì)大數(shù)據(jù)的定義是所涉及的數(shù)據(jù)規(guī)模很大，通過一般軟件工具無法在合理時(shí)間內(nèi)對(duì)其拾取、存儲(chǔ)、管理、處理的數(shù)據(jù)集。雖然這些定義不盡相同，但從根本上都在表述相同的含義，大數(shù)據(jù)是一類數(shù)據(jù)集，其規(guī)模大、類型多，由此造成與傳統(tǒng)軟件工具對(duì)其管理、分析的突出差異。人們將大數(shù)據(jù)的特征歸納為“5V”：體量大（volume）、速度快（velocity）、模態(tài)多（variety）、難辨識(shí)（veracity）和價(jià)值大密度低（value）[3]。這也能表明，大數(shù)據(jù)的價(jià)值并非數(shù)據(jù)本身，而是其引發(fā)的理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新，以及對(duì)問題的分析與決策的創(chuàng)新。

大數(shù)據(jù)時(shí)代各類新理論新技術(shù)接連涌現(xiàn)，傳統(tǒng)行業(yè)急速轉(zhuǎn)型，新興人才缺口擴(kuò)大，導(dǎo)致當(dāng)代教育革新和創(chuàng)新人才培養(yǎng)成為支持行業(yè)轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。2018年11月在華中師范大學(xué)舉辦的第 17 屆教育技術(shù)國(guó)際論壇暨大數(shù)據(jù)與教育智能國(guó)際研討會(huì)就圍繞“大數(shù)據(jù)與教育智能”這一主題開展了深刻討論[4]。大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用包括教育數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習(xí)分析[5-6]等普遍適用的行業(yè)技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)收集學(xué)習(xí)者的相關(guān)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，利用有效的方法和數(shù)據(jù)模型對(duì)其進(jìn)行處理、分析，根據(jù)分析結(jié)果探究學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)趨勢(shì)并預(yù)測(cè)其未來，適時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略，形成具有正向反饋機(jī)制的學(xué)習(xí)過程，推進(jìn)精準(zhǔn)教學(xué)。大數(shù)據(jù)在構(gòu)建新型教學(xué)生態(tài)、助力教學(xué)結(jié)構(gòu)變革、再造教學(xué)流程方面的作用日益凸顯[7]。教育教學(xué)模式的改革創(chuàng)新勢(shì)在必行。

一、大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的要求

大數(shù)據(jù)是促進(jìn)教育向智能化、信息化發(fā)展的技術(shù)支持，未來的教育將是以大數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的智慧教育，能向?qū)W生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)方案。從硬件上的變化，如高科技儀器、智能手環(huán)等，到軟件的應(yīng)用，如手機(jī)的線上學(xué)習(xí)APP、智能教學(xué)管理平臺(tái)等，以及內(nèi)在的應(yīng)用技術(shù)變革，如教育數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習(xí)分析等，全方位促使教育趨向智能化。大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來，巨大的社會(huì)變革趨勢(shì)下，什么是合適的信息技術(shù)人才、哪些人才屬性是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景所需的，已成為高等院校相關(guān)信息技術(shù)類專業(yè)教學(xué)改革的重大理論和實(shí)踐問題[8]。數(shù)據(jù)學(xué)科作為未來技術(shù)人才培養(yǎng)的新興學(xué)科，勢(shì)必會(huì)受到更多關(guān)注。但在2019年大數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)中再次提到了“數(shù)據(jù)科學(xué)帶動(dòng)多學(xué)科融合”“數(shù)據(jù)學(xué)科雖然興起，但是學(xué)科突破進(jìn)展緩慢”[9]等說法。雖然大數(shù)據(jù)被業(yè)內(nèi)人士看好，但作為一門新興專業(yè)，其進(jìn)行人才培養(yǎng)時(shí)必須注意兩點(diǎn)：一是資源少，高校的教師需要重新分配，并要重新制訂適合該方向發(fā)展的培養(yǎng)體系;二是周期長(zhǎng)，一個(gè)專業(yè)從開始建立到成熟發(fā)展需要經(jīng)過無數(shù)次的實(shí)踐和無數(shù)次的修改調(diào)整。

大數(shù)據(jù)雖然是一門與計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等學(xué)科相關(guān)的交叉學(xué)科，但其基礎(chǔ)理論與計(jì)算機(jī)專業(yè)聯(lián)系緊密，這對(duì)計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生提出了新的要求，以滿足新時(shí)代下適應(yīng)性計(jì)算機(jī)本科生優(yōu)化培養(yǎng)和能力提升的需要。首先，要注重學(xué)科基礎(chǔ)課程理論知識(shí)的教授。多學(xué)科融合的趨勢(shì)下，計(jì)算機(jī)類學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)原有的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，同時(shí)需要掌握相關(guān)的理論知識(shí)，如矩陣論、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等。其次，對(duì)于工科生，單純的理論研究并不可取，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐，將理論知識(shí)熟練運(yùn)用于項(xiàng)目中才能對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析，得出更優(yōu)化的方案。最后，大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷發(fā)展且與各領(lǐng)域密切結(jié)合，單支研究已經(jīng)不適用，將大數(shù)據(jù)這項(xiàng)新技術(shù)新方法運(yùn)用到不同領(lǐng)域，如健康醫(yī)療、制造業(yè)、金融業(yè)、教育等領(lǐng)域，將帶動(dòng)各領(lǐng)域各行業(yè)迅速發(fā)展，這就要求我們計(jì)算機(jī)類專業(yè)教育針對(duì)不同發(fā)展方向培養(yǎng)人才。

二、對(duì)計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)的影響

本科教學(xué)是大學(xué)教育培養(yǎng)的核心環(huán)節(jié)，課堂教學(xué)質(zhì)量高低直接關(guān)系到高校能否實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要的創(chuàng)新實(shí)踐型高層次人才的學(xué)位教育發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。以多樣性、實(shí)時(shí)性、高效性、全面性為特征的大數(shù)據(jù)技術(shù)促進(jìn)時(shí)代轉(zhuǎn)型，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來也必將對(duì)傳統(tǒng)教育教學(xué)產(chǎn)生深刻影響。

（一）教學(xué)理念的改變

人類社會(huì)在21世紀(jì)跨入知識(shí)經(jīng)濟(jì)的大數(shù)據(jù)時(shí)代，社會(huì)的發(fā)展越來越需要具有主體意識(shí)、主體能力和主體精神的創(chuàng)新人才[10]。在當(dāng)今的教育理論和教學(xué)培養(yǎng)過程中，“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)理念更加符合新時(shí)代人才培養(yǎng)的要求，由傳統(tǒng)的“教→學(xué)”改變?yōu)椤皩W(xué)→教”，明確了教師的角色與任務(wù)?；谌吮局髁x思想，在教學(xué)過程中學(xué)生應(yīng)處于主體地位，而教師起主導(dǎo)作用。教師應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、樂于學(xué)習(xí)、善于學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與探索能力。

此外，要符合當(dāng)下多學(xué)科融合的趨勢(shì)，應(yīng)在基礎(chǔ)課程體系中增設(shè)相關(guān)課程，如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等課程，扎實(shí)理論基礎(chǔ)。同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來的便利的共享資源，引進(jìn)國(guó)內(nèi)外高質(zhì)量學(xué)科的相關(guān)課程，構(gòu)建社區(qū)化網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，共同學(xué)習(xí)、共同探索，實(shí)現(xiàn)教育的開放性與一體性。

（二）教學(xué)方式的改變

傳統(tǒng)教學(xué)方式依靠教師的講授和演繹，學(xué)生只能被動(dòng)獲取知識(shí)，屬于模仿式學(xué)習(xí)，后來有計(jì)算機(jī)、投影等設(shè)備，教師可以使用PPT等軟件輔助教學(xué)，雖然比之前的方式增加了一些趣味性，但主要還是教師教授知識(shí)學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的模式。而大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展將帶來教育教學(xué)模式的變革，顛覆傳統(tǒng)教學(xué)模式。

社會(huì)需要源源不斷的更多的專業(yè)化人才提供新的技術(shù)的支持，從而更快更好地推動(dòng)社會(huì)發(fā)展。大數(shù)據(jù)環(huán)境下教學(xué)需求增加、教學(xué)資源緊缺、教育成本優(yōu)化等都將促成教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。比如MOOC是一種大型的開放式網(wǎng)絡(luò)課程，來自全球的優(yōu)秀免費(fèi)課程資源被放在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，人們可以方便地學(xué)習(xí)這些課程并與他人探討。結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)理念，MOOC、SPOC、雨課堂等新型教學(xué)方式不斷發(fā)展并趨向成熟，給傳統(tǒng)教學(xué)方式帶來了巨大沖擊?！霸诰€學(xué)習(xí)+課堂教學(xué)”的新型混合教學(xué)模式更加適應(yīng)教學(xué)過程。教師對(duì)每次課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容等進(jìn)行分析后把相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容告知學(xué)生，學(xué)生在課前先通過線上課程在線學(xué)習(xí)，形成自己的觀點(diǎn)并加以驗(yàn)證;教師標(biāo)注每節(jié)課的重難點(diǎn)知識(shí)，然后在課上對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行講授，學(xué)生上臺(tái)展示學(xué)習(xí)成果，隨之進(jìn)行師生間討論、學(xué)生間討論，教師再加以引導(dǎo);最后由教師總結(jié)本次課的內(nèi)容，形成探究式學(xué)習(xí)過程。美國(guó)教育部所做的名為“基于證據(jù)的在線學(xué)習(xí)實(shí)踐評(píng)估：在線學(xué)習(xí)研究元分析與綜述”（Evaluation of Evidence - Based Practices in Online Learning： A Meta - Analysis and Review of Online Learning Studies）的科學(xué)研究通過對(duì)大量科學(xué)成果進(jìn)行分析研究，證明了在線學(xué)習(xí)的有效性以及“在線學(xué)習(xí)+課堂教學(xué)”混合教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)。

大數(shù)據(jù)技術(shù)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)教學(xué)中教師貫穿課堂講授、學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的形式，完善了教學(xué)過程。學(xué)生線上學(xué)習(xí)融合教師線下教學(xué)引導(dǎo)的新型混合教學(xué)模式將更能充分發(fā)揮教師引導(dǎo)與監(jiān)督的作用和以學(xué)生為主體地位的學(xué)習(xí)模式的優(yōu)勢(shì)，更加適合學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、探索創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更加符合人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，提高了教學(xué)質(zhì)量。

（三）教學(xué)過程的改變

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020 年）》中明確指出，要關(guān)注每個(gè)學(xué)生的個(gè)體差異性，依據(jù)學(xué)生自身特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)與潛能。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，采集每位學(xué)生的日常學(xué)習(xí)活動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，定制學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡，能充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，比如學(xué)生在哪個(gè)時(shí)間段更愛學(xué)習(xí)、在哪個(gè)時(shí)間段學(xué)習(xí)效率最高以及學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣點(diǎn)、難點(diǎn)等。這樣更利于教師關(guān)注到每個(gè)學(xué)生的個(gè)體差異性，從而更有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)，向?qū)W生提供更加個(gè)性化的在線學(xué)習(xí)服務(wù)以及個(gè)人學(xué)習(xí)規(guī)劃指導(dǎo)，學(xué)生也可以借此發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)方法，更好地培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)能力與探索創(chuàng)新能力。同時(shí)，這也幫助教師對(duì)自己的教學(xué)過程進(jìn)行客觀分析，制訂教師教學(xué)軌跡，從而發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式下無法發(fā)現(xiàn)的教學(xué)規(guī)律，及時(shí)改進(jìn)自己的教學(xué)方法，這也是對(duì)教師自身水平的提升。充分利用大數(shù)據(jù)的便利優(yōu)勢(shì)，積極探索教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方法，這種互相促進(jìn)的教學(xué)過程自然會(huì)提升本科教育質(zhì)量。

（四）教學(xué)評(píng)價(jià)的改變

教學(xué)評(píng)價(jià)是整個(gè)教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)教學(xué)效果的一種及時(shí)反饋?？陀^、準(zhǔn)確的課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)可以使教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)中存在的問題，改進(jìn)不足，提升本科生的教育教學(xué)質(zhì)量。

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)只是圍繞教師的教授過程，對(duì)其教授態(tài)度、教授內(nèi)容、教授方法、教授素質(zhì)等方面片面地進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先，教師和學(xué)生共同參與整個(gè)課堂教學(xué)過程，傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)無法衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)情況。其次，傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)沒有對(duì)課堂教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)成果做出評(píng)價(jià)，無法得知學(xué)生對(duì)新知識(shí)的接收程度，這將對(duì)后續(xù)的教學(xué)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。最后，傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)無法衡量教學(xué)過程是否能提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，是否能提高學(xué)生的創(chuàng)新探索能力，是否更符合國(guó)家的教育培養(yǎng)目標(biāo)。對(duì)此，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，全方位記錄教師和學(xué)生的教學(xué)過程，開展學(xué)情分析和學(xué)習(xí)診斷，能精準(zhǔn)評(píng)估教學(xué)動(dòng)態(tài)和學(xué)習(xí)效果，變結(jié)果導(dǎo)向的單一評(píng)價(jià)為綜合性、過程性的多維度評(píng)價(jià)，由僅注重知識(shí)傳授向更加注重能力素質(zhì)的培養(yǎng)轉(zhuǎn)變。

課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系應(yīng)含有對(duì)教學(xué)全過程的細(xì)化的評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合高校實(shí)際情況與學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)以及專業(yè)培養(yǎng)的區(qū)別，制訂個(gè)性化的課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系;應(yīng)包含教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、課堂狀態(tài)、環(huán)境設(shè)施、反饋改進(jìn)等幾方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)每類指標(biāo)進(jìn)行細(xì)分，力求全面、完整地評(píng)價(jià)整個(gè)教學(xué)過程。同時(shí)，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)在教學(xué)過程中的重要程度也不完全相同，相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重也不同。運(yùn)用適合的算法可以對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)做出更精準(zhǔn)的指標(biāo)量化，而且能夠方便迅速地對(duì)外界變化做出自適應(yīng)性調(diào)整。根據(jù)改進(jìn)的課堂質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，教師能夠?qū)W(xué)生及自己有更清晰的認(rèn)知，及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中的不足并加以改進(jìn)，更好地對(duì)學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué)，促進(jìn)本科教育良性循環(huán)。

三、總結(jié)

新時(shí)代下，大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用在教育領(lǐng)域尚處于起步階段卻也獲益頗豐，計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科生是契合于推進(jìn)社會(huì)信息化、智能化發(fā)展要求的高級(jí)人才，更要積極探索大數(shù)據(jù)與教育領(lǐng)域的融合發(fā)展，推進(jìn)教育現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)。

高校應(yīng)積極響應(yīng)國(guó)家政策和時(shí)代潮流，樹立開放融合的大數(shù)據(jù)思維，結(jié)合各類大數(shù)據(jù)應(yīng)用（如MOOC等），從教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)過程、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面轉(zhuǎn)變革新，以大幅度提高教學(xué)效率，降低教學(xué)成本，有效提高教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合實(shí)際需求，通過教師引導(dǎo)，選擇性利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、人格魅力，使其成為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的有用之才的最好方式。

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