大數(shù)據(jù)時代計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)改造升級路徑探索

趙建華， 劉寧

(商洛學(xué)院 1. 數(shù)學(xué)與計算機(jī)應(yīng)用學(xué)院； 2. 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院， 陜西 商洛 726000)

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等新興技術(shù)的使用和發(fā)展，不斷拓展人類社會獲取、使用信息的范圍，提高人類社會處理信息的能力。聯(lián)合國在2012 年發(fā)布的大數(shù)據(jù)白皮書《大數(shù)據(jù)促發(fā)展：挑戰(zhàn)與機(jī)遇》中指出，當(dāng)前大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)，大數(shù)據(jù)對社會各個領(lǐng)域和行業(yè)都產(chǎn)生非常深刻和重要的影響，在一定程度上改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)方式、生活方式、教育方式和學(xué)習(xí)方式[1-3]。

伴隨大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷推廣、應(yīng)用和深入發(fā)展，企業(yè)、行業(yè)、社會乃至國家層面進(jìn)入一個全新的、激烈的競爭新格局，多方競爭的關(guān)鍵點(diǎn)是哪方能夠快速、全面、準(zhǔn)確地從海量、多樣、復(fù)雜、變化的各類數(shù)據(jù)中挖掘和獲取有價值的信息，并據(jù)此做出科學(xué)、準(zhǔn)確和合理的決策，從而才能在競爭中得到優(yōu)勢。目前，社會和國家對于數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用和智能決策人才也有著越來越大的需求，要培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，必須要以計算機(jī)和大數(shù)據(jù)相關(guān)知識作為支持。

大數(shù)據(jù)發(fā)展和應(yīng)用對高等學(xué)校的人才培養(yǎng)質(zhì)量提出新的要求。大數(shù)據(jù)使得計算機(jī)專業(yè)的學(xué)科前沿與應(yīng)用場景發(fā)生了深刻變化，為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)的發(fā)展，計算機(jī)教育將面臨更大的新挑戰(zhàn)。因此，計算機(jī)教育應(yīng)該從教育教學(xué)理念、教育教學(xué)內(nèi)容、教育教學(xué)手段和教育教學(xué)方法等各個方面進(jìn)行變化和更新，以適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代對人才的需求[4-5]。

然而，目前有不少高校開設(shè)的計算機(jī)專業(yè)仍舊采用傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段。傳統(tǒng)教學(xué)模式培養(yǎng)的人才已經(jīng)不能很好地適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代背景下經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展對人才的特殊需求。為了向社會輸送更多、更優(yōu)秀符合現(xiàn)代社會發(fā)展急需的應(yīng)用型創(chuàng)新人才，高等學(xué)校必須緊跟大數(shù)據(jù)時代創(chuàng)新發(fā)展的步伐，把大數(shù)據(jù)理念和人工智能理念持續(xù)引入和應(yīng)用到日常教學(xué)活動各個環(huán)節(jié)中，使師生不斷滿足大數(shù)據(jù)時代對教育教學(xué)的要求。對于計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)而言，必須依托大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行專業(yè)的升級和改造[6-7]。

1 計算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問題

目前，不少高校計算機(jī)專業(yè)的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實踐教學(xué)等方面都存在不少問題，不能有效滿足社會對人才的需求[8-10]。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

(1) 傳統(tǒng)的教學(xué)觀念根深蒂固

仍有不少教師保持傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，仍舊進(jìn)行灌輸式的課堂教學(xué)，著重知識點(diǎn)面面俱到，忽視學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動性和獨(dú)立性、對未知領(lǐng)域的探索性和創(chuàng)造性的培養(yǎng)，對學(xué)生實踐教學(xué)能力考核不足，教學(xué)效果不佳。

(2) 專業(yè)課程革新跟不上時代步伐

計算機(jī)技術(shù)發(fā)展日新月異，然而目前不少學(xué)校計算機(jī)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容仍舊以傳統(tǒng)的計算機(jī)模擬知識為主，缺乏最新的人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的滲透和設(shè)置。

(3) 師資隊伍建設(shè)滯后

計算機(jī)專業(yè)知識更新日新月異，課程推陳出新的周期短，特別是專業(yè)課程。然而，計算機(jī)專業(yè)部分教師的知識結(jié)構(gòu)不能有效更新，教師的實踐能力不能得到有效提高，難以適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代發(fā)展對教師知識結(jié)構(gòu)和教學(xué)業(yè)務(wù)能力的需求。

(4) 實踐教學(xué)條件得不到有效提升

隨著計算機(jī)專業(yè)課的不斷升級，對實驗環(huán)境、實驗設(shè)備都有了新的要求，傳統(tǒng)的實踐平臺不能有效地滿足最新計算機(jī)課程的教學(xué)實踐要求，比如大數(shù)據(jù)課程、人工智能課程對實驗條件要求都不斷提高，必須對原有的實驗條件進(jìn)行升級。

(5) 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

由于課程設(shè)置不太合理、考核機(jī)制不健全，學(xué)生對學(xué)習(xí)興趣不大，對教學(xué)方法的改革配合力度不是很高，勢必嚴(yán)重地影響教師進(jìn)行教學(xué)改革的熱情，以及教學(xué)改革的效果。

2 改造升級方案

(1) 改造升級的基本思路

計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)改造升級的基本思路是：立足于大數(shù)據(jù)時代社會對人才的整體素質(zhì)、知識以及能力的要求，以理論教學(xué)、實踐教學(xué)和師資隊伍建設(shè)為主要內(nèi)容；通過人才培養(yǎng)方案、課程設(shè)置、實踐教學(xué)、教師隊伍、教學(xué)方法和考核制度等環(huán)節(jié)的綜合改革，培養(yǎng)具備扎實的計算機(jī)理論知識，較強(qiáng)的計算機(jī)實踐能力，一定的大數(shù)據(jù)處理、分析和管理能力的計算機(jī)專業(yè)應(yīng)用型人才。

(2) 教學(xué)內(nèi)容的改革

為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的人才需求，培養(yǎng)大數(shù)據(jù)時代需要的數(shù)據(jù)工程師、數(shù)據(jù)管理專家和數(shù)據(jù)分析專家，我們在計算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中增加“大數(shù)據(jù)分析和管理”方向，并從課程設(shè)置、課程內(nèi)容、教學(xué)方法、師資隊伍、實踐教學(xué)和績效考核等方面進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整和更新，以提高大數(shù)據(jù)時代計算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)整體素質(zhì)。

在課程設(shè)置方面，如表1所示。

表1 專業(yè)課設(shè)置更新

主要在專業(yè)課內(nèi)容中增加大數(shù)據(jù)相關(guān)知識和課程。在大學(xué)一年級“計算機(jī)導(dǎo)論”專業(yè)課中，增加人工智能和大數(shù)據(jù)相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)期間的課程開設(shè)情況有整體了解，同時對大數(shù)據(jù)的概念和應(yīng)用領(lǐng)域有一個整體的了解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)起到一個提綱挈領(lǐng)的作用。在大學(xué)二年級，增設(shè)“Python程序設(shè)計”等課程，為大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)奠定語言基礎(chǔ)。在大學(xué)三年級增設(shè)“大數(shù)據(jù)分析與處理”“大數(shù)據(jù)管理”等課程，并增加相應(yīng)的大數(shù)據(jù)實踐課程。同時，在畢業(yè)設(shè)計過程中，增設(shè)大數(shù)據(jù)分析與管理相關(guān)選題，鼓勵學(xué)生積極選題。

(3) 實踐教學(xué)改革

傳統(tǒng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)側(cè)重于計算機(jī)軟硬件的模擬，不能為大數(shù)據(jù)環(huán)境下計算機(jī)專業(yè)的實踐教學(xué)提供有效的保障。為此，需通過下面幾點(diǎn)，實現(xiàn)計算機(jī)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革。

第一，夯實基礎(chǔ)實驗。對計算機(jī)核心課程如計算機(jī)程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，要確保實驗內(nèi)容的系統(tǒng)性、創(chuàng)新性和應(yīng)用性，同時確保實踐環(huán)節(jié)的規(guī)范性，適當(dāng)增加自主性實驗，提高學(xué)生程序設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。

第二，整合計算機(jī)課程群實驗。對部分課程群中的實驗內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和整合，減少重復(fù)性實驗和低層次實驗，使得學(xué)生形成一個計算機(jī)學(xué)科的系統(tǒng)觀與整體觀。如計算機(jī)組成原理、微機(jī)原理與接口技術(shù)、操作系統(tǒng)等課程的部分實驗可以進(jìn)行合并，整合為計算機(jī)系統(tǒng)實驗。計算機(jī)程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Web程序設(shè)計、移動應(yīng)用軟件開發(fā)等課程都可以整合為計算機(jī)軟件實驗。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、路由設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)安全等課程都可以整合為網(wǎng)絡(luò)實驗。各個課程群實驗內(nèi)部實現(xiàn)資源共享，內(nèi)容優(yōu)化，提高學(xué)生綜合實驗素質(zhì)。

第三，增設(shè)大數(shù)據(jù)科學(xué)實驗。實驗內(nèi)容增加機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)處理、大數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)管理、大數(shù)據(jù)可視化等內(nèi)容，保證大數(shù)據(jù)科學(xué)方向的課程有效地開展。

第四，積極開展協(xié)同育人。加強(qiáng)與大數(shù)據(jù)、人工智能企業(yè)進(jìn)行有效合作，由企業(yè)提供業(yè)務(wù)需求、大數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)集和大數(shù)據(jù)軟硬件平臺。建設(shè)適應(yīng)在線教學(xué)特點(diǎn)的課件資源、實驗題庫、考核方案，建立囊括從大數(shù)據(jù)來源、大數(shù)據(jù)分析和處理、大數(shù)據(jù)應(yīng)用整個完整的大數(shù)據(jù)實訓(xùn)鏈條。

第五，結(jié)合人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，強(qiáng)化“以賽促教”機(jī)制。引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生依托人工智能和大數(shù)據(jù)，積極申報和參與互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、挑戰(zhàn)杯大賽和學(xué)科競賽等各種賽事。一方面將學(xué)生學(xué)習(xí)到的大數(shù)據(jù)知識應(yīng)用到實踐中，提高學(xué)生的實踐能力，一方面通過實踐使得學(xué)生更加明確大數(shù)據(jù)的意義，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和主動性。

(4) 師資隊伍建設(shè)

在大數(shù)據(jù)時代，知識更新日新月異，同時隨著課程設(shè)置的變化，教師知識的更新和能力的提高首當(dāng)其沖。因此，為了適應(yīng)專業(yè)的不斷發(fā)展，必須加強(qiáng)師資隊伍的建設(shè)，使教師的觀念、知識和技能跟上時代和專業(yè)建設(shè)的發(fā)展。

主要通過“外引、內(nèi)培”的方式，“激勵、幫扶”等措施，建設(shè)一支年齡、學(xué)歷和職稱結(jié)構(gòu)合理、具有較高專業(yè)能力和教育教學(xué)能力、適合大數(shù)據(jù)時代人才培養(yǎng)需求的教學(xué)團(tuán)隊。

外引：從國內(nèi)外高校、研究院所和企業(yè)引進(jìn)學(xué)科帶頭人及優(yōu)秀青年博士，優(yōu)先考慮從事人工智能和大數(shù)據(jù)相關(guān)工作的青年人才。

內(nèi)培：邀請高校和企業(yè)中人工智能和大數(shù)據(jù)方向的專家學(xué)者進(jìn)行講座，使教師從整體上了解當(dāng)前社會對計算機(jī)專業(yè)人才的需求，增強(qiáng)教師提高自身修養(yǎng)的緊迫感；邀請教學(xué)名師進(jìn)行教學(xué)講座和教學(xué)示范，提高教師的教師技能；選派一些骨干教師到國內(nèi)外高校進(jìn)行長期的訪學(xué)、進(jìn)修和攻讀學(xué)位；選派一些教師參加國內(nèi)大數(shù)據(jù)、人工智能等方向課程的師資培訓(xùn)，掌握大數(shù)據(jù)處理、分析和管理相關(guān)平臺，掌握人工智能和大數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)與方法；鼓勵教師積極參加國內(nèi)外教學(xué)研討會，了解最新教學(xué)方法和教學(xué)技能，交流教學(xué)心得體會；鼓勵教師積極參加國內(nèi)外人工智能和大數(shù)據(jù)學(xué)術(shù)會議，了解最新學(xué)術(shù)動態(tài)。

激勵：建立年度績效獎勵、聘期考核獎勵、職稱晉級等一系列激勵考核機(jī)制，從教學(xué)任務(wù)完成、教學(xué)業(yè)績考核、科研業(yè)績考核等多個方面對教師進(jìn)行激勵和考核，調(diào)動教師教學(xué)和科研的積極性。

幫扶：建立一套教師幫扶機(jī)制。從校內(nèi)教師中遴選出一批教學(xué)能力強(qiáng)、科研能力強(qiáng)的優(yōu)秀教師，對青年教師尤其是新入職的青年教師進(jìn)行幫扶。同時，從校外聘請一些優(yōu)秀教師和優(yōu)秀工程師，對校內(nèi)青年教師進(jìn)行一對一的幫扶。通過兩種措施，促進(jìn)青年教師快速成長。

(5) 教學(xué)方式的改革

在教學(xué)活動過程中，教師和學(xué)生是兩大主體。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師是中心，教學(xué)主要以教師的講授為主；學(xué)生則是知識的接受者，被動地接受教師講授的知識。這種教學(xué)模式存在不少弊端，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性不能得到有效提高，難以適應(yīng)新時代對人才的需求。

在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，教學(xué)模式應(yīng)采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。通過MOOC平臺進(jìn)行教學(xué)資源的展示、教學(xué)和師生交流，以翻轉(zhuǎn)課堂的方式加強(qiáng)師生互動，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識，充分體現(xiàn)出以學(xué)生為中心的教學(xué)思想。在教學(xué)過程中，教師要盡可能地引導(dǎo)學(xué)生主動地進(jìn)行學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考，積極探索和實踐，并不斷進(jìn)行知識和學(xué)習(xí)方法的反思，從而在教學(xué)中實現(xiàn)學(xué)習(xí)能力和思維能力的不斷提升。

首先，教師提前布置學(xué)習(xí)內(nèi)容、劃分學(xué)習(xí)小組。根據(jù)課程實際和學(xué)生小組實際，教師進(jìn)行課堂設(shè)計，明確翻轉(zhuǎn)課堂中小組需要完成的合作項目，同時分解每次課程對應(yīng)的小任務(wù)及其對應(yīng)的知識點(diǎn)。在MOOC平臺上選擇每個知識點(diǎn)對應(yīng)的視頻教學(xué)內(nèi)容、思考題目和課堂練習(xí)，在課程開始前兩周發(fā)放到學(xué)生小組中，要求學(xué)生提前學(xué)習(xí)。

其次，教師利用MOOC平臺了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，因材施教。學(xué)生通過MOOC平臺，觀看視頻內(nèi)容，提前自主學(xué)習(xí)，獨(dú)立完成思考題目，遇到疑難問題及時與老師進(jìn)行交流。教師實時與學(xué)生進(jìn)行討論交流，找出學(xué)生共同存在的問題，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況和掌握情況，把握教學(xué)進(jìn)度，把握教學(xué)重點(diǎn)。在課堂上，主要采取教師引導(dǎo)、學(xué)生配合的教學(xué)方式，教師教學(xué)重點(diǎn)放在答疑解惑和知識的歸納總結(jié)上，重點(diǎn)對學(xué)生存在的共性問題進(jìn)行集中講授，同時組織學(xué)生進(jìn)行討論。學(xué)生小組對自己的項目作業(yè)進(jìn)行展示，對自己不懂的問題向老師進(jìn)行求助。

最后，學(xué)生MOOC平臺提交作業(yè)，查看結(jié)果，查漏補(bǔ)缺。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、答辯情況、作業(yè)完成情況和期末考試情況進(jìn)行綜合評判。

(6) 人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系的改革

人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系的合理與否，直接關(guān)系到人才培養(yǎng)全過程的具體實施的有效性，關(guān)系到高校人才培養(yǎng)是否合格、是否滿足國家和社會的需求。因此，在大數(shù)據(jù)時代，計算機(jī)專業(yè)應(yīng)該采取行之有效的人才培養(yǎng)質(zhì)量評價措施，以保障培養(yǎng)出卓越的計算機(jī)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，滿足大數(shù)據(jù)時代的需要。

具體地講，計算機(jī)專業(yè)應(yīng)該將工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)作為人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要評價標(biāo)準(zhǔn)。將工程認(rèn)證要求貫穿到人才培養(yǎng)方案制定、課程體系設(shè)置、師資隊伍建設(shè)、教學(xué)實踐和課程考核等各個教學(xué)過程中，實施日常教學(xué)活動，規(guī)范教學(xué)環(huán)節(jié)，不斷提升和完善人才培養(yǎng)過程的督導(dǎo)和監(jiān)管。

第一，堅持以學(xué)生為中心、以立德樹人為根本任務(wù)，培養(yǎng)的人才要具有較高的政治覺悟，具有愛崗敬業(yè)的良好品質(zhì)；

第二，培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該具備良好身體素質(zhì)和心理素質(zhì)，具有良好的社會適應(yīng)能力和抗挫折能力，具有良好的人際交往能力、和團(tuán)隊協(xié)作能力；

第三，培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該具有主動學(xué)習(xí)意識和自主獲取知識的能力，具有探索問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力，具有較好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力；

第四，培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和功底，具有較好英語閱讀能力和表達(dá)能力；

第五，培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具有扎實的計算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)理論，具有良好的計算思維能力和素質(zhì)，具有較強(qiáng)的編程能力和實踐能力，具有大數(shù)據(jù)處理和分析的能力；

第六，人才培養(yǎng)質(zhì)量的評價包含校內(nèi)和校外兩部分評價內(nèi)容，要將實習(xí)單位對學(xué)生的實踐評價作為一個重要的考核指標(biāo)；

第七，應(yīng)采用學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果相結(jié)合的方式，不斷重視學(xué)生項目開發(fā)實踐的過程性和階段性考核。對評價結(jié)果要及時地整理、總結(jié)和完善，促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)和提升。

3 總結(jié)

本文針對當(dāng)前計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問題，探索大數(shù)據(jù)時代計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)改造升級路徑。以大數(shù)據(jù)時代對人才的需求為導(dǎo)向，深入研究計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式，從培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)實踐改革、教學(xué)方式改革、人才評價體制改革等方面提供了較為完善的改進(jìn)方向。