大數(shù)據(jù)通識課程教學探索與實踐

鐘世芬，柳榮其，何忠秀，陳紅紅

（西華大學計算機與軟件工程學院，四川成都 610039）

0 引言

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)呈指數(shù)級增長，大數(shù)據(jù)思維與各行業(yè)交匯融合，醫(yī)療、旅游、政務(wù)、交通、金融、人文、社交、農(nóng)業(yè)等各種大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究新領(lǐng)域產(chǎn)生。2015 年9 月，國務(wù)院正式發(fā)布了《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》（國發(fā)［2015］50 號）。綱要指出，數(shù)據(jù)已成為國家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，大數(shù)據(jù)正日益對全球生產(chǎn)、流通、分配、消費活動以及經(jīng)濟運行機制、社會生活方式和國家治理能力產(chǎn)生重要影響。2016 年，大數(shù)據(jù)政策逐步細化落地，國家發(fā)改委、環(huán)保部、工信部、國家林業(yè)局、農(nóng)業(yè)部等均推出大數(shù)據(jù)發(fā)展意見和方案。

大數(shù)據(jù)政策從全面、總體規(guī)劃逐漸向各大行業(yè)、各細分領(lǐng)域延伸，急需各類大數(shù)據(jù)人才，使得“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，加強大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)”逐步實施。大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，社會不僅緊缺大數(shù)據(jù)技術(shù)專才，也缺乏了解大數(shù)據(jù)知識的復合型人才，如何為社會培養(yǎng)大數(shù)據(jù)復合型人才成為一大課題。楊維明等［1］提出校企協(xié)同育人機制下的“大數(shù)據(jù)+教育學”和“數(shù)學+大數(shù)據(jù)”雙專業(yè)復合型課程體系；肖大薇等［2］給出一種新工科背景下應(yīng)用型大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)路徑；李大琳等［3］提出大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)的終極目標是培養(yǎng)優(yōu)秀的應(yīng)用型人才，并給出一種整合校企資源的多元化大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方案；高妍方等［4］分析并給出管理科學與工程碩士研究生在教學、科研和實踐三方面的大數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)途徑。

上述文獻中提出的大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方案或途徑都局限于大數(shù)據(jù)專業(yè)人才或部分學科的交叉型人才，不具有培養(yǎng)針對所有專業(yè)的大數(shù)據(jù)復合型人才的普適性。王偉［5］在2016 年就提出大數(shù)據(jù)適合作為通識教育實踐課程的觀點。目前，眾多高校所開設(shè)的通識課程主要以人文科學和社會科學為主，信息技術(shù)相關(guān)通識課很少。通識教育旨在讓學生掌握完整的知識結(jié)構(gòu)，養(yǎng)成觸類旁通的通用智慧。

通識課受眾多，一般以大班課形式開設(shè)。鐘浩［6］認為，借助云教學平臺可以解決通識大班課學生多、過程性評價難度大、學時少、通識理念傳播受限、組織松散、課堂沉悶、考核單一、效率低下等問題；武玉坤等［7］的研究結(jié)論表明，融合大數(shù)據(jù)分析與移動學習的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式在課堂效果與考試通過率方面均優(yōu)于傳統(tǒng)教學模式；張策等［8］通過對在線教學與課堂教學的多維度對比，得出線上線下混合式教學將成為一種趨勢。

西華大學從2016 年開始，逐步從針對少量非計算機專業(yè)發(fā)展到針對全校所有專業(yè)學生開展大數(shù)據(jù)通識課大班線上線下混合式教學，形成一套大數(shù)據(jù)通識教育培養(yǎng)方案。

1 大數(shù)據(jù)通識課培養(yǎng)對象及培養(yǎng)目標

1.1 培養(yǎng)對象

楊潤芊等［9］將大數(shù)據(jù)人才分為技術(shù)型、咨詢型和復合型3 類。其中，大數(shù)據(jù)復合型人才是指具有大數(shù)據(jù)思維和所從事工作的專業(yè)知識，能從管理者角度或所從事工作角度出發(fā)，給出利用數(shù)據(jù)運營支撐本職工作的思路和計劃，或協(xié)助大數(shù)據(jù)技術(shù)型人才設(shè)計出符合本職工作的大數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)。所有非計算機類學生都可以向大數(shù)據(jù)復合型人才方向發(fā)展。

當今社會已步入大數(shù)據(jù)時代，大數(shù)據(jù)復合型人才廣義上可以延展為具有大數(shù)據(jù)素養(yǎng)的綜合性人才，而這類人才各行各業(yè)都需要，需求量巨大，如何培養(yǎng)是一大挑戰(zhàn)。除可作為計算機專業(yè)學生的導引性課程外，大數(shù)據(jù)通識課的主要培養(yǎng)對象為所有非計算機專業(yè)學生。大數(shù)據(jù)通識課程的開設(shè)對大數(shù)據(jù)復合型人才培養(yǎng)具有重要意義。

1.2 教學目標

大數(shù)據(jù)通識課程的教學目標是培養(yǎng)具有大數(shù)據(jù)素養(yǎng)的綜合型人才。數(shù)據(jù)素養(yǎng)是信息素養(yǎng)的一種擴展，也是大數(shù)據(jù)時代人們的必備素養(yǎng)，包括數(shù)據(jù)思維、數(shù)據(jù)能力和數(shù)據(jù)安全與倫理3 方面內(nèi)容［10］。Jonathan 等［11］認為數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育不僅可以培養(yǎng)人們對數(shù)據(jù)科學的敏感性，還可以培養(yǎng)對數(shù)據(jù)社會學、數(shù)據(jù)政治及參與公眾數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的敏感性。

西華大學在2019 版本科人才培養(yǎng)方案制定中，確定了“以通識創(chuàng)新教育為特色，不斷優(yōu)化本科教學課程體系”的基本原則和“強化通識教育，提高學生科學人文素養(yǎng)”的修訂重點。大數(shù)據(jù)素養(yǎng)是科學人文素養(yǎng)中的重要組成部分。為解決偏專業(yè)化的高校學生大數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)的局限性問題，面向所有專業(yè)本科生的大數(shù)據(jù)通識課程，其重點不再是單純地培養(yǎng)學生的大數(shù)據(jù)技能和知識，還包括培養(yǎng)學生的家國情懷、數(shù)據(jù)思維、數(shù)據(jù)能力、數(shù)據(jù)安全與倫理意識。在思維啟迪方面，重在引導學生步入大數(shù)據(jù)時代，積極投身大數(shù)據(jù)的變革浪潮之中，使學生具備跨界思維能力。在數(shù)據(jù)能力方面，重點培養(yǎng)學生了解大數(shù)據(jù)概念、熟悉大數(shù)據(jù)應(yīng)用、探尋大數(shù)據(jù)與自己專業(yè)的應(yīng)用結(jié)合點，并激發(fā)學生基于大數(shù)據(jù)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情。在大數(shù)據(jù)安全與倫理意識方面，重在培養(yǎng)學生養(yǎng)成數(shù)據(jù)安全意識，在大數(shù)據(jù)熱中保持冷靜思考，正確認識大數(shù)據(jù)技術(shù)帶來的安全與倫理問題，包括隱私泄露、信息安全、數(shù)據(jù)鴻溝等，努力使自己的行為符合大數(shù)據(jù)倫理規(guī)范要求。

2 課程具體實施

2.1 大數(shù)據(jù)通識人才培養(yǎng)模式構(gòu)建

大數(shù)據(jù)通識人才培養(yǎng)以思維構(gòu)建和應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線，目標為培養(yǎng)能運用大數(shù)據(jù)思維解決本專業(yè)和跨專業(yè)問題的大數(shù)據(jù)時代創(chuàng)新人才。如圖1 所示，根據(jù)大數(shù)據(jù)通識課教學目標將培養(yǎng)模式分為思維意識、知識和能力3 個融合協(xié)同層次。思維意識方面重在培養(yǎng)學生的家國情懷、科學精神、大數(shù)據(jù)思維、大數(shù)據(jù)安全和倫理意識；基礎(chǔ)知識包括大數(shù)據(jù)基本概念、大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等；應(yīng)用與創(chuàng)新能力方面包括文獻查閱整理能力培養(yǎng)、大數(shù)據(jù)與專業(yè)融合、大數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新等。

Fig.1 Three level integration collaborative training mode圖1 三層次融合協(xié)同培養(yǎng)模式

2.2 分層分類教學體系構(gòu)建

2.2.1 分層教學體系建立

西華大學是一所集理、工、文、經(jīng)管等多學科為一體的綜合性大學，學科間相互提供理論和應(yīng)用支撐。課程注重大數(shù)據(jù)與各專業(yè)的有機結(jié)合，兼顧課程目標的分類實施與因材施教。針對大數(shù)據(jù)知識既有數(shù)據(jù)思維和數(shù)據(jù)應(yīng)用等普適性內(nèi)容，又有數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理等較專業(yè)的內(nèi)容，將大數(shù)據(jù)通識教育課程分為如圖2 所示的基礎(chǔ)類和進階類兩個層次課程體系。對于偏文科的專業(yè)，學生只需要了解大數(shù)據(jù)的概念、大數(shù)據(jù)對日常工作、生活和思維的影響，以及大數(shù)據(jù)在不同領(lǐng)域（尤其是自己所在領(lǐng)域）的應(yīng)用、大數(shù)據(jù)安全與倫理等知識。對于信息管理、電子商務(wù)等數(shù)據(jù)處理要求高的專業(yè)，學生除需要掌握大數(shù)據(jù)通識課程的基礎(chǔ)內(nèi)容外，還可進一步擴展大數(shù)據(jù)處理等技術(shù)性知識。

2.2.2 專題式教學內(nèi)容設(shè)計

大數(shù)據(jù)平民化是大數(shù)據(jù)的未來，只有各行各業(yè)的人都能使用大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的價值才能不斷被放大，產(chǎn)業(yè)效率才能得到巨大提升。使所有學生具備大數(shù)據(jù)思維和大數(shù)據(jù)素養(yǎng)，像了解計算機基礎(chǔ)知識一樣了解大數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)應(yīng)用，必將更好地推動大數(shù)據(jù)時代下各行各業(yè)的發(fā)展。針對大數(shù)據(jù)通識課程學生受眾的多樣性，本文將教學內(nèi)容設(shè)計為多個專題，包括：迎接大數(shù)據(jù)浪潮、閃光的數(shù)據(jù)海洋、大數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)存儲、大數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)可視化、大數(shù)據(jù)治理、大數(shù)據(jù)安全、大數(shù)據(jù)倫理、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等，具體內(nèi)容和案例將結(jié)合實際情況在每次授課時適當作修改。

Fig.2 Hierarchical teaching system圖2 分層教學體系

2.3 線上線下混合式教學方法運用

混合式學習（Blending Learning）將傳統(tǒng)學習方式的優(yōu)勢和數(shù)字化學習（E-Learning）優(yōu)勢相結(jié)合，既發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又充分體現(xiàn)學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性。大數(shù)據(jù)通識課程為普適性課程，上課學生人數(shù)較多，為大班課授課形式，采用混合式教學方法更有利于提高教學效率和質(zhì)量。

（1）混合式教學模式。如圖3 所示，大數(shù)據(jù)通識課的混合式教學模式包括：學生自主安排線上MOOC+SPOC 學習；教師根據(jù)教學需求靈活安排線上直播教學、討論及答疑；教師有效組織線下課堂教學，包括對分課堂、案例式教學、討論式教學等多種教學方式；生生、師生在線討論；線下線上的考核和評價等。例如，將QQ 群和云教學平臺相結(jié)合，完成通知、公告、視頻學習、討論、答疑等教學工作，結(jié)合直播平臺（如騰訊會議、QQ 群課堂等）進行直播授課或?qū)崟r討論答疑。

Fig.3 Blended teaching mode圖3 混合式教學模式

（2）學生學習。學生學習分為線上多樣化學習、線下課堂及課外學習兩種。在開展大數(shù)據(jù)通識課時，教師提前將學習資料和學習任務(wù)上傳到云教學平臺，引導學生提前預習相關(guān)內(nèi)容。教學資料包括教學進度表、授課課件、授課視頻或MOOC、云課堂相關(guān)視頻、圖文等；學習任務(wù)則可以是每周的學習要求和學習目標，以及提前布置的待完成作業(yè)。學生對照學習任務(wù)，以完成課前作業(yè)、課中討論、課后測試為檢測學習效果的手段，可以做到有目標性地提前預習和課后總結(jié)。通過線上學習，學生帶著較好的知識基礎(chǔ)進入課堂，并在課后自主安排時間鞏固知識，使傳統(tǒng)教學在時空上得到較好延展。

（3）教師教學。教師教學分為線下和線上兩種。為充分調(diào)動學生的積極性，避免滿堂灌，線下課堂教學盡量采用對分課堂形式，教師只講重點和難點，引導學生以演講或討論的方式完成重點知識學習。與常規(guī)授課式教學所不同的是，由于有線上學習輔助，教師除在課堂上講解重點難點知識外，還可以重點講解線上測試題目以及作業(yè)中所出現(xiàn)的問題，組織學生陳述知識點，引導學生共同討論或分小組討論線上和線下學習中所遇到的問題等。

（4）師生互動。合作、互動的學習方式對建構(gòu)知識和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力非常有效［12］，為促進學生有效地學習，教師精心設(shè)計合作、互動教學環(huán)節(jié)。在QQ 群、騰訊會議、智能云教學平臺等的輔助下，教師的教學活動設(shè)計可以做到更多樣、更有趣、更容易調(diào)動學生學習的積極性。在課堂教學中，教師根據(jù)教學內(nèi)容選擇性地利用云教學平臺提供的便利條件，開展投票問卷、現(xiàn)場搶答、頭腦風暴、討論等活動，以活躍課堂氣氛，使枯燥的課堂學習盡量在輕松愉快的氛圍下完成。

3 學情反饋及考核評價

3.1 學情反饋

無論是線上還是線下教學，學情的有效反饋是提高教學質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。大數(shù)據(jù)通識課的大班授課更需要利用各種智能云教學平臺輔助搜集學情，動態(tài)調(diào)整授課策略。開課前的學情調(diào)查可以幫助任課教師了解學生學習基礎(chǔ)、學習條件等，便于教師根據(jù)學情適當調(diào)整教學手段和教學計劃；授課期間的學情反饋有利于教師掌握學生學習情緒、學生對知識的掌握情況，便于適當調(diào)整教學重、難點及講授方法；課程結(jié)束后的調(diào)查及收集意見有利于教師對授課過程進行總結(jié)，以改進教學。利用云教學平臺“投票問卷”或“頭腦風暴”之類的功能可以實現(xiàn)不同方式的學情調(diào)查，幫助教師適應(yīng)性地改進教學進度和教學方式。智能云教學平臺還可自動推送一些基本學情，如出勤情況、活動完成情況等。由于所有課程開展的相關(guān)數(shù)據(jù)都存儲在服務(wù)器上，教師和學生可以隨時查看。通過這些數(shù)據(jù)，教師可適應(yīng)性重組教學內(nèi)容、調(diào)整互動環(huán)節(jié)、與學生針對性交流等；學生也能了解自己在班級中的學習情況，實現(xiàn)自我監(jiān)督和激勵。借助多平臺的混合式教學比純授課式教學更能有效地關(guān)注過程。通過實施混合式教學能明顯提高學生的學習效率［13］。

3.2 考核與評價

隨著社會的發(fā)展，大學生需要學習的內(nèi)容及學習方式在不斷改變，教師對學生的評價和報告也需要隨之改變。大數(shù)據(jù)通識課程學習不僅包括對大數(shù)據(jù)知識的掌握，而且涵蓋了適用于任何領(lǐng)域或范疇的“軟技能”“橫向技能”及“通識能力”。因此，學生需要培養(yǎng)終身學習的技能。充分利用學習過程數(shù)據(jù)，可以更好地評價和報告學習課程，特別是復雜能力和通識能力的提高。利用學習者活動的數(shù)字蹤跡進行學習評價，能夠?qū)崟r計算分數(shù)，并在課程進展中極大提高計算和反饋的時效性［14］。

以更好地提升學生的“軟技能”“橫向技能”和“通識能力”為目標，本課程改革傳統(tǒng)“期末一張卷”的考核模式，實行以能力培養(yǎng)為中心的開放式、全程化考核，解決了傳統(tǒng)課程考核評價機制中重結(jié)果輕過程的問題。本課程改革考核計分方式，推行“五五”比例，即：學生課程總評成績由50%的平時表現(xiàn)成績和50%的期末課程報告成績組成，增加課堂或線上討論互動、課堂提問與回答、問卷調(diào)查、章節(jié)測試、視頻學習、資料閱讀等，將其作為課程平時表現(xiàn)成績的重要評價指標。

3.3 實踐結(jié)果

以2019-2020 第2 學期對2 375 名學生進行的問卷調(diào)查為例，在1 979 份有效問卷中，文科占比35%，理工科占比59.9%，藝體類占比5.1%。大數(shù)據(jù)通識課程結(jié)束時，有0.8%的學生依然不知道大數(shù)據(jù)的概念，已了解大數(shù)據(jù)知識的學生占比30.6%，較好掌握的占比53.1%，深度理解的占比15.5%。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，大數(shù)據(jù)通識課程對學生的大數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)非常有效。

4 結(jié)語

在大數(shù)據(jù)時代背景下，社會需要大量具有大數(shù)據(jù)素養(yǎng)的復合型人才。培養(yǎng)了解大數(shù)據(jù)概念、具備大數(shù)據(jù)思維的各類創(chuàng)新人才是大數(shù)據(jù)通識課程開設(shè)的主要目的。大數(shù)據(jù)通識課程的學習對象人數(shù)眾多，專業(yè)背景各不相同，按專題組織教學內(nèi)容、分層分類培養(yǎng)以及采用混合式教學方法是一種有效的教學實施過程?；诙嗥脚_的混合式教學法涵蓋授課式、啟發(fā)式、參與式、討論式等眾多教學方法，綜合MOOC、SPOC、微課堂、翻轉(zhuǎn)課堂等經(jīng)驗，將線下課堂的針對性和直接性與在線教學的趣味性相結(jié)合，能極大促進學生認知和技能的整體提高。實踐證明，大數(shù)據(jù)通識課程采用混合式教學方法，結(jié)合重過程和應(yīng)用能力的考核評價機制，有利于培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)思維、數(shù)據(jù)意識和實踐能力，從而使學生更能自由地應(yīng)對未來世界的變革。