新工科背景下大數(shù)據(jù)專業(yè)課程建設(shè)的探索

高永彬 楊孜茁 方志軍

摘要：在大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用如火如荼的背景下，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)在國內(nèi)多所高校迅速建立，本專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)建設(shè)，也成為了高等院校相關(guān)專業(yè)研究的熱點。本文探討了數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)及相關(guān)專業(yè)中，作為基礎(chǔ)平臺課程的《數(shù)據(jù)科學(xué)與分析》課程的建設(shè)思考，包括建設(shè)背景、課程建設(shè)的目標(biāo)、課程建設(shè)的具體內(nèi)容和建設(shè)手段等，旨在為數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)的課程建設(shè)做有益的探索。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù);數(shù)據(jù)科學(xué)與分析;課程建設(shè)

1課程建設(shè)的背景

大數(shù)據(jù)技術(shù)即將帶來一場顛覆性的革命，它將推動社會生產(chǎn)取得全面進步，助推政府、金融、醫(yī)療、教育、零售、制造業(yè)、能源和交通等行業(yè)產(chǎn)生根本性的變革。高校數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)就是在這樣的背景下設(shè)立的，本專業(yè)旨在培養(yǎng)社會急需的具備大數(shù)據(jù)處理及分析能力的高級復(fù)合型人才。具體包括：掌握計算機科學(xué)、大數(shù)據(jù)科學(xué)與信息技術(shù)的基本理論、方法和技能，受到系統(tǒng)的科學(xué)研究訓(xùn)練，具備一定的大數(shù)據(jù)科學(xué)研究能力與數(shù)據(jù)工程實施的基本能力，掌握大數(shù)據(jù)工程項目的規(guī)劃、應(yīng)用、管理及決策方法，具有大數(shù)據(jù)工程項目設(shè)計、研發(fā)和實施能力的復(fù)合型、應(yīng)用型卓越人才。通過本專業(yè)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計算機理論、數(shù)據(jù)科學(xué)理論以及大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，從大數(shù)據(jù)應(yīng)用的三個主要層面（即數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)開發(fā)、海量數(shù)據(jù)分析與挖掘）培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)地掌握大數(shù)據(jù)應(yīng)用中的各種典型問題的解決辦法，提升學(xué)生解決實際問題的能力，使學(xué)生具有將領(lǐng)域知識與計算機技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)融合、創(chuàng)新的能力，能夠從事大數(shù)據(jù)研究和開發(fā)應(yīng)用的高層次人才?！稊?shù)據(jù)科學(xué)與分析》是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程，該課程將全面闡釋數(shù)據(jù)科學(xué)的基本理論、大數(shù)據(jù)的相關(guān)概念、主要技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀，使學(xué)生對大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)鏈有一個總體的比較清晰的認(rèn)識。

2教學(xué)內(nèi)容目標(biāo)

《數(shù)據(jù)科學(xué)與分析》課程建設(shè)主要圍繞數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)本科教學(xué)的總體目標(biāo)和實施要求而展開。根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和社會需求，探討數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)的最佳教學(xué)方案和具體實現(xiàn)措施。

《數(shù)據(jù)科學(xué)與分析》課程定位于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的導(dǎo)論課程，教學(xué)目的是使學(xué)生全面了解大數(shù)據(jù)的概念和應(yīng)用現(xiàn)狀，對大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)鏈有一個總體的比較清晰的認(rèn)識。

通過本課程的教學(xué)，學(xué)生應(yīng)該了解和掌握的知識點包括：大數(shù)據(jù)與云計算，大數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，大數(shù)據(jù)安全，數(shù)據(jù)可視化，大數(shù)據(jù)與社交，大數(shù)據(jù)應(yīng)用等。

課程建設(shè)的總體目標(biāo)歸納如下：

1）進一步確定本課程在專業(yè)培養(yǎng)和課程體系中的地位;

2）在已出版教材的基礎(chǔ)上，進一步完善本課程的理論教學(xué)和實驗教學(xué)內(nèi)容;

3）建立和完善課程的實踐教學(xué)平臺，撰寫完備的實驗指導(dǎo)書;

4）建立和發(fā)布本課程的教學(xué)網(wǎng)站;

5）發(fā)表與本課程建設(shè)相關(guān)的研究論文;

6）完善全套的課程教學(xué)資料和課件;

7）為新版教材的修訂準(zhǔn)備必要的教學(xué)資料。

3課程建設(shè)內(nèi)容

3.1教學(xué)隊伍建設(shè)

課程教學(xué)的實施過程中，教師是關(guān)鍵所在，教師要有較強的專業(yè)素養(yǎng)和教學(xué)能力，具備敬業(yè)奉獻、言傳身教的師德師風(fēng)，在向?qū)W生傳授知識的同時培養(yǎng)學(xué)生的政治素養(yǎng)和專業(yè)能力。

師資隊伍建設(shè)也是保證教學(xué)目標(biāo)完好實施的重要因素，也是學(xué)科發(fā)展的必要保證。《數(shù)據(jù)科學(xué)與分析》課程是一門相對較新的課程，通過本課程建設(shè)的進行，我們將進一步完善教師隊伍梯隊的培養(yǎng)，以確保該類課程的教學(xué)質(zhì)量、跟蹤本學(xué)科發(fā)展的最新動態(tài)。

3.2教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

作為高校數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)本科生的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，本課程建設(shè)必須符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、設(shè)計完整的理論教學(xué)體系、配套基本的技能實訓(xùn)平臺、融合數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的最新發(fā)展。所以，本課程建設(shè)的理論體系計劃從數(shù)據(jù)科學(xué)概論、大數(shù)據(jù)的基本概念、大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、大數(shù)據(jù)的存儲、大數(shù)據(jù)的獲取、大數(shù)據(jù)的處理、大數(shù)據(jù)的分析、大數(shù)據(jù)的可視化、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用、大數(shù)據(jù)的安全等十個方面展開和深入。

3.3教學(xué)條件建設(shè)

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)是較新的科技領(lǐng)域，為了使學(xué)生能夠既能學(xué)習(xí)最新的科技知識和成果，又能在專業(yè)基礎(chǔ)和素養(yǎng)上得到提高，學(xué)習(xí)材料方面采用先進教材，并結(jié)合課程思政，使本課程的教學(xué)達到理論與實踐、基礎(chǔ)與提高、專業(yè)與思政的有機結(jié)合。

本課程建設(shè)還將配套一個網(wǎng)絡(luò)教學(xué)討論系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用Web技術(shù)，發(fā)布課堂教學(xué)網(wǎng)上視頻和網(wǎng)上論壇，為教師和學(xué)生建立一個網(wǎng)絡(luò)教學(xué)交流平臺。

本課程建設(shè)將結(jié)合企業(yè)的真實需求和應(yīng)用案例，擁有豐富的視頻大數(shù)據(jù)、醫(yī)院大數(shù)據(jù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、文本大數(shù)據(jù)。同時運用最新的容器與K8s技術(shù)，搭建一套大數(shù)據(jù)教學(xué)實訓(xùn)平臺，通過該平臺為大數(shù)據(jù)相關(guān)課程虛擬各種實驗操作環(huán)境，共享大數(shù)據(jù)分析所用的數(shù)據(jù)集內(nèi)容，讓學(xué)生進行各種數(shù)據(jù)挖掘算法的演示與開發(fā)，真實體驗數(shù)據(jù)科學(xué)在實際環(huán)境中的應(yīng)用。

3.4教學(xué)方法與教學(xué)手段建設(shè)

一、教學(xué)方法建設(shè)內(nèi)容：

（1）討論式教學(xué)：通過對核心問題的討論，加深學(xué)生對問題的理解，增強學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力和對問題的判斷能力;

（2）學(xué)生分組式教學(xué)：由學(xué)生自由組合，根據(jù)事先選擇的教學(xué)專題和輔助參考資料到講臺上講解對該專題的理解并回答其他同學(xué)的提問。這種教學(xué)方法能充分調(diào)動學(xué)生的參與性和創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的表達能力和自信心。

（3）發(fā)現(xiàn)問題式教學(xué)：每一次上課前推薦學(xué)生閱讀下次課的參考資料，課上讓學(xué)生自己提出問題，教師回答，通過學(xué)生提問，教師回答問題的方式，有針對性的解決學(xué)生的知識問題，有側(cè)重的組織教學(xué)。

二、教學(xué)手段建設(shè)內(nèi)容

教學(xué)手段遵循現(xiàn)代化多媒體教學(xué)技術(shù)為主，傳統(tǒng)的黑板式教學(xué)為輔等多種形式相結(jié)合的原則。利用課程網(wǎng)站、線上課程等方式，實現(xiàn)包括教案、教學(xué)大綱、講義、知識點、實踐操作指導(dǎo)等教學(xué)資源的即時訪問、下載等等。另外，建立公共郵箱與同學(xué)交流、互動，及時收集和解答同學(xué)們學(xué)習(xí)過程中存在的疑問，實現(xiàn)網(wǎng)上的課程討論、學(xué)習(xí)。

參考文獻：

[1]莫甲鳳.MOOC時代如何提升大學(xué)教師教學(xué)能力[J].中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2014，（3）129-133，140.

[2]張瑾、方健.大數(shù)據(jù)背景下計算機導(dǎo)論課程教學(xué)改革探討[J].計算機教育，2019，（1）：59-62.

[3]馬超、曾紅、王宏祥.線上線下混合實驗教學(xué)模式研究[J].實驗室研究與探索，2019，（5）：185-189.

[4]李秀秀、沈洪銳.大數(shù)據(jù)導(dǎo)論課程教學(xué)探索[J].文存閱刊，2020，（8）：72-73.

[5]彭才望、孫超然、趙素波等.基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的混合教學(xué)模式設(shè)計與應(yīng)用研究[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2020，（1）：74-79.

作者簡介：高永彬，1988年11月28日，男，漢，江西省吉安市，博士，副教授，人工智能與大數(shù)據(jù)，上海工程技術(shù)大學(xué)。65E71114-E2A4-42E9-96FB-4A0F5E09D398