數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)類課程教學(xué)改革探析

李艷秋 于炎 李婧蕊

【摘要】教育水平需與時俱進(jìn)，改革已成為必然.高等教育已在改革之列，近年來各高校教學(xué)改革成果顯著.文章基于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)類課程的高校教學(xué)改革，通過分析數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的特點和大數(shù)據(jù)專業(yè)數(shù)學(xué)類課程教學(xué)改革的現(xiàn)狀，探討基于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)類課程教學(xué)改革中存在的問題和應(yīng)對措施，并提出改革相應(yīng)的完善建議.

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)；數(shù)學(xué)類課程；教學(xué)改革

【基金項目】吉林省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度課題《新工科背景下數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)課程體系構(gòu)建研究》，課題批準(zhǔn)號：GH21278.

引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，5G移動網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展，云計算、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用日益豐富，同時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)逐年倍增，使得人們對于數(shù)據(jù)的處理提出了更新和更高的要求，從計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)到商業(yè)的運營，再到人類的思維方法，都隨著大數(shù)據(jù)而進(jìn)行變革.如今數(shù)據(jù)挖掘在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)和電子商務(wù)獲得了廣泛運用，作為積極適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求和科技產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型.數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)也逐步變成熱門專業(yè)，為了適應(yīng)社會發(fā)展的需求以及向社會輸送相關(guān)人才，高校學(xué)科建設(shè)者們也提出了相關(guān)策略和改革途徑.

一、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的相關(guān)概述

（一）數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的特點

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)特點與大數(shù)據(jù)自身特點有著不可分割的關(guān)系.研究機(jī)構(gòu)Gartner將大數(shù)據(jù)定義為一種具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來處理海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn).而大數(shù)據(jù)專業(yè)正是從大數(shù)據(jù)應(yīng)用角度結(jié)合大數(shù)據(jù)的特點，幫助人們解決各行各業(yè)中大數(shù)據(jù)實際應(yīng)用的難題.因此，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的特點也是多元化的.第一，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)具有應(yīng)用價值較高的特點.當(dāng)下大數(shù)據(jù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，未來發(fā)展趨勢中，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用對各行各業(yè)有著關(guān)鍵性作用.第二，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)具有專業(yè)性、復(fù)雜性較強(qiáng)的特點.專業(yè)性體現(xiàn)在數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)專注于大數(shù)據(jù)的實際應(yīng)用，擁有著較強(qiáng)的技術(shù)性，需要體系化、專業(yè)化的專業(yè)知識體系所支撐；復(fù)雜性則體現(xiàn)在數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學(xué)科知識體系的構(gòu)建需要計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)等專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)知識的支撐.第三，大數(shù)據(jù)專業(yè)在適用上具有廣泛性、普遍性的特點.這種廣泛性和普遍性主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)科技時代，只要有網(wǎng)絡(luò)科技的應(yīng)用，必然會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)，也必然會涉及大數(shù)據(jù)的應(yīng)用：小到生活中個人手機(jī)儲存信息的管理，大到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化辦公信息數(shù)據(jù)的處理.

（二）基于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)類課程教學(xué)改革的現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的目標(biāo)是培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才，專業(yè)對數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)素養(yǎng)具有較高的要求.各高校在對數(shù)學(xué)類課程的設(shè)置方式上主要從兩個角度進(jìn)行設(shè)置，一種設(shè)置方式是以高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等公共數(shù)學(xué)為主的課程設(shè)置，設(shè)置課程包括：高等數(shù)學(xué)、離散數(shù)學(xué)、應(yīng)用多元統(tǒng)計分析；另一種設(shè)置方式是以數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)等數(shù)學(xué)專業(yè)課為主的課程設(shè)置，設(shè)置課程包括：數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、空間解析幾何、概率論與數(shù)理統(tǒng)計.

隨著數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的發(fā)展，高校已經(jīng)認(rèn)識到數(shù)學(xué)類課程對于大數(shù)據(jù)專業(yè)的重要作用及其重要影響.西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)對于數(shù)學(xué)類課程從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、課堂形式、課程考核規(guī)則等方面提出了課程改革的具體措施.寧德師范學(xué)院從課前、課中、課后三個教學(xué)環(huán)節(jié)，結(jié)合教學(xué)類電子資源與數(shù)學(xué)類課程的特點，提出了高校數(shù)學(xué)類課程的改革建議.馬鞍山學(xué)院從教師觀念、大數(shù)據(jù)知識與數(shù)學(xué)知識的相關(guān)性、大數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)學(xué)教學(xué)的輔助三個角度對高校數(shù)學(xué)類課程進(jìn)行教學(xué)改革.延邊大學(xué)、杭州電子科技大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)對數(shù)學(xué)類課程從教學(xué)方法和手段、教學(xué)評價、相關(guān)保證措施三個方面共同提出對高校數(shù)學(xué)類課程進(jìn)行教學(xué)改革.

二、大數(shù)據(jù)專業(yè)數(shù)學(xué)類課程教學(xué)改革的困境

（一）“學(xué)生參與度”不理想

在我國當(dāng)前的高校教育中，教師一直主導(dǎo)課堂，并未結(jié)合專業(yè)所授課程特點、人才市場需求、學(xué)校特點等方面來進(jìn)行授課，多以灌輸式教學(xué)模式為主，教學(xué)過程中學(xué)生缺乏參與感.教學(xué)理念向教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)任務(wù)看齊，沒有以學(xué)生為中心，導(dǎo)致學(xué)生缺少個性化的培養(yǎng).教學(xué)內(nèi)容除課程內(nèi)容外并無相關(guān)延伸，難以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求.久而久之，學(xué)生的課堂參與度下降，學(xué)習(xí)氛圍下降、學(xué)習(xí)的積極性變差.

（二）師資分配不合理

高校數(shù)學(xué)教師的教學(xué)任務(wù)重，分配教學(xué)任務(wù)時，通常會按照教師經(jīng)驗或者個人意愿進(jìn)行分配，整個分配過程中，沒有考慮學(xué)科融合與銜接的問題.而數(shù)學(xué)課程比較抽象，覆蓋知識面廣，不同基礎(chǔ)的學(xué)生，需要補(bǔ)充的內(nèi)容和授課的進(jìn)度是不一樣的.而由于師資有限，合班上課成普遍現(xiàn)象，教師只能以同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授課和講解，就會導(dǎo)致一部分學(xué)生沒有掌握基本的運算，也不能進(jìn)行應(yīng)用以及運算.

大數(shù)據(jù)專業(yè)在后續(xù)課程學(xué)習(xí)上，對數(shù)學(xué)知識依賴度是非常大的，但大部分?jǐn)?shù)學(xué)課程的教師都是數(shù)學(xué)專業(yè)科班出身，又經(jīng)常給不同專業(yè)的學(xué)生上課，無暇長期地深入了解專業(yè)需要，只是在從理論知識和理論框架上思考如何教會數(shù)學(xué)，無意識地減少了對知識點實際應(yīng)用方面的介紹，同時忽略對于學(xué)生解決實際問題能力的培養(yǎng)，忽略專業(yè)課中的需求.而專業(yè)課的老師，在教授專業(yè)課程時，學(xué)生由于數(shù)學(xué)知識的薄弱，導(dǎo)致專業(yè)課也沒有學(xué)習(xí)好.

（三）考核評價體系不完善

教學(xué)評價模式單一，數(shù)據(jù)采集方式單一，并不能從多維度客觀、公正、準(zhǔn)確地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，難以真實促進(jìn)教師教學(xué)水平和教學(xué)能力的提升.大多數(shù)高校的數(shù)學(xué)類課程考評方式采用“平時成績+期末成績”，期中、期末考試成績在總成績中最少占百分之七十，而期末考試一般考查的是理論知識，那么部分學(xué)生就會采用考試前“突擊”、死記硬背等方式來應(yīng)對，成績?nèi)鄙倏煽啃院涂茖W(xué)性，讓學(xué)生忽略了日常學(xué)習(xí)的積累，這樣的學(xué)習(xí)態(tài)度不利于數(shù)學(xué)素養(yǎng)和能力的形成.

（四）大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識薄弱

大數(shù)據(jù)專業(yè)數(shù)學(xué)類課程教學(xué)改革的成功與否，與高校師生大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識的強(qiáng)弱息息相關(guān).從高校教師方面來看，我國當(dāng)前大多數(shù)高校教師年齡偏大，雖然在知識儲備、學(xué)術(shù)科研、教學(xué)上都有著較為豐富的經(jīng)驗，但在網(wǎng)絡(luò)科技信息時代的沖擊下，很多教師都難以跟上時代步伐，無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)科技帶來的變化，有些教師甚至秉持反感、消極的態(tài)度，更不會進(jìn)行主動學(xué)習(xí)以適用網(wǎng)絡(luò)科技給教學(xué)、生活帶來的變化，因此在日常的教學(xué)活動中也不會有應(yīng)用大數(shù)據(jù)的意識.從學(xué)生方面來看，雖然高校大學(xué)生對于新鮮事物接受能力較強(qiáng)，但在虛擬網(wǎng)絡(luò)中對相關(guān)信息的處理能力、辨別能力較弱.往往會被不良的網(wǎng)絡(luò)信息所侵蝕，進(jìn)而在大數(shù)據(jù)的應(yīng)用上，大多數(shù)高校大學(xué)生都難以與學(xué)業(yè)相結(jié)合，反而偏向于與學(xué)業(yè)無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)娛樂活動.以上兩個方面導(dǎo)致學(xué)生大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識缺乏正確引導(dǎo)，無法培養(yǎng)出正確的大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識相關(guān)教學(xué)活動學(xué)生也難以配合.除此之外，還有高校教學(xué)改革方案或者措施較為生硬的原因.同時，教學(xué)改革方案的執(zhí)行作為任務(wù)部署實施，卻未組織教師進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)，以及校園軟硬件設(shè)施未及時進(jìn)行完善，導(dǎo)致缺乏教學(xué)改革氛圍，也就難以培養(yǎng)高校師生大數(shù)據(jù)應(yīng)用的意識.

三、基于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)數(shù)學(xué)類課程教學(xué)改革的完善建議

大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)中很多內(nèi)容都需要應(yīng)用數(shù)學(xué)知識，即大數(shù)據(jù)專業(yè)的根基是數(shù)學(xué)，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)是數(shù)學(xué)專業(yè)課的延伸，二者是相輔相成的，大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用也推動著應(yīng)用型本科數(shù)學(xué)類課程的發(fā)展.對于大數(shù)據(jù)專業(yè)的學(xué)生而言，如果數(shù)學(xué)專業(yè)課基礎(chǔ)扎實，那么學(xué)習(xí)專業(yè)課能起到事半功倍的效果.這就體現(xiàn)了高校對于專業(yè)人才輸送的成功，也體現(xiàn)了數(shù)學(xué)類課程對于大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)有著重要的作用.

（一）豐富課堂教學(xué)活動，提高學(xué)生參與度

教師要積極探索多元化的教學(xué)模式，在大數(shù)據(jù)專業(yè)背景下，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)目標(biāo)以及學(xué)生基礎(chǔ)，結(jié)合“藍(lán)墨云班課”共享學(xué)習(xí)資源，采用靈活多樣的教學(xué)手段進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，在講解核心知識點時，可以結(jié)合數(shù)學(xué)軟件，幫助學(xué)生理解相關(guān)數(shù)學(xué)知識，讓學(xué)生明白如何利用理論知識來解決實際問題.同時，大數(shù)據(jù)專業(yè)可為學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中提供大量的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，教師也可在數(shù)學(xué)類課程中開展線上線下混合式教學(xué)的模式.

教學(xué)理念需與時俱進(jìn)，適時更新教學(xué)理念.大數(shù)據(jù)時代背景下教師需充分利用大數(shù)據(jù)，在教學(xué)中以學(xué)生為主體，根據(jù)收集的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)因材施教，制訂個性化的人才培養(yǎng)方案.教學(xué)內(nèi)容可依托于豐富的數(shù)學(xué)類課程，同時利用大數(shù)據(jù)提供更多的可借鑒參考的教學(xué)內(nèi)容資料，對數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充.學(xué)?？捎么髷?shù)據(jù)為數(shù)學(xué)類課程提供更多且更為優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源.

（二）優(yōu)化師資分配機(jī)制

針對目前存在的師資分配簡單問題，從全局角度規(guī)劃師資分配方案.長期選派同一教師進(jìn)行講授，鼓勵教師與大數(shù)據(jù)專業(yè)的教師進(jìn)行共同科研與教學(xué)，對于數(shù)學(xué)類的專業(yè)基礎(chǔ)課，選派數(shù)學(xué)專業(yè)教師和大數(shù)據(jù)專業(yè)教師合作講授同一門課程.以本專業(yè)為例，以數(shù)學(xué)專業(yè)教師作為主導(dǎo)，大數(shù)據(jù)專業(yè)教師為輔助進(jìn)行講解，數(shù)學(xué)專業(yè)教師負(fù)責(zé)課程理論部分，大數(shù)據(jù)教師負(fù)責(zé)配以案例.數(shù)學(xué)專業(yè)和大數(shù)據(jù)專業(yè)的教師共同承擔(dān)同等的教學(xué)職責(zé)，根據(jù)課程內(nèi)容和自身專業(yè)，挑選合適的章節(jié)進(jìn)行講解.負(fù)責(zé)同一門課程的教師可以相互聽課、互相提出意見和建議，取長補(bǔ)短、共同進(jìn)步.

（三）健全考核評價體系

新時代背景下，高校應(yīng)依托大數(shù)據(jù)的應(yīng)用建立更為完善的教學(xué)評價體系，打破傳統(tǒng)教學(xué)評價的局限性，可采用線上線下相結(jié)合模式，形成教師與學(xué)生的雙向互評體系.

為了能將課上課后緊密融合，對課程評價方式進(jìn)行更改，加大過程性考核即平時成績的比重，教師可采用通過“藍(lán)墨云班課”發(fā)布學(xué)習(xí)資源以及學(xué)習(xí)任務(wù)的形式學(xué)生完成布置的任務(wù)可以獲得經(jīng)驗值，這些經(jīng)驗值按照一定的加權(quán)作為過程性考核的成績，占最終總成績的40%.每名學(xué)生的經(jīng)驗值都是“即時反饋”，這樣能夠增加學(xué)生的成就感、滿足感，提高學(xué)習(xí)興趣，也督促學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣.

（四）強(qiáng)化師生的大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識

高校師生的大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識薄弱，是基于大數(shù)據(jù)專業(yè)數(shù)學(xué)類課程進(jìn)行教學(xué)改革中首要解決的問題.解決之根本在于塑造高校師生對于大數(shù)據(jù)應(yīng)用的興趣，在生活中逐漸滲透大數(shù)據(jù)，使其認(rèn)識到大數(shù)據(jù)應(yīng)用所帶來的價值，從而提高高校師生對于大數(shù)據(jù)應(yīng)用的主動性，加強(qiáng)高校師生的大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識.從高校教師方面來看，學(xué)校需要加強(qiáng)高校教師網(wǎng)絡(luò)科技和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的相關(guān)培訓(xùn)，通過培訓(xùn)讓教師了解網(wǎng)絡(luò)科技，在生活中享受網(wǎng)絡(luò)科技帶來的便利.同時，加深教師對教育大數(shù)據(jù)的意識，感受大數(shù)據(jù)應(yīng)用在精準(zhǔn)教學(xué)、個性教學(xué)、多元化教學(xué)評價、教育精準(zhǔn)決策與管理上帶來的教學(xué)改革的價值.除此之外，在高校教師的考核中，可將是否具有大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識作為考核標(biāo)準(zhǔn)，以此加快教師大數(shù)據(jù)意識的培養(yǎng)進(jìn)程.比如，可從日常教學(xué)中是否利用大數(shù)據(jù)分析學(xué)生的成績、學(xué)生的學(xué)習(xí)時長、課程完成度等情況進(jìn)行考量.從高校學(xué)生方面來看，學(xué)生的大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識因年齡和所處時代原因，不需要刻意培養(yǎng).教師需要關(guān)注的是怎樣引導(dǎo)學(xué)生將大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識的重心放到學(xué)習(xí)中，以及如何糾正部分學(xué)生錯誤的大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識.因此，在日常教學(xué)活動中，教師需要開設(shè)相應(yīng)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用活動，在課其中加入與專業(yè)結(jié)合的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，轉(zhuǎn)移學(xué)生大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識中的重心.同時學(xué)校應(yīng)多開展與大數(shù)據(jù)應(yīng)用的活動，比如舉辦講座、參觀網(wǎng)絡(luò)科技公司、舉辦比賽等，培養(yǎng)學(xué)生對大數(shù)據(jù)應(yīng)用的興趣，使其樹立正確的大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識.

結(jié) 語

大數(shù)據(jù)專業(yè)數(shù)學(xué)類課程的建設(shè)，目前還處于改革階段，面對大數(shù)據(jù)時代的迅猛發(fā)展，教師應(yīng)該積極主動地更新教學(xué)理念，這樣才能跟上時代的腳步，才能培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展的應(yīng)用型本科人才.這個過程中雖然不可避免地會遭受到困難與挫折，只有在困難中積累經(jīng)驗，在挫折中成長，才能探索出成功的教學(xué)模式.

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