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        大數(shù)據(jù)時代農(nóng)業(yè)院校本科專業(yè)課程體系建設(shè)
        ——以中國農(nóng)業(yè)大學(xué)為例

        2016-12-16 18:07:48張領(lǐng)先李鑫星
        北方農(nóng)業(yè)學(xué)報 2016年2期
        關(guān)鍵詞:環(huán)節(jié)設(shè)置學(xué)科

        張領(lǐng)先,張 標,李鑫星

        (中國農(nóng)業(yè)大學(xué),北京 100083)

        中國農(nóng)業(yè)大學(xué)是國家“211工程”和“985工程”重點建設(shè)的教育部直屬農(nóng)林高校,以農(nóng)學(xué)、生命科學(xué)、農(nóng)業(yè)工程為特色和優(yōu)勢的研究型大學(xué),形成了特色鮮明、優(yōu)勢互補的農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)、資源與環(huán)境科學(xué)、信息與計算機科學(xué)、農(nóng)業(yè)工程與自動化科學(xué)、經(jīng)濟管理與社會科學(xué)等學(xué)科群。因此,為適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的新趨勢和新要求,依托信息與電氣工程學(xué)院教學(xué)單位開展面向大數(shù)據(jù)相關(guān)學(xué)科與專業(yè)建設(shè),開展面向大數(shù)據(jù)需求的專業(yè)課程體系改革的前瞻性研究,探索面向大數(shù)據(jù)時代的相關(guān)專業(yè)課程體系建設(shè)及實踐技能培養(yǎng)機制,為培養(yǎng)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)人才提供理論依據(jù)和方法支撐。

        1 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)需求

        大數(shù)據(jù)(Big data),或稱巨量資料,指的是所涉及的資料數(shù)量規(guī)模巨大到無法通過目前主流軟件工具,在合理時間內(nèi)達到擷取、管理、處理,并整理成為幫助企業(yè)經(jīng)營決策更積極目的的資訊[1-3]。大數(shù)據(jù)是繼云計算、物聯(lián)網(wǎng)之后IT產(chǎn)業(yè)又一次顛覆性的技術(shù)變革,對于社會的管理、發(fā)展的預(yù)測、企業(yè)和部門的決策,乃至對社會的方方面面都將產(chǎn)生巨大的影響[4]。同樣,農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)理念、技術(shù)和方法在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展,它涉及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的各個環(huán)節(jié),也涉及生物、氣候、地理環(huán)境、人口等農(nóng)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域[5]。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析將會為當(dāng)今智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展與管理帶來新的行業(yè)發(fā)展方向和經(jīng)濟增長點。但是,目前大數(shù)據(jù)研究普遍存在著“只有數(shù)據(jù)、沒有利用”的問題,導(dǎo)致搜集數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)付出的成本被浪費。據(jù)報道,通過衛(wèi)星RS獲得的影像數(shù)據(jù)中,目前得到應(yīng)用的不到5%[6]。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息,而在于對這些含有意義的數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理。換言之,如果把大數(shù)據(jù)比作一種產(chǎn)業(yè),那么這種產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)盈利的關(guān)鍵,在于提高對數(shù)據(jù)的“加工能力”,通過“加工”實現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”[7-9]。農(nóng)業(yè)資源、環(huán)境、多樣化的生產(chǎn)經(jīng)營方式、保障“舌尖上的安全”,都時刻面臨著不斷產(chǎn)生的大批非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的信息獲取、挖掘、存貯、處理與智慧應(yīng)用的問題。對于這些每時每刻都在產(chǎn)生、收集、存儲著大量的農(nóng)業(yè)信息,目前不能很好地從數(shù)據(jù)中獲得有效的價值,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營智慧決策提供有效服務(wù)。

        同時,我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)挖掘與利用意識與信息化教育普及不夠、專業(yè)人才奇缺、專業(yè)分析人員的需求與缺口并存[10]。因此,在農(nóng)業(yè)院校開展面向大數(shù)據(jù)相關(guān)學(xué)科與專業(yè)建設(shè),培養(yǎng)面向信息時代需求的信息技術(shù)與管理科學(xué)復(fù)合型人才,對于解決這個問題具有現(xiàn)實意義。

        2 面向大數(shù)據(jù)需求的專業(yè)人才培養(yǎng)思路

        2.1 理論教學(xué)與技術(shù)教學(xué)相結(jié)合

        大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用是一個比較強調(diào)理解、管理、實踐的技術(shù)應(yīng)用。因此,在以培養(yǎng)滿足社會需要為目標的前提下,在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上應(yīng)以理論教學(xué)和技術(shù)教學(xué)兩個方面同時進行。因為理論是大數(shù)據(jù)認知的必經(jīng)途徑,也是被廣泛認同和傳播的基線,而技術(shù)是大數(shù)據(jù)價值體現(xiàn)的手段和前進的基石[11]。理論教學(xué)有助于幫助學(xué)生進行入門,從基本概念起對大數(shù)據(jù)體系及技術(shù)有個全面詳細地了解,可以幫助學(xué)生對大數(shù)據(jù)有較為全面地認識,為以后應(yīng)用技術(shù)作為理論高度的指導(dǎo)。而技術(shù)教學(xué)是大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用付諸實踐必需的環(huán)節(jié),也是在以后大數(shù)據(jù)應(yīng)用中最重要的手段,應(yīng)該加強對學(xué)生技術(shù)教學(xué),讓學(xué)生在學(xué)習(xí)后達到“學(xué)有所獲、學(xué)有所用、學(xué)后能用”的目的。因此,應(yīng)摒棄傳統(tǒng)教學(xué)模式中“重理論、輕實踐”的思想。但是,只有相關(guān)教學(xué)還是不夠的,還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生綜合實際應(yīng)用的能力,通過實際案例鍛煉學(xué)生應(yīng)用大數(shù)據(jù)相關(guān)理論知識和技術(shù)知識,真正達到滿足社會就業(yè)的需要。

        2.2 建設(shè)基于“大數(shù)據(jù)思想”的師資隊伍

        由于大數(shù)據(jù)是近年來剛剛興起的概念,目前并沒有專門從事大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用教學(xué)的師資隊伍,多數(shù)是計算機、數(shù)據(jù)分析、信息處理等相關(guān)教師講授課程。由于受制于他們自身專業(yè)背景思想的桎梏,往往還是按照他們以前教學(xué)方式思路進行授課,這會導(dǎo)致學(xué)生對“大數(shù)據(jù)思想”的理解有偏差,況且多個教師從各自角度去出發(fā)授課,學(xué)生很難達成對大數(shù)據(jù)的共識,會使學(xué)生陷入誤區(qū),對以后發(fā)展極為不利。因此,加強師資隊伍建設(shè),是培養(yǎng)面向大數(shù)據(jù)需求學(xué)生技能的重要并且是必要前提。進行師資隊伍的培養(yǎng)與建設(shè)在滿足目前基本教學(xué)需求下,要有長遠目標,既要注重人才儲備,又要保障各個學(xué)科的可持續(xù)發(fā)展能力。大力提倡鼓勵教師積極參加國內(nèi)外的學(xué)術(shù)研討會、增加出國訪問學(xué)習(xí)的機會,拓寬教師的“大數(shù)據(jù)思想”,不斷完善教學(xué)科研評比和激勵制度[12]。

        3 面向培養(yǎng)大數(shù)據(jù)專業(yè)人才的本科專業(yè)分析及課程體系優(yōu)化

        系統(tǒng)地分析信息與電氣工程學(xué)院本科專業(yè)設(shè)置及其缺位問題,結(jié)合當(dāng)前我國學(xué)科體系及本科專業(yè)設(shè)置,提出信息與電氣工程學(xué)院面向大數(shù)據(jù)需求的本科專業(yè)調(diào)整與優(yōu)化方案。

        3.1 本科專業(yè)設(shè)置及其缺位分析

        近年來,信息與電氣工程學(xué)院學(xué)科建設(shè)及本科專業(yè)建設(shè)取得了顯著地發(fā)展。學(xué)院現(xiàn)在涵蓋電氣工程與自動化、信息工程與計算機兩大學(xué)科群,擁有7個本科專業(yè)、11個碩士學(xué)位授權(quán)點和3個博士學(xué)位授權(quán)點,1個“農(nóng)業(yè)電氣化與自動化”國家級重點學(xué)科,成為實力雄厚、基礎(chǔ)扎實的電氣、電子與信息工程學(xué)科領(lǐng)域的高級專門人才培養(yǎng)教育基地和科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)與科技成果轉(zhuǎn)化基地。但是,由于受到當(dāng)前我國學(xué)科體系及本科專業(yè)設(shè)置的限制,面對大數(shù)據(jù)時代的特殊人才需求,信息與電氣工程學(xué)院本科專業(yè)設(shè)置表現(xiàn)得特別滯后,沒有開設(shè)大數(shù)據(jù)相關(guān)的課程,本科專業(yè)設(shè)置與建設(shè)存在明顯的缺位問題。

        3.2 當(dāng)前我國學(xué)科體系及本科專業(yè)設(shè)置分析

        專業(yè)設(shè)置是高等教育部門根據(jù)科學(xué)分工和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的需要所設(shè)置的學(xué)科門類,它是人才培養(yǎng)規(guī)格的重要標志。在國務(wù)院學(xué)位委員會、教育部印發(fā)的《學(xué)位授予和人才培養(yǎng)學(xué)科目錄設(shè)置與管理辦法》(學(xué)位〔2009〕10號)的學(xué)科劃分中,學(xué)科門是最高級別的學(xué)科,共有13個:理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、哲學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)、軍事學(xué)、管理學(xué)、藝術(shù)學(xué);比學(xué)科門低一級的學(xué)科稱為學(xué)科類,學(xué)科類(不含軍事學(xué))共有71個;比學(xué)科類再低一級的學(xué)科稱為專業(yè);專業(yè)就是高考生填報的志愿,本科專業(yè)(不含軍事學(xué))共有258個[13-14]。本科專業(yè)設(shè)置上由于受到我國學(xué)科體系及本科專業(yè)設(shè)置規(guī)范與管理,需要嚴格遵照相關(guān)的要求與規(guī)范。但是,國家層面的學(xué)科體系及本科專業(yè)設(shè)置存在滯后問題,因此,需要本科專業(yè)設(shè)置上遵循就近的原則。

        3.3 面向大數(shù)據(jù)需求的本科專業(yè)定位分析

        由于農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是由結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)構(gòu)成,對大數(shù)據(jù)分析與處理的技術(shù)發(fā)生了巨大變化。因此,與傳統(tǒng)信息學(xué)科人才教育內(nèi)容與培養(yǎng)目標顯著不同,大數(shù)據(jù)時代對專業(yè)人才的特殊需求決定了面向大數(shù)據(jù)需求的信息與電氣工程學(xué)院本科專業(yè)設(shè)置與優(yōu)化的方向及其建設(shè)內(nèi)容。通過整合與優(yōu)化信息與電氣工程學(xué)院本科專業(yè)設(shè)置,可以為面向大數(shù)據(jù)需求的專業(yè)課程體系建設(shè)提供前提條件與基礎(chǔ)支撐。

        學(xué)院本科專業(yè)主要分為電氣工程與自動化學(xué)科群和信息工程與計算機學(xué)科群,其中電氣工程與自動化學(xué)科包括電子信息工程、自動化等專業(yè),主要發(fā)展方向為大數(shù)據(jù)信息采集、信息采集終端硬件研發(fā),更偏向于微觀層面;而信息工程與計算機學(xué)科包括地理信息系統(tǒng)、計算機科學(xué)與技術(shù)等專業(yè),主要發(fā)展方向為大數(shù)據(jù)信息處理、宏觀數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)業(yè)信息采集與監(jiān)控等,更偏向于宏觀層面;這兩個學(xué)科群相輔相成,各有特色,形成完成系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)。結(jié)合信息與電氣工程學(xué)院所處的環(huán)境與優(yōu)勢,我們又可以很好地將大數(shù)據(jù)處理結(jié)果應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐,使技術(shù)與領(lǐng)域有機結(jié)合,充分發(fā)揮當(dāng)今大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢。

        3.4 本科專業(yè)課程增設(shè)及體系優(yōu)化

        基于面向大數(shù)據(jù)需求的專業(yè)課程體系國際與國內(nèi)比較,根據(jù)我國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展趨勢及農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的需求,構(gòu)建信息與電氣工程學(xué)院面向大數(shù)據(jù)需求的專業(yè)課程體系。專業(yè)課程體系包括:通識課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程等,以及實驗課程與校內(nèi)外實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。專業(yè)課程設(shè)置要面向農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的需求,探索如何設(shè)置種植業(yè)大數(shù)據(jù)分析、養(yǎng)殖業(yè)大數(shù)據(jù)分析、漁業(yè)大數(shù)據(jù)分析、土地管理大數(shù)據(jù)分析、農(nóng)村能源大數(shù)據(jù)分析、農(nóng)產(chǎn)品物流大數(shù)據(jù)分析等有關(guān)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)課程。

        結(jié)合信息與電氣工程學(xué)院已有課程設(shè)置,在專業(yè)課基礎(chǔ)上,還應(yīng)根據(jù)學(xué)院不同專業(yè)增設(shè)針對大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)的課程。大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)是依靠計算機技術(shù)發(fā)展的,因此,計算機系承擔(dān)著大數(shù)據(jù)相關(guān)課程的重要部分,重點可以學(xué)習(xí)偏向計算機技術(shù)的相關(guān)課程,主要有統(tǒng)計分析技術(shù)(SAS、SPSS)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、搜索引擎系統(tǒng)應(yīng)用(信息檢索與Web應(yīng)用原理)、數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)倉儲、數(shù)據(jù)分析技術(shù)(實時大數(shù)據(jù)分析)、高級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(非結(jié)構(gòu)化、NoSQL、NewSQL)、分布式系統(tǒng)、多元統(tǒng)計分析與R語言建模、云計算原理技術(shù)(虛擬化、云存儲、云安全、數(shù)據(jù)中心)、Android平臺移動云計算開發(fā)等。

        4 面向大數(shù)據(jù)需求的本科專業(yè)實踐技能培養(yǎng)

        從教學(xué)環(huán)節(jié)、實驗環(huán)節(jié)、實踐環(huán)節(jié)和科研環(huán)節(jié),開展專業(yè)技能培養(yǎng)研究,探索面向大數(shù)據(jù)需求的專業(yè)實踐技能培養(yǎng)規(guī)律及其最佳實施方案,促進創(chuàng)新型復(fù)合型人才培養(yǎng)?;谖覈r(nóng)業(yè)已由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向和趨勢以及大數(shù)據(jù)時代技術(shù)需求,推行知識、能力、素質(zhì)并重的人才培養(yǎng)新模式,開展以學(xué)科為基礎(chǔ),科教緊密結(jié)合的實驗教學(xué)中心運行體系與實驗教學(xué)管理。

        4.1 教學(xué)環(huán)節(jié)專業(yè)技能培養(yǎng)

        教學(xué)環(huán)節(jié)專業(yè)技能培養(yǎng)是結(jié)合課堂教學(xué),訓(xùn)練學(xué)生牢固掌握課堂知識,同時具備基本運用所學(xué)知識來分析與解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生具有扎實寬廣的自然科學(xué)、信息科學(xué)基礎(chǔ),扎實的管理工程科學(xué)基礎(chǔ)知識;具有較好的人文社會科學(xué)知識,綜合素質(zhì)較高,并具有一定的組織協(xié)調(diào)與管理能力;掌握大數(shù)據(jù)分析工程領(lǐng)域基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和應(yīng)用技術(shù);較好地掌握大數(shù)據(jù)分析與信息處理等方面的知識,了解本專業(yè)學(xué)科的前沿發(fā)展趨勢。

        在教學(xué)內(nèi)容上,探索以“少、精、寬、新”的方式組織教學(xué),創(chuàng)立一套以引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)為重點,課內(nèi)與課外、理論與實踐、教學(xué)與科研相結(jié)合,突出創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程教學(xué)體系。

        利用現(xiàn)代教學(xué)手段,開展教學(xué)課件開發(fā)和雨虹教學(xué)云平臺應(yīng)用效果分析。探索教學(xué)內(nèi)容和編排具有鮮明的特色,既深入淺出地講清基本原理和方法,又將各種信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)實際應(yīng)用結(jié)合起來,圖文并茂,理論聯(lián)系實際的教學(xué)方案。

        在教學(xué)過程中,改變以教師為中心的教學(xué)狀態(tài),探索使用啟發(fā)式、討論式、引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)式等現(xiàn)代教學(xué)模式和教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新精神,培養(yǎng)學(xué)生通過自己動手,自己獲取知識的能力。

        在教學(xué)環(huán)節(jié)上,研究讓具有一定大數(shù)據(jù)分析經(jīng)驗的高年級研究生做助教的作用。讓他們結(jié)合其承擔(dān)的科研項目及其科研成果,具體講授并演示大數(shù)據(jù)分析過程的技能。探索這樣教學(xué)能否增加同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣和感性認識,潛移默化地培養(yǎng)同學(xué)們觀察問題、解決實際問題的能力。

        4.2 實驗環(huán)節(jié)專業(yè)技能培養(yǎng)

        增設(shè)大量專業(yè)實驗,為學(xué)生搭建實驗實踐平臺,實驗環(huán)節(jié)教學(xué)中分析總結(jié)實驗課程的設(shè)計與實施方案及其效果提升問題,探索出實驗環(huán)節(jié)專業(yè)技能培養(yǎng)規(guī)律及其優(yōu)化方案。主要專業(yè)實驗可以包括:計算機課程設(shè)計、數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計、決策支持系統(tǒng)與專家系統(tǒng)設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析(包括種植業(yè)大數(shù)據(jù)分析、養(yǎng)殖業(yè)大數(shù)據(jù)分析、漁業(yè)大數(shù)據(jù)分析、土地管理大數(shù)據(jù)分析、農(nóng)村能源大數(shù)據(jù)分析、農(nóng)產(chǎn)品物流大數(shù)據(jù)分析)等。通過實驗環(huán)節(jié)專業(yè)技能培養(yǎng),學(xué)生可以很好地掌握一定的大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用技術(shù)。

        4.3 實踐環(huán)節(jié)專業(yè)技能培養(yǎng)

        校內(nèi)外實踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要涉及大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)科研訓(xùn)練、畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計,探索專業(yè)科研訓(xùn)練、畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計的科研訓(xùn)練規(guī)律及實施最佳路徑。實踐環(huán)節(jié)專業(yè)技能訓(xùn)練,重點培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的實踐能力。

        工程實踐訓(xùn)練:獲得良好的大數(shù)據(jù)分析工程領(lǐng)域的工程實踐訓(xùn)練,一定的科學(xué)研究訓(xùn)練,具有較強的大數(shù)據(jù)分析和解決實際問題的能力,以及一定的科學(xué)研究能力;大學(xué)科研創(chuàng)新實踐項目訓(xùn)練:鼓勵學(xué)生根據(jù)課程內(nèi)容立項申報校本科生科研訓(xùn)練計劃(Undergraduate Research Program,簡稱 URP)和院創(chuàng)新基金項目,探索教師提供全方位指導(dǎo)的作用及其方法,培養(yǎng)學(xué)生大數(shù)據(jù)實踐分析能力和解決問題的創(chuàng)新能力。

        畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計:通過畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計,可以綜合訓(xùn)練大學(xué)生利用四年所學(xué)全部知識,系統(tǒng)完成某一方面科研課題的全過程,培養(yǎng)學(xué)生綜合知識運用及解決實際問題的能力,探索導(dǎo)師制度的作用及其完善實施措施。

        社會實踐活動:探索通過社會實踐活動,讓大學(xué)生充分地接觸社會,了解社會,適應(yīng)社會的能力,指導(dǎo)大學(xué)生畢業(yè)后就業(yè)職業(yè)規(guī)劃,提高大學(xué)生就業(yè)社會競爭力。探索暑期大學(xué)生社會實踐活動宣傳、組織、實施、資助方法與學(xué)分設(shè)置及其實施效果。

        4.4 科研環(huán)節(jié)專業(yè)技能培養(yǎng)

        科研環(huán)節(jié)專業(yè)技能培養(yǎng)是大學(xué)生本科教育的完善與補充,可以有效地發(fā)揮我院教師科研團隊的優(yōu)勢,鼓勵大學(xué)生參與我院教師主持的國家863、國家科技支撐計劃、國家自然科學(xué)基金和省部級重點科研項目研究,這也是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效方式。為培養(yǎng)創(chuàng)新人才,探索在授課內(nèi)容上適時地與科研項目結(jié)合起來,促使教學(xué)內(nèi)容不斷地更新、教學(xué)科研有機地結(jié)合,實踐探索研究式教學(xué),以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。

        參考文獻:

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