王燕 吳衛(wèi)江 王曉娜

摘 ?要： 數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)教育呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展勢頭，而大數(shù)據(jù)通識教育現(xiàn)狀不容樂觀。提出大數(shù)據(jù)通識教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)的模式，采用“理論、實驗、實踐”的教學(xué)方法，實施“啟發(fā)、探究、展示”的教學(xué)模式，提高學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，多維度地培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)意識、數(shù)據(jù)思維和數(shù)據(jù)能力，促進學(xué)生全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 大數(shù)據(jù); 通識教育; 創(chuàng)新人才; 探究式學(xué)習(xí)

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1006-8228（2021）08-80-04

Exploration and practice of innovative talent training mode of big data general education

Wang Yan， Wu Weijiang， Wang Xiaona

（College of Information Science and Engineering， China University of Petroleum， Beijing 102249， China）

Abstract： Data science and big data professional education presents an unprecedented development momentum， but the current situation of big data general education practice is not optimistic. This paper puts forward a mode for big data general education innovative talents training， which adopts the teaching method of "theory， experiment and practice"， implements the teaching mode of "heuristics， inquiry and presentation" to improve students' innovation consciousness， innovative spirit and innovation ability， also cultivate students' data awareness， data thinking and data processing abilities in multiple dimensions， so as to promote students' all round development.

Key words： big data; general education; innovative talent; inquiry learning

0 引言

根據(jù)“國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”[1]，國內(nèi)高校紛紛設(shè)立與大數(shù)據(jù)相關(guān)的專業(yè)或研究院所。2016年2月，北京大學(xué)、對外經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)和中南大學(xué)成為首批獲批設(shè)立“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”本科新專業(yè)的高校，2017年3月，第二批共32所高校獲批設(shè)立“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”本科專業(yè)，至2018年3月，共有283所高校獲批設(shè)立“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)”專業(yè)。

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)教育在我國高校的發(fā)展如火如荼，但大數(shù)據(jù)課程通識教育現(xiàn)狀不容樂觀。目前，國內(nèi)高校開設(shè)大數(shù)據(jù)通識教育課程代表性的僅有廈門大學(xué)林子雨老師通識教育的大數(shù)據(jù)導(dǎo)論。截止2021年1月22日，在中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)以“大數(shù)據(jù)”和“通識教育”為關(guān)鍵詞進行檢索，結(jié)果為0，以“大數(shù)據(jù)”和“通識教育”在篇名中進行檢索，結(jié)果為5，但是真正與大數(shù)據(jù)課程通識教育相關(guān)的論文僅為1篇。由此可見，對大數(shù)據(jù)通識教育課程的研究比較匱乏，有待于進一步深入開展。

1 教學(xué)目標(biāo)

通識教育源自英文“general education”，也譯為“普通教育”或“一般教育”。我國學(xué)者李曼麗提出：就性質(zhì)而言，通識教育是高等教育的組成部分，是所有大學(xué)生都應(yīng)接受的非專業(yè)性教育;就其目的而言，通識教育旨在培養(yǎng)積極參與社會生活的、有社會責(zé)任感的、全面發(fā)展的社會人和國家公民;就其內(nèi)容而言，通識教育是一種廣泛的、非專業(yè)性的、非功利性的基本知識、技能和態(tài)度的教育[2]。通識教育的使命就是要使人的天賦潛能全面和充分地發(fā)揮出來，即人要自由而全面的發(fā)展（人的解放），并用以服務(wù)于人間社會，使人與社會都得到和諧發(fā)展[3]。

著名教育家陶行知先生說過“我們教育的宗旨是培養(yǎng)一個真善美的活人，不僅僅有知識、有能力，還要有健全的人格，身心健康，有創(chuàng)新能力和實踐能力”。創(chuàng)新人才培養(yǎng)就是要以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標(biāo)，通過引導(dǎo)學(xué)生進行創(chuàng)新性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性思維，以提高其創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力（含實踐能力）為基本取向的教育教學(xué)內(nèi)容和方法體系的總稱[4]。

通識教育是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要途徑，大數(shù)據(jù)通識教育課程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)從知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和人格目標(biāo)三個維度進行表述，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。其中知識目標(biāo)定位于幫助學(xué)生了解和掌握計算機科學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)和大數(shù)據(jù)的基本概念、基礎(chǔ)理論和經(jīng)典算法。能力目標(biāo)為加強學(xué)生語言交流能力、信息處理能力、獨立思考能力和科學(xué)研究能力等的培養(yǎng)。人格目標(biāo)關(guān)注于創(chuàng)新人才個性特點的挖掘與引導(dǎo)，如強烈的好奇心、豐富的想象力、勇于挑戰(zhàn)自己的品格特點。

2 教學(xué)內(nèi)容

針對通識教育的課程特點，結(jié)合實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)，大數(shù)據(jù)課程的教學(xué)內(nèi)容依照大數(shù)據(jù)技術(shù)層次進行設(shè)置，包括數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲和管理、數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)隱私與安全和算法等。大數(shù)據(jù)相關(guān)的簡單編程探討涉及MySQL數(shù)據(jù)庫、Python數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)可視化等。課程計劃安排32學(xué)時，其中理論課24學(xué)時，上機實驗8學(xué)時。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計覆蓋大數(shù)據(jù)技術(shù)的主要內(nèi)容，重點突出，區(qū)別于專業(yè)教育，同時又兼顧通識教育學(xué)生層次專業(yè)不同的特點，具體內(nèi)容如表1所示。

3 教學(xué)實踐

中國石油大學(xué)（北京）的通識教育大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)概論課程于2020年秋季首次開課，教學(xué)團隊進行了周密的計劃和準(zhǔn)備，圍繞大數(shù)據(jù)通識教育課程教學(xué)知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和人格目標(biāo)要求，課程主要采用“理論、實驗、實踐”的教學(xué)方法，實施“啟發(fā)、探究、展示”的教學(xué)模式，多維度訓(xùn)練學(xué)生研究能力和交流表達能力，提升學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

3.1 理論教學(xué)

3.1.1 提高研究能力

美國教育家杜威認為所有成功的探究都遵循一種模式。這種“探究”模式既可以是科學(xué)家的科學(xué)研究模式，也可以是學(xué)校教育中的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)模式[5]。參考哲學(xué)的終極三問，在教學(xué)過程中提出學(xué)科知識三問：知識是什么？即知識如何定義;知識從哪來？即知識如何獲取;知識到哪去？即知識如何運用。在理論教學(xué)中不僅講授學(xué)科知識，更注重向?qū)W生展示知識獲取的過程，以做科研的方式來設(shè)計課程，探索如何基于已有知識解決未知問題。

科學(xué)研究和學(xué)習(xí)的主要區(qū)別在于學(xué)習(xí)是有正確答案的，知識是以前經(jīng)驗的總結(jié)，而科學(xué)研究是沒有正確答案，需要逐步探索才能發(fā)現(xiàn)。在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)教學(xué)實踐中加強探究式教學(xué)運用，注重培養(yǎng)研究能力，參考杜威的“五步教學(xué)法”和科學(xué)研究的方法，從提出問題、做出假設(shè)、開展實驗、得出結(jié)論，到表達交流，每個步驟讓學(xué)生熟悉整個科研工作流程。

3.1.2 提高語言能力

大數(shù)據(jù)通識教育課程中語言能力主要涉及寫作能力，演講能力和英語能力。教學(xué)中寫作能力訓(xùn)練主要采用補充教學(xué)講義的方式進行。由于當(dāng)前各種大數(shù)據(jù)教材不適合我校通識教育具體情況，教學(xué)團隊自己撰寫教材講義《小白自學(xué)筆記之大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)概論》，從學(xué)生自學(xué)角度出發(fā)。講義雖然定位于本科生各專業(yè)零基礎(chǔ)，但仍然是計算機專業(yè)教師編寫的。由于專業(yè)背景的差異，教師不能完全設(shè)身處地從各專業(yè)學(xué)生的角度出發(fā)，多少會存在一些學(xué)生不太了解或者不很熟悉的知識點內(nèi)容。為解決這一問題，教學(xué)團隊提出學(xué)生補充教材講義的方式。即學(xué)生補充每章節(jié)不太理解的知識點或者自身感興趣的相關(guān)內(nèi)容，通過查閱資料，進行深入研究，最后歸納整理資料。這樣不僅提高了學(xué)生寫作能力，而且也增強了文獻檢索和資料整理能力。

限于課程性質(zhì)和學(xué)時較少的實際情況，大數(shù)據(jù)的一些重要理論和關(guān)鍵技術(shù)不能深入展開。為開闊學(xué)生視野，提高學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)團隊提供一些主題供學(xué)生選擇，如手機如何實現(xiàn)計步，數(shù)據(jù)可視化中“胡煥庸線”等。學(xué)生自行選擇主題或者學(xué)生自主提出主題進行獨立深入的研究，制作教學(xué)課件展示。這種方式鍛煉學(xué)生獨立研究能力和口頭表達能力，促進學(xué)生邏輯思維能力的提高。

本課程關(guān)注的英語能力主要是英文資料的閱讀理解能力。在教學(xué)實踐過程中，基礎(chǔ)知識點使用英文資料進行雙語教學(xué)，主要參考維基百科和Apache官網(wǎng)。教學(xué)團隊還為學(xué)生提供了豐富的相關(guān)英文文本、音頻和視頻資料。通過學(xué)習(xí)這些英文參考資料，學(xué)生開闊了思路，英文能力也得到一定程度的提高。

3.1.3 引導(dǎo)個性發(fā)展

一般來說，個性特征明顯、善于提出問題、敢于冒險、富于挑戰(zhàn)性、想象力豐富的人更具有創(chuàng)新能力[6]。教學(xué)團隊關(guān)注創(chuàng)新人才個性特點的挖掘與引導(dǎo)，把對學(xué)生人格的培養(yǎng)與教學(xué)內(nèi)容互相融合。如在Python數(shù)據(jù)處理章節(jié)中，講解1989年Guido開發(fā)的一個新腳本解釋程序Python，是為了打發(fā)圣誕節(jié)的無聊，突出興趣的重要性。多種形式的教學(xué)設(shè)計可以擴展學(xué)生知識視野，促進其全面發(fā)展，實現(xiàn)個性育人。

3.2 實驗教學(xué)

大數(shù)據(jù)通識教育課程實驗教學(xué)主要有MySQL數(shù)據(jù)庫編程和Python數(shù)據(jù)處理編程兩部分內(nèi)容。鑒于通識教育課程學(xué)生專業(yè)年級不同，實驗教學(xué)采取分級方式，分為驗證性實驗、設(shè)計性實驗和探究性實驗。

驗證性實驗是指學(xué)生按照教師設(shè)計的實驗?zāi)康摹?nèi)容、算法和步驟進行的實驗，可以幫助學(xué)生更好的理解知識，鞏固課堂所學(xué)。設(shè)計性實驗是教師只提供實驗?zāi)康?，需要學(xué)生以個人或小組的方式設(shè)計并完成實驗，其目的是提高學(xué)生自學(xué)能力和團隊合作能力。探究性實驗是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生自主選擇與課程相關(guān)的主題進行研究，確定實驗內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的研究意識，提高研究能力。

在教學(xué)實踐過程中，Python編程實驗主要目的是展示大數(shù)據(jù)處理的技術(shù)過程，包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)可視化。實驗劃分為三個部分，一部分為Python數(shù)據(jù)、語句和圖形繪制等，是驗證性實驗。一部分為Python爬蟲實驗，這部分實驗對大多數(shù)同學(xué)來說難度較大，是設(shè)計性實驗，教師講解爬蟲原理和涉及的第三方庫，提供示例程序和視頻講解等資料。第三部分為數(shù)據(jù)可視化，如生成詞云圖，即分析文章詞匯數(shù)據(jù)，對高頻詞給與突出顯示，學(xué)生很有興趣，設(shè)計為探究性實驗。

3.3 實踐教學(xué)

實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生研究能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的有效的教學(xué)方式[7]。本課程的實踐教學(xué)是指在教師指導(dǎo)下、以學(xué)生為主體，以拓寬學(xué)生知識結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生綜合能力，促進其全面發(fā)展為目標(biāo)的所有活動。我們探討的實踐教學(xué)包括課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)等，是具有更廣泛涵義的活動。實踐教學(xué)主要是學(xué)生以個人或者小組的形式課后進行的活動，主要形式有課題探究、翻譯課程相關(guān)科普文章、聽講座或報告、擴充教材講義、編輯課程成果專輯資料、參觀石油數(shù)據(jù)挖掘北京市重點實驗室等。學(xué)生通過參加實踐活動，提交了很多讓人耳目一新的成果。如有的學(xué)生自主研究學(xué)習(xí)Python繪圖Turtle庫，繪制出漂亮的圖形;有的學(xué)生翻譯大數(shù)據(jù)英文原版書的部分章節(jié);有的同學(xué)按照期刊文章格式要求編輯排版大數(shù)據(jù)通識教育課程的成果專輯資料等。

4 課程考核

課程考核是促進教學(xué)質(zhì)量提高的主要方式。大數(shù)據(jù)通識教育課程采用過程化考核和期末考試并重的方式，注重教學(xué)成果展示。過程化考核占總成績的50%，期末考試占總成績50%。過程化考核主要包括必做和自選兩部分。必做包括討論課、上機編程、補充教材講義、翻譯相關(guān)文章等，所有學(xué)生必須完成。自選是指學(xué)生在幾項作業(yè)中自主選擇，如主題演講、課題探究、撰寫論文和編輯課程成果專輯資料等。

每項作業(yè)都有具體的要求和評價標(biāo)準(zhǔn)。以討論課為例，每個小組必須完成一份討論報告和PPT，準(zhǔn)備課堂演講，時間控制在五分鐘之內(nèi)，然后是五分鐘答辯時間。最終評價由三部分組成：PPT30%，報告30%，演講及問答40%。

期末考試在保證覆蓋課程知識點的同時，增加開放性題目比例，如大數(shù)據(jù)時代保護個人隱私的解決方案、大數(shù)據(jù)技術(shù)之“雙刃劍”等。創(chuàng)新的課程考核思路，提高了學(xué)生興趣，既注重學(xué)生整體能力提升，又考慮學(xué)生個體差異，促進了學(xué)生全面發(fā)展。

5 結(jié)束語

經(jīng)過一學(xué)期的教學(xué)實踐，大數(shù)據(jù)通識教育課程的教學(xué)模式得到院系教學(xué)專家和學(xué)生的認可，教學(xué)效果良好，學(xué)生普遍反映不僅學(xué)到了知識，開拓了視野，還提高了科研意識和創(chuàng)新意識，自我培養(yǎng)能力有了顯著增強。同時，這種模式對教師的教學(xué)提出了更高的要求，促進教師科研教學(xué)意識和教師個人綜合能力提高。

參考文獻（References）：

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[7] 吳林根.基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實踐教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索，2004.10：10-14

收稿日期：2021-01-22

基金項目：中國石油大學(xué)（北京）大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)概論通識教育體系及內(nèi)涵建設(shè)（29G17005）

作者簡介：王燕（1974-），女，天津薊縣人，碩士研究生，講師，主要研究方向：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)，計算機科學(xué)教育。