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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(shí)教育現(xiàn)狀不容樂觀。提出大數(shù)據(jù)通識(shí)教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)的模式，采用“理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐”的教學(xué)方法，實(shí)施“啟發(fā)、探究、展示”的教學(xué)模式，提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、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(shí)、數(shù)據(jù)思維和數(shù)據(jù)能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

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

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(jì)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(shí)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(shí)教育課程代表性的僅有廈門大學(xué)林子雨老師通識(shí)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(shí)教育”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，結(jié)果為0，以“大數(shù)據(jù)”和“通識(shí)教育”在篇名中進(jìn)行檢索，結(jié)果為5，但是真正與大數(shù)據(jù)課程通識(shí)教育相關(guān)的論文僅為1篇。由此可見，對大數(shù)據(jù)通識(shí)教育課程的研究比較匱乏，有待于進(jìn)一步深入開展。

1教學(xué)目標(biāo)

通識(shí)教育源自英文“generaleducation”，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(shí)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(shí)教育旨在培養(yǎng)積極參與社會(huì)生活的、有社會(huì)責(zé)任感的、全面發(fā)展的社會(huì)人和國家公民；就其內(nèi)容而言，通識(shí)教育是一種廣泛的、非專業(yè)性的、非功利性的基本知識(shí)、技能和態(tài)度的教育[2]。通識(shí)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(huì)，使人與社會(huì)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(gè)真善美的活人，不僅僅有知識(shí)、有能力，還要有健全的人格，身心健康，有創(chuàng)新能力和實(shí)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(jìn)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(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力（含實(shí)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(shí)教育是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要途徑，大數(shù)據(jù)通識(shí)教育課程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)從知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和人格目標(biāo)三個(gè)維度進(jìn)行表述，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。其中知識(shí)目標(biāo)定位于幫助學(xué)生了解和掌握計(jì)算機(jī)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(qiáng)學(xué)生語言交流能力、信息處理能力、獨(dú)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(gè)性特點(diǎn)的挖掘與引導(dǎo)，如強(qiáng)烈的好奇心、豐富的想象力、勇于挑戰(zhàn)自己的品格特點(diǎn)。

2教學(xué)內(nèi)容

針對通識(shí)教育的課程特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)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(jìn)行設(shè)置，包括數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jì)劃安排32學(xué)時(shí)，其中理論課24學(xué)時(shí)，上機(jī)實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)覆蓋大數(shù)據(jù)技術(shù)的主要內(nèi)容，重點(diǎn)突出，區(qū)別于專業(yè)教育，同時(shí)又兼顧通識(shí)教育學(xué)生層次專業(yè)不同的特點(diǎn)，具體內(nèi)容如表1所示。

3教學(xué)實(shí)踐

中國石油大學(xué)（北京）的通識(shí)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(tuán)隊(duì)進(jìn)行了周密的計(jì)劃和準(zhǔn)備，圍繞大數(shù)據(jù)通識(shí)教育課程教學(xué)知識(shí)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(shí)驗(yàn)、實(shí)踐”的教學(xué)方法，實(shí)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(dá)能力，提升學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、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(rèn)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(shí)三問：知識(shí)是什么？即知識(shí)如何定義；知識(shí)從哪來？即知識(shí)如何獲?。恢R(shí)到哪去？即知識(shí)如何運(yùn)用。在理論教學(xué)中不僅講授學(xué)科知識(shí)，更注重向?qū)W生展示知識(shí)獲取的過程，以做科研的方式來設(shè)計(jì)課程，探索如何基于已有知識(shí)解決未知問題?？茖W(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(shí)是以前經(jīng)驗(yàn)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(shí)踐中加強(qiáng)探究式教學(xué)運(yùn)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(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論，到表達(dá)交流，每個(gè)步驟讓學(xué)生熟悉整個(gè)科研工作流程。3.1.2提高語言能力。大數(shù)據(jù)通識(shí)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(bǔ)充教學(xué)講義的方式進(jìn)行。由于當(dāng)前各種大數(shù)據(jù)教材不適合我校通識(shí)教育具體情況，教學(xué)團(tuán)隊(duì)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(jì)算機(jī)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(huì)存在一些學(xué)生不太了解或者不很熟悉的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容。為解決這一問題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)提出學(xué)生補(bǔ)充教材講義的方式。即學(xué)生補(bǔ)充每章節(jié)不太理解的知識(shí)點(diǎn)或者自身感興趣的相關(guān)內(nèi)容，通過查閱資料，進(jìn)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(qiáng)了文獻(xiàn)檢索和資料整理能力。限于課程性質(zhì)和學(xué)時(shí)較少的實(shí)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(tuán)隊(duì)提供一些主題供學(xué)生選擇，如手機(jī)如何實(shí)現(xiàn)計(jì)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(jìn)行獨(dú)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(dú)立研究能力和口頭表達(dá)能力，促進(jìn)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(shí)踐過程中，基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)使用英文資料進(jìn)行雙語教學(xué)，主要參考維基百科和Apache官網(wǎng)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)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(gè)性發(fā)展。一般來說，個(gè)性特征明顯、善于提出問題、敢于冒險(xiǎn)、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(tuán)隊(duì)關(guān)注創(chuàng)新人才個(gè)性特點(diǎn)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(gè)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(jì)可以擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)視野，促進(jìn)其全面發(fā)展，實(shí)現(xiàn)個(gè)性育人。

3.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)

大數(shù)據(jù)通識(shí)教育課程實(shí)驗(yàn)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(shí)教育課程學(xué)生專業(yè)年級(jí)不同，實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取分級(jí)方式，分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生按照教師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、算法和步驟進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)生更好的理解知識(shí)，鞏固課堂所學(xué)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是教師只提供實(shí)驗(yàn)?zāi)康模枰獙W(xué)生以個(gè)人或小組的方式設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，其目的是提高學(xué)生自學(xué)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。探究性實(shí)驗(yàn)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(jìn)行研究，確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的研究意識(shí)，提高研究能力。在教學(xué)實(shí)踐過程中，Python編程實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)劃分為三個(gè)部分，一部分為Python數(shù)據(jù)、語句和圖形繪制等，是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。一部分為Python爬蟲實(shí)驗(yàn)，這部分實(shí)驗(yàn)對大多數(shù)同學(xué)來說難度較大，是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，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(jì)為探究性實(shí)驗(yàn)。

3.3實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生研究能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的有效的教學(xué)方式[7]。本課程的實(shí)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(shí)結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生綜合能力，促進(jìn)其全面發(fā)展為目標(biāo)的所有活動(dòng)。我們探討的實(shí)踐教學(xué)包括課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等，是具有更廣泛涵義的活動(dòng)。實(shí)踐教學(xué)主要是學(xué)生以個(gè)人或者小組的形式課后進(jìn)行的活動(dòng)，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(bào)告、擴(kuò)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。學(xué)生通過參加實(shí)踐活動(dòng)，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(shí)教育課程的成果專輯資料等。

4課程考核

課程考核是促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高的主要方式。大數(shù)據(jù)通識(shí)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(jī)編程、補(bǔ)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(xiàng)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(xiàng)作業(yè)都有具體的要求和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。以討論課為例，每個(gè)小組必須完成一份討論報(bào)告和PPT，準(zhǔn)備課堂演講，時(shí)間控制在五分鐘之內(nèi)，然后是五分鐘答辯時(shí)間。最終評(píng)價(jià)由三部分組成：PPT30%，報(bào)告30%，演講及問答40%。期末考試在保證覆蓋課程知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，增加開放性題目比例，如大數(shù)據(jù)時(shí)代保護(hù)個(gè)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(gè)體差異，促進(jìn)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(shí)踐，大數(shù)據(jù)通識(shí)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(rèn)可，教學(xué)效果良好，學(xué)生普遍反映不僅學(xué)到了知識(shí)，開拓了視野，還提高了科研意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，自我培養(yǎng)能力有了顯著增強(qiáng)。同時(shí)，這種模式對教師的教學(xué)提出了更高的要求，促進(jìn)教師科研教學(xué)意識(shí)和教師個(gè)人綜合能力提高。

作者:王燕 吳衛(wèi)江 王曉娜 單位:中國石油大學(xué)（北京）信息科學(xué)與工程學(xué)院