大数据时代信息与计算科学专业课程体系优化改革与实践*

刘淳安

（宝鸡文理学院 数学与信息科学学院，陕西宝鸡721013）

大数据时代信息与计算科学专业课程体系优化改革与实践*

刘淳安

（宝鸡文理学院 数学与信息科学学院，陕西宝鸡721013）

在信息化向大数据时代转型的过程中，在以压缩理论教学课时为总体要求下，为加强学生的课程教学，提高学生的数学应用和创新创业能力，对信息与计算科学专业课程结构进行优化升级，使课程体系整体形成一个相互衔接，相互统一的创新创业型课程群。并对课堂教学模式、课外实践教学、考核方式、方法进行了改革与实践。

大数据；信息与计算科学；优化改革；实践教学

一、概述

“大数据”（big date）是继云计算，互联网之后出现的又一次信息技术大跃进，它将致使经济、产业、技术、安全、教育及其它领域发生深刻的变革［1-4］。2016年5月26日在贵阳召开的数博会上，英国驻华大使参赞马雪莉说：大数据就是一个诱人的“钻石矿”，如何开采及用好这块矿，成为各大企事业讨论的热点。

通俗的讲，大数据主要是指数据信息量巨大，其“巨大”的程度是无法通过人工在有限时间达到获取、分析和管理，并从中提取为人们能利用的可靠信息。大数据一般表现出四种特性［3，4］：（1）数据信息量大；（2）数据类型多样，其不但包含常见的文本，还包括图片、视频、音频及他们的混合体等多种形式；（3）处理数据速度快，时效性高，其要求需从各种类型的数据中快速获取有价值的信息并能给出有价值的决策；（4）价值密度低。

大数据时代的到来不仅为现当代大学生“创新创业”提供了新的机遇和平台，也为当代高校信息与计算科学专业课程群的调整和优化升级提出了新的目标和要求。其将引领高等教育从定量化向个性化的方向发展，必将为现阶段高等教育教学方法、方式的创新和改变提出更高的要求。

事实上，1998年教育部对数学学科专业的数量与名称进行了调整，现有的信息与计算科学专业主要由计算数学、信息科学、运筹学和控制论四大专业整合而成的，其一直坚持“强基础、宽口径、重实际、有侧重”的办学指导思想［5］。在此办学思想指导下，信息与计算科学专业的课程体系相对于数学其它专业已经弱化了数学基础理论教学，强化了对学生实际数学的应用技能教学，例如在开设专业基础课的基础上，该专业还开设了相关的任选课、限选课。但根据教育部近期做出的关于大学“创新创业”教育教学改革总体部署，在大数据时代背景下，培养一批熟练掌握大数据采集，存储，管理，挖掘，分析，处理及应用的复合型人才是该专业今后发展的新目标，全面提高高校大学生的创新创业意识和创新创业能力是该专业课程体系设置的主线。然而，目前我国大部分高校信息与计算科学专业人才培养体系、方案不能支持培养大数据人才的需要，更不可能为培养具有自主创新创业人才提供优质的课程架构、教学内容和实验实训平台等。

目前国内基于大数据背景下的数学课程体系整合及教学内容改革也比较少，比较著名的有北京航空航天大学2012年首开的大数据技术与应用硕士专业及课程设置；重庆邮电大学开展的纵观我国高校数学与计算科学专业课程及教学的内容改革；以电子科技大学大数据和复杂网络权威专家周涛教授为团队进行的教育大数据在学生培养、管理、服务中的运用和实效研究等［6］。宝鸡文理学院信息与计算科学专业开办十年来，为社会培养了大批信息计算方面的应用人才，但面对大数据时代，该专业在课程群的构建、人才培养模式的修订、教学内容方法改革等方面与社会对人才的新需求之间还存在某些问题，需要做出必要的优化整合和改革实践。因此，基于面向大数据的高校信息与计算科学专业课程体系整体优化与教学内容改革研究与实践是一个期待研究的教育教学课题。

二、创新创业型信息与计算科学专业新的人才培养目标

信息与计算科学专业是以数学为依托，以数值计算、算法设计和大数据处理为三大核心，兼顾理科专业特点的同时体现培养学生的创新创业能力，形成数学与信息计算、大数据处理相融合的专业特色，具体表现为：利用数学工具为信息与计算科学专业构建基础课程平台；加强学生数学基础课和专业实践、实训相结合的教学方式，为学生创新创业奠定良好的基础，注重学生实践技能的培养，重视学生数值计算，数据处理、分析及算法设计的学习，使学生在大数据分析、信息处理、软件的开发、利用及维护等方面具有良好素养，促使学生形成创新创业的意识。

本专业以培养学生具有良好的政治素养和数学素养，具有科学的数学思维、完善的数学知识结构，掌握扎实的信息与计算科学专业理论知识，接受创新创业的初步训练，能熟练使用计算机进行数值计算、大数据分析与处理、算法设计及软件开发与应用。将学生培养成为在科技、教育和经济部门从事研究、教学、应用开发和管理的创新型人才。

三、创新创业型信息与计算科学专业新的人才培养模式

目前我国信息与计算科学专业的人才培养模式主要是应用型人才的培养，其主要体现在课程结构及内容设计、实践教学方法方式等方面，但从实际教学情况来看，专业教学和实践教学之间没有相互结合起来，甚至出现专业教学脱离社会对人才素养的要求。因此，高校信息与计算科学专业需加强学生实践教学活动，积极有效培养学生数值计算，算法设计及对大数据处理分析能力的培养，实践教学作为高校培养学生创新创业能力的重要内容，要用好用实这一教学环节，就需增加实践实训的教学量，不能因任何原因被其他课堂教学替代。因此作者认为，信息与计算科学专业新的教学模式可定义为“专业基础课程教学+专业课程模拟实践+专业课程社会实训+专业创新能力实践+专业人才创业实践”的“五位一体”培养模式。

四、创新创业型信息与计算科学专业课程群优化

课程群是以一些性质相近或相关的课程组成的结构合理，层次清晰，相互衔接，相互配合，相互支持的课程体系［7，8］。单门课在内容编排上，往往形成了自己独有的内容体系，且依照课程培养目标事先固化了其讲授的课时数、学期等。在实际教学中，发现存在某些单课程内容与已讲解课程群的内容不能有效的衔接，致使学生在学习过程中不能很好的理解课程内容。为了解决课程群中课程内容的有效衔接，且使课程群能有效服务信息与计算科学专业的人才培养目标，需对信息与计算科学专业课程进行优化升级重组。

1.面向大数据时代，结合宝鸡文理学院信息与计算科学专业课程设置现状，对现有课程体现进行合理优化整合，取消个别基础课的设置或缩减其理论教学，增加部分与大数据处理、分析及创新创业相关的选修课或专业实践课，同时精选优质教材，尽量选取一些内容编排合理，对科学计算，算法语言设计，大数据处理分析及培养学生创新创业相互融合的优秀教材。同时，可加大实训和实践课程教学，例如可增加计算机信息技术基础，数据统计分析课程，弱化或者删减解析几何。另外，适当增设有关大数据分析，创新创业等选修课和实践应用课，例如：云计算，大数据分析，大数据网络，数据可视化，数据挖掘等课程。在对课程进行合理设置和优化整合中，结合教学实践，对一些课程中设及的比较精细深奥的基础理论可以略讲，重点讲述或增设应用及实践方面的知识，加强培养学生的应用计算能力、大数据处理分析意识和创新创业思维。

2.调整开课顺序，使各个学期开设课程从课程体系，难易程度，知识结构等方面进行有效的衔接递进。例如：压缩现有2013版数学与信息与计算科学专业人才培养方案中专业核心课程教学课时量，如：数学分析、高等代数、解析几何、概率论与数理统计的教学课时，将其从5学时/周降到3学时/周为宜，同时对课程中的内容进行适当筛选进行讲解，重点讲解概念的思想，方法，对复杂的理论证明不讲或略讲。将Matlab语言及其应用，C++语言程序设计等课尽量提前开设，以便于后续学习中用其对实际问题的求解，由于这些课程中设计矩阵计算，所以一般可将这门课安排在高等代数课程之后进行。这样，即避免了教学中知识衔接不畅的弊端，同时也为加强学生的实验课程学习奠定了基础。

五、教学模式、实践教学，考核方式、方法改革实践

（一）教学模式

在整个专业课程教学中，始终坚持理论促实践，实践促创新，创新促创业的“三促一体”循序渐进教学模式。在教学方法上，注重引导学生的动手实践和利用数据对问题决策的能力，淡化部分课程中深奥的数学基础理论或缩减部分数学理论教学，特别是复杂的数学推理和论证，加强学生数学实践应用和创新思维教学，不断为学生的创业搭建平台。

（二）实践教学

在大数据背景下，实践教学的教学比重远远要大于理论教学，实践教学要以学生动手能力培养为重点，搭建以课程基础实验室、专业实训实验室及开放实验室的“三维立体式”实践教学平台。目前，各高校对信息与计算科学专业的实践教学投入均不足。因此，必须在现有实验条件基础上，加大课程基础实验室、专业实训实验室及开放实验室的建设。同时，加强校企合作，建立校外实验实训教学基地，培养学生的动手能力，为其创新创业奠定坚实的基础。目前，我校在已有的数学建模实验室基础上，又建立了大数据处理与分析实验室，同时与西安外包学院，西安鼎力科技有限公司等多家公司建立了稳定的校企联合培养学生的框架协议，学生每学期有1-2周校外实训以对所学理论知识的应用，实训结束回校继续进行课程学习以解决实训中遇到的理论难题。经过这样几轮回的学习见习，学生的综合能力得到了较大提高。

（三）考核方式

在考核方式上，改革现有的以期末考试、平时考核和作业成绩为一体的课程考核体系。重点加强以考核学生能力为主，多角度全方面的实践教学考核方法。考核方法作为教学效果评价的重要手段，对学生和教师都具有重要的指导作用。因而以能力为核心的考核方法不应以学生掌握知识的程度或获取知识的多少为尺度，而是以学生的学习能力，实践能力，创新能力为重点。因此，应建立教师评价，学生自评及实验实训基地等多方位多层次的考核方式，加强实验实训评价指标的权值，同时，还需实行培养过程的全跟踪考核，从课程理论学习的要求，实践教学的准备，具体实验实训过程，实践技能比赛等方面进行全过程考核。

六、结束语

在大数据时代背景下，数据是一个国家的重要战略资源，收集数据，处理使用数据，从数据中预测事物发展的规律是今后我国人才需求的一大挑战。大数据开启了一次重大的教育时代转型，也为学生创新创业能力的培养提供了新的机遇［10］。文章对信息与计算科学专业课程结构进行优化升级，并对课堂教学模式、课外实践教学，考试考核方式等进行了尝试性的改革。从我校信息与计算科学专业学生的实际来看，我们对信息与计算科学专业课程体系进行的改革已经在人才培养方面取得了一些令人满意的成果，但依然有许多问题期待在实践中不断加以解决和完善。

［1］王元卓，靳小龙，程学旗.网络大数据：现状与展望［J］.计算机学报，2013（06）：146-169.

［2］陈龙，程开明.大数据时代的决策：数据分析抑或直觉经验［J］.中国统计，2014（09）：20-22.

［3］刘启玉，于欣，范良忠.基于任务激励的程序设计类课程教学模式［J］.计算机教育，2011（04）：41-44.

［4］王同科，常慧宾，王彩华.信息与计算科学专业并行计算人才培养模式研究与实践［J］.高师理科学刊，2016：47-49.

［5］孙峰.面向大数据的信息与计算科学专业实验课程体系研究［J］.福建电脑，2014（02）：57-58.

［6］冯建中.信息与计算科学专业应用型人才培养探究［J］.长江大学学报，2013：47-49.

［7］吴明晖，颜晖，陈观林，等.多重驱动的计算机专业人才培养模式的探索与实践［J］.理工高教研究，2008（06）：118-120.

［8］邢育红，李晓燕，孟艳双.应用型本科院校信息与计算科学专业数学类课程群优化与教学改革研究——以山东交通学院为例［J］.教育现代化，2016：34-55.

［9］储昭辉，牛欣，徐立祥，等.应用型本科高校信息与计算科学专业实践教学体系构建与创新［J］.合肥学院学报，2015：93-96.

In the process of transformation for the era from the information to the big data，and on the general requirements of compression theory of class teaching，in order to strengthen the teaching and improve the ability of student's mathematics application and undertaking innovation，the curriculum construction of information and computer science curriculum system has been optimized，which has made the total curriculum system a linking and integrated undertaking innovation curriculum group.Also，the classroom teaching mode，extracurricular practice teaching，examination ways and methods have also been carried on the reform and practice.

big data；information and computing science；optimization reform；the practice teaching

G642

A

2096-000X（2016）21-0070-03

本文系“宝鸡文理学院第十一批校级教改资助项目”（编号：JGZD15019）研究成果。

刘淳安，男，陕西淳化人，教授，博士，主要研究方向：最优化、智能计算，学科教学。