大数据时代程序设计类课程教学改革研究

姜明芳

湖南第一师范学院信息科学与工程学院 湖南长沙 410205

随着互联网领域云计算、物联网、社交网等新技术的兴起与广泛应用，互联网推动人类进入了大数据时代。大数据技术已经成为人类社会发展的重要基础技术，极大地影响着人类社会发展的方方面面，给人类生产生活带来极大便利的同时，也对人类的政治、经济、文化、生活提出了全新的挑战[1]。维克托·迈尔·舍恩伯格在《大数据时代》中指出，大数据带来的信息风暴正在变革我们的生活、工作和思维，大数据开启了一次重大的时代转型，也颠覆了千百年来人类的惯常思维，对人类的认知与世界的交流提出全新的挑战[2]。这种挑战与影响也波及教育领域，特别是渗透到与大数据技术密切相关的计算机教育领域[3]。传统的程序设计类课程教学模式已难以适应大数据时代新的思维以及对计算机专业人才的新的需求[4]，为此本文将在充分研究大数据时代特色的基础上，深入分析大数据时代对程序设计类课堂教学模式带来的机遇与挑战，提出适应大数据时代需求的程序设计类课程教学模式。

1 大数据时代特征

大数据技术的迅猛发展，不仅带来了一场技术革命，更给人类社会带来一场认知与思维革命。如今大数据时代已具有一些显著的时代特征[5]。

1.1 数据思维

数据本身没有意义，从浩如烟海的大数据中剔除冗余，去伪求真，提取有价值信息和知识加以利用，才是大数据的关键意义所在，多源异构环境的大数据挖掘更是一种新的数据思维。同时在量化、分析的基础上，通过新的数据统计理论与方法获得大数据分析结果的可视化呈现，这亦是大数据思维的直观体现。总之，从数据的角度发现问题、分析问题、解决问题的方式就是数据思维。

1.2 系统思维

大数据时代，事物的本质和规律往往就隐藏在各种海量数据的相互关联之中，大数据分析注重关联关系而非因果关系。不同来源数据均有一定的局限性和片面性，随机样本分析难以从实现大数据价值提取，为从海量数据中寻求有价值信息，就要求从样本思维转向总体思维。这种融合、集成全体数据源，从整体性角度把握事物本质及其规律就是系统思维。

1.3 创新思维

大数据的真正价值并不在其大，而在于创造，在于创新。随着数据体量的日益增大，数据来源日益增多，只有不断创新数据采集、分析方法，才能实现大数据的价值创新，这种大数据分析技术创新与大数据价值创新体现了大数据时代的创新思维特征。

2 传统程序设计类课程教学发展困境

2.1 教学理念落后

传统的程序设计类课程的教学注重学生程序设计能力的训练，往往过分重视程序设计语言基础知识的讲授，忽视数据分析能力培养，缺乏与学生的有效交流沟通，亦没能充分利用新的信息技术与网络资源，课堂氛围不活跃，学生学习积极性调动不起来，也就无法引导学生积极思考与创新。

2.2 教学目标滞后

教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会发布的《程序设计基础课程教学实施方案》中提出，程序设计类课程注重从问题提出、算法设计、数据结构确定到代码编写、程序调试等程序设计全过程中培养学生利用计算机解决实际工程应用问题的能力[6]。然而大数据时代的到来使程序设计类课程教学理念、教学思维、教学评价等方式发生了深刻变化，传统的单纯注重结构化程序设计能力培养的教学目标已与大数据时代不相适应。

2.3 教学内容陈旧

程序设计类课程是一门应用性、实践性和现实性很强的课程，而传统的程序设计类课程教学内容更多是传授高级程序设计语言的基本内容、程序设计方法、简单数据结构与算法基础的初步知识，大多已无法跟上大数据技术的发展与大数据时代的需要。

2.4 教学方法枯燥

传统程序设计课程教学方法与教学手段较为单调，仅仅运用简单的课堂多媒体幻灯片教学和课内演示实验，课堂教学气氛比较沉闷，难以引起学生学习程序设计的兴趣。这就造成学生学习效果低下，不能较好掌握程序设计技能。

2.5 创新实践薄弱

以往的程序设计类课程在创新实践教学的总体规划、内容设计、学时分配与考核等方面不合理，实践教学效果差。实践教学环节设计缺乏系统、科学的规划，实践创新项目内容深度不够，大多是一些基础性的验证性实验，实训过程过多关注程序设计语言本身的训练和数据的简单呈现，而忽视了整体性与综合创新性思维培养，不能满足大数据时代对大数据分析人才的广泛需求。

3 大数据时代程序设计类课程教学改革思路与对策

3.1 注重大数据思维训练 深化课程教学目标

大数据时代的新的人才培养目标应该是具备大数据思维的专业人才，为适应大数据时代对人才新的需求，程序设计类课程的能力培养目标应从简单的培养程序设计能力、分析与解决问题能力进一步深化为在数据获取、分析与利用的全过程中培养学生的数据思维、系统思维与创新思维，学会结合多学科领域知识，从数据视角出发进行数据分析与数据管理以应用创新实践，初步形成分析问题、解决问题的大数据思维能力。

3.2 树立大数据科学理念 创新程序设计教学内容

随着社会数字化程度不断提升，各不同学科在数据层面趋于一致，为紧跟大数据时代步伐，理应树立大数据科学理念，创新程序设计课程教学内容，加强不同学科领域客观事物的数据表示、多学科的数据融合分析、跨学科的数据挖掘利用、跨媒体的数据可视化分析等新的程序设计课程教学内容的教学，切实加强程序设计课程的大数据学科理论基础。

3.3 融汇大数据技术思想 丰富程序设计课堂教学

大数据环境下，课堂教学不再是简单的知识传授，而是一种知识共享、一种知识融合与创新。程序设计课堂教学要与大数据技术发展相适应，就应改革程序设计课堂教学，在其课堂教学的全过程中融合大数据技术思想。首先教师本身应具备大数据思维，要充分认识到大数据是一种极其重要的战略性教学资源，要切实主动地将大数据应用于课堂教学，实现大数据与课堂教学的充分结合。其次，大数据时代的程序设计课堂教学中要注入数据思维，转变问题思维为数据思维，引导学生基于数据出发分析问题。最后，运用基于大数据的多样化教学手段活跃课堂教学气氛，提升程序设计课堂教学效果。

3.4 强化大数据分析应用 推动程序设计实践创新

大数据本身并不产生价值，如何分析和利用大数据总结经验、发现规律、预测趋势以为管理决策服务，这才是大数据的价值所在。程序设计教学要培养具备大数据思维的专门人才，就应在教学过程中强化大数据应用与分析，促进程序设计课程对实践创新能力的培养，具体从三方面着手：以大数据处理为基础，增强大数据技术能力；以大数据应用为导向，突出大数据灵活运用；以大数据分析为手段，落实大数据应用创新。

4 结语

大数据时代的来临引发了高等教育教学的重大变革，为程序设计类课程教学带来机遇与挑战。在充分挖掘大数据时代特色的基础上探索大数据环境下程序设计类课程教学改革的基本思路，提出大数据时代程序设计类课程教学改革思路，将大数据技术充分融合到程序设计课程教学中，改进教学质量，培养适应大数据时代需求的专业技术人才。今后，将进一步加强大数据在专业技术人才培养中的应用研究，深入探讨大数据背景下多学科交叉的新工科专业人才培养模式。