工程教育专业认证下数据科学与大数据技术专业Python数据分析及可视化课程大纲

杨菲菲　王娟　张岳

摘要：数据科学与大数据技术属于新工科专业，从人才培养方案到课程实施势必要考虑工程教育专业认证。本文主要探讨基于工程教育认证的数据科学与大数据技术专业中的专业核心课Python数据分析及可视化课程的课程大纲，为后期该专业其他类似课程的教学大纲的撰写提供借鉴意义。

关键词：工程教育专业认证;Python数据分析及可视化;课程大纲

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）03-0033-04

Abstract： Data science and big data technology belong to the new engineering specialty. It is necessary to consider engineering education certification from talent training program to curriculum implementation.This paper mainly discusses the syllabus of Python data analysis and visualization course， which is the core course of data science and big data technology specialty based on engineering education certification， so as to provide reference for the writing of teaching syllabus of other similar courses in this major.

Keywords： Engineering Education Certification; Python data analysis and visualization; Syllabus

1 引言

针对工程教育专业认证下课程教学大纲的构建已经有很多学者从不同专业进行了研究。武汉工程大学的王凯等基于工程教育专业认证标准构建了标准化课程教学大纲，将教学要求、教学内容、考核说明及课程教学评价、课程持续改进等内容与工程教育专业认证中的毕业要求与课程体系达成度相互关联起来，建立了可以量化的课程质量评价体系，并有效地完善和丰富了教学大纲的实质性内容，以期达到均一性的课程教学质量[1]。天津理工大学机械工程学院的穆浩志等人根据机械类工程教育专业认证标准，结合天津区域经济发展需求和天津理工大学机械工程学院专业特色，对照工程教育专业认证的毕业要求，以“工程制图”课程为例，阐述构建毕业要求指标点与课程对应矩阵，开展指标点与教学内容相融合的教学大纲改革[2]。浙江科技学院土木与建筑工程学院的曹宇春以土木工程专业基础工程课程大纲修订为例， 探讨如何基于专业认证标准从毕业要求、课程目标及达成度评价等方面对教学大纲进行全方位的改革[3]。数据科学与大数据技术专业目前没有启动工程教育专业认证，但是进行工程教育专业认证是必然。因为专业新，课程新，对于这方面的研究还比较少。本文主要针对数据科学与大数据技术专业毕业目标与Python数据分析及可视化课程的课程教学目标的关联关系、课程教学内容、课程目标的达成评价进行研究，进而完成符合工程教育专业认证要求的课程大纲，对其他高校数据科学与大数据技术专业的该课程以及后续其他的专业课程的教育大纲的编写提供借鉴意义。

2工程教育认证对大纲的基本要求

工程教育专业认证教育理念的核心是以学生为中心，以培养目标为导向，坚持持续改进。认证过程是把培养目标和毕业要求作为评价学生是否合格的标准，评价工科类专业毕业的学生，其能力是否达到行业认可的要求。在专业认证系统中，通过课程体系完成对学生能力的培养实现培养目标的达成。课程体系由一门门课程来组成，每个毕业目标的达成需要若干门课程来支撑，培养目标的达成需要支撑的每门课的顺利实施，课程能够顺利实施，需要从源头上设计好教学大纲。

2.1 教学大纲课程目标明确可衡量

工程教育认证遵循OBE理念，以目标为导向，评价学生是否合格的标准是培养目标和毕业要求的达成情况。所以在大纲中必须一是要有详细的课程目标，而是必须要有详细针对课程目标可以衡量的评价体系。在人才培养方案中按照工程认证的12条标准逐条分解毕业要求，毕业要求再分解为若干门课程的课程目标，建立课程目标与毕业要求的对应矩阵。课程目标确立后，考核目标，考核方式，考核环节都需要与明确的课程目标相对应，进而与毕业要求的指标点相对应。

2.2 教学大纲注重以学生为中心

在工程教育专业认证中，以学生为中心，注重学生学到了什么，而不是教师教了什么。大纲的制定应体现以学生为中心，整体考虑学生在学习掌握该门课程时所需花费的课时，如预习时间、复习时间、作业时间等，合理设计教学内容及课时安排，同时在教学过程中，学生以通过教学大纲了解学习该课程后，能够达到什么样的总体目标和所能具备什么样的知识、素质和能力。

2.3 教学大纲的持续改进

编写好的教学大纲在执行过程中，教学内容是否能够满足学生知识和能力的要求，教学课时是否安排合理，考核环节是否能够真正考核学生的能力等都需要通过实践的检验，教学大纲在教学内容，课时安排等都需要不断修订，所以在大纲中应该有修订的记录，符合工程教育专业认证中的持续改进。

3 Python数据分析及可视化课程教学大纲

3.1 课程基本信息

课程基本信息如表1所示。该课程属于大数据相关专业必修课程，根据每个学校的课程体系设置不同，该课程的学分课时有可能不同。鉴于该课程的实践性非常强，在我校進行课程设置及教学中全部机房授课，安排为实践课程，2学分，总学时为64课时。

3.2课程目标与毕业要求

3.2.1 课程目标

《Python数据分析及可视化》是数据科学与大数据技术专业的专业核心课程。通过本课程的学习，使学生掌握数据分析的基本流程，学会使用Python库进行科学计算、数据预处理、数据分析、数据可视化，理论与实践相结合，为将来从事数据分析工作打下良好的基础。

通过本课程的理论教学和实验训练，达到如下目标：

（1）知识目标

①了解数据分析的基本概念，掌握数据分析的基本流程;

②掌握数据分析与数据挖掘的基本的集成化开发工具;

③掌握Numpy数值计算的知识;

④掌握Pandas数据预处理的知识;

⑤掌握Pandas统计分析的知识;

⑥掌握使用Matplotlib进行数据可视化的相关知识。

（2）能力目标

①具备能够针对大数据复杂工程问题进行数据分析与数据挖掘的流程设计的能力;

②具备使用Numpy进行数值计算统计分析的能力;

③具备使用Pandas进行数据预处理的能力;

④具备使用Pandas进行数据分析的能力;

⑤具备使用Matplotlib进行数据可视化的能力。

（3）素质目标

①能够在解决大数据负责工程问题中考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素;

②能够在大数据复杂工程问题中履行职业道德规范;

③能够在项目团队合作中承担不同团队角色，与其他成员之间有效沟通和协作;

④能够就大数据复杂工程问题撰写报告，與业界同行及社会公众进行有效沟通。

3.2.2课程目标与毕业要求的对应关系

根据数据科学与大数据技术专业毕业设计要求，分解指标点，得到相应的课程目标。课程目标与毕业要求的对应关系如表2所示。

3.3教学基本内容及学时分配

根据课程目标的要求设计课程基本的教学要求，以学生为中心考虑学时安排，最终设计如表3所示。

3.4教学方法与手段

（1）该课程属于实践性很强的课程，所以在教学过程中以提升学生的动手实践能力为主要目标。在课程安排上，全部安排在机房授课，教师讲授方式为边讲边练习，避免了在课堂中只讲不练习的弊端。

（2）以学生为中心，实施项目教学。在教学过程中，以项目推动教学内容，将所讲述的内容穿插于项目中，以学生为中心，提高学生实践动手能力。

（3）成立学习小组。学生按照3-4人组建团队，完成综合项目实训，形成竞争机制，激发学生学习兴趣。

（4）教学中注重评价，强调结果导向。在工程认证下，注重学生知识的掌握情况，在每堂课上课之前进行测试，查看学生预习情况，下节课上课之前再对此部分内容进行测试，记录成绩最高的一次。

3.5课程目标与评价环节

为了考查学生的学习效果，每个课程目标都需要有对应的评价环节来进行评价，以OBE理念设计目标达成评价环节，课程目标与评价环节对应关系如表4所示。

3.6考核要求及成绩评定方法

（1）考核要求

该课程为大数据相关专业的核心课程，考核方式为考试。根据课程的性质，该课程主要考查学生的动手实践能力，所以应该为上机考试。

（2）成绩评定方法

总评成绩=平时成绩*40%+期末成绩*60%

成绩评定要包括过程评价，主要包含随堂测试、实践报告、综合项目实训，课堂考勤等。

平时成绩=随堂测试*20% + 实践报告*20%+综合项目实训*40%+课堂考勤*10%。

期末考试的内容及题型要与课程目标进行对应，出题标准如表5所示：

4 结束语

人才培养方案确定后，课程教学是落实人才培养的最重要的过程，课程教学大纲是实施课程教学的第一步，特别是在工程教育专业认证下，教学大纲向上对接毕业目标，向下对接目标达成，起着承上启下的桥梁作用。对于工程教育认证下的大纲标准已经比较成熟，本文主要对数据科学与大数据技术专业的新课程Python数据分析及可视化课程的课程目标、课程目标与毕业目标的对应关系、课程内容、课程目标达成度评价进行了研究，同时在后期根据实施过程还要进行持续改进。

参考文献：

[1] 王凯，张秀兰，侯敏，等.基于工程教育认证标准构建标准化课程教学大纲——以武汉工程大学化学制药工艺学课程大纲为例[J].化工高等教育，2016，33（5）：6-11.

[2] 穆浩志，薛立军，牛兴华.工程教育专业认证背景下工程制图课程大纲的改革与实践[J].图学学报，2016，37（5）：711-717.

[3] 曹宇春，薛文.基于专业认证的基础工程课程大纲修订方法研究[J].浙江科技学院学报，2017，29（6）：482-486.

【通联编辑：王力】