新工科背景下以數(shù)據(jù)為中心的計算機專業(yè)教學(xué)改革

郎大鵬 劉杰 崔玉文

摘 要：工科技術(shù)的發(fā)展非常迅速，甚至可以說是日新月異，這一點在計算機科學(xué)中體現(xiàn)得尤其明顯。而學(xué)校的課程往往更新速度緩慢，不能及時反映新技術(shù)的發(fā)展。為了滿足社會對計算機人才的需要，在人才培養(yǎng)的過程中應(yīng)該進行改革。在目前以大數(shù)據(jù)、人工智能為新的產(chǎn)業(yè)方向的時代背景下，教學(xué)改革的方向應(yīng)該以數(shù)據(jù)科學(xué)為重點。本文分析了傳統(tǒng)的計算機教學(xué)模式的不足，并且提出了改革方向。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)科學(xué);計算機教學(xué);改革

引言：

培養(yǎng)工科人才應(yīng)該緊緊跟上相關(guān)產(chǎn)業(yè)的需要，如果教學(xué)與社會發(fā)展的需要脫節(jié)嚴重，對教育資源的浪費。傳統(tǒng)的計算機教學(xué)沒有跟上時代的要求。尤其體現(xiàn)在對數(shù)據(jù)科學(xué)的教學(xué)上。對數(shù)據(jù)的管理才是目前階段計算機人才最需要掌握的知識。本文的目的就是分析在當(dāng)前背景下計算機教學(xué)的改革方向。

一、傳統(tǒng)模式的不足

計算機技術(shù)飛速發(fā)展，在當(dāng)今時代，計算機最廣泛的作用是存儲數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)以及管理數(shù)據(jù)。可以說計算機最大的服務(wù)對象是數(shù)據(jù)。由此可見，對數(shù)據(jù)的存儲、操作、管理等才是現(xiàn)階段也是將來很長一段時間內(nèi)計算機科學(xué)的重點。而目前的情況是，絕大部分大學(xué)中還是把計算機的計算功能作為教學(xué)的重點，沒有把計算機對數(shù)據(jù)的管理作為教學(xué)的核心。具體來說有以下表現(xiàn)。

第一、沒有把并行計算當(dāng)成計算機教學(xué)中的重點。人工智能和大數(shù)據(jù)科學(xué)對硬件的要求比較高，需要規(guī)模龐大的集群。但是傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，缺乏并行的程序設(shè)計和程序編碼、并行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面的訓(xùn)練，而這些恰恰是集群的重要應(yīng)用[1]。

第二、傳統(tǒng)教學(xué)中把計算機單擊系統(tǒng)作為教學(xué)重點，與目前計算機領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的分布式系統(tǒng)差距比較大。學(xué)生在學(xué)校里沒有學(xué)到更加前沿的計算機應(yīng)用技術(shù)。

第三、傳統(tǒng)教學(xué)中有關(guān)數(shù)據(jù)的課程內(nèi)容過于簡單，與目前的數(shù)據(jù)應(yīng)用與管理方面的技術(shù)差距很大，學(xué)生對計算機領(lǐng)域比較新的領(lǐng)域了解得太少，例如人工智能。

第四、沒有兼顧到計算機科學(xué)與社會上其他領(lǐng)域的結(jié)合，僅僅把視野放在計算機這一工科專業(yè)的技能訓(xùn)練上，對學(xué)生在交叉領(lǐng)域的培養(yǎng)還遠遠不夠。

二、教學(xué)改革的方向

教學(xué)改革要和時代的需求緊密聯(lián)系在一起。現(xiàn)階段要把改革的重點放在三個方面。

第一，通過計算機編程解決問題。這一方面主要是計算機教學(xué)中最為基礎(chǔ)的一個部分，也是學(xué)生在學(xué)習(xí)中的入門課，其作用還是非常重要的。學(xué)生學(xué)習(xí)的主要課程內(nèi)容包括算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計。在以往的計算機教學(xué)中，這一部分的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)長期沒有更新或者說沒有進行太大的改變，課程內(nèi)容陳舊，已經(jīng)遠遠不能滿足當(dāng)前階段的教學(xué)需要。目前至少要在兩個反面進行改革。第一，正如前文所述，首先要解決傳統(tǒng)教學(xué)中對并行計算培養(yǎng)不足的問題。要在最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)就開始培養(yǎng)學(xué)生在并行計算方面的能力。第二、在課程設(shè)計方面，要引入比較新興的計算機編程語言，因為很多新的編程語言在并行計算方面做了很多設(shè)計上的改進，比以前的編程語言更加適應(yīng)新時代的要求[2]。

第二，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計和管理復(fù)雜系統(tǒng)的能力。在傳統(tǒng)的計算機教學(xué)中，由于課程設(shè)計更新變化的速度遠遠趕不上計算機科學(xué)極其應(yīng)用的發(fā)展速度，所以很多課程在設(shè)計上就暴露出問題。具體來說有以下幾點。第一，課程中設(shè)計的實驗與學(xué)生在實際工作中遇到的問題，在復(fù)雜度上和實用性上都存在較大差距，有明顯的脫節(jié)，滿足不了學(xué)生在實際工作中的需要。第二，程之間的銜接度不夠，沒有形成一個整體，沒有體現(xiàn)出計算機科學(xué)整體的知識體系，不能讓學(xué)生認識到學(xué)科的全貌。第三，計算機課程中對新技術(shù)的引入非常緩慢，往往有些技術(shù)在社會上已經(jīng)應(yīng)用多年，并且逐漸成為實際工程應(yīng)用中的主流，但還沒能及時進入學(xué)校的課堂上。例如目前非常主流的分布式系統(tǒng)，在學(xué)校的教學(xué)中就很少涉及。學(xué)生往往是走上工作崗位后，在實際工作積累相關(guān)方面的工程實踐。以上問題的出現(xiàn)要求學(xué)校在課程設(shè)計上加強實驗設(shè)計的工程復(fù)雜度，并且有更加實際的意義，與社會需要緊密聯(lián)系。除此之外，教學(xué)中應(yīng)該開設(shè)介紹計算機體系的內(nèi)容，并且及時融入新的技術(shù)發(fā)展，讓學(xué)生能夠了解其全貌[3]。

第三，在數(shù)據(jù)方面的教學(xué)要緊跟時代步伐，滿足現(xiàn)階段社會對人才的需要。學(xué)科設(shè)計中要把對數(shù)據(jù)科學(xué)的缺失彌補起來。傳統(tǒng)教學(xué)中關(guān)于數(shù)據(jù)科學(xué)的課程一般只包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方面的內(nèi)容，這樣的教學(xué)內(nèi)容非常薄弱，完全沒有體現(xiàn)出數(shù)據(jù)科學(xué)在計算方面的進步和發(fā)展。想想看，當(dāng)人工智能已經(jīng)開始逐步進入人們生活的時候，學(xué)校的計算課程中連其所依賴的數(shù)據(jù)科學(xué)的內(nèi)容都還遠遠不夠，學(xué)生怎么能跟上時代的步伐，怎么能適應(yīng)社會的需要。因此，教學(xué)思維需要轉(zhuǎn)換，關(guān)于數(shù)據(jù)科學(xué)的課程必須大幅度引入到課堂上，包括對數(shù)據(jù)的獲取、存儲以及管理等缺一不可。另外新技術(shù)更新比較快，教學(xué)中要有及時響應(yīng)技術(shù)變化的機制，并將其快速融入教學(xué)過程中，從而達到教學(xué)與技術(shù)同步發(fā)展的程度[4]。

三、結(jié)束語

綜上所述，計算機教學(xué)改革應(yīng)該在數(shù)據(jù)科學(xué)上下功夫，在編程等基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，重視并行計算，引入新興的更加優(yōu)秀的編程語言。在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生處理復(fù)雜系統(tǒng)的能力，增強學(xué)生的工程應(yīng)用及管理的視野及水平。

參考文獻：

[1]陳潔，張文翔.大數(shù)據(jù)視角下計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)探究[J].軟件導(dǎo)刊，2016，15（10）：185-187.

[2]譚義紅，陳治平.大數(shù)據(jù)時代信息與計算科學(xué)專業(yè)數(shù)據(jù)分析人才培養(yǎng)[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2018（1）：54-55.

[3]甄文波，孫波.基于大數(shù)據(jù)背景下計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革方向研究[J].數(shù)碼世界，2018（4）：122-122.

[4]周義鎮(zhèn).淺談大數(shù)據(jù)時代的計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)綜合改革[J].經(jīng)營管理者， 2017（11）：363.

基金項目：

本項目受到2019年黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目資助，項目名稱“過程化考核可行性實施方案及支撐工具建設(shè)”。