新工科背景下思政教育融入数据科学导论课程教学探索_张超.pdf
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1、第 4 期2023 年 4 月 10 日计 算 机 教 育Computer Education中图分类号:G642108基金项目:2022 年山西省高等学校教学改革创新项目(J20220061);山西省科技创新青年人才团队项目(202204051001015);2022 年度山西大学课程思政示范课程培育项目;2021 年山西省研究生教育教学改革课题(2021YJJG041);2021 年山西省高等学校教学改革创新项目(J2021082,J2021083)。第一作者简介:张超,男,副教授,研究方向为粒计算与智能决策,。0引 言新工科作为中国工程教育改革的重要发力点,已成为世界高等工程教育领域有代
2、表性的中国方案1。教育部于 2017 年印发关于开展新工科研究与实践的通知 等文件,以系统探索先进的工程教育路径,并应对全球科技与产业发展带来的变革2。随着高校课程体系的分工精细化,课程思政可解决思政课程与其他课程间缺乏有效衔接的问题3。新工科人才培养是一项系统工程,思政教育须与融入国家重大战略需求的课程联动,以达到提升人才培养质量的目标4。教育部于 2016 年开设数据科学与大数据技术专业,从本科人才培养的视角来支撑国家大数据发展战略。该专业作为高校新工科建设的重点专业之一,旨在培养具备良好数据处理与系统开发能力的大数据行业亟需人才5。数据科学导论作为数据科学与大数据技术专业中关键的专业基础
3、课,旨在引导学生建立起对相关领域的总体认识,为以后各分支的学习奠定坚实基础6。新工科背景下思政教育融入数据科学导论课程教学探索张 超1,2,翟岩慧1,2,李德玉1,2(1.山西大学 计算机与信息技术学院,山西 太原 030006;2.山西大学 计算智能与中文信息处理教育部重点实验室,山西 太原 030006)摘 要:针对新工科背景下如何将思政教育融入数据科学导论课程的问题,提出包含爱国情怀、科学思维、人文素养、工程伦理 4 个维度的教学内容,阐述教学目标、教学内容、教学手段 3 方面协同的课程思政路径,以数据科学导论课程为例介绍具体实践,说明教学成效并总结教学经验,形成相关课程思政的实践经验。
4、关键词:新工科;思政教育;数据科学导论;课程思政路径文章编号:1672-5913(2023)04-0108-051计算机课程融入思政教育的现状数据科学导论作为计算机相关专业本科生的首门专业基础课,该课程对于培养学生的专业素养与综合能力至关重要。工科专业相比于其他学科,受限于专业特色,较难简单直接地将专业教育与思政教育相结合,这一融合过程往往对教师的知识广度、教学方式、立德树人意识等多个方面均有着新的要求7-8。总体来看,目前计算机课程融入思政教育时仍存在如下挑战。(1)课程思政理解偏差。部分专业课教师对课程思政的理解存在一定误区,认为给学生传授思政内容或者思想政治工作是专职思政教师或辅导员的工
5、作。(2)思政元素挖掘困难。专业课程在融入思政元素时,须合理结合对应的知识点,即预期思政教学效果的达成要求教师在教学实践中调整课程要素配置,创新教育教学方式。(3)思政融入模式局限。由于专业课学时固定,若思政教育和专业教育存在脱节,反而会影响专业教育的授课效果。教师须丰富思政融入模式,DOI:10.16512/ki.jsjjy.2023.04.0232022 年中国高校计算机教育大会(三)第 4 期109使思政元素以“润物细无声”的方式呈现给学生。综上所述,亟须对数据科学导论课程进行综合性教学改革,以适应当前思政教育融入计算机课程的迫切需求。迄今为止,许多学者已在计算机专业课程中进行了多样化课
6、程思政探索。文献9 中发展了包含数理、技理、哲理和伦理的思政改革路径,并探索了机器学习课程的思政工科课程实践。文献 10 中提出将思政内容与 C+程序设计课程相结合,进行综合性思政课程改革。文献 11 中提出将国家重大战略部署内容融入 GIS 课堂教学,开发 GIS 课程思政实验案例库。文献 12 中提出依据对分课堂教学方法来挖掘 Python 数据处理课程中的思政元素。文献 13中聚焦于课程案例库的优化整合,介绍了算法设计与分析的思政实践。文献 14 中在数据结构的课程教学中总结了思政教学准备方法、专业教师与思政教师的合作。文献 15 中提出基于计算机专业课的思政教学矩阵,并应用于面向对象程
7、序设计的课程实践中。2融入思政教育的教学目标数据科学导论是数据科学与大数据技术专业的统领式课程,旨在引导学生在宏观上熟悉大数据背景下的数据科学相关概念、理论、技术和行业应用,建立起良好的计算技能和数据思维。专业教学目标主要包括两方面:其一为理论知识,即要求学生掌握数据分析的基本思路和方法;其二为专业技能,即要求学生能够对大数据驱动的现实应用场景进行问题建模,并设计合理有效的数据模型与问题求解方案。依据高等学校课程思政建设指导纲要,各类工学专业课程在教学目标中的思政视角下,须在科学探索中结合马克思主义观点,形成正确的人民观、责任观和服务观;同时,要注重培养学生精益求精的大国工匠精神,激发形成科技
8、报国的家国情怀和使命担当,并进一步强化学生工程伦理教育。结合上述要求,在数据科学导论专业教学目标的基础上,将爱国情怀、科学思维、人文素养、工程伦理 4 个维度的教学内容融入到课程教学中,激发学生科技报国的爱国情怀,培育其精益求精的科学思维,增强其人文素养,注重培养其工程伦理意识。3融入思政教育的教学内容数据科学导论主要包括引论、大数据与数据科学、大数据的产生与现状、数据获取与处理、数据存储与管理、关联分析与趋势预测、决策支持与模式创新、智慧城市大数据、大数据时代的挑战等方面的知识。在每一章节中有机结合课程思政,选取国家与地方在近期经济社会发展中与本课程相关的思政元素,融入后的思政案例和思政维度
9、见表 1。表 1 融入思政教育的数据科学导论教学内容章节序号章节内容思政案例思政维度1引论中国制造 2025爱国情怀、人文素养2大数据与数据科学中国超算爱国情怀、科学思维3大数据的产生与现状北斗+大数据爱国情怀、科学思维4数据获取与处理中国芯片爱国情怀、工程伦理5数据存储与管理东数西算工程爱国情怀、科学思维6关联分析与趋势预测主流价值导向的推荐人文素养、工程伦理7决策支持与模式创新文物数字化科学思维、人文素养8智慧城市大数据5G+智慧医疗科学思维、人文素养9大数据时代的挑战中国信创产业爱国情怀、科学思维2023110计 算 机 教 育Computer Education(1)引论,主要讲解数据
10、科学的定义、由来、研究范畴和学习意义,选取中国制造 2025 作为思政案例。中国制造 2025 是国务院于 2015年印发的部署全面推进实施制造强国的战略文件,是践行制造强国计划的首个十年行动纲领。新一代信息技术作为其中十大领域之一,聚焦课程中涉及的互联网、物联网、云计算、大数据等关键技术,为推动我国至 2025 年基本实现工业化,迈入制造强国之列提供关键指引。通过对中国制造 2025 相关概念与制造文化的内容解读,结合数据科学的研究范畴与学习意义,激发学生爱国情怀的使命担当。(2)大数据与数据科学,主要讲解数据的定义与其他相关概念、数据简史、大数据的概念和 4V 特征,选取中国超算作为思政案
11、例。超级计算机是集海量计算、信息处理于一体的超大型电子计算机,专门用来解决超大计算规模、数据量与复杂度的科学、工程和产业问题,在生物医药、新材料、气候气象、太空探索、金融安全等领域有着广泛的应用,被视为“大国重器”。我国科研工作者自主研发的“天河二号”和“太湖之光”超算系统连续 10 次占据世界超算排行榜Top500 首位,中国超算上榜数量多次位居世界第一。在 2021 年全球超级计算大会上,之江实验室领导的项目斩获“戈登贝尔奖”。中国超算在近年来实现了跨越式发展与成就,结合大数据的概念与特征,激发学生将爱国情怀和科学思维运用到数据科学行业中的热情。(3)大数据的产生与现状,主要讲解大数据的产
12、生根源、大数据简史、大数据研究的政府篇与企业篇,选取北斗大数据作为思政案例。北斗卫星导航系统是我国着眼于社会经济和国家安全自主研发的卫星导航系统,是继 GPS、格洛纳斯之后全球第 3 个成熟的卫星导航系统。近年来,随着“北斗+”和“+北斗”与大数据的融合应用有序推进,“北斗+大数据”在国土资源、交通运输、气象测报、地震预报等多个领域为用户提供精密定位服务。例如在交通运输领域,北斗卫星导航系统广泛应用于重点运输过程监控,有效提升了道路运输安全水平和监控管理效率。“北斗+大数据”充分发挥了大数据对于我国社会治理的推动力,是大数据研究应用的典范,结合大数据的现状,引导学生将爱国情怀和科学思维运用到更
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