面向大数据时代的专业课程体系建设研究

面向大数据时代的专业课程体系建设

1. 大数据时代的特点及其对专业人才的特殊需求分析

重点分析大数据时代特点、大数据技术发展趋势及其对信息技术专业人才的特殊需求。尤其是从大数据理念、技术和方法在农业领域的实践，分析农业大数据应用研究。了解涉及到水、土、光、热、气候资源，作物育种、种植、施肥、植保、过程管理、收获、加工、存储、机械化等各环节的农业大数据特征，探索多类型复杂数据采集、挖掘、处理、分析与应用等问题。在此基础上，了解大数据时代对专业人才的特殊需求。

2. 面向大数据需求的我院本科专业设置优化

系统地分析我院本科专业设置及其缺位问题，结合当前我国学科体系及本科专业设置，提出我院面向大数据需求的本科专业调整与优化方案。

（1）我院本科专业设置及其缺位分析：近年来，我院学科建设及本科专业建设取得来显著地发展。学院现在涵盖电气工程与自动化、信息工程与计算机两大学科群，拥有7个本科专业、11个硕士学位授权点和3个博士学位授权点，一个“农业电气化与自动化”国家级重点学科，成为实力雄厚、基础扎实的电气、电子与信息工程学科领域的高级专门人才培养教育基地和科学研究、技术开发与科技成果转化基地。但是，由于受到当前我国学科体系及本科专业设置的限制，面对大数据时代的特殊人才需求我院本科专业设置表现得特别滞后，本科专业设置与建设存在明显的缺位问题。

（2）当前我国学科体系及本科专业设置分析：专业设置是高等教育部门根据科学分工和产业结构的需要所设置的学科门类。它是人才培养规格的重要标志。在教育部的学科划分中，学科门是最高级别的学科，共有13个：理学、工学、农学、医学、哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、军事学、管理学、艺术学；比学科门低一级的学科称为学科类，学科类(不含军事学)共有71个；比学科类再低一级的学科称为专业；专业就是高考生填报的志愿，本科专业(不含军事学)共有258个。本科专业设置上由于受到我国学科体系及本科专业设置规范与管理，需要严格遵照相关的要求与规范。但是，国家层面的学科体系及本科专业设置存在滞后问题，因此需要本科专业设置上可以遵循就近的原则。分析当前我国学科体系及本科专业设置，探索面向大数据需求的相近专业及其设置是本部分研究的重要内容。

（3）面向大数据需求的我院本科专业优化：由于农业大数据是由结构化和非结构化数据构成，对大数据分析与处理的技术发生了巨大变化，因此与传统信息学科人才教

育内容与培养目标显著不同，大数据时代对专业人才的特殊需求决定了面向大数据需求的我院本科专业设置与优化的方向及其建设内容。通过整合与优化我院本科专业设置，可以为面向大数据需求的专业课程体系建设提供了前提条件与基础支撑。

3. 面向大数据需求的专业课程体系建设

通过面向大数据需求的专业课程体系国际与国内比较研究，根据我国农业信息化发展趋势及农业大数据的需求，构建我院面向大数据需求的专业课程体系。

（1）面向大数据需求的专业课程体系国际比较。借鉴美国著名大学计算机人才培养的经验，在US News计算机科学排名中位列前20名、在计算机工程排名中位列前10名以及工学院排名中位列前10名的22所美国研究型大学（MIT，Stanford，UIUC，Princeton，Texas-Austin，Cal-TAC，GIT，UM，Connell，Washington-Seattle，Wisconsin，UCSD，Maryland，UCLA，Harvard，Purdue，Columbia，U Penn，Yale，USC，UC-Berkeley，Carnegie-melon）1选择几所国际知名大学，诸如Connell（我校发展定位标准大学）等，分析其信息科学相关专业课程体系建设，重点探索面向大数据需求的专业课程体系构建情况。

（2）面向大数据需求的专业课程体系国内比较：面向21世纪建设若干所世界一流大学和一批世界知名高水平大学，已成为我国的国家战略。自从“985工程”启动以来，全国已有38所知名大学进入重点建设行列。首批进入“985工程”建设的九所著名大学是清华大学、北京大学、中国科学技术大学、南京大学、复旦大学、上海交通大学、浙江大学、西安交通大学和哈尔滨工业大学。这几所大学虽然其数量不到全国高校总数的1%，但年度科研经费，两院院士以及国家重点学科拥有量等关键指标却占到30-40%的比例2。因此，可以选择相关大学来研究他们的面向大数据需求的专业课程体系情况，对全面了解我国高等教育现状、准确把握我国高等教育的大数据专业课程体系建设与发展方向具有重要意义。

（3）面向大数据需求的专业课程体系构建：基于面向大数据需求的专业课程体系国际与国内比较，根据我国农业信息化发展趋势及农业大数据的需求，构建我院面向大数据需求的专业课程体系。专业课程体系包括：通识课程、专业基础课程和专业课程等，以及实验课程与校内外实践教学环节。专业课程设置要面向农业大数据的需求，探索如何设置种植业大数据分析、养殖业大数据分析、渔业大数据分析、土地管理大数据分析、

1莫亮金，刘少雪. 美国计算机科学与工程专业本科和硕士研究生课程设置特点分析——基于22所美国著名大学统计数据的分析. 中国大学教学，2010年第01期.

2黄志广. 中国九所著名高校办学特色评析. 教育与现代化，2006年04期.

农村能源大数据分析、农产品物流大数据分析等有关农业大数据相关专业课程。

4. 面向大数据需求的专业实践技能培养

从教学环节、实验环节、实践环节和科研环节，开展专业技能培养研究，探索面向大数据需求的专业实践技能培养规律及其最佳实施方案，促进创新型复合型人才培养。专业实践技能培养基本思路是：基于我国农业已由传统农业向现代农业发展的方向和趋势以及大数据时代技术需求，实施“加强基础、注重素质、培养能力”的教改方针，推行知识、能力、素质并重的人才培养新模式，培养“综合型、研究型、创新型”高素质人才。开展以学科为基础，科教紧密结合的实验教学中心运行体系与实验教学管理研究；以专业为研究单元，研究各专业人才实践技能与综合素质培养及其实现途径与方法，并提出解决方案；大学生实践创新训练课程体系研究与设计、模拟训练方法与途径、实训项目运行机制研究等。

（1）教学环节专业技能培养：教学环节专业技能培养是结合课堂教学，训练学生牢固掌握课题知识同时，具备基本运用所学知识来分析与解决问题的能力。在教学实践中，探索从课程教学体系着手，在教学内容、课件制作、教学方法、考核方式、课外科研活动等方面开展了一系列教学改革和创新。培养学生具有扎实宽广的自然科学、信息科学基础，扎实的管理工程科学基础知识；具有较好的人文社会科学知识，综合素质较高，并具有一定的组织协调与管理能力；熟练掌握一门外语，具有良好的听、说、读、写能力，能阅读专业外文文献；掌握大数据分析工程领域基础理论、专业知识和应用技术；较好地掌握大数据分析与信息处理等方面的知识，了解本专业学科的前沿发展趋势。

●在教学内容上，探索以“少、精、宽、新”的方式组织教学，创立一套以引导

学生自主学习为重点，课内与课外、理论与实践、教学与科研相结合，突出创

新能力培养的课程教学体系。

●利用现代教学手段，开展教学课件开发和雨虹教学云平台应用效果分析。探索

教学内容和编排具有鲜明的特色，既深入浅出地讲清基本原理和方法，又将各

种信息技术与农业实际应用结合起来，图文并茂，理论联系实际的教学方案。

●在教学过程中，改变以教师为中心的教学状态，探索使用启发式、讨论式、引

导发现式等现代教学模式和教学方法，激发学生的探索精神、创新精神，培养

学生通过自己动手，自己获取知识的能力。

●在教学环节上，研究让具有一定大数据分析经验的高年级研究生做助教的作用。

让他们结合其承担的科研项目及其科研成果，具体讲授并演示大数据分析过程

的技能。探索这样教学能否增加同学们的学习兴趣和感性认识，潜移默化地培

养同学们观察问题、解决实际问题的能力。

（2）实验环节专业技能培养。分析研究专业课程体系中实验课程的设计与实施方案及其效果提升问题，探索实验环节专业技能培养规律及其优化方案。主要专业实验可能包括：计算机课程设计、数据库课程设计、决策支持系统与专家系统设计、物联网应用设计、农业大数据分析（包括种植业大数据分析、养殖业大数据分析、渔业大数据分析、土地管理大数据分析、农村能源大数据分析、农产品物流大数据分析）等。

（3）实践环节专业技能培养。校内外实践教学环节主要涉及大数据相关专业科研训练、毕业实习和毕业设计，探索专业科研训练、毕业实习和毕业设计的科研训练规律及实施最佳路径。实践环节专业技能训练，重点培养学生发现问题、分析问题与解决问题的实践能力。

●工程实践训练：获得良好的大数据分析工程领域的工程实践训练，一定的科学

研究训练，具有较强的大数据分析和解决实际问题的能力，以及一定的科学研

究能力；

●大学科研创新实践项目训练：鼓励学生根据课程内容立项申报校本科生科研训

练计划(Undergraduate Research Program，简称URP)和院创新基金项目，探索教

师提供全方位指导的作用及其方法，培养了学生大数据实践分析能力和解决问

题的创新能力。

●毕业实习和毕业设计：通过毕业实习和毕业设计，可以综合训练大学生利用四

年所学全部知识，系统完成某一方面科研课题的全过程，培养学生综合知识运

用及解决实际问题的能力。探索导师制度的作用及其完善实施措施。

●社会实践活动：探索通过社会实践活动，让大学生充分地接触社会，了解社会，

适应社会的能力，指导大学生毕业后就业职业规划，提高大学生就业社会竞争

力。探索暑期大学生社会实践活动宣传、组织、实施、资助方法与学分设置及

其实施效果。

（4）科研环节专业技能培养：科研环节专业技能培养是大学生本科教育的完善与补充，可以有效地发挥我院教师科研团队的优势，鼓励大学生参与我院老师主持的国家863、国家科技支撑计划、国家自然科学基金和省部级重点科研项目研究，这也是培养创新型人才的有效方式。为培养创新人才，探索在授课内容上适时地与科研项目结合起来，促使教学内容不断地更新、教学科研有机地结合，实践探索研究式教学，以培养学生创新意识与创新能力。

●大数据时代的特点及其特殊专业人才需求

●面向大数据需求的中国农业大学信息与电气工程学院本科专业设置与优化●面向大数据需求的本科生专业课程体系

●面向大数据需求的本科生专业实践技能培养机制