面向大数据专业的高等数学教学研究与实践

朱 玉

(马鞍山学院，安徽 马鞍山 243100)

进入21世纪，大数据已经广泛应用到各种领域，如智慧城市、智慧交通、智慧医疗、舆情分析等。全国很多高校都在积极开设大数据专业，以培养时代发展所需要的人才。我院是安徽省首家成立了“腾讯云大数据学院”的一所本科高校，将计算机科学与技术、软件工程、物联网工程、数据科学与大数据技术作为大数据学院的四大主要专业。大数据专业的学生在大一所修的公共基础课有大学英语类课程、大学物理类课程、思想政治类课程以及数学类课程。数学基础课以高等数学为主，学分高达11.5，必须加强高等数学课程教学，为学生的后续发展夯实基础。

一、根据大数据专业的特点设置课程内容

数据科学与大数据技术是基于传统的数学和统计学理论和方法，运用计算机技术进行大规模计算、分析和应用的众多学科交叉的一门新兴学科，与数学和计算机科学密切相关。美国数据科学家Rachel Schutt指出，数据科学的知识结构按重要性依次为：统计学、数学、计算机科学、机器学习、数据可视化、沟通技巧和领域知识[1]。

我们根据本专业定位和人才培养目标，同时参考国内相关高校大数据专业课程设置体系，制定了符合我学院学情的课程体系。课程体系主要包含公共基础课、学科基础课、学科核心课程以及学科选修课程。学生在大一所修的公共基础课程大部分都是数学基础课，而且大数据学院的数学课比其它专业的要求更加严格，学生在大一不仅要学习高等数学A1、高等数学A2，在大一下学期就会开设线性代数，比其它专业的学生早一个学期，就是由数学在其后期课程中的重要性决定的。通过合理安排数学课程，并改变传统的教学方式，使其适应发展的需要，和大数据的其他专业课相辅相成，以达到良好的效果。同时，结合专业的实际制订新的教学计划、教学大纲，合理地调整了课程内容。明确在大学数学的教授过程中，注重培养学生的逻辑思维能力和基本的数学素养。具体到教学中如极限的定义等一些概念性的内容做简单介绍，主要要求学生掌握各种求极限的方法。在积分学这一部分要加强理论教学，增加课时让学生多练多做，使学生不仅要理解微元法还要掌握好基本的积分方法，为后期学习概率论与数理统计做好铺垫。

二、优化教师队伍、合理配置教学资源

教师除应转变教育思想、观念外，还应特别关注课程改革创新和自身素质提升[2]。教学是核心，提升教师素养是关键。所以作为面向大数据专业的数学教师应增强大数据思维，了解大数据专业的基本知识结构，合理安排课程内容。我院数学教师都积极参与学校的大数据实验室建设，将数学运用到大数据项目的同时，也提高了自身的专业知识素养。与此同时，我院计划在暑期选派教师参加企业产学研活动，并鼓励教师组织学生参加形式多样的大数据创新竞赛，以提高教师的理论水平和实践教学能力。此外，我院鼓励并资助教师参加各级各类教学研究项目，并制定相关激励措施引领企业的大数据专业人才参与教学，承担实践课程的教学改革，共同优化教师队伍，提高教学质量。

引导学生充分利用学校的实验室等公共资源。我院建有数学实验室和大数据实验室，满足学生的各种实践操作，让学生更为直观地体会到数学的应用价值，感受到数学对推动社会发展的作用。在实际的教学中，教师引入Matlab、Mathematica等软件辅助学生计算极限、导数、积分以及微分方程，让学生感受不同的教学资源带来的便利。

三、根据教学内容特点选择教学手段

在高等数学的教学中，黑板和多媒体课件仍然是两个主要的教学手段。在实际的教学中选择哪一个手段，或者怎样分配好它们的角色，都应当紧密结合实际教学内容特点，只有选择了正确的教学形式，才能够产生好的教学效果。平时教学中我们根据教学内容传递的信息特点，把教学内容主要分为陈述性内容、程序性内容和方法性内容。在课堂教学中，要根据教学内容的不同，选择适合的教学手段。

所谓陈述性内容，即回答是什么的内容，主要指的是概念性的定义和部分定理。例如，导数的定义、定积分概念等。方法性内容，主要是指怎样去利用所学的知识来解决问题。这两种形式的内容，我们以多媒体课件为主，黑板板书为辅。程序性内容主要是指怎么解决问题的。比如纯技巧性的不定积分的计算，我们以黑板板书为主，详细给学生讲解。

课堂教学也是一个动态的过程，教师对教学媒介的使用也是影响课堂教学效果的一个因素。在使用多媒体时，应注意播放课件控制好播放节奏，根据教学需要有条理地逐条播放。例如在讲解例题时，教师可以先播放出题目，给出适当的时间让学生思考。同时也要结合内容把握翻页速度，重要定义定理的播放时间可以稍长，简单易懂的内容可适当加快翻页速度。同时还要注意课堂上与学生的互动，通过多媒体播放、教师讲解以及板书对学生进行生动的传授知识。一个好的教学手段能为优质的课堂教学提供强有力的保障。

四、采取多样化的教学方法和考核方式提高教学效果

我们还采取多种方法来提高学生的学习积极性，让学生把主要精力放在学习上。例如，在课堂教学过程中采用分组学习，将学生按成绩分成若干个兴趣小组，每个小组内成绩梯形搭配，形成小组内互相帮助、小组之间互相竞争的学习氛围。 同时，我们还采取分层次教学，根据学生的基础不同，要求不同，专业所需不同，因材施教，应需施教。此外在习题课的过程中，多让学生上黑板做题，把问题显露出来，然后教师和学生一起讨论并纠正错误。充分发挥网络交流的作用，建立课程QQ群、微信群，学生课后有问题可以发到群里，教师及时给予解决，教师可以在学习群里布置作业，上传课件和学习资料帮助学生课后自主学习[3]。

细化教学考核标准，将学生的总体课程成绩设计成“态度考勤”“参与答题”“平时作业”“考试成绩”等多部分的综合评分，从而全面准确考察学生在学习过程中的实际状况。

依托我校腾讯云大数据学院建设的大数据实验室，在实践教学改革后，为了检验改革的成果，我们利用实验室的大数据分析平台去收集、处理、分析学生的考试成绩等数据，从而得到学生成绩的分布情况，比较改革前后成绩的差异，分析成绩和专业、教师、学风之间的关系，从而让教师根据分析结果及时调整自己的教学方法，优化资源配置。在“互联网+”和大数据背景下，教师不仅要利用前沿技术来改进教学，还要引导学生在网络中查找与数学相关的前沿信息，引导学生以发展的视角来学习数学，找到基础学科和专业课程之间的联系，从而提升对数学的认知度[4]。高等数学作为大学理工学科的一门重要的必修课，它不仅是初等数学的一个延续，也是后续数据科学与大数据技术专业课程的基础，教师一定要尽心尽责，选择多样化的教学手段，提高学生的学习兴趣，利用大数据分析平台，增强教学效果。

五、结语

高等数学的课程改革是一个长期持续的过程，要实现以社会和市场需要的素质和能力为导向，培养具有创新精神、适应社会发展的人才。要面对环境的变化，跟上计算机科学发展的步伐，坚持“知识、能力、素质一体化”的指导思想，将多种教学手段方法结合，针对数学教学中随时可能出现的、影响学生学习有效性问题不断探索可行性方法和对策。