《大数据技术概论》课程思政建设思考与实践

张晖 张鹏 杨学南

摘要：《大数据技术概论》课程是数据科学与大数据技术专业的概论性课程，该课程介绍了大数据的发展历史、基本概念和基本原理，对培养学生认识专业、发掘学生对专业的兴趣起到重要的作用。在该课程中引入课程思政对学生在了解专业背景的同时提高思想道德素质具有重要意义。从科学精神、爱国主义、工程伦理、工匠精神几个方面论述在该概论性课程中引入课程思政的方式，以及课程思政的实施途径，为相关课程的课程思政建设提供参考。

关键词：数据科学与技术; 课程思政; 工程伦理; 科学精神; 工匠精神

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）10-0173-02

1 引言

在2016年12月全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记指出“高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”。随着高校思想政治工作的深入开展，与思政课程同向同行，课程思政成为高校思想政治工作的重要一环[1]。课程思政改革从2014年开始，2014 年上海市委、市政府印发了《上海市教育改革方案2014-2020年》，将德育纳入教育综合改革重要项目，开始逐步探索从思政课程到课程思政的教育理念的转变。随后，课程思政在各类课程中开始实践应用。教育部在2020年印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》，分类提出了各类课程建设课程思政的思路，全面推进高校课程思政建设。在实施课程思政过程中，各高校都提出了自己的思路和路径，如理工类大学建设课程思政的路径[2];根据各类专业的特点，不同专业门类的教师提出了特定门类课程思政实施的方式[3-5]，结合各自课程的特点，教师们也研究了自己课程与课程思政结合的途径[6-9]。上述课程思政工作大都结合专业课考虑课程思政，鲜有在导论型课程中引入课程思政的报道。

《大数据技术概论》是数据科学与大数据技术专业的一门通识性课程，通常在第一学期开设，介绍本专业的基本概念、思想和课程结构，旨在培养学生对专业的兴趣，提高学生对专业的认识，为学习后续课程打下基础。大数据技术始于20世纪80年代，主要用于搜集、存储和整理各行业、单位、公司的海量数据，通过对处理后的数据建立数据模型，为用户提供推荐、识别、分类和控制等数据服务。大数据技术通过从大量的、复杂的、不规则的数据中获取有价值的信息和知识，而对这些信息和知识的不当使用，也会造成巨大的安全隐患，需要从业人员具有较高的道德素质。随着大数据技术在各行各业的广泛应用，我国从2016年开始设置数据科学与大数据技术专业，授予工学、理学学位。这门课是本专业学生的专业入门课，在该课程中引入课程思政元素对学生培养专业认识的同时提高思想素质具有重要作用。

2 课程思政与课程内容的结合点

对工科课程来说，课程思政的关键是如何将思政元素与课程内容相结合。我们认为，思政元素可以从工程伦理、爱国情怀、科学精神和工匠精神几个方面来切入《大数据技术概论》课程。

2.1 工程伦理

大数据技术的核心是数据，所搜集数据中往往除了无须授权使用的公有数据外，也包含了需要授权的私有数据，以及个人的身份證号、电话号码等隐私数据，而目前个人隐私数据的买卖和滥用等数据安全问题已经造成了严重的社会问题。在进行数据处理时，工程伦理主要从两方面考虑：一方面需要注重对个人隐私的保护，我国将制订个人信息保护法对个人信息的泄露和买卖等行为进行界定和处理;另一方面需要注意数据安全，2020年7月，《中华人民共和国数据安全法（草案） 》在中国人大网公开征求意见，其中明确了什么行为是违法行为。课程讲授时应明确讲授相关的法律条款，在开展数据活动时，必须遵守相关法律、法规和伦理道德，在采集和处理数据时，必须采取正当、合法的方式，不得故意获取个人和组织的隐私数据。课堂讲授时，从数据安全的法律和伦理需求出发，引入数据安全的概念和防护的主要措施，数据安全要考虑制度体系和技术两个层面。从技术层面介绍数据从采集、传输存储、使用、共享和销毁时各个环节对安全的要求，在传输和存储时使用加密存储，数据共享时对数据进行脱敏处理。从个人隐私保护的法律要求和道德伦理需求引入隐私保护的数据挖掘的概念，在进行数据挖掘时从算法层面确保既可以准确地挖掘知识，又可以防止对个人隐私的侵犯。差分隐私通过在查询结果中增加拉普拉斯分布的噪声，使得对于差别只有一条记录的两个数据集，查询它们获得相同值的概率十分接近，从而保护个体的隐私不被发现。联邦学习从分布式学习的角度考虑了隐私保护下的用户隐私和数据安全问题，各用户的服务器下载模型后对自己的数据进行训练并加密上载梯度到中心服务器，中心服务器聚合各用户梯度对模型进行更新，各用户更新各自模型。通过以上课程思政内容，让学生既具有数据安全意识和隐私保护意识，也了解可以用什么技术手段保护数据的安全和用户的隐私。

2.2 爱国情怀

大数据是伴随着计算机技术、通信和存储技术的发展而发展出来的学科，在该领域由于历史原因，其主要推动者是美国谷歌、亚马逊等公司，主要的科学成就也是由西方科学家完成。但中国科学家在一些重要方面也取得了世界瞩目的研究成果，如在数据加密领域，量子数据加密技术的主要推动者就是中国科技大学的潘建伟教授，他们在“量子号”科学实验卫星上，实现了千公里级量子密钥分发。随着国内科学技术的快速发展，全球前十大数据技术公司除了美国的公司就是中国的公司，中国的阿里、腾讯等公司都在大数据技术上取得了重要的成果。值得一提的是中国的华为公司在大数据通信上处于国际领先水平，也正因为华为公司在技术上的优势，使得美国感觉到威胁，进而对其进行制裁。通过这些案例说明中国的技术目前整体上虽然不是处于最领先地位，但目前正在急起直追，并已经逼近世界最高水平，以此激发学生的爱国热情。

2.3 科学精神

作为大学新生，他们对大学充满憧憬，渴望学习新知识，但由于高中应试教育的特点，习惯于做题和被动接受知识，缺乏探究意识和创新精神。科学的研究形态主要有理论推演，实验验证和计算仿真，不同的科研形态对应于各自的科学精神。目前学术界对科学精神有不同的定义，根据课程的特点，在本课程中主要培养实证精神、批判精神、创新精神。数据科学作为一门新兴的独立科学门类，既遵守传统实验科学的规范，如统计检验、实验可重复性，也具有理论科学的独创性特点。以大数据分析中的神经网络理论来说明科学发展的过程，该理论的初级版本—感知器在20世纪50年代就已提出，并在很多领域取得了不错的成果。20世纪60年代，著名学者明斯基指出感知器无法处理非线性问题，连简单的异或问题也不能解决，导致神经网络的研究陷入低谷。20世纪80年代，由于反向传播算法等一系列非线性算法的提出，解决了非线性空间中函数的任意逼近问题，使得神经网络研究迎来了新的春天。人们在使用中又发现反向传播神经网络存在着泛化问题，对于小样本数据效果不好。20世纪90年代统计机器学习理论的提出及根据统计学习理论设计的支持向量机取代了反向传播网络的地位。反向传播网络的提出者Hinton和他的学生们没有放弃，提出了深度学习网络，又一次掀起了神经网络的研究热潮。以上神经网络的发展历程说明科学研究是曲折的，螺旋式上升的过程，不是一蹴而就，一次就能够提出一个完整的理论解决存在问题，而是随着时代的需求，逐步发展，一步一步探究技术发展的边界。在这个过程中，实验验证是驱动科学理论发展的最主要力量，人们发展了严格的统计方法来比较不同算法的优缺点，从而了解不同算法的局限性，在实验效果不够理想时，又提出新的理论和算法提高性能。

2.4 工匠精神

李克强在2016年政府工作报告中提出“要鼓励企业开展个性化定制、柔性化生产，培育精益求精的工匠精神”，此后工匠精神成为中国制造的核心精神内涵被广为宣传。工匠精神就是在工作过程中专注于所做的事情，对所做的事情追求极致，一步一步把事情做好。中国历史上就有工匠精神的传统，如春秋时期的鲁班发明了锯、曲尺、墨斗等建筑工具，并设计制造了云梯;《列子》中记载的偃师发明了歌舞机器人。但随着儒家学说占据统治地位，按“士农工商”的社会等级，工匠处于较低的社会等级，阻碍了中国工艺的快速发展。数据科学与大数据技术既是科学，更是技术，涉及大量的工程内涵，要求学生在学习过程中培养一丝不苟，认真专注的精神。通过讲述实验对比来介绍工匠精神，数据科学在进行实验对比时，首先要确定数据集，这些数据集一般要求能够方便在互联网获取，以便于其他学者进行比较，再确定评测指标，对这些数据集通过与其他算法获得有统计意义的指标进步才能说明所提出算法的有效性。

3 课程思政实施方式与途径

3.1 通过案例讨论提高学生认识

如果在介绍课程思政内容时，只是介绍概念定义，学生不容易理解。我们设计了一些贴近生活的大数据思政案例，如在讲授数据挖掘方法时，介绍经典的“啤酒与尿布”案例。人们提出了关联规则分析算法发现在超市中啤酒和尿布这两类看似完全无关的产品存在相关性，当人们把这两种商品捆绑销售时，销售量得到了提升。通过这个案例的讨论可以认识到看似不相关的事物可能存在相关性，只要在科学精神的指引下以工匠精神通过严格的步骤得到新的发现才能验证新事物的正确与否。

3.2 通过典型人物塑造学生人格

数据科学中的很多做出突出贡献的人物都具有很强的创新意识和顽强的毅力。深度神经网络之父Hinton出生于英国一个中产家庭，在大学学习的实验心理学，并在毕业后做了一年木匠。他于1988年提出反向传播算法，掀起了神经网络研究的一个高潮，但在20世纪90年代末期被支持向量机的热潮完全掩蓋。但他没有随波逐流，而是继续潜心研究，于2006年提出受限玻尔兹曼机，演奏了深度学习的序幕，并推动了整个神经网络技术的发展。他的经历告诉我们做研究不能只是追热点，而应该独立思考，坚持自己独立的方向。华人数据挖掘第一人韩家炜教授由于受文革的影响只能从郑州大学以工农兵学员的身份毕业，1978年高考考入中科院读研究生，一年后赴美留学，他和他的学生裴健做的频繁模式关联挖掘算法是数据挖掘中使用最多的算法之一，并培养出大量优秀的华人青年学者。这些学者的成长经历告诉我们，即使在青年时期遇到一些挫折甚至走了一些弯路，只要持续努力，都可以弥补前期经历的不足。

4 结论

课程思政对提升高校学生的思想素质，锤炼学生思想品德具有重要作用。在实施课程思政过程中，重要的是根据课程特点设计课程思政的引入点和实施课程思政的方式。根据“大数据概论”课程的特点，本文设计了多种课程思政的引入方式和实施途径，实施效果表明，课程思政的实施在讲述课程内容的同时激发了学生的学习兴趣，学生自然地接受了课程思政的引导。

参考文献：

[1] 王秋怡.推进课程思政 落实立德树人根本任务[J].中国高等教育，2021（2）：37-38.

[2] 董小龙，王若斯. 理工类大学课程思政建设的路径研究[J]. 中国高等教育， 2021（7）：25-27.

[3] 那俊，李丹程.课程思政在计算机类课程中的探索与实践[J].中国大学教学，2021（3）：48-51.

[4] 朱巧莲.准确把握专业技能课课程思政的特点和规律[J].中国高等教育，2021（1）：49-50.

[5] 赵海月.“大思政”育人为本意涵研究——以管理学门类“课程思政”的建构为例[J].中国青年社会科学，2021，40（2）：47-53.

[6] 孙秋野，黄雨佳，高嘉文.工科专业课课程思政建设方案：以《电力系统分析》课程为例[J].中国电机工程学报，2021，41（2）：475-486.

[7] 柳秋华.《新闻学概论》的课程思政实践探索[J].采写编，2021（4）：153-154.

[8] 刘艳霞.《食品工程原理》课程思政探索与应用[J].现代农业研究，2021，27（5）：50-51.

[9] 袁圆阳，聂红.课程思政融入本科免疫学教学的思考和探索[J].中国免疫学杂志，2021，37（1）：98-100.

【通联编辑：王力】

收稿日期：2021-06-10

基金项目：西南科技大学本科教育教学改革与研究项目资助（19xn0035）

作者简介：张晖（1972—） ，男，安徽宿松人，教授，博士，主要研究方向为大数据技术;张鹏，讲师，博士;杨学南，教授，硕士。