大学数据素养类融合课程建设的探索与实践

赵宏 高裴裴 梁赛

摘 要：建设融合课程是推动“四新”专业建设的有力抓手。本文以新文科为例，研究和探索了智能计算技术服务于“四新”专业的融合课程体系的构建方法。同时基于“五融合”的课程建设理念，建设了位于融合课程框架底层逻辑的“新文科智能计算基础”课程，并提出了采用研究性教学实现“五融合”及课程目标的有效教学路径。

关键词：数据素养;融合课程;智能计算;新文科;研究性教学

高等教育要以习近平新时代中国特色社会主义思想统领工作，大力发展新工科、新医科、新农科和新文科^[1]。“四新”专业就是在人工智能、大数据、区块链、基因工程、虚拟技术、5G技术等现代信息技术迅速发展，各专业与新技术越来越多地融合的大背景下提出来的。教育部新文科建设工作组发布的《新文科建设宣言》，提出新文科的推进要“守正创新”，要与现代信息技术融合。建设“四新”专业，已成为引领带动高校优化专业结构、促进专业建设质量提升、推动形成高水平人才培养体系的核心驱动力。“新文科”之新首先在于新科技发展与文科融合引致的文科新增长点和传统文科专业、课程以及人才培养模式的更新换代^[2]。

交叉融合是“四新”专业的关键词，已有高校开展了相关工作。山东大学加强文科专业现代化建设，促进交叉复合人才培养，鼓励跨学院、跨学科共建20个以上突出交叉融合、适应和引领时代发展的新兴文科人才培养项目^[3]。郑州大学法学院基于新文科背景下高等学校法学专业课程建设呈现出的交叉融合趋势，探讨了交叉性对原有法律专业知识融入的兼容问题^[4]。

西南财经大学认为融合是“新文科”建设的核心理念，新文科是融合社会科学与自然科学的成果，要开展跨学科研究^[5]。山东财经大学在地方财经类高校的计算机通识课体系建设中，注重加强学生对知识点的交叉融合分析，从而激发学生的创新意识^[6]。

建設融合课程是“四新”专业建设的有力抓手。然而目前真正具有鲜明专业交叉融合特色的课程/课程体系还有待落地。以新文科与提高学生数据素养的新技术融合课程为例，课程建设的相关难点问题主要集中在：（1）新技术类课程教师不了解文科的基本问题，而文科教师对新技术不敏感，对新技术和新趋势有畏难情绪;（2）目前融合课程的现状是将新技术类课程和文科课程进行生硬的组合而非有机融合，对于如何使新技术服务于文科这个根本问题少有回答，新技术类课程与文科实际问题脱节。因此，在新文科融合课程的建设中，首先需要来自不同学科背景的教师的融合;进而是共同探讨和解决新技术如何与文科深度融合的问题，即回答如何用新技术为解决文科问题提供新方法的问题;最后是建设相关的融合课程。

探索如何建设新技术与专业有机深度融合的课程，是“四新”专业建设过程中面临的必须回答的问题。本文以新文科为例，研究和探索智能计算等新技术（以下简称“智能计算”）服务于“四新”专业的融合课程体系的构建方法。对于融合课程，我们在“学生应知应会应能什么？学生应如何学习？学生应如何被评价？”等方面进行深入研究，提出“五融合”的课程建设理念，构建新技术与文科深度融合的融合课程框架。同时，我们建设了位于融合课程框架底层逻辑的“新文科智能计算基础”课程，明确了能力、知识、素养三个方面的培养目标，提出将P-MASE研究性教学模型作为实现成果导向教育（OBE）的一条有效教学路径。

一、融合课程之“五融合”

当下融合课程的建设不应该仅仅是来自不同学科知识的组合，还应该基于课程的特色和需求，体现出更多的有机融合。我们在融合课程的建设中遵从了“五融合”的课程建设理念。

1.学科内容的有机融合——内容融合

融合课程最重要的是要先选择对学习者有意义的论题或概括性的问题，然后将相关学科的内容融合起来，找出共同的主题，再让学习者来学习。因此，教学内容是在新专业新需求的语境下，将新技术有机融入专业问题的求解中，使学生掌握用智能计算的手段去解决专业问题的新方法。

2.各学科教师的有机融合——教师融合

融合课程的特点要求不同专业背景的教师以及业界导师对来自不同专业的学生共同开课。不但向学生传递学科的专业基础知识，还要充分发挥来自不同学科专业教师的科研特长，在围绕专业问题求解的过程中，对学生进行有效的科研训练，学生在互助学习过程中逐渐建立起一定的交叉学科思维方式和科研素养。

3.教与学主体的有机融合——师生融合

融合课程还需要将教学过程中的两个主体——教师和学生进行有机融合。南开大学在2019年开始了“师生共同体”理念下的新一轮教学改革，基于师生共同体的教育主体的矢量特性、教育主体的平权特性、主体间和主体内的相互作用、教育时空观上的普适性等特性，强调在教学过程中，师师、师生和生生互动在人才培养中的共同体作用^[7]。

4.教学与科研的有机融合——教学科研融合

课程采用研究性学习，将科研中处理问题的一般方法和科研产生的新技术新成果引入教学中，实现教学与科研的有机融合。学生在教师的指导下，结合专业学习从自然、社会和生活中发现一些跳一跳就可以解决的专题进行研究，从中获取融合的专业知识、掌握研究的基本方法。

5.高校与业界的有机融合——校内外融合

紧跟当前行业需求和发展动态，以全方位的产学协同育人模式，鼓励和引导学生深入了解业界对人才的数据素养需求，学以致用，而非闭门造车。在教学案例来源方面，通过毕业生、企业访谈等形式，由高校和企业共同制作教学资源，补充真实的企业数据分析案例。同时根据需要邀请企业界走进课堂。

二、融合课程框架

我们从新文科建设的内容和模式要求入手，遵从“五融合”的课程建设理念，深入研究融合课程在教学内容、教学方法、教学团队等方面的内容，形成以通识融合课程为基础，以多门融合型专业课程为支撑，以虚拟仿真和实训类课程为综合能力训练的新文科专业数据素养类融合课程框架。图1是旅游专业新文科数据素养类融合课程框架示意图。5B4A74C4-3A56-428B-B0CB-E589E66BDC92

该框架包括三个层次，位于最底层的是面向全体新文科学生的以数据处理和人工智能等新技术为主要内容的专业通识基础课程，命名为“新文科智能计算基础”。中间层是新技术深度融入传统专业课程，改造提升后的新型专业融合课程（必修/选修）能够对专业问题用新技术和新方法进行创新处理，例如分析、预测和数据可视化等。最上层是综合能力训练层，能够使学生利用所学，解决专业或行业的真正问题，提高对知识的综合应用能力。例如，南开大学旅游专业采用酒店管理虚拟仿真教学系统进行综合能力训练就是最上面这个层次的一个内容。

三、通识融合课程建设

如图1所示，位于融合课程框架最底层的是面向全体新文科学生的通识融合课程——新文科智能计算基础。新技术对于文科专业，其人才培养目标不是培养专业的智能计算人才，而是核心能力的提升：使文科学生具有基本的数据处理能力并提升他们的数据素养;能够具有主动使用智能计算技术去独立或合作解决专业或生活中的问题的意识和能力。因此，作为专业通识课程，该课程在文科专业中的角色是为专业问题的求解提供新的思维方式、新的表达方式和新的问题求解路径和方法。我们首先明确了该课程的核心能力目标，进而向下推导出知识目标，向上提炼出素养目标;其次是发现一条实现三类目标的有效路径。

1.能力目标、知识目标和素养目标

对于通识融合课程，既要强调智能计算知识的通识性，更要突出智能计算知识服务于专业问题求解的新思路和新方法。经过深入研究我们认为，在大学计算机通识课程中提出的3A5S能力培养模式同样适用于“新文科智能计算基础”课程的能力目标^[8]，即能想、能用和能创新性解决专业问题。不同之处在于，“新文科智能计算基础”课程把“能创新性解决专业问题”能力及相应的“五会（会发现问题、会团队合作、会求解问题、会写科技论文及会成果展示）”作为课程能力目标的重点。

围绕“新文科智能计算基础”课程的能力目标，向下推导出相应的知识目标，即要教会“四新”专业学生要学会哪些基本的智能计算知识和方法才能实现上述的能力目标。围绕使用智能计算技术求解问题的范式，知识目标应包括如下四个方面的内容。

（1）专业问题的数据表达方法。了解和掌握从专业问题空间到数字空间映射的基本方法。

（2）基本的数据分析和处理方法。了解和掌握主要的数据分析和处理方法及各种方法的应用场景。

（3）结果的基本分析方法。了解和掌握对数据分析和处理结果进行评价的基本方法，以及各方法的应用场景。

（4）数据呈现方法。了解和掌握原始问题以及问题求解结果的有效表达方法，重点是数据可视化的基本概念和方法，它不仅用来展示研究结果，更有助于在研究初期快速发现问题，洞察其内在规律，挖掘有价值的研究方向。

围绕“新文科智能计算基础”课程的能力目标，向上提炼出如下的素养目标。

（1）数据素养及技能。数字素养与技能是数字社会公民学习工作生活应具备的数字获取、制作、使用、评价、交互、分享、创新、安全保障、伦理道德等一系列素质与能力。提升大学生数字素养与技能，是数字时代的要求。

（2）计算思维。学生具有与人的“思维”方式不同的计算机“思维”方式，能够运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类活动，能用自己的智慧去尝试在计算时代下求解问题的新方法。如果学生能从计算机的角度去想问题，也就掌握了计算思维。

（3）学科交叉思维。学科间的交叉融合，特别是文理交叉，能够培养学生将文科的发散性思维的特点和理工科的收敛性思维的方式相结合，具有学科交叉思维，为未来创新做好思维模式的准备。

（4）科研素养。科学素养是指一个人在从事某项工作时应具备的科学素质及修养。科研素养已经成为大学生的必备素养。科研素养可以帮助培养学生们的领导力、激发创造力，这在未来的学习和工作中都有很大价值，使其更具有创新性想法和竞争力。

2.有效教学路径

提高课程挑战度的关键就是促进深度学习。深度学习通过基于元认知策略的学习活动，强调整合知识、积极主动、合作探究，对知识进行结构化和深度加工，目标是发展高阶思维和问题解决能力，是培养学习者核心素养、促进全面发展的积极的、有意义的学习^[9]。为提高“新文科智能计算基础”课程的挑战度，整个教学过程采用基于P-MASE模型的研究性学习方式，该模型被应用于每一章的问题求解的小循环和整个课程的综合问题求解的大循环中。P-MASE模型是由南开大学研究性教学团队于2018年设计构建的，包括五个递进环节，即引入问题（Problem）、寻找方法（Method）、科学分析（Analysis）、有效解决（Solution）、效果评价（Evaluation）^[10]。研究性教学过程始于引入专业问题，其间历经寻找合适的探究方法、进行科学缜密地分析、及时有效地解决问题和最终探究效果的评价等教学与学习过程，而相互联系的各个环节则充分体现了研究性教学的目标进阶和分步实施等特征。

在教学中采用研究性教学这一路径，不但将教学与研究进行有机融合，还要将不同专业的教学内容、交叉学科教师和同学以及高校和业界有机地融入整个教学中，促进“五融合”课程理念的落地。表1以旅游专业“新文科智能计算基础”课程中的大数据可视分析模块为例，具体介绍了如何通过采用P-MASE模型进行研究性教学，以实现相应的课程目标和“五融合”特性。

四、结语

融合课程是推动“四新”专业建设的有力抓手。与大数据、人工智能等新技术相关融合课程不是一门孤立的课程，而是需要与专业深度且有机融合。南开大学基于“五融合”理念构建了三个层次的新技术与专业知识深度深入融合的融合课程框架。在对位于融合课程框架最底层的专业通识融合课程“新文科智能计算基础”的建设中，以“从能力培养到知识传递再到素养养成”为课程目标，不仅注重了交叉学科课程内容的融合，还注重了不同专业教师之间和师生之间的融合、教学与科研的融合以及高校和业界的融合。教学过程采用了P-MASE研究性学习路径。从初步的教学实践中我们明显看到，在“五融合”的理念下，通过引入问题、寻找方法、科学分析、有效解决和效果评价5个研究性教学步骤，有效地体现了“五融合”，激发了学生的问题意识和探究兴趣，增强了学生学习的自主性，促进了师生、生生、师师、校内和校外之间多维度、多层次的互动与交流，学生在思维和创新方面都有明显提升。

参考文献：

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[4]许桂敏. 新文科视域下高校法学交叉融合课程建设探索与实践[J]. 中国大学教学，2021（7）：70-73.

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[7]余华，李川勇，刘玉斌.新时代高校师生共同体的重构与实践[J].中国大学教学，2021（12）：82-87.

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[10]张伟刚，严铁毅，张严昕.基于P-MASE模型的研究性教学与素质教育[M]//素质教育：让未来更美好——2020年大学素质教育高层论坛文集.北京：高等教育出版社，2020：158-165.

[本文得到了教育部新文科研究与改革实践项目（2021020001）、天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划项目（B201005507）、教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会2020新時代大学计算机赋能教育改革项目（2020-JZW-CT-A02）及教育部2020年产学合作协同育人项目（202002021004、202002021001）的支持]

[责任编辑：余大品]

赵 宏，南开大学融合课程建设校级团队带头人，教授。5B4A74C4-3A56-428B-B0CB-E589E66BDC92