進入21世紀以來，大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等新技術(shù)進入了飛速發(fā)展的新階段，并且不僅局限在計算機領(lǐng)域發(fā)展，而是與大量其他的行業(yè)進行交叉融合，幫助其他行業(yè)升級，并不斷創(chuàng)造出新的行業(yè)，是新經(jīng)濟最重要的驅(qū)動力之一。但是，反觀計算機專業(yè)教學(xué)，培養(yǎng)方式和課程體系的發(fā)展速度明顯滯后于新技術(shù)的發(fā)展速度。中國人民大學(xué)信息學(xué)院針對大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)對計算機專業(yè)人才培養(yǎng)提出的新要求，以新工科建設(shè)為背景，以面向產(chǎn)出的計算機工程教育專業(yè)認證為抓手，對傳統(tǒng)計算機專業(yè)教學(xué)存在的問題進行分析和總結(jié)，探索以數(shù)據(jù)為中心的適應(yīng)時代發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需求的新型計算機專業(yè)課程體系，通過課程建設(shè)全面更新教學(xué)內(nèi)容，取得了良好的實踐效果。

　　《市場與電腦》是由國內(nèi)貿(mào)易局技術(shù)開發(fā)中心中國計算機用戶協(xié)會MO分會主辦、CCID北京天利電子出版技術(shù)公司編輯出版，中國流通領(lǐng)域信息化主導(dǎo)刊物，帶給讀者最新的電腦業(yè)界動態(tài)。

　　一、傳統(tǒng)以計算為中心的培養(yǎng)模式的局限

　　大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能的核心是數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)自不必言;云計算主要為各行各業(yè)提供彈性、穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)存儲、管理和處理平臺;人工智能的主要驅(qū)動力是機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，智能程度的提高主要依賴遠超以往規(guī)模的大數(shù)據(jù)積累。目前全球絕大多數(shù)計算機都是用于數(shù)據(jù)的存儲、管理和處理，數(shù)據(jù)是計算機最大的用戶，不僅決定了計算機如何應(yīng)用，也深刻地影響了計算機軟硬件的設(shè)計。但是，目前計算機專業(yè)教學(xué)仍然是沿用傳統(tǒng)的以計算為中心的培養(yǎng)模式，這種培養(yǎng)模式主要存在以下幾個問題。

　　(1)程序設(shè)計和計算機問題求解方面的課程缺少對并行計算的足夠重視。大數(shù)據(jù)和人工智能目前主要依賴大規(guī)模集群、GPU等新型硬件的并行數(shù)據(jù)處理。但在傳統(tǒng)計算機專業(yè)教學(xué)中，學(xué)生在并行算法、并行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、并行程序設(shè)計和并行編程工具等方面的培養(yǎng)和訓(xùn)練較少。

　　(2)傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)課程主要關(guān)注單機系統(tǒng)，一般是以計算機組成原理、操作系統(tǒng)、編譯原理為核心，學(xué)生對單機上的軟硬件系統(tǒng)較為了解，但是對現(xiàn)代大規(guī)模分布式系統(tǒng)的了解和訓(xùn)練比較少。

　　(3)傳統(tǒng)課程體系以計算為中心，主要圍繞如何構(gòu)造計算機系統(tǒng)、如何加快計算機計算速度而展開，在數(shù)據(jù)方面往往只有數(shù)據(jù)庫一門課程，學(xué)生對大數(shù)據(jù)的平臺(云計算)、大數(shù)據(jù)的核心科學(xué)問題、計算智能等方面的了解不夠。

　　(4)大數(shù)據(jù)、人工智能的意義不僅僅在于計算機行業(yè)本身，其更廣闊的市場是與社會上其他領(lǐng)域深度結(jié)合，升級改造其他行業(yè)，甚至創(chuàng)造新的行業(yè)。但是目前的計算機人才培養(yǎng)主要專注于計算機自身的工科專業(yè)訓(xùn)練，對學(xué)生的人文素養(yǎng)，以及經(jīng)濟、法律等社會學(xué)科的交叉培養(yǎng)還不夠。

　　因此，需要研究分析新經(jīng)濟對傳統(tǒng)計算機專業(yè)人才培養(yǎng)提出的新要求，特別是大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等新技術(shù)發(fā)展對計算機專業(yè)學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的新要求，探索從傳統(tǒng)的以計算為中心的計算機專業(yè)教學(xué)，向新時代下以數(shù)據(jù)為中心的計算機專業(yè)教學(xué)升級轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵和方法。

　　二、計算機專業(yè)教學(xué)改革的時代需求

　　隨著計算機及互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，當今社會已進入數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)已深入到社會和人民生活的方方面面。不僅需管理的數(shù)據(jù)數(shù)量呈爆炸式快速增長，而且類型也越來越多，越來越復(fù)雜。2015年9月5日國務(wù)院發(fā)布了《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》，系統(tǒng)部署了大數(shù)據(jù)發(fā)展工作，這意味著中國大數(shù)據(jù)發(fā)展經(jīng)由頂層設(shè)計，正式上升為國家倡議。可以說，數(shù)據(jù)的掌握能力是國家主權(quán)或企業(yè)自主知識產(chǎn)權(quán)的體現(xiàn)，數(shù)據(jù)的處理與分析是推動生產(chǎn)力增長的關(guān)鍵要素，也是保證國家安全與社會進步的重要因素，國家急需能架構(gòu)系統(tǒng)、會分析數(shù)據(jù)、懂領(lǐng)域業(yè)務(wù)的復(fù)合型人才。

　　大數(shù)據(jù)的全生命周期包括4個階段：大數(shù)據(jù)的獲取與管理，大數(shù)據(jù)的存儲與處理，大數(shù)據(jù)的分析與理解，結(jié)合領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用。在整個過程中，數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)、平臺是支撐、分析是核心、效益是根本。因此，以數(shù)據(jù)為中心的計算機專業(yè)教學(xué)必須注重學(xué)科交叉，強調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)，關(guān)注實際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生解決綜合性實際問題的能力。只有建立起一個跨學(xué)科、全方位的以“數(shù)據(jù)”為中心的新型計算機專業(yè)教學(xué)體系，通過扎實的課程體系設(shè)計和課程建設(shè)，才能真正提高計算機專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量，適應(yīng)新經(jīng)濟、新時代的需求。

　　三、以數(shù)據(jù)為中心的計算機專業(yè)課程體系

　　在新體系下，計算機專業(yè)課程分為“問題求解”“系統(tǒng)平臺”和“數(shù)據(jù)科學(xué)”三條主線進行建設(shè)，同時還有“數(shù)學(xué)和自然科學(xué)”“人文社科教育”兩條輔線起到支撐作用。

　　“問題求解”類課程主要訓(xùn)練用計算機求解問題的思維方式、方法和實現(xiàn)手段(主要是編程)。“系統(tǒng)平臺”類課程主要介紹和訓(xùn)練支持問題求解的實際計算機軟、硬件系統(tǒng)如何分析、設(shè)計與實現(xiàn)。“問題求解”和“系統(tǒng)平臺”兩條主線中的課程主要是為計算機專業(yè)學(xué)生在兩個方面打下扎實的基礎(chǔ)，而“數(shù)據(jù)科學(xué)”類課程涉及大數(shù)據(jù)從獲取、存儲、管理、分析到領(lǐng)域應(yīng)用等整個數(shù)據(jù)生命周期各個環(huán)節(jié)的內(nèi)容，尤其是大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術(shù)將重點集中在這一主線中講授和訓(xùn)練。“數(shù)學(xué)和自然科學(xué)”輔線課程將為計算機專業(yè)學(xué)生打下扎實的數(shù)學(xué)和自然科學(xué)基礎(chǔ)，“人文社科教育”類課程主要目標是提高學(xué)生的人文素養(yǎng)，積累社會學(xué)科的基礎(chǔ)知識，同時數(shù)據(jù)科學(xué)中的關(guān)于大數(shù)據(jù)和人工智能的課程也會與人文社會學(xué)科深度結(jié)合。

　　從縱向看，從大一到大四，四個年級的課程深度逐步加強。大一階段主要通過“問題求

　　解”主線中的程序設(shè)計等課程，訓(xùn)練大家的計算機編程能力，培養(yǎng)計算思維。從大二開始設(shè)置“系統(tǒng)平臺”和“數(shù)據(jù)科學(xué)”類課程，系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生問題求解的方法和能力，訓(xùn)練如何抽象問題、建立模型、求解問題，并編程實現(xiàn);通過系統(tǒng)平臺方面的基礎(chǔ)課讓學(xué)生初步了解計算機軟硬件系統(tǒng)，學(xué)習(xí)實際系統(tǒng)模塊的設(shè)計與開發(fā);同時通過導(dǎo)論類型的課程開啟“數(shù)據(jù)科學(xué)”主線課程的學(xué)習(xí)。大三階段的學(xué)習(xí)增加一個難度，增強問題求解的理論基礎(chǔ)和復(fù)雜問題求解的能力，并訓(xùn)練學(xué)生完整設(shè)計和開發(fā)復(fù)雜的計算機系統(tǒng);在“數(shù)據(jù)科學(xué)”方面對大數(shù)據(jù)從獲取、存儲、管理、挖掘到可視化等整個數(shù)據(jù)生命周期各個環(huán)節(jié)進行綜合講授和訓(xùn)練。大四階段的學(xué)習(xí)會進入一個全新的模式，即通過畢業(yè)設(shè)計的形式，對導(dǎo)師提出的開放性問題進行探索，在調(diào)研、分析、研究、設(shè)計與開發(fā)等方面得到進一步的訓(xùn)練。

　　下面分別闡述計算機專業(yè)核心的“問題求解”“系統(tǒng)平臺”和“數(shù)據(jù)科學(xué)”三條主線的課程建設(shè)。

　　(1)“問題求解”主線。問題求解主線中的課程包括程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法等內(nèi)容，不僅是計算機知識和能力體系中非常重要和基礎(chǔ)的一環(huán)，往往也是計算機專業(yè)學(xué)生的入門課程，因此非常重要。但是正因為這類課程非常經(jīng)典，傳統(tǒng)計算機專業(yè)教學(xué)中這類課程在過去很長時間內(nèi)變化并不大，在新時期至少需要在以下兩個方面進行改進。一是在云計算和大數(shù)據(jù)時代主要依賴高度并行化來提高運算速度的情況下，需要從入門階段開始就培養(yǎng)學(xué)生的并行計算思維，學(xué)習(xí)并行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和并行算法的知識，學(xué)習(xí)并行編程的理論、方法和工具。二是面向新技術(shù)的需求，建設(shè)豐富的編程語言方面的必修和選修課程群，包括函數(shù)式編程以及新興的主流編程語言等內(nèi)容。

　　(2)“系統(tǒng)平臺”主線。在計算機系統(tǒng)方面的傳統(tǒng)專業(yè)教學(xué)中，往往存在以下三個問題：一是課程實驗復(fù)雜度與實際工程有較大脫節(jié)，設(shè)計、開發(fā)和調(diào)試復(fù)雜系統(tǒng)的訓(xùn)練不足;二是課程之間缺少銜接，缺少對計算機系統(tǒng)的整體認識，只見樹木不見森林;三是知識更新速度不夠快，對最新的現(xiàn)代新型分布式系統(tǒng)關(guān)注不夠，實際上以Hadoop以及Spark為代表的開源軟件生態(tài)的重要性相當于20世紀八九十年代的CPU和操作系統(tǒng)，重要且發(fā)展迅速，需要在課程體系中體現(xiàn)。因此，需要對以上問題做出有針對性的改革，包括加強計算機系統(tǒng)骨干課程的復(fù)雜系統(tǒng)大實驗改革和建設(shè)、開設(shè)貫通整個計算機系統(tǒng)的整體視圖課程、增加包含最新技術(shù)的新課程等。

　　(3)“數(shù)據(jù)科學(xué)”主線。傳統(tǒng)計算機專業(yè)教學(xué)是以計算為中心的，數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)的課程設(shè)置非常薄弱，一般只包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一門課程，甚至只是一門選修課。但是在新經(jīng)濟環(huán)境下，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能都和大數(shù)據(jù)密切相關(guān)，需要轉(zhuǎn)換思維，增加一系列重要的數(shù)據(jù)科學(xué)和大數(shù)據(jù)相關(guān)的新課程，涵蓋從獲取、存儲、管理、分析到領(lǐng)域應(yīng)用等整個數(shù)據(jù)生命周期各個環(huán)節(jié)的內(nèi)容。而且這些新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展迭代速度非常快，需要設(shè)計一套機制，以便在課程內(nèi)容更新上做到快速反應(yīng)，盡快把最新的思想、方法和工具引入相關(guān)課程。

　　此外，在課程體系建設(shè)方面，需要加強實踐課程的建設(shè)，尤其是設(shè)計和建設(shè)以數(shù)據(jù)管理課程為核心的在線實驗平臺，加強學(xué)生的實踐能力和動手能力的訓(xùn)練，并可以將該在線實驗平臺推廣到其他高校。同時，可以與企業(yè)合作建設(shè)新課程，給學(xué)生提供機會了解工業(yè)界的實際情況和最新技術(shù)，以及充分的鍛煉機會。

　　信息學(xué)院通過充分利用中國人民大學(xué)過去幾十年在數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域的科研和人才培養(yǎng)的優(yōu)勢，并將人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)與學(xué)校在人文社科方面的學(xué)科優(yōu)勢深度結(jié)合，力求將過去以計算為中心的計算機專業(yè)人才培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)檫m應(yīng)未來技術(shù)發(fā)展的以數(shù)據(jù)為中心的計算機專業(yè)人才培養(yǎng)模式。希望能將改革過程中得到的經(jīng)驗和教訓(xùn)與國內(nèi)外同行進行分享，也希望其他相關(guān)高校能夠參考我們的教育理念和課程體系，在應(yīng)用和討論中對這個體系進行不斷改進。