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，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。中國人民大學信息學院針對大數(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，通過課程建設全面更新教學內(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，中國流通領域信息化主導刊物，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)動力是機器學習和深度學習，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用，也深刻地影響了計算機軟硬件的設計。但是，目前計算機專業(yè)教學仍然是沿用傳統(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)教學中，學生在并行算法、并行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、并行程序設計和并行編程工具等方面的培養(yǎng)和訓練較少。

　　(2)傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)課程主要關注單機系統(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，學生對大數(shù)據(jù)的平臺(云計算)、大數(shù)據(jù)的核心科學問題、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)訓練，對學生的人文素養(yǎng)，以及經(jīng)濟、法律等社會學科的交叉培養(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，向新時代下以數(shù)據(jù)為中心的計算機專業(yè)教學升級轉(zhuǎn)換的關鍵和方法。

　　二、計算機專業(yè)教學改革的時代需求

　　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，越來越復雜。2015年9月5日國務院發(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)由頂層設計，正式上升為國家戰(zhàn)略。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)、懂領域業(yè)務的復合型人才。

　　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)合領域的大數(shù)據(jù)應用。在整個過程中，數(shù)據(jù)是基礎、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)教學必須注重學科交叉，強調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)，關注實際應用，培養(yǎng)學生解決綜合性實際問題的能力。只有建立起一個跨學科、全方位的以“數(shù)據(jù)”為中心的新型計算機專業(yè)教學體系，通過扎實的課程體系設計和課程建設，才能真正提高計算機專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量，適應新經(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”三條主線進行建設，同時還有“數(shù)學和自然科學”“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練支持問題求解的實際計算機軟、硬件系統(tǒng)如何分析、設計與實現(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)學生在兩個方面打下扎實的基礎，而“數(shù)據(jù)科學”類課程涉及大數(shù)據(jù)從獲取、存儲、管理、分析到領域應用等整個數(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練。“數(shù)學和自然科學”輔線課程將為計算機專業(yè)學生打下扎實的數(shù)學和自然科學基礎，“人文社科教育”類課程主要目標是提高學生的人文素養(yǎng)，積累社會學科的基礎知識，同時數(shù)據(jù)科學中的關于大數(shù)據(jù)和人工智能的課程也會與人文社會學科深度結(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”主線中的程序設計等課程，訓練大家的計算機編程能力，培養(yǎng)計算思維。從大二開始設置“系統(tǒng)平臺”和“數(shù)據(jù)科學”類課程，系統(tǒng)培養(yǎng)學生問題求解的方法和能力，訓練如何抽象問題、建立模型、求解問題，并編程實現(xiàn);通過系統(tǒng)平臺方面的基礎課讓學生初步了解計算機軟硬件系統(tǒng)，學習實際系統(tǒng)模塊的設計與開發(fā);同時通過導論類型的課程開啟“數(shù)據(jù)科學”主線課程的學習。大三階段的學習增加一個難度，增強問題求解的理論基礎和復雜問題求解的能力，并訓練學生完整設計和開發(fā)復雜的計算機系統(tǒng);在“數(shù)據(jù)科學”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)進行綜合講授和訓練。大四階段的學習會進入一個全新的模式，即通過畢業(yè)設計的形式，對導師提出的開放性問題進行探索，在調(diào)研、分析、研究、設計與開發(fā)等方面得到進一步的訓練。

　　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”三條主線的課程建設。

　　(1)“問題求解”主線。問題求解主線中的課程包括程序設計、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的一環(huán)，往往也是計算機專業(yè)學生的入門課程，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)學生的并行計算思維，學習并行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和并行算法的知識，學習并行編程的理論、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)教學中，往往存在以下三個問題：一是課程實驗復雜度與實際工程有較大脫節(jié)，設計、開發(fā)和調(diào)試復雜系統(tǒng)的訓練不足;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)骨干課程的復雜系統(tǒng)大實驗改革和建設、開設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”主線。傳統(tǒng)計算機專業(yè)教學是以計算為中心的，數(shù)據(jù)科學相關的課程設置非常薄弱，一般只包括關系數(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，需要轉(zhuǎn)換思維，增加一系列重要的數(shù)據(jù)科學和大數(shù)據(jù)相關的新課程，涵蓋從獲取、存儲、管理、分析到領域應用等整個數(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)領域的發(fā)展迭代速度非常快，需要設計一套機制，以便在課程內(nèi)容更新上做到快速反應，盡快把最新的思想、方法和工具引入相關課程。

　　此外，在課程體系建設方面，需要加強實踐課程的建設，尤其是設計和建設以數(shù)據(jù)管理課程為核心的在線實驗平臺，加強學生的實踐能力和動手能力的訓練，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)合作建設新課程，給學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。

　　信息學院通過充分利用中國人民大學過去幾十年在數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)科學領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)與學校在人文社科方面的學科優(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)驗和教訓與國內(nèi)外同行進行分享，也希望其他相關高校能夠參考我們的教育理念和課程體系，在應用和討論中對這個體系進行不斷改進。