數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術建設研究實踐

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摘要：在調研國內外數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)建設情況的基礎上，提出培養(yǎng)具有行業(yè)特色和可持續(xù)競爭力的大數(shù)據(jù)卓越人才的建設目標，闡述如何構建貫通式能力培養(yǎng)的課程體系，構建校企融合協(xié)同育人體系，構建多層次一體化的實驗環(huán)境，培養(yǎng)師資隊伍以及構建教學質量持續(xù)改進體系，從而形成多層次、多類型、健全的卓越人才培養(yǎng)體系。

關鍵詞：數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術；專業(yè)建設；創(chuàng)新人才培養(yǎng)

引言

信息技術與傳統(tǒng)經(jīng)濟社會的交叉融合引發(fā)了數(shù)據(jù)迅猛增長，產(chǎn)生了對數(shù)量巨大、來源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)進行采集、存儲和關聯(lián)分析，并從中發(fā)現(xiàn)新知識、創(chuàng)造新價值、提升新能力的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術。這種新的信息技術和服務業(yè)態(tài)正在引領技術、物質、資金與人才革新，影響社會分工協(xié)作模式，促進生產(chǎn)組織方式的集約和創(chuàng)新，推動社會生產(chǎn)要素的網(wǎng)絡化共享、集約化整合、協(xié)作化開發(fā)和高效化利用，改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和經(jīng)濟運行機制，顯著提升了經(jīng)濟運行水平和效率，是推動我國社會經(jīng)濟發(fā)展與產(chǎn)業(yè)轉型的新動力，具有極高的社會價值[1-2]。黨的十八大以來，強調中國要高度重視大數(shù)據(jù)發(fā)展，改善民生及保障國家數(shù)據(jù)安全[3]。國務院《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》提出要加強大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)，鼓勵高校設立數(shù)據(jù)科學和數(shù)據(jù)工程相關專業(yè)，重點培養(yǎng)專業(yè)化數(shù)據(jù)工程師等大數(shù)據(jù)專業(yè)人才，大力培養(yǎng)跨學科大數(shù)據(jù)綜合型、復合型人才。

1國內外相關研究現(xiàn)狀

2016年，國內首批3所高校開設數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)[4]；2017年，國內開設該專業(yè)的高校增至32所[5]；2018年3月，國內數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)的學校達到250所[6]；到目前為止，全國共474所（含理科、工科共488個專業(yè)）高校開設數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)。武漢理工大學于2018年獲批數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)并開始招生。但與此同時，關于數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術的專業(yè)建設研究工作還較少，如朝樂門等對國外數(shù)據(jù)科學專業(yè)建設進行調研并給出建議[7]；曹淑艷等對大數(shù)據(jù)專業(yè)的申報細節(jié)給出分析[8]；桂勁松等以數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)為例，在培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系等方面探索新專業(yè)的建設思路[9]；陳欣等結合重慶工程學院實際情況制定相關人才培養(yǎng)方案[10]；樊迪結合應用型本科實際情況，制定科學的課程體系和培養(yǎng)方案，并給出相關的建議[11]；賀文武等針對本科教育中數(shù)據(jù)科學的人才培養(yǎng)需求，探討數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術的課程建設、實踐平臺建設等問題[12]。目前，我國現(xiàn)有的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)人才培養(yǎng)方式還存在專業(yè)精準度不高、課程設置不符合實際、學生多教師少等問題[13]；部分高校數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)的建設還存在時效性、交融性、涌現(xiàn)性的問題[14]；地方高校專業(yè)建設則存在一些培養(yǎng)思維固化、缺乏專業(yè)特色，師資力量不足等弊端[15]。

2數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)建設方案研究

數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)的建設，應該以培養(yǎng)具有行業(yè)特色和具有可持續(xù)競爭力的卓越交叉創(chuàng)新人才為目標，圍繞學生數(shù)據(jù)科學理論體系和算法能力、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)設計、實現(xiàn)和創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)，同時結合我校建材建工、交通、汽車三大行業(yè)特色，強調實踐能力訓練。為達到上述人才培養(yǎng)目標，需著重解決如下課程體系構建、實踐教學及實驗條件建設、師資隊伍建設等方面的問題，從而構建多層次、多類型、健全的卓越人才培養(yǎng)體系。打破課程間的壁壘，構建融思政、厚基礎、強能力、重創(chuàng)新應用的課程體系，最終形成以學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線的貫通式教學模式。與企業(yè)和科研基地協(xié)同，結合我校行業(yè)特色和優(yōu)勢學科進行交叉創(chuàng)新，形成符合大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和需求的校研企深度融合的多元化交叉創(chuàng)新實踐人才培養(yǎng)模式。結合大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)需求、我校行業(yè)特色和優(yōu)勢學科，構建開放式、多層次的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)實驗實訓環(huán)境，形成從基礎到面向特定行業(yè)領域的一體化實驗實訓環(huán)境，助力卓越創(chuàng)新人才培養(yǎng)。建設具備高水平工程教育能力、科技創(chuàng)新能力、具有國際化視野的教師隊伍。

3具體舉措

以培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力為導向，培養(yǎng)具有可持續(xù)競爭力的卓越交叉創(chuàng)新人才。大數(shù)據(jù)技術需要與產(chǎn)業(yè)前沿緊密結合，因此數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)必須與行業(yè)交叉融合、創(chuàng)新，服務國家產(chǎn)業(yè)升級和國家經(jīng)濟發(fā)展。在培養(yǎng)過程中，將強調全生命周期，以數(shù)學和計算機學科為基礎，以算法能力為手段，面向領域應用，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導向，深化產(chǎn)教融合、校企合作和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，培養(yǎng)的學生將具有終身學習意識和創(chuàng)新意識，具備國際化視野和持續(xù)競爭力，能夠引領科技創(chuàng)新和大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為數(shù)據(jù)科學研究和大數(shù)據(jù)技術工程兼顧的具有可持續(xù)競爭力的卓越交叉創(chuàng)新人才。1）構建融思政、厚基礎、強能力和重創(chuàng)新應用的課程體系，制定以學生能力培養(yǎng)為導向的教學內容。為了培養(yǎng)符合我國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)需求，具有可持續(xù)競爭力的交叉創(chuàng)新人才，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)課程體系必須將思想政治教育有機融入到課程教學中，強調以數(shù)學和計算機學科為基礎，算法能力為手段，面向行業(yè)和應用領域解決問題。因此，將構建融思政、厚基礎、強能力和重創(chuàng)新應用的課程體系，主要分為基礎課程、專業(yè)核心和選修課、行業(yè)實踐課4個部分，見圖1。在4年本科學習期間，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)遵循以數(shù)學和學科理論為基礎，以算法能力為手段，面向行業(yè)進行創(chuàng)新來安排課程教學任務，見圖2。2）建設校研企協(xié)同的多元化實踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，構筑產(chǎn)學研深度融合的創(chuàng)新實踐教育平臺。依托武漢理工大學—華為ICT創(chuàng)新人才中心、水象科技等國內知名IT企業(yè)，在理論教學、實踐教學等各個教學環(huán)節(jié)，學校與企業(yè)有機結合、相互滲透，建立理論教學、實驗教學、科學研究、工程實踐相互滲透的多維度新型教學組織模式和實踐實訓平臺。依托計算機學院“科技部數(shù)字傳播工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地”“交通物聯(lián)網(wǎng)湖北省重點實驗室”“知識服務湖北省工程技術中心”等人才培養(yǎng)基地和科研基地，科教融合，開設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)特色課程，提升學生創(chuàng)新精神和科研能力。依托學校人工智能與大數(shù)據(jù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)夢工場，在數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)推行本科生導師制，擴大專業(yè)教育的對外開放，聘請院內外大數(shù)據(jù)、人工智能領域相關教師和專家指導學生進行課外科技和競賽活動，并鼓勵學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。3）構建系統(tǒng)化、多層次的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)實驗實訓環(huán)境。依托華為ICT創(chuàng)新人才中心和計算機類湖北省高校重點實驗教學示范中心構建系統(tǒng)化、多層次的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)實驗實訓環(huán)境，實驗環(huán)境建設包含4層架構，見圖3。硬件基礎設施層：基于高性能計算與海量存儲節(jié)點構建的運算資源池，作為大數(shù)據(jù)各項實驗學習環(huán)境的主要承載平臺。系統(tǒng)管理與自動化運維層：方便用戶使用、管理系統(tǒng)的軟硬件資源。實驗實訓環(huán)境支撐層：包括基礎實驗實訓環(huán)境、大數(shù)據(jù)實驗實訓環(huán)境支撐層，基于軟硬件資源和系統(tǒng)管理功能，為大數(shù)據(jù)專業(yè)基礎實驗和專業(yè)實驗提供保障。實驗實訓層：包括基礎教學實驗類、應用實現(xiàn)類和綜合實訓類實驗項目和案例，形成從基礎到應用、到面向特定行業(yè)和領域的大數(shù)據(jù)專業(yè)完整實驗體系，見圖4。4）促進教師能力發(fā)展，加強課程及教學團隊建設。以建設一流數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)為目的，全面提升教師教學能力、科技創(chuàng)新能力、工程實踐能力和國際化能力。圍繞數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)，面向三大行業(yè)的重大科技創(chuàng)新領域，建設學科交叉與協(xié)同創(chuàng)新團隊，提升教師科技創(chuàng)新能力；依托學校與三大行業(yè)和區(qū)域的合作共建，推進教育教學的行業(yè)協(xié)同、區(qū)域協(xié)同、企業(yè)協(xié)同，提升教師實踐能力；依托高水平人才國際合作與交流，通過全球招聘教授、引進青年拔尖人才和鼓勵青年教師國際交流，提升教師國際化能力。整合相關課程，貫通知識點，注重能力培養(yǎng)，建設大數(shù)據(jù)算法、大數(shù)據(jù)平臺、大數(shù)據(jù)應用技術等課程群，建設相應教學團隊，完善人才培養(yǎng)體系。5）建設學生培養(yǎng)質量保障和持續(xù)改進體系。（1）依托學生實驗實訓平臺，對學生的實驗/實訓/競賽/創(chuàng)新等活動進行記錄和軌跡跟蹤，構建學生“個性化需求—實驗實踐項目—能力達成度—就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力”等信息反饋和持續(xù)改進機制，促進學生實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)。（2）以學生滿意度為導向，結合教育部和學校一流本科專業(yè)建設要求，完善教學評估體系，建立教學——產(chǎn)出反饋機制，即建立課程教學效果評價與持續(xù)改進機制；建立學生與校外實習單位跟蹤調查反饋與持續(xù)改進機制；建立學院對專業(yè)、專業(yè)對教師的教學考核與評價機制；完善教學環(huán)節(jié)各項規(guī)章制度，建立問題驅動的專業(yè)自我評估與持續(xù)改進機制。

4專業(yè)建設目標

經(jīng)過專業(yè)建設與實踐，達成如下建設目標。首先，形成符合我國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、反映我校行業(yè)特色和優(yōu)勢學科、以學生實踐創(chuàng)新能力為導向、具有可持續(xù)競爭力的卓越交叉創(chuàng)新人才的人才培養(yǎng)方案。通過構建融思政、厚基礎、強能力和重創(chuàng)新應用的課程體系，形成以學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線的貫通式教學方案。通過校企協(xié)同、科教協(xié)同，形成多元化的實踐人才培養(yǎng)模式，構筑產(chǎn)學研深度融合的實踐教育平臺。構建從基礎到應用、到面向特定行業(yè)領域的大數(shù)據(jù)專業(yè)實驗實訓環(huán)境。在課程體系、實踐教育、實驗實訓有機結合的基礎上，結合學生能力評估和培養(yǎng)質量保障體系，促進人才培養(yǎng)持續(xù)改進。通過實現(xiàn)上述目標，最終培養(yǎng)出具有較強的數(shù)據(jù)科學基本理論、專業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新素質、適應國家行業(yè)需求并具有國際視野和可持續(xù)競爭力的大數(shù)據(jù)領域人才，同時帶動其他相關專業(yè)發(fā)展，推動專業(yè)群建設水平的整體提升。

5結語

在保障學生培養(yǎng)質量的同時，創(chuàng)新教學方式，以學生能力培養(yǎng)為導向，依托企業(yè)和科研基地，建設校研企協(xié)同的多元化創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，構筑產(chǎn)學研深度融合的協(xié)同教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺，培養(yǎng)高質量大數(shù)據(jù)學科交叉人才。本文工作對促進專業(yè)建設，提高人才培養(yǎng)質量具有較大的作用和意義。未來將基于上述專業(yè)建設研究與實踐，依托專業(yè)自我評估和反饋機制，持續(xù)改進，進一步提升人才培養(yǎng)質量。

作者：石兵 熊盛武 饒文碧 杜亞娟 單位：武漢理工大學