數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)建設(shè)研究實(shí)踐

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摘要：在調(diào)研國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)建設(shè)情況的基礎(chǔ)上，提出培養(yǎng)具有行業(yè)特色和可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的大數(shù)據(jù)卓越人才的建設(shè)目標(biāo)，闡述如何構(gòu)建貫通式能力培養(yǎng)的課程體系，構(gòu)建校企融合協(xié)同育人體系，構(gòu)建多層次一體化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，培養(yǎng)師資隊(duì)伍以及構(gòu)建教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)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(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)；專業(yè)建設(shè)；創(chuàng)新人才培養(yǎng)

引言

信息技術(shù)與傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的交叉融合引發(fā)了數(shù)據(jù)迅猛增長(zhǎng)，產(chǎn)生了對(duì)數(shù)量巨大、來(lái)源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和關(guān)聯(lián)分析，并從中發(fā)現(xiàn)新知識(shí)、創(chuàng)造新價(jià)值、提升新能力的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)。這種新的信息技術(shù)和服務(wù)業(yè)態(tài)正在引領(lǐng)技術(shù)、物質(zhì)、資金與人才革新，影響社會(huì)分工協(xié)作模式，促進(jìn)生產(chǎn)組織方式的集約和創(chuàng)新，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)要素的網(wǎng)絡(luò)化共享、集約化整合、協(xié)作化開(kāi)發(fā)和高效化利用，改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行機(jī)制，顯著提升了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平和效率，是推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的新動(dòng)力，具有極高的社會(huì)價(jià)值[1-2]。黨的十八大以來(lái)，強(qiáng)調(diào)中國(guó)要高度重視大數(shù)據(jù)發(fā)展，改善民生及保障國(guó)家數(shù)據(jù)安全[3]。國(guó)務(wù)院《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》提出要加強(qiáng)大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)，鼓勵(lì)高校設(shè)立數(shù)據(jù)科學(xué)和數(shù)據(jù)工程相關(guān)專業(yè)，重點(diǎn)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(xué)科大數(shù)據(jù)綜合型、復(fù)合型人才。

1國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀

2016年，國(guó)內(nèi)首批3所高校開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)[4]；2017年，國(guó)內(nèi)開(kāi)設(shè)該專業(yè)的高校增至32所[5]；2018年3月，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的學(xué)校達(dá)到250所[6]；到目前為止，全國(guó)共474所（含理科、工科共488個(gè)專業(yè)）高校開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)。武漢理工大學(xué)于2018年獲批數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)并開(kāi)始招生。但與此同時(shí)，關(guān)于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的專業(yè)建設(shè)研究工作還較少，如朝樂(lè)門(mén)等對(duì)國(guó)外數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)建設(shè)進(jìn)行調(diào)研并給出建議[7]；曹淑艷等對(duì)大數(shù)據(jù)專業(yè)的申報(bào)細(xì)節(jié)給出分析[8]；桂勁松等以數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)為例，在培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程體系等方面探索新專業(yè)的建設(shè)思路[9]；陳欣等結(jié)合重慶工程學(xué)院實(shí)際情況制定相關(guān)人才培養(yǎng)方案[10]；樊迪結(jié)合應(yīng)用型本科實(shí)際情況，制定科學(xué)的課程體系和培養(yǎng)方案，并給出相關(guān)的建議[11]；賀文武等針對(duì)本科教育中數(shù)據(jù)科學(xué)的人才培養(yǎng)需求，探討數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的課程建設(shè)、實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)等問(wèn)題[12]。目前，我國(guó)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方式還存在專業(yè)精準(zhǔn)度不高、課程設(shè)置不符合實(shí)際、學(xué)生多教師少等問(wèn)題[13]；部分高校數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的建設(shè)還存在時(shí)效性、交融性、涌現(xiàn)性的問(wèn)題[14]；地方高校專業(yè)建設(shè)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(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)建設(shè)方案研究

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的建設(shè)，應(yīng)該以培養(yǎng)具有行業(yè)特色和具有可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的卓越交叉創(chuàng)新人才為目標(biāo)，圍繞學(xué)生數(shù)據(jù)科學(xué)理論體系和算法能力、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)，同時(shí)結(jié)合我校建材建工、交通、汽車三大行業(yè)特色，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力訓(xùn)練。為達(dá)到上述人才培養(yǎng)目標(biāo)，需著重解決如下課程體系構(gòu)建、實(shí)踐教學(xué)及實(shí)驗(yàn)條件建設(shè)、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面的問(wèn)題，從而構(gòu)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(gòu)建融思政、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、重創(chuàng)新應(yīng)用的課程體系，最終形成以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線的貫通式教學(xué)模式。與企業(yè)和科研基地協(xié)同，結(jié)合我校行業(yè)特色和優(yōu)勢(shì)學(xué)科進(jìn)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(shí)踐人才培養(yǎng)模式。結(jié)合大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)需求、我校行業(yè)特色和優(yōu)勢(shì)學(xué)科，構(gòu)建開(kāi)放式、多層次的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，形成從基礎(chǔ)到面向特定行業(yè)領(lǐng)域的一體化實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，助力卓越創(chuàng)新人才培養(yǎng)。建設(shè)具備高水平工程教育能力、科技創(chuàng)新能力、具有國(guó)際化視野的教師隊(duì)伍。

3具體舉措

以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力為導(dǎo)向，培養(yǎng)具有可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的卓越交叉創(chuàng)新人才。大數(shù)據(jù)技術(shù)需要與產(chǎn)業(yè)前沿緊密結(jié)合，因此數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)必須與行業(yè)交叉融合、創(chuàng)新，服務(wù)國(guó)家產(chǎn)業(yè)升級(jí)和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在培養(yǎng)過(guò)程中，將強(qiáng)調(diào)全生命周期，以數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)學(xué)科為基礎(chǔ)，以算法能力為手段，面向領(lǐng)域應(yīng)用，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)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(xué)生將具有終身學(xué)習(xí)意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，具備國(guó)際化視野和持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力，能夠引領(lǐng)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(xué)研究和大數(shù)據(jù)技術(shù)工程兼顧的具有可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的卓越交叉創(chuàng)新人才。1）構(gòu)建融思政、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力和重創(chuàng)新應(yīng)用的課程體系，制定以學(xué)生能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容。為了培養(yǎng)符合我國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)需求，具有可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的交叉創(chuàng)新人才，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)課程體系必須將思想政治教育有機(jī)融入到課程教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)以數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)學(xué)科為基礎(chǔ)，算法能力為手段，面向行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域解決問(wèn)題。因此，將構(gòu)建融思政、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力和重創(chuàng)新應(yīng)用的課程體系，主要分為基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心和選修課、行業(yè)實(shí)踐課4個(gè)部分，見(jiàn)圖1。在4年本科學(xué)習(xí)期間，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)遵循以數(shù)學(xué)和學(xué)科理論為基礎(chǔ)，以算法能力為手段，面向行業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新來(lái)安排課程教學(xué)任務(wù)，見(jiàn)圖2。2）建設(shè)校研企協(xié)同的多元化實(shí)踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，構(gòu)筑產(chǎn)學(xué)研深度融合的創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺(tái)。依托武漢理工大學(xué)—華為ICT創(chuàng)新人才中心、水象科技等國(guó)內(nèi)知名IT企業(yè)，在理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)校與企業(yè)有機(jī)結(jié)合、相互滲透，建立理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究、工程實(shí)踐相互滲透的多維度新型教學(xué)組織模式和實(shí)踐實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。依托計(jì)算機(jī)學(xué)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”“知識(shí)服務(wù)湖北省工程技術(shù)中心”等人才培養(yǎng)基地和科研基地，科教融合，開(kāi)設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)特色課程，提升學(xué)生創(chuàng)新精神和科研能力。依托學(xué)校人工智能與大數(shù)據(jù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)夢(mèng)工場(chǎng)，在數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)推行本科生導(dǎo)師制，擴(kuò)大專業(yè)教育的對(duì)外開(kāi)放，聘請(qǐng)?jiān)簝?nèi)外大數(shù)據(jù)、人工智能領(lǐng)域相關(guān)教師和專家指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外科技和競(jìng)賽活動(dòng)，并鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。3）構(gòu)建系統(tǒng)化、多層次的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境。依托華為ICT創(chuàng)新人才中心和計(jì)算機(jī)類湖北省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心構(gòu)建系統(tǒng)化、多層次的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)包含4層架構(gòu)，見(jiàn)圖3。硬件基礎(chǔ)設(shè)施層：基于高性能計(jì)算與海量存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建的運(yùn)算資源池，作為大數(shù)據(jù)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境的主要承載平臺(tái)。系統(tǒng)管理與自動(dòng)化運(yùn)維層：方便用戶使用、管理系統(tǒng)的軟硬件資源。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境支撐層：包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境、大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)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(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)提供保障。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)層：包括基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)類、應(yīng)用實(shí)現(xiàn)類和綜合實(shí)訓(xùn)類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和案例，形成從基礎(chǔ)到應(yīng)用、到面向特定行業(yè)和領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)專業(yè)完整實(shí)驗(yàn)體系，見(jiàn)圖4。4）促進(jìn)教師能力發(fā)展，加強(qiáng)課程及教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。以建設(shè)一流數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)為目的，全面提升教師教學(xué)能力、科技創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力和國(guó)際化能力。圍繞數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)，面向三大行業(yè)的重大科技創(chuàng)新領(lǐng)域，建設(shè)學(xué)科交叉與協(xié)同創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，提升教師科技創(chuàng)新能力；依托學(xué)校與三大行業(yè)和區(qū)域的合作共建，推進(jìn)教育教學(xué)的行業(yè)協(xié)同、區(qū)域協(xié)同、企業(yè)協(xié)同，提升教師實(shí)踐能力；依托高水平人才國(guó)際合作與交流，通過(guò)全球招聘教授、引進(jìn)青年拔尖人才和鼓勵(lì)青年教師國(guó)際交流，提升教師國(guó)際化能力。整合相關(guān)課程，貫通知識(shí)點(diǎn)，注重能力培養(yǎng)，建設(shè)大數(shù)據(jù)算法、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)等課程群，建設(shè)相應(yīng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，完善人才培養(yǎng)體系。5）建設(shè)學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量保障和持續(xù)改進(jìn)體系。（1）依托學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)/競(jìng)賽/創(chuàng)新等活動(dòng)進(jìn)行記錄和軌跡跟蹤，構(gòu)建學(xué)生“個(gè)性化需求—實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目—能力達(dá)成度—就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力”等信息反饋和持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)。（2）以學(xué)生滿意度為導(dǎo)向，結(jié)合教育部和學(xué)校一流本科專業(yè)建設(shè)要求，完善教學(xué)評(píng)估體系，建立教學(xué)——產(chǎn)出反饋機(jī)制，即建立課程教學(xué)效果評(píng)價(jià)與持續(xù)改進(jìn)機(jī)制；建立學(xué)生與校外實(shí)習(xí)單位跟蹤調(diào)查反饋與持續(xù)改進(jìn)機(jī)制；建立學(xué)院對(duì)專業(yè)、專業(yè)對(duì)教師的教學(xué)考核與評(píng)價(jià)機(jī)制；完善教學(xué)環(huán)節(jié)各項(xiàng)規(guī)章制度，建立問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的專業(yè)自我評(píng)估與持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。

4專業(yè)建設(shè)目標(biāo)

經(jīng)過(guò)專業(yè)建設(shè)與實(shí)踐，達(dá)成如下建設(shè)目標(biāo)。首先，形成符合我國(guó)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(shì)學(xué)科、以學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力為導(dǎo)向、具有可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的卓越交叉創(chuàng)新人才的人才培養(yǎng)方案。通過(guò)構(gòu)建融思政、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力和重創(chuàng)新應(yīng)用的課程體系，形成以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線的貫通式教學(xué)方案。通過(guò)校企協(xié)同、科教協(xié)同，形成多元化的實(shí)踐人才培養(yǎng)模式，構(gòu)筑產(chǎn)學(xué)研深度融合的實(shí)踐教育平臺(tái)。構(gòu)建從基礎(chǔ)到應(yīng)用、到面向特定行業(yè)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境。在課程體系、實(shí)踐教育、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生能力評(píng)估和培養(yǎng)質(zhì)量保障體系，促進(jìn)人才培養(yǎng)持續(xù)改進(jìn)。通過(guò)實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，最終培養(yǎng)出具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)科學(xué)基本理論、專業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新素質(zhì)、適應(yīng)國(guó)家行業(yè)需求并具有國(guó)際視野和可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的大數(shù)據(jù)領(lǐng)域人才，同時(shí)帶動(dòng)其他相關(guān)專業(yè)發(fā)展，推動(dòng)專業(yè)群建設(shè)水平的整體提升。

5結(jié)語(yǔ)

在保障學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的同時(shí)，創(chuàng)新教學(xué)方式，以學(xué)生能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，依托企業(yè)和科研基地，建設(shè)校研企協(xié)同的多元化創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，構(gòu)筑產(chǎn)學(xué)研深度融合的協(xié)同教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)，培養(yǎng)高質(zhì)量大數(shù)據(jù)學(xué)科交叉人才。本文工作對(duì)促進(jìn)專業(yè)建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有較大的作用和意義。未來(lái)將基于上述專業(yè)建設(shè)研究與實(shí)踐，依托專業(yè)自我評(píng)估和反饋機(jī)制，持續(xù)改進(jìn)，進(jìn)一步提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

作者：石兵 熊盛武 饒文碧 杜亞娟 單位：武漢理工大學(xué)