數(shù)據(jù)科學與管理本科通識課程建設(shè)

戴永輝，徐 波，馮彥杰，朱韻桐

（上海對外經(jīng)貿(mào)大學 工商管理學院，上海 201620）

0 引言

2015 年9 月，國務院發(fā)布的《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》中明確提出，“數(shù)據(jù)已成為國家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，大數(shù)據(jù)正日益對全球生產(chǎn)、流通、分配、消費活動以及經(jīng)濟運行機制、社會生活方式和國家治理能力產(chǎn)生重要影響”[1]。大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略作為國家戰(zhàn)略的一個重要組成部分，對我國的科技、經(jīng)濟、社會等各領(lǐng)域的發(fā)展起著重要推動作用[2]。高等院校作為我國大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的重要參與者，緊跟國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的步伐，相繼推出了一系列舉措，不少高校成立了大數(shù)據(jù)研究院、新增大數(shù)據(jù)類專業(yè)、開設(shè)大數(shù)據(jù)類課程等。2014 年，數(shù)據(jù)科學研究院在清華大學成立，開始跨學科培養(yǎng)碩士。2015 年，大數(shù)據(jù)學院在復旦成立，從事大數(shù)據(jù)相關(guān)的產(chǎn)學研究與人才培養(yǎng)。2016 年，數(shù)據(jù)科學與工程學院在華東師范大學成立，以綜合型數(shù)據(jù)人才作為培養(yǎng)目標，同年，北京大學、中南大學、對外經(jīng)濟貿(mào)易大學等3 所國內(nèi)著名高校申請開設(shè)“數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)”本科專業(yè)成功。此后的2017 年和2018 年，分別又有32 所和248 所高校申請該專業(yè)成功[3]。

在我國大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略逐步推進下，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，與此同時，大數(shù)據(jù)復合型人才在就業(yè)市場所形成的巨大需求缺口同樣引人注目。據(jù)麥肯錫公司出具的報告和清華經(jīng)管互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與治理研究中心聯(lián)合LinkedIn 發(fā)布的《中國經(jīng)濟的數(shù)字化轉(zhuǎn)型：人才與就業(yè)》報告表明，全球商業(yè)界將會感覺到下一個10 年數(shù)據(jù)科學專業(yè)人士的緊缺，尤其是善于從大量靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有價值的情報的數(shù)據(jù)分析師，缺口達150 萬[4]。在上述背景下，高等學校開設(shè)大數(shù)據(jù)相關(guān)的通識課程，進行大數(shù)據(jù)復合型人才的培養(yǎng)意義重大。

1 國內(nèi)外課程開設(shè)分析

數(shù)據(jù)科學與管理通識課程涉及數(shù)據(jù)科學學科與管理學學科，是典型的學科交叉類課程，其中，數(shù)據(jù)科學教導人們?nèi)绾瓮ㄟ^數(shù)據(jù)去發(fā)現(xiàn)知識、挖掘信息和獲取有用信息[5]，它是以數(shù)據(jù)為研究對象，通過綜合運用數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)據(jù)挖掘、信息可視化等手段，對數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預處理和數(shù)據(jù)管理進行研究的一門學科[6]；管理學是一門研究人類社會管理活動中各種現(xiàn)象及規(guī)律的學科[7]，它研究企業(yè)或單位如何在現(xiàn)有條件下對人、財、物等因素進行配置以及構(gòu)建合理的組織，以提高組織效益和效率。

從國內(nèi)外的課程開設(shè)情況來看，管理學是基礎(chǔ)課程，在高等院校基本都有開設(shè)。數(shù)據(jù)科學課程的開設(shè)則尚在起步階段，2011 年，美國的佛羅里達大學最早開設(shè)了名為“Data Science:Largescale Advanced Data Analysis”的課程，此后哥倫比亞大學、加州大學伯克利分校等高校相繼開設(shè)了類似的課程[8]。在我國，中國人民大學的朝樂門老師較早開設(shè)了數(shù)據(jù)科學課程，并于2016 年出版了《數(shù)據(jù)科學》一書[9]。從所開設(shè)課程的內(nèi)容來看，主要分為兩類，一類是以基礎(chǔ)理論為主，如華東師范大學開設(shè)的數(shù)據(jù)科學通識導論課程；另一類是以應用為主，如浙江大學開設(shè)的大數(shù)據(jù)解析與應用導論課程。前者主要講述數(shù)據(jù)科學的理念、理論、方法、技術(shù)和工具的使用，后者則主要講解數(shù)據(jù)科學在某一學科或某些學科的應用與影響。

2 通識課程建設(shè)

2.1 課程教學理念

現(xiàn)代社會科技的發(fā)展和大數(shù)據(jù)時代的到來，使得企業(yè)對管理人才的需求發(fā)生了改變，掌握數(shù)據(jù)科學與管理學知識的復合型人才成為就業(yè)市場的剛需。為更好地應對社會和市場對管理人才需求的變化，數(shù)據(jù)科學與管理通識課程將系統(tǒng)講述數(shù)據(jù)科學相關(guān)的數(shù)據(jù)預處理[10]、數(shù)據(jù)特征分析[11]、數(shù)據(jù)挖掘等方面的專業(yè)知識及其在管理上的應用，培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)思維能力和管理應用技能[12]，在提升學生就業(yè)競爭力的同時，凸顯上海對外經(jīng)貿(mào)大學創(chuàng)新知識、能力、素質(zhì)“三位一體”的人才培養(yǎng)模式特色。

數(shù)據(jù)科學與管理課程開設(shè)的目的在于培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)分析與管理能力，以應對信息量巨大而復雜多變的環(huán)境，運用數(shù)據(jù)分析工具為企業(yè)的風險分析、市場預測和科學管理決策服務。課程以講授法與研討法相結(jié)合的方式教學，學生在教師主持下進行數(shù)據(jù)科學與管理的專業(yè)知識探究。

2.2 課程定位和教學目標

課程立足于數(shù)據(jù)為管理決策服務視角，讓學生了解哪些業(yè)務問題可以轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)問題，怎樣使用數(shù)據(jù)處理工具和方法對數(shù)據(jù)進行清洗，怎樣才能將枯燥的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為美觀的可視化圖像來呈現(xiàn)，幫助決策者更清晰地閱讀數(shù)據(jù)。

通過數(shù)據(jù)科學與管理課程的學習，學生能認識數(shù)據(jù)科學與管理的重要性，對數(shù)據(jù)挖掘、信息檢索、自然語言處理等技術(shù)有基本的了解和認識；能掌握分析思維方式，并應用到現(xiàn)實的管理中；能運用數(shù)據(jù)分析工具進行分類、預測和聚類分析，為成為數(shù)據(jù)科學與管理知識的復合型人才打下基礎(chǔ)。學習數(shù)據(jù)科學與管理課程，對于學生今后無論是從事學術(shù)研究，還是就業(yè)工作均有幫助。

2.3 課程內(nèi)容與教學設(shè)計

1）教學內(nèi)容與知識點。

課程立足于數(shù)據(jù)為管理決策服務視角，對數(shù)據(jù)科學與管理中的知識點進行介紹，課程教學內(nèi)容涵蓋數(shù)據(jù)科學簡介、數(shù)據(jù)科學與管理基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)分析方法、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)挖掘簡介、機器學習、基于數(shù)據(jù)分析的管理決策，主要知識點如圖1 所示。

圖1 課程主要知識點

2）教學方案。

（1）課程項目共分8 講，要求學生做到課前預習指定的課程閱讀材料和講義。

（2）教師在課堂上對數(shù)據(jù)科學與管理的相關(guān)概念、算法、實踐進行闡述和解釋。

（3）將學生分成小組（3～5 人/組），選取其中1 人做組長。組長負責組織小組成員進行課堂討論，總結(jié)小組成員對老師所提出的啟發(fā)性問題的思考結(jié)果，對布置的課堂練習進行收集，并按照老師安排的小組進行互評，互評負責人為該小組組長，由其負責對其他組的作業(yè)進行點評分析。

（4）布置課后作業(yè)，以小組形式完成并在老師規(guī)定的截止日前提交，老師對作業(yè)進行批改，并在課上對小組作業(yè)進行點評。

以上這些都將有助于理解數(shù)據(jù)科學與管理課程內(nèi)容，從而能更好地達到課程教學目的。

3）教學設(shè)計。

課程的教學周次共8 周，第9 周提交課程論文，具體的周次、教學內(nèi)容和學時安排見表1。

表1 數(shù)據(jù)科學與管理通識課教學設(shè)計

2.4 課程考核方式

課程的考核成績由平時成績和期末成績構(gòu)成，其所占比例分別為50%，其中平時成績中包括考勤20%、課堂討論10%、課后作業(yè)20%，期末成績中包括課程論文。

除了課程考核比重外，課程考核的其他要求如下：①課程缺勤率高于1/3 的學生，其課程期末成績?yōu)?，課程成績也為0；②在布置的課程內(nèi)容討論課上，參與討論發(fā)言的學生將給予課堂討論加分，每回答1 次加5 分，最多加10 分；③完成期末所要求的課程論文，并在指定日期之前提交。

3 教學實踐效果

3.1 選課學生的描述性統(tǒng)計分析

選擇數(shù)據(jù)科學與管理通識課程的學生共162人，分為4 個班，兩個班學員為40 人，另兩個班為41 人，按性別進行統(tǒng)計的選課人數(shù)中，女生為92 人，男生為70 人，女生略多于男生，這與上海對外經(jīng)貿(mào)大學的總體生源特征基本吻合。作為以培養(yǎng)高層次、應用型、國際化經(jīng)貿(mào)人才為使命的一所高校，學校生源里女生數(shù)量略多于男生。

按專業(yè)統(tǒng)計的選課人數(shù)如圖2 所示，選擇數(shù)據(jù)科學與管理通識課程的學生來自于全校的國際貿(mào)易、工商管理等29 個專業(yè)，充分體現(xiàn)了數(shù)據(jù)科學與管理通識課程面向全校培養(yǎng)交叉型復合型知識人才的特性，其中，應用統(tǒng)計專業(yè)人數(shù)最多，有16 人，這可能是因為此門課程的內(nèi)容涉及數(shù)理統(tǒng)計專業(yè)知識，對應用統(tǒng)計專業(yè)的學生來說具有吸引力。

此外，在整個9 周的課程段里，學生的整體出勤率為91.7%，缺勤率為5.8%，請假率為2.5%，總體上學生的出勤率尚可。

3.2 學生對知識點的反饋

從課后對學生進行的調(diào)研和他們的作業(yè)完成情況來看，課程知識模塊的難易程度反饋如圖3 所示。

從圖3 可知，學生大多認為基礎(chǔ)理論和管理職能知識模塊比較容易，75%以上的學生選擇該選項；而機器學習和數(shù)據(jù)預處理知識模塊則有些難，45%以上的學生選擇該項；數(shù)據(jù)可視化模塊和數(shù)據(jù)統(tǒng)計知識模塊難易程度適中，選擇一般和容易的學生累計約70%。

3.3 學生完成作業(yè)的質(zhì)量

授課過程中所布置的個人作業(yè)、團隊作業(yè)和期末課程論文，81 位學生均按時提交，一些學生的團隊作業(yè)名稱見表2。

從學生所提交的作業(yè)來看，完成質(zhì)量尚可，他們基本掌握了數(shù)據(jù)科學與管理的思維和Excel、Matlab、R 語言等部分數(shù)據(jù)分析工具。

圖2 按專業(yè)統(tǒng)計的選課人數(shù)

圖3 知識模塊難易程度反饋

表2 學生期末課程論文名稱示例

4 教學經(jīng)驗總結(jié)

4.1 圍繞教學目的講解

數(shù)據(jù)科學與管理通識課程的教學目的需要體現(xiàn)通曉“基本知識”的特征，因此其與統(tǒng)計學、數(shù)據(jù)挖掘、管理學課程不同，并不是講授統(tǒng)計學、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘等課程的全部知識，而是為學生今后進行專業(yè)學習打下基礎(chǔ)，重點在培養(yǎng)他們對數(shù)據(jù)科學與管理知識的興趣、自學和動手能力，因此，在課程的知識點和授課時間上需要根據(jù)內(nèi)容有的放矢，例如，本課程在機器學習知識點上增加了一些時間。除了上述知識的概念和工具介紹外，重點是引導學生自學，培養(yǎng)他們的興趣。

4.2 理論聯(lián)系實踐

考慮到選修學生來自不同專業(yè)，因此在授課過程中除了進行理論介紹外，還可以加入一些實際應用案例，更能激發(fā)學生對于數(shù)據(jù)科學與管理進行探索的好奇心，提升課程教學效果。以指導大二學生參與的上海市計算機應用能力大賽參賽作品“愛心助學小幫手——基于深度學習”為例，在授課中，與學生探討機器學習算法，這讓學生親眼看到和感受到以往認為的知識難點其實并不如想象中那樣難，從而加深他們對于理論和工具的理解。理論與實踐相結(jié)合對于數(shù)據(jù)科學與管理通識課程教學非常重要。

4.3 布置團隊作業(yè)

在參考其他高校在數(shù)據(jù)科學類課程的教學經(jīng)驗后[11]，數(shù)據(jù)科學與管理通識課程特意設(shè)置了學生完成團隊作業(yè)這一環(huán)節(jié)。學生自由組成3～5 人的團隊，對自行收集的數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)處理、圖表展現(xiàn)與數(shù)據(jù)分析報告，并且要求他們在作業(yè)中寫明組員分工和對作業(yè)的貢獻。學生普遍反映團隊作業(yè)讓他們對團隊成員有了更深的認識，合作意識得到加強，在感受到合作樂趣的同時，鍛煉了團隊管理和溝通協(xié)調(diào)能力，這對于學生今后無論是學習、就業(yè)，還是學術(shù)深造均有幫助。

5 結(jié)語

隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨和大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，數(shù)據(jù)科學與管理人才的培養(yǎng)刻不容緩，高等院校在開設(shè)數(shù)據(jù)科學類課程時，不僅要遵循數(shù)據(jù)科學類課程建設(shè)的一般規(guī)律，還需要考慮所在高校自身學生的特征，因地制宜、有針對性地進行課程建設(shè)，這樣才能更好地培養(yǎng)學生的管理思維能力與數(shù)據(jù)分析能力，為其成為具有數(shù)據(jù)科學與管理知識的復合型交叉人才打下基礎(chǔ)。

在今后的教學中，將通過更多輪次的授課，收集更多樣本數(shù)量的學生反饋，對數(shù)據(jù)分析實例進行完善，由淺入深地引導學生更高效地學習數(shù)據(jù)科學與管理課程。