基于新工科與工程教育認(rèn)證背景下的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索

李紹英 王元浩 許立波

（浙大寧波理工學(xué)院 浙江·寧波 315100）

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)已成為當(dāng)前最重要的技術(shù)之一，大數(shù)據(jù)技術(shù)當(dāng)之無愧地成了新的技術(shù)核心。2017年1月，國家工信部編制了《大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，大力支持高校探索建立大數(shù)據(jù)領(lǐng)域?qū)I(yè)型人才和跨界復(fù)合型人才培養(yǎng)機(jī)制，大數(shù)據(jù)專業(yè)孕育而生[1]。大數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)安全等新的計(jì)算機(jī)技術(shù)催生了新的經(jīng)濟(jì)，工業(yè)界迫切需要新型工科人才的大力支持，“新工科”已成為目前高校教學(xué)改革話題的熱詞。2017年浙江省政府發(fā)布《浙江省促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展實(shí)施計(jì)劃》，提出把我省打造成全國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)中心，大力推動大數(shù)據(jù)發(fā)展和運(yùn)用，推動經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級、完善社會治理、提升政府服務(wù)和管理能力[2]。我校在十四五發(fā)展規(guī)劃中，明確提出學(xué)校所有專業(yè)要進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證，主要目的是為了構(gòu)建工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，進(jìn)一步提高學(xué)校工程教育質(zhì)量，促進(jìn)工程教育與企業(yè)界的聯(lián)系，并促進(jìn)我國工程教育的國際互認(rèn)，從而提升國際競爭力。本課題正是基于此背景下，探索我校數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)模式。

1 研究綜述

朱建平和李秋雅（2014）認(rèn)為我國大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)課程體系建設(shè)要綜合考慮大數(shù)據(jù)專業(yè)人才所應(yīng)具備的知識和技能，并積極借鑒發(fā)達(dá)國家對大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的理念；[3]；迪莉婭（2014）以國外開設(shè)數(shù)據(jù)科學(xué)碩士課程的部分高校為例分析了國內(nèi)外高校數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)碩士課程設(shè)置的內(nèi)容和特點(diǎn)，提出完善我國高校數(shù)據(jù)科學(xué)碩士課程設(shè)置的策略[4]；Kim Y等學(xué)者，通過對企業(yè)在崗實(shí)習(xí)生、大數(shù)據(jù)歷屆畢業(yè)生和企業(yè)人力資源主管等的多次訪談，明確提出數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識、管理工具、二次數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)挖掘能力是大數(shù)據(jù)專業(yè)人才必備的知識技能[5]；閆慧等人（2018），通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查獲得10所高校數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)專業(yè)的課程信息，從開課數(shù)量、課程結(jié)構(gòu)、課程類別及課程特點(diǎn)分析數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)的開設(shè)狀況，從課程內(nèi)容來看以數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)、人工智能等課程為主，建立多學(xué)科、全方位的知識結(jié)構(gòu)，注重理論和實(shí)踐的系統(tǒng)結(jié)合，體現(xiàn)了交叉學(xué)科的特性[6]；蘇日娜等學(xué)者（2017），選取開設(shè)數(shù)據(jù)科學(xué)研究生項(xiàng)目的6所高校作為調(diào)研對象，采用內(nèi)容分析法和文獻(xiàn)調(diào)研法，從專業(yè)學(xué)科優(yōu)勢、課程目標(biāo)、核心課程設(shè)置、課程制度等方面研究數(shù)據(jù)科學(xué)課程體系[7]。

2 現(xiàn)行人才培養(yǎng)模式中存在的問題

（1）人才培養(yǎng)的目標(biāo)和方向不明確，專業(yè)特色不明顯。我校現(xiàn)行的大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中涉及了包含數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)、大數(shù)據(jù)行業(yè)應(yīng)用、人工智能在內(nèi)的多個方向的課程，由于方向眾多在一定程度上分散每個方向的課程課時分布。作為本科院校，我們在前期人才培養(yǎng)上定位于適應(yīng)于多種IT行業(yè)需求的大數(shù)據(jù)“全才”，大部分企業(yè)招聘本科生，希望找到應(yīng)用與理論相結(jié)合的中高級大數(shù)據(jù)人才，這就要求我們在培養(yǎng)目標(biāo)上更加契合社會實(shí)際、凝練方向，才能真正地實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的突破。

（2）現(xiàn)行的課程體系還不夠完善，課程開設(shè)不能及時跟進(jìn)市場需求。我校數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)是一個軟件和硬件相結(jié)合、兼顧數(shù)據(jù)科學(xué)理論與應(yīng)用的、以計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)的、以數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)為特色的寬口徑專業(yè)。本專業(yè)著力于培養(yǎng)理論與實(shí)踐動手能力結(jié)合的綜合型人才，以適應(yīng)社會對大數(shù)據(jù)分析人才的需求。但是，數(shù)據(jù)科學(xué)涉及數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多門學(xué)科多領(lǐng)域相關(guān)知識，其理論基礎(chǔ)和研究方法已超出一級學(xué)科的范疇，是一門典型的綜合性交叉性學(xué)科。大數(shù)據(jù)原有的課程體系難以滿足市場和企業(yè)的用人需求。

（3）基于工程教育認(rèn)證下，專業(yè)課程理論與實(shí)踐結(jié)合不緊密。目前我校大數(shù)據(jù)專業(yè)由于受到課時安排、教學(xué)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)室欠缺等多種因素的影響，在專業(yè)課程設(shè)置上重理論輕實(shí)踐。學(xué)生理論型、基礎(chǔ)型知識偏多，實(shí)踐型、應(yīng)用型知識偏少。實(shí)踐教學(xué)普遍質(zhì)量不高，其結(jié)果必然導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)流于形式，實(shí)踐教學(xué)的任務(wù)和目標(biāo)難以完成。雖然目前我專業(yè)實(shí)施了實(shí)踐教學(xué)體系，但由于課程時間有限、教師人手緊缺、教學(xué)經(jīng)費(fèi)進(jìn)展等原因，學(xué)生實(shí)踐鍛煉不夠，學(xué)生動手能力不足。

（4）師資力量不雄厚。目前一直以來，我校的大數(shù)據(jù)專業(yè)只有7名專業(yè)教師，承擔(dān)了所有專業(yè)課程的教學(xué)任務(wù)。從師資結(jié)構(gòu)來看，雖然有專業(yè)的教授和博士等作為支撐，但是師資隊(duì)伍缺乏階梯性建設(shè)，因此在專業(yè)建設(shè)過程中，普遍存在著各種各樣的復(fù)雜問題，使新課程的安排和教學(xué)存在著不小的困難。

3 人才培養(yǎng)模式的優(yōu)化與設(shè)計(jì)

3.1 明確專業(yè)定位，理清專業(yè)建設(shè)思路

我校數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)根據(jù)自身實(shí)際狀況，把握浙江省創(chuàng)建大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)中心行業(yè)和寧波軟件名城建設(shè)的契機(jī)，以學(xué)科建設(shè)為龍頭，找準(zhǔn)專業(yè)定位，我校大數(shù)據(jù)專業(yè)定位如圖1所示。

圖1：我校大數(shù)據(jù)專業(yè)定位

3.2 大數(shù)據(jù)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)要求與分解

為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，我們設(shè)定了相應(yīng)的畢業(yè)要求，建立了相應(yīng)的課程教學(xué)支撐體系，畢業(yè)生能夠了解大數(shù)據(jù)、人工智能等新一輪工業(yè)革命中的新技術(shù)和生產(chǎn)新模式，并能選擇、使用新技術(shù)來改造傳統(tǒng)的行業(yè)和領(lǐng)域[8]。

3.2.1 大數(shù)據(jù)專業(yè)能力畢業(yè)要求制訂

工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了本科畢業(yè)要求必須涵蓋規(guī)定的12條內(nèi)容。這12條要求可分為專業(yè)和非專業(yè)要求兩類。其中，第1～5條要求是與專業(yè)能力相關(guān)的畢業(yè)要求，可概括為：“知識、問題、設(shè)計(jì)、研究、使用現(xiàn)代工具”。而這5條畢業(yè)要求全都是圍繞解決“復(fù)雜工程問題”而展開的。工程教育認(rèn)證要求的重點(diǎn)不是課程教了什么內(nèi)容，而是要求學(xué)生能否應(yīng)用知識去解決企業(yè)遇到的復(fù)雜工程問題。

3.2.2 大數(shù)據(jù)非專業(yè)能力畢業(yè)要求制訂

工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中畢業(yè)要求第6～12條是非專業(yè)能力要求，包括“工程與社會、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人與團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理、終身學(xué)習(xí)”。我們按照工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)確定非專業(yè)能力畢業(yè)要求，并建立相關(guān)的課程體系和教學(xué)、評價環(huán)節(jié)。按照工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，以項(xiàng)目為載體，將大數(shù)據(jù)專業(yè)能力與非專業(yè)能力的培養(yǎng)結(jié)合在一起。

3.2.3 畢業(yè)要求的分解

專業(yè)的畢業(yè)要求的每個大指標(biāo)需進(jìn)一步分解為詳細(xì)的指標(biāo)點(diǎn)。分解指標(biāo)應(yīng)該具有引導(dǎo)性、可操作性，用來指導(dǎo)后續(xù)的課程教學(xué)實(shí)施。每個指標(biāo)點(diǎn)還應(yīng)明確評價其達(dá)成度，突出培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決工程問題的能力。我校大數(shù)據(jù)專業(yè)確定了畢業(yè)要求分解指標(biāo)點(diǎn)，反向建立相關(guān)的課程體系。每一個畢業(yè)要求的分解指標(biāo)點(diǎn)有一門或多門的課程相應(yīng)支撐。每門課程對畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)的支撐關(guān)系分為強(qiáng)支撐(H)、中等支撐(M)、弱支撐(L)。

3.3 完善人才培養(yǎng)課程體系

不斷完善專業(yè)課程體系，加強(qiáng)課程建設(shè)。加強(qiáng)理論授課與項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)，達(dá)到理論與實(shí)踐的無縫銜接，提高學(xué)生的理論修養(yǎng)和工程實(shí)踐能力。構(gòu)建并完善專業(yè)資源庫，主要包括：教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、教學(xué)課件、測試題、配套練習(xí)、歷年考卷、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)作業(yè)、參考答案、教學(xué)視頻等[9]。構(gòu)建以知識傳授為主的理論教學(xué)體系和以大數(shù)據(jù)技術(shù)、技能培訓(xùn)為主的實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)合的專業(yè)課程體系。我校大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系如圖2所示。

3.4 樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，優(yōu)化培養(yǎng)教學(xué)方法手段

工程教育專業(yè)認(rèn)證的基本理念是以學(xué)生為中心，要求教師對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)過程等進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，通過師生之間的共同努力達(dá)成課程的教學(xué)目標(biāo)[10]。傳統(tǒng)的教學(xué)方式往往以課堂為中心、以老師講授為主，老師在講臺上言傳身教扮演著“演員”的角色，學(xué)生在講臺下扮演“觀眾”的角色，學(xué)生參與性不夠、主動性不夠、互動性不夠，因而很難激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力（見圖2）。

圖2：我校大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系

以突出應(yīng)用、講究實(shí)戰(zhàn)為特色的大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式，在優(yōu)化培養(yǎng)方法中，就應(yīng)該以轉(zhuǎn)換師生角色為著力點(diǎn)，使師生間“演員”與“觀眾”的關(guān)系向“導(dǎo)演”與“演員”的方式轉(zhuǎn)化。老師作為教育的“導(dǎo)演”負(fù)責(zé)組織學(xué)生參與、提供相關(guān)的設(shè)施設(shè)備和條件，為學(xué)生塑造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生作為“演員”，以教科書中的知識為“劇本”，通過課前預(yù)習(xí)、課堂演練、課間交流、課后擴(kuò)展的四階路徑，完成知識的自主化、形象化、深入化、高效化導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的熱情，便于學(xué)生更好地理解和掌握知識的運(yùn)用。

3.5 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，優(yōu)化師資結(jié)構(gòu)

教師有必要在提高自身業(yè)務(wù)能力和不斷更新知識的同時，參與到企業(yè)的研發(fā)中去。構(gòu)建由企業(yè)講師和高校教師為主體的師資團(tuán)隊(duì)，建設(shè)校內(nèi)校外兩支教師隊(duì)伍，聘請企業(yè)技術(shù)骨干和科研院所專業(yè)技術(shù)人員為兼職教師，優(yōu)化教學(xué)資源，發(fā)揮企業(yè)講師的智力資源優(yōu)勢，鍛煉和培養(yǎng)高校教師的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，提升教師教育水平。通過引進(jìn)和培養(yǎng)相結(jié)合的方式來加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)，優(yōu)化師資結(jié)構(gòu)。一方面，引進(jìn)具有數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)方向工作背景的企業(yè)精英和科研骨干，或者是有海外留學(xué)經(jīng)歷的具有國際化視野的優(yōu)秀人才，為教師團(tuán)隊(duì)注入新鮮血液；另一方面，依托相關(guān)的大數(shù)據(jù)技術(shù)處理處于前沿的高校、科研院所和企業(yè)，選派有潛力的優(yōu)秀骨干教師去訪問和進(jìn)修，與這些高校、科研院所和企業(yè)的科研和技術(shù)人員形成經(jīng)驗(yàn)互帶、技術(shù)互幫、知識互傳的紐帶，逐步形成實(shí)踐促進(jìn)理論和理論融于實(shí)踐的良性知識信息積累與傳播系統(tǒng)。

4 總結(jié)

培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、工程能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的大數(shù)據(jù)人才，支撐新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式等新經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，也是新工科建設(shè)與工程教育認(rèn)證的最終目標(biāo)。在工程教育專業(yè)認(rèn)證和新工科建設(shè)背景下，本文以我校大數(shù)據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案為例，探討了大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式，對大數(shù)據(jù)專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)有一定的參考價值。