“數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論”課程教學(xué)探討

周建英 李廣明 王雙成

[摘 要] 近年來，很多高校均開設(shè)了大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)，但是整體上，我國大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)相較于西方發(fā)達(dá)國家還處于初級階段，專業(yè)建設(shè)及課程體系也處于探索階段。在分析國內(nèi)數(shù)據(jù)科學(xué)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以上海立信會計(jì)金融學(xué)院數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方向?yàn)槔瑥臄?shù)據(jù)科學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)和社會人才市場需求入手，探討“數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論”在課程教學(xué)過程中的問題，結(jié)合專業(yè)發(fā)展方向和目標(biāo)定位，初步形成具有特色的課程體系設(shè)置方案。作為導(dǎo)論課程，將以培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)認(rèn)知基礎(chǔ)為目標(biāo)，采用理論教學(xué)、前沿講座以及實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行多方式教學(xué)，成效顯著。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)據(jù)科學(xué);課程教學(xué);人才培養(yǎng)

數(shù)據(jù)科學(xué)是關(guān)于數(shù)據(jù)的科學(xué)或者研究數(shù)據(jù)的科學(xué)，數(shù)據(jù)科學(xué)研究和探索計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)中存在的規(guī)律、處理方法以及技術(shù)，研究的對象是計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)。那么數(shù)據(jù)科學(xué)應(yīng)該包括兩方面內(nèi)涵：一個是數(shù)據(jù)本身，比如數(shù)據(jù)的各種類型、狀態(tài)、屬性及變化形式和數(shù)據(jù)的變化規(guī)律;另一個是數(shù)據(jù)能夠?yàn)樽匀豢茖W(xué)和社會科學(xué)研究提供新的研究方法、研究依據(jù)，包括用于研究和探索自然界和人類行為現(xiàn)象和自然規(guī)律。近些年來，很多高校，包括雙一流的高校，以及地方院校均在響應(yīng)人才市場需求和技術(shù)發(fā)展需求前提下，開設(shè)了大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)。但是整體上，我國大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)相比較西方發(fā)達(dá)國家還處于初級階段，專業(yè)建設(shè)及課程體系也處于探索階段，而針對大數(shù)據(jù)方向的實(shí)踐課程構(gòu)建更是沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。本文在分析國內(nèi)數(shù)據(jù)科學(xué)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀及研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以上海立信會計(jì)金融學(xué)院數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方向?yàn)槔?，從?shù)據(jù)科學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)和社會人才市場需求入手，探討“數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論”在課程教學(xué)過程中的幾點(diǎn)思考和建議，結(jié)合專業(yè)發(fā)展方向和目標(biāo)定位，初步形成具有特色的課程體系設(shè)置方案，作為導(dǎo)論課程，將以培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)認(rèn)知基礎(chǔ)為目標(biāo)，從加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)以及提高教師教學(xué)責(zé)任心入手，采用理論教學(xué)、前沿講座以及實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行多方式教學(xué)，成效顯著。

本文給出了數(shù)據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考建議，結(jié)合專業(yè)發(fā)展方向和目標(biāo)定位，形成了具有顯著時代特色的課程體系設(shè)置方案，以提升學(xué)生動手能力為目標(biāo)，從加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)以及提高教學(xué)責(zé)任心入手，采用學(xué)評教與同行評價(jià)相結(jié)合的辦法來提高教學(xué)質(zhì)量，并將實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與考核辦法配套結(jié)合，成效明顯。

一、數(shù)據(jù)科學(xué)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

目前無論是西方發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，數(shù)據(jù)科學(xué)，包括大數(shù)據(jù)行業(yè)，數(shù)據(jù)科學(xué)行業(yè)人才的短缺，為高校數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)建設(shè)提供了發(fā)展空間，也給高校數(shù)據(jù)科學(xué)人才培養(yǎng)提出了更大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。尤其是在人工智能高速發(fā)展背景下，各國政府的大力扶持和數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善，更要求高校數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)要切合實(shí)際需求，為社會服務(wù)輸出高質(zhì)量的人才，我國各地地方院校以及重點(diǎn)院校，也在積極申報(bào)“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”相關(guān)專業(yè)，或至少已經(jīng)開設(shè)“大數(shù)據(jù)”“數(shù)據(jù)科學(xué)”等人才培養(yǎng)課程。香港中文大學(xué)從2008年起設(shè)立“數(shù)據(jù)科學(xué)商業(yè)統(tǒng)計(jì)”科學(xué)碩士學(xué)位，復(fù)旦大學(xué)從2007年起開設(shè)數(shù)據(jù)科學(xué)討論班，2010年開始招收數(shù)據(jù)科學(xué)博士研究生，并從2013年起開設(shè)研究生課程“數(shù)據(jù)科學(xué)”，在2014年，清華大學(xué)設(shè)置了大數(shù)據(jù)技術(shù)的相關(guān)碩士學(xué)位，目標(biāo)是多學(xué)科交叉培養(yǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)人才。2016年，我國開始建設(shè)本科“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”相關(guān)專業(yè)，教育部批準(zhǔn)中南大學(xué)、對外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)、北京大學(xué)建立“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”本科專業(yè);在2017年，教育部批準(zhǔn)32所高校設(shè)立“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”本科專業(yè)，2018年，國家進(jìn)一步批準(zhǔn)248所高校設(shè)立“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”本科專業(yè)。2019年初，教育部又公布了203所高校獲批設(shè)立“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”新專業(yè)，其中包括上海立信會計(jì)金融學(xué)院。截至2019年，我國共有406所高校獲得招收“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”本科專業(yè)資格。在這些院校中，不僅有很多“985”“211”高校，也有地方特色院校。但是在這么多學(xué)校獲批數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)時，專業(yè)建設(shè)、課程建設(shè)等工作是迫在眉睫的一件事情。

二、數(shù)據(jù)科學(xué)課程體系構(gòu)建

數(shù)據(jù)科學(xué)，從統(tǒng)計(jì)學(xué)、人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)處理、大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域，吸取有效的成分，不斷創(chuàng)建起來。上海立信會計(jì)金融學(xué)院的數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)中，數(shù)據(jù)科學(xué)涉及方方面面，包括數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及具有行業(yè)特色的財(cái)經(jīng)金融學(xué)科等，其中統(tǒng)計(jì)學(xué)是建模的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，而計(jì)算機(jī)科學(xué)是數(shù)據(jù)建模的手段和方法，財(cái)經(jīng)金融背景又是數(shù)據(jù)的行業(yè)背景。近年來，上海立信會計(jì)金融學(xué)院開設(shè)數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)，正是在數(shù)字金融、人工智能背景下，將機(jī)器學(xué)習(xí)模型和金融數(shù)據(jù)結(jié)合起來，通過基礎(chǔ)課和專業(yè)課，培養(yǎng)學(xué)生具有理解模型、推理模型、數(shù)據(jù)建模以及行業(yè)應(yīng)用能力。而“數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論”正是這些專業(yè)課中的一門較為基礎(chǔ)，也是較為重要的課程，通過這門課主要闡述了一些數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域的基本概念、基本原理和分析方法，為數(shù)據(jù)建模提供基礎(chǔ)知識、方法，是數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)的一塊敲門磚，通過這門課，達(dá)到拋磚引玉的作用，為后續(xù)的專業(yè)課提供很好的引導(dǎo)和鋪墊作用，同時又與后續(xù)課程互相滲透、互相補(bǔ)充，成為必不可少的基礎(chǔ)課程。

“數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論”作為數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)較為基礎(chǔ)的課程，從以下四個方面開展了教學(xué)探索和實(shí)踐。

（一）課程目標(biāo)

“數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論”作為數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)專業(yè)課，涉及數(shù)據(jù)科學(xué)的各個環(huán)節(jié)，因此該課程的主要目標(biāo)是為數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)提供一個入門導(dǎo)引的作用，通過這門課達(dá)到拋磚引玉的效果，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)科學(xué)的基本概念、方法，對數(shù)據(jù)科學(xué)描述一個體系和框架，因此該門課的設(shè)置尤其重要?！皵?shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論”起到提綱挈領(lǐng)的作用，在本課程中講解到的每一個知識點(diǎn)，均會在后續(xù)課程中展開詳細(xì)介紹。本課程的主要目的是希望學(xué)生通過本課程培養(yǎng)對專業(yè)體系的整體認(rèn)識，對學(xué)科發(fā)展的脈絡(luò)有初步的把握和認(rèn)知，掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識，為后續(xù)課程陸續(xù)展開做好鋪墊。

（二）課程設(shè)置

數(shù)據(jù)科學(xué)研究數(shù)據(jù)科學(xué)的本源—數(shù)據(jù)的來源、采集、存儲、建模等各個環(huán)節(jié)，不同行業(yè)背景下，數(shù)據(jù)的來源不同，針對上海立信會計(jì)金融學(xué)院的財(cái)經(jīng)金融特色，數(shù)據(jù)的專業(yè)來源將是金融財(cái)經(jīng)方向的時序數(shù)據(jù)為主，針對數(shù)據(jù)的采集、存儲、建模等各個環(huán)節(jié)，分別介紹數(shù)據(jù)清洗、預(yù)處理等數(shù)據(jù)清洗內(nèi)容，以及數(shù)據(jù)的存儲倉庫，數(shù)據(jù)的建模方法等，但是在數(shù)據(jù)建模方法前，將首先針對常用的數(shù)據(jù)建模方法和常用的數(shù)理統(tǒng)計(jì)背景進(jìn)行介紹，以便學(xué)生更好理解數(shù)據(jù)建模的理論、方法等。

（三）課程實(shí)驗(yàn)

針對課程實(shí)驗(yàn)，本課程主要針對常用的數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、數(shù)據(jù)分類和聚類模型展開實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合程序設(shè)計(jì)Python語言，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、清洗以及存儲和加載等目的，并實(shí)現(xiàn)模型的建模和優(yōu)化，在課程實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)是中小規(guī)模的，同時結(jié)合數(shù)據(jù)的規(guī)模和模型規(guī)模，具有一定大數(shù)據(jù)量，但是最重要的是培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)的采集、清洗、建模和優(yōu)化分析流程。為后續(xù)大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等專業(yè)課程起到鋪路作用。

（四）課程案例

數(shù)據(jù)科學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，同時也是針對數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象和建模的學(xué)科。本課程主要結(jié)合上海立信會計(jì)金融學(xué)院的財(cái)經(jīng)金融背景方向，以量化交易為案例，以量化交易的數(shù)據(jù)為本源，分析數(shù)據(jù)的類型、數(shù)據(jù)的特征、數(shù)據(jù)建模的模型基礎(chǔ)、模型的優(yōu)化以及模型在量化交易中的決策支持作用等，通過該案例將數(shù)據(jù)科學(xué)的各個環(huán)節(jié)在量化交易中的作用一一解釋，給予學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的案例分析。

三、結(jié)語

針對國家對數(shù)據(jù)科學(xué)人才的迫切需求，本文根據(jù)我校數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)及數(shù)據(jù)科學(xué)方向的教學(xué)實(shí)踐，探討了“數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論”的課程體系建設(shè)以及教學(xué)模式，今后我們還將進(jìn)一步針對該問題進(jìn)行探討、總結(jié)和分析實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建更好更加科學(xué)的課程體系。

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