能力導向的應(yīng)用型本科大數(shù)據(jù)專業(yè)課程群建設(shè)研究

張勝男，牛連強，張志佳，孫書會

（沈陽工業(yè)大學 軟件學院，遼寧 沈陽 110870）

0 引 言

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)作為國家戰(zhàn)略的確定，全國已有近300所院校設(shè)置數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)本科專業(yè)（以下簡稱大數(shù)據(jù)專業(yè)），以應(yīng)對迫切的大數(shù)據(jù)人才緊缺問題，這決定了應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)目標是其主流，核心則是強調(diào)人才的技術(shù)應(yīng)用能力和解決實際生產(chǎn)問題的能力（或稱為工程能力）[1-2]。因此，高校的課程體系要與行業(yè)需要相適應(yīng)，人才與崗位需求實現(xiàn)無縫對接。

作為一個以數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機技術(shù)為支撐的交叉專業(yè)，大數(shù)據(jù)專業(yè)涉及知識層面多，缺乏可遵循的成熟案例，國內(nèi)高校多以專業(yè)嫁接方式構(gòu)建課程體系，如通過數(shù)學、統(tǒng)計學甚至信息學、管理學進行嫁接，從而產(chǎn)生兩類偏好。一種方式是以學科為核心的大數(shù)據(jù)算法設(shè)計、分析的“高端”和結(jié)合領(lǐng)域知識與成熟系統(tǒng)應(yīng)用的“低端”，而在計算機和軟件系統(tǒng)方面的能力培養(yǎng)不足；另一種方式是通過計算機學科進行嫁接，其重點仍是關(guān)注計算機科學本身，側(cè)重于計算機系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)，統(tǒng)計學、數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域知識積累和技能訓練相對較弱[3-4]。一些出版社、作者和軟件公司合作，嘗試結(jié)合設(shè)備、圖書推廣，建立專業(yè)課程體系框架。實際上，圍繞大數(shù)據(jù)的主要處理過程需要多種應(yīng)用技術(shù)型人才，人才培養(yǎng)更不能千校一面或千人一面。對于眾多的應(yīng)用型本科高校來說，結(jié)合自身的人才培養(yǎng)目標和定位，剖析人才類型和職業(yè)的核心技術(shù)知識與能力需求，形成有自身特色的“新型專業(yè)”及配套的課程體系是正確選擇，它意味著在有限教學時限內(nèi)對知識的合理取舍和技術(shù)能力的快速構(gòu)建。

1 應(yīng)用型大數(shù)據(jù)人才的能力需求

行業(yè)調(diào)研和分析表明，應(yīng)用技術(shù)型主要對應(yīng)中層以上的職業(yè)，還不能達到“高級”的程度，這種人才以金融保險、電子商務(wù)、政府機構(gòu)、移動通訊、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為主，其主要需求（崗位）可分為兩大類[5]：一是大數(shù)據(jù)應(yīng)用崗位，包括大數(shù)據(jù)分析師和數(shù)據(jù)挖掘工程師；二是大數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理崗位，包括大數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理員、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)工程師等。從發(fā)展來看，也可以將其概括為3個方向，即系統(tǒng)平臺搭建、優(yōu)化、運維、監(jiān)控，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)、設(shè)計、架構(gòu)以及數(shù)據(jù)分析、挖掘。

由于大數(shù)據(jù)與產(chǎn)業(yè)結(jié)合緊密，其人才的知識結(jié)構(gòu)除了一般性的學科基礎(chǔ)知識（數(shù)學、數(shù)理統(tǒng)計、計算機系統(tǒng)）外，具體的崗位還要求涵蓋面更廣的專門知識[5]（見表1），且十分強調(diào)熟練運用的技能。大數(shù)據(jù)崗位與專門知識對應(yīng)的技能基本可以歸結(jié)為7類，即數(shù)理統(tǒng)計能力、計算機系統(tǒng)的認知能力、程序設(shè)計能力、數(shù)據(jù)處理能力、數(shù)據(jù)分析與展示能力、大數(shù)據(jù)平臺管理與開發(fā)能力以及大數(shù)據(jù)系統(tǒng)高級開發(fā)能力，其中，數(shù)理統(tǒng)計能力和計算機系統(tǒng)的認知能力是大數(shù)據(jù)領(lǐng)域人才的基本能力；程序設(shè)計能力側(cè)重于編程思想、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法以及大數(shù)據(jù)領(lǐng)域主流編程工具的掌握，是大數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)；數(shù)據(jù)處理能力包括數(shù)據(jù)的采集與清洗、預(yù)處理，數(shù)據(jù)的存儲與管理能力；數(shù)據(jù)分析與展示能力則涵蓋數(shù)據(jù)的分析、挖掘和可視化能力；大數(shù)據(jù)平臺的管理與開發(fā)能力是指能夠深刻理解分布式計算，具有主流的分布式計算平臺的使用和開發(fā)能力；大數(shù)據(jù)系統(tǒng)高級開發(fā)能力則支持大數(shù)據(jù)的深度處理和相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。

表1 崗位與對應(yīng)的專門知識

2 能力導向的大數(shù)據(jù)專業(yè)課程群構(gòu)建

課程群是一種被公認的適用應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程體系構(gòu)建與教學展開模式[6]。課程群建設(shè)可以有效整合資源，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，快速有效地構(gòu)建起知識與技術(shù)體系，體現(xiàn)專業(yè)的培養(yǎng)特色[7]。

目前的課程群多按知識模塊劃分并采用層次方式組織，如公共基礎(chǔ)課程群、學科基礎(chǔ)課程群、專業(yè)方向課程群等。這種課程群注重的是知識的關(guān)聯(lián)性，尤其是與某個知識領(lǐng)域的對應(yīng)，如專業(yè)方向課程群可以被劃分為嵌入式開發(fā)、移動互聯(lián)或智能系統(tǒng)等，這種劃分粒度較大，內(nèi)容寬泛，群內(nèi)課程整合、優(yōu)化和協(xié)同的難度較大，一個課程群難以同時為多個存在知識交叉的專業(yè)領(lǐng)域服務(wù)，評價難度也大。總體上說，這種課程群并非以能力劃分為基礎(chǔ)構(gòu)建的。

作為多學科交叉的新專業(yè)，大數(shù)據(jù)技術(shù)涵蓋的知識范圍較其他專業(yè)更廣泛，本身的體系尚處于探索階段，按職業(yè)對能力的需求進行覆蓋，進而將知識模塊和技術(shù)要求分解、重組形成課程群具有明顯的合理性，這里的課程群表現(xiàn)為若干能力分支而非領(lǐng)域知識分支，優(yōu)點在于：①課程群粒度小，目標更明確，更容易對能力達成的相關(guān)理論、實踐知識和綜合應(yīng)用訓練進行有機組織與融合；②對技能的訓練可以合理分解到分支內(nèi)，保證其完整、突出，有利于及時評價和改進；③有利于項目案例在一個分支內(nèi)的貫穿，使培養(yǎng)過程更具連續(xù)性和一致性，便于專業(yè)教學計劃的實施；④對于不同的培養(yǎng)目標，更容易裁剪、弱化或強化某些方面的要求，從而使人才培養(yǎng)更能體現(xiàn)自己的偏好。對于一個學生群體，可以明確通過強化某個（些）能力分支體現(xiàn)個體間的差異，達到個性化的發(fā)展目標。

如果說現(xiàn)行的課程群主要是以知識的層次為基礎(chǔ)結(jié)合專業(yè)方向構(gòu)建的，那么，能力導向的課程群則體現(xiàn)為一種以強烈的目標達成為指向的多分支樹形結(jié)構(gòu)?；谀芰虻拇髷?shù)據(jù)專業(yè)課程群結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 能力導向的大數(shù)據(jù)專業(yè)課程群結(jié)構(gòu)

3 項目驅(qū)動的教學方案設(shè)計

雖然每個課程群由若干課程組成，但都是相對獨立的整體，具有明確的教學目標與能力培養(yǎng)任務(wù)，建設(shè)的核心是根據(jù)課程群的教學目標，對群內(nèi)各課程的教學內(nèi)容進行整合和優(yōu)化[8]，并采取相適應(yīng)的教學方式。教師可以采取兩個步驟對課程群內(nèi)的相關(guān)課程進行歸納和梳理，首先，重點確定每門課程的知識內(nèi)涵、課程間的起承銜接關(guān)系，明確區(qū)分群內(nèi)課程的任務(wù)定位和教學重點；其次，將課程群的總體教學目標劃分為初級、中級、高級3個階段，明確各階段的具體能力要求及承擔能力達成任務(wù)的課程安排。大數(shù)據(jù)平臺管理與開發(fā)課程群示例參見表2。

事實上，即便將這種課程體系中的每個課程群視為一個大型綜合課也不會出現(xiàn)太大偏差，不同的課程僅是由若干內(nèi)聚性更強的知識模塊組成的教學單元，可以有效地實施“任務(wù)驅(qū)動、項目導向”的教學理念。更確切地說，就是有機會用一個中等規(guī)模和復雜性的實際案例貫穿一個課程群的教學全過程。這樣的案例能夠?qū)⑼暾念I(lǐng)域知識融入教學方案，使學生具備將領(lǐng)域知識與數(shù)據(jù)處理和計算機技術(shù)相結(jié)合的能力，這對大數(shù)據(jù)專業(yè)尤為重要。在設(shè)計時，需要根據(jù)案例項目的開發(fā)需求進一步細化到群內(nèi)課程的目標要求和知識點，以功能模塊或大數(shù)據(jù)應(yīng)用相關(guān)階段的開發(fā)任務(wù)驅(qū)動教學進程，形成知識連貫、目的明確、學用統(tǒng)一的教學實施方案。

課程群的項目案例選擇應(yīng)為企業(yè)提供的真實案例，項目規(guī)模及復雜度適中，業(yè)務(wù)規(guī)則易于學生理解，業(yè)務(wù)處理鏈條不易過短，功能要求廣泛，適于達成中、高級能力目標的教學內(nèi)容展開和實踐，如大數(shù)據(jù)平臺管理與開發(fā)課程群選擇金融領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)案例。項目案例功能需求與課程群教學目標映射關(guān)系的簡單示意見表3。

表2 課程群整體教學目標及能力達成任務(wù)分配示例

表3 項目功能需求與課程群教學目標的映射關(guān)系

4 相關(guān)工作的設(shè)計

4.1 評價方法設(shè)置

長期以來，對學科型人才評價的主要內(nèi)容是知識的掌握程度，且以終結(jié)性評價為主，而應(yīng)用技術(shù)型人才必須建立相應(yīng)的能力評價體系[9]。換言之，知識運用能力、實踐動手能力、技術(shù)綜合能力、項目組織能力、創(chuàng)新能力、口頭和文字表達能力、人際交往與溝通協(xié)調(diào)能力、獨立工作能力等應(yīng)成為應(yīng)用技術(shù)型人才評價的重點，這些能力的獲取、提高和評價需要在綜合性工程項目實踐研究和設(shè)計而非小塊的知識單元學習中實現(xiàn)。

能力導向的課程群體系為建立多元、合理、過程性的評價體系提供了基礎(chǔ)，這意味著評價指標不再僅局限于群內(nèi)各課程自身的目標，還可以通過設(shè)置針對課程群的綜合性、創(chuàng)新性指標來評價分支的能力達成度，如技術(shù)綜合能力和項目組織能力。獨立設(shè)置的課程很難合適地設(shè)置這種評價方法，這種評價兼顧局部與整體，更合理、全面，也有利于促進教師教學方法的改進和學生能力的達成。

4.2 網(wǎng)絡(luò)輔助教學平臺搭建

大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的爆炸式增長，導致新的理論、方法、工具和框架不斷涌現(xiàn)，必須及時地更新在課程教學中，有效彌補選用教材在教學內(nèi)容方面的相對滯后，因此，要充分利用互聯(lián)網(wǎng)，搭建面向課程群的輔助教學平臺，除了提供傳統(tǒng)教學平臺中的相關(guān)教學任務(wù)發(fā)布、開源開發(fā)工具和微課視頻的下載、企業(yè)項目案例演示、師生在線交流、相關(guān)成果的在線提交和考核等功能外，還可以依據(jù)課程群的能力培養(yǎng)目標提供在線數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)分析與挖掘等實訓環(huán)境，為學生提供立體化的教學資源，拓展學習空間，強化工程訓練。

4.3 工程化教學團隊構(gòu)建

大數(shù)據(jù)的主要應(yīng)用技術(shù)在企業(yè)，引入企業(yè)技術(shù)專家是至關(guān)重要的，但也要充分考慮其時間、地理位置、特長等方面的約束。群內(nèi)課程的知識緊密度更高，可以進行合理設(shè)計、分解并采取靈活的授課方式，甚至使校企教師合作完成同一門課程，充分發(fā)揮企業(yè)教師在核心技術(shù)模塊、案例教學、職業(yè)訓練等方面的作用，保證企業(yè)教師的授課質(zhì)量和穩(wěn)定性。另外，校內(nèi)教師通過短期參與課程群內(nèi)的工程訓練，校企合作開發(fā)、優(yōu)化課程群教學所需的工程案例等工作，也可以快速提高工程實踐水平，進而與企業(yè)教師一道組成優(yōu)秀的工程型教學團隊。

5 結(jié) 語

對能力導向的應(yīng)用型大數(shù)據(jù)專業(yè)課程群的建設(shè)，可以構(gòu)建合理有效的應(yīng)用型大數(shù)據(jù)本科專業(yè)的人才培養(yǎng)模式和管理體制，有利于實現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)型的人才培養(yǎng)目標，提高與企業(yè)、行業(yè)及職場實際需求的吻合度，也便于充分利用企業(yè)師資實施短課、案例及實踐教學，形成內(nèi)外結(jié)合的工程化師資隊伍。大數(shù)據(jù)課程群的建設(shè)模式可以為同類院校的相同或相關(guān)專業(yè)提供技術(shù)性和理論性的重要參考和依據(jù)。