新工科背景下理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設的探索與實踐

戴宏亮， 戴宏明

摘? 要： 在新工科背景下，探索理學大數(shù)據(jù)專業(yè)的建設，提出理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設借鑒新工科、工程教育認證、CDIO模式等理念。從修訂特色人才培養(yǎng)方案、打造過硬教學團隊、構建面向國際化課程體系、融合“產(chǎn)、學、研、用”四層次實踐教學平臺、營造多元學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境等方面，探討了理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設和應用型人才培養(yǎng)的路徑和策略。

關鍵詞： 新工科; 理學; 大數(shù)據(jù); 工程教育; 專業(yè)建設

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2022）01-86-04

Exploration and practice of the construction of science big data

specialty in the context of New Engineering

Dai Hongliang1， Dai Hongming2

（1. School of Economics and Statistics， Guangzhou University， Guangzhou， Guangsong 510006， China;

2. School of Information and Automation， Guangdong Polytechnic of Science and Trade）

Abstract： In the context of New Engineering， the construction of science big data specialty is explored， and it is proposed that the construction of science big data specialty learn from the concepts of New Engineering， Engineering Education Accreditation， CDIO mode and so on. The paths and strategies for the construction of science big data specialty and the training of applied talents are discussed on revising the characteristic talent training plan， building an excellent teaching team， building an international curriculum system， building a practical teaching platform with "production， learning， research and application" four levels fusion， and creating a diversified student innovation and entrepreneurship environment etc.

Key words： New Engineering; science; big data; engineering education; specialty construction

0 引言

隨著國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略和人工智能戰(zhàn)略的實施，各種新興產(chǎn)業(yè)如同雨后春筍破土而出。面對大數(shù)據(jù)的爆炸式增長和新興產(chǎn)業(yè)的廣泛需求，大數(shù)據(jù)人才出現(xiàn)巨大缺口。自從2015年教育系統(tǒng)批準三所本科院校開始承辦數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)（簡稱“大數(shù)據(jù)專業(yè)”），至今已有超過600所本科院校獲批大數(shù)據(jù)專業(yè)。在這600多所院校承辦的大數(shù)據(jù)專業(yè)中，其中有將近三分之一的院校由數(shù)學學院或者統(tǒng)計學院承辦，授予的學位為“理學”學位。在新工科背景下，如何進行理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設呢？這是很多理學大數(shù)據(jù)專業(yè)非常困惑的問題。筆者作為本校大數(shù)據(jù)專業(yè)負責人，從2017年本校申報大數(shù)據(jù)專業(yè)開始，開始了大數(shù)據(jù)專業(yè)艱辛富有挑戰(zhàn)的探索！目前，本校大數(shù)據(jù)專業(yè)高考錄取分數(shù)位居學校前列，學校每學期期待轉入本專業(yè)學生人數(shù)位居學校前列，遠超數(shù)學、統(tǒng)計學等同類理科專業(yè)，大數(shù)據(jù)專業(yè)已經(jīng)成為本校最受學生歡迎的本科專業(yè)之一。

本文立足本校大數(shù)據(jù)專業(yè)建設實踐，探討理學大數(shù)據(jù)專業(yè)的建設路徑與舉措。

1 理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設理念

理學大數(shù)據(jù)專業(yè)雖然授予“理學”學位，但是專業(yè)構成來看，該專業(yè)由數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機三個一級學科交叉形成，具備理論與技術兩方面的要求。因此，理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設不能遵循傳統(tǒng)理學專業(yè)的建設思路，其專業(yè)建設必須要有新的理念。

1.1 借鑒新工科理念

新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的時代浪潮奔騰而至，中國大地正如火如荼地掀起高等教育“質量革命”的浪潮。新工科[1-2]建設主要面向所有授予“工學”學位的專業(yè)，也就是工科專業(yè)。而理學大數(shù)據(jù)專業(yè)同樣可以借鑒新工科理念。首先，理學大數(shù)據(jù)專業(yè)本身就是大數(shù)據(jù)專業(yè)，屬于新興新工科專業(yè)的范疇，不能因為授予“理學”學位就變成了傳統(tǒng)的理學專業(yè)。其次，從理學大數(shù)據(jù)專業(yè)課程內(nèi)容看，其課程由數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機科學三者交叉形成。為了體現(xiàn)“理學”的理論要求，課程設置數(shù)學、統(tǒng)計學內(nèi)容可以多一些，要求可以高一些。比如工學的高等數(shù)學應該換成數(shù)學分析;線性代數(shù)應該換成“高等代數(shù)”;概率統(tǒng)計應該分成兩門課程概率論和數(shù)理統(tǒng)計等。但是本專業(yè)大數(shù)據(jù)技術的內(nèi)容不可或缺。大數(shù)據(jù)技術方面主要由計算機相關課程構成，必須學會技術然后動手解決問題。因此，理學大數(shù)據(jù)專業(yè)本質上具備“工學”相關屬性，借鑒新工科相關理念也是在情理之中。最后，通過借鑒新工科理念，達到以社會需求為導向設計培養(yǎng)目標，以學習實效為核心設置教學內(nèi)容;全面落實“學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的先進理念，持續(xù)提升本專業(yè)人才培養(yǎng)水平;以多主體共享協(xié)同育人機制，推進產(chǎn)教融合、校企合作的機制創(chuàng)新，深化產(chǎn)學研合作辦學、合作育人、合作就業(yè)、合作發(fā)展。

1.2 借鑒工程教育認證

理學大數(shù)據(jù)專業(yè)一般不會參加國際工程教育認證。但是，作為理工交叉、特別強調動手的應用型專業(yè)，主動借鑒工程教育認證標準對專業(yè)建設還是大有裨益?？梢詤⒖脊こ探逃J證通用標準的所有七條大的標準，爭取專業(yè)建設能夠達到這七條大的標準中所有小的標準。借鑒工程教育認證對于理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設具有顯著意義。第一，2016年6月，我國正式成為《華盛頓協(xié)議》第18個締約國，這意味著我國工程教育認證體系與發(fā)達國家工程教育認證體系實現(xiàn)了國際實質等效。因此，借鑒工程教育認證理念，乃至下一步爭取通過工程教育認證，對于培養(yǎng)學生的國際化認同特別重要。第二，工程教育認證通過系統(tǒng)性、整體性與綜合性建設與改革，建立適應與引領產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)人才培養(yǎng)體系。理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設借鑒工程教育認證理念，不僅是完成工程教育認證的程序，而且是落實工程教育“學生中心”、成果導向、持續(xù)改進三個基本理念，實現(xiàn)理學大數(shù)據(jù)專業(yè)培養(yǎng)模式改進的重要舉措。

1.3 借鑒CDIO理念

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO模式是融合構思、設計、實現(xiàn)和運作于一體的工程教育理念，理論與實踐訓練有機結合，學生全程參與，致力于“做中學”和“基于項目的教學”[3-4]，著力培養(yǎng)學生的實踐與創(chuàng)新能力。理學大數(shù)據(jù)專業(yè)借鑒CDIO理念可以構建基于CDIO理念的理學大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方案、課程教學體系、實踐實訓體系等，促進學生在理論和實踐方面的全面發(fā)展，同時培養(yǎng)學生運用知識解決實際問題的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

2 理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設路徑

要建設一個好的專業(yè)，不僅需要好的理念，而且需要踏踏實實的行動。根據(jù)筆者多年的專業(yè)建設經(jīng)驗，我們要建設好理學大數(shù)據(jù)專業(yè)，必須從以下五個方面扎實努力行動。

2.1 修訂特色理學大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方案

專業(yè)人才培養(yǎng)方案對于專業(yè)建設就像憲法對于國家建設一樣重要。因此，打造新工科[5-6]背景下能夠對接新興產(chǎn)業(yè)需求，并且能持續(xù)改進的理學人才培養(yǎng)方案，對于理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設至關重要。

首先，理學人才培養(yǎng)方案必須對接產(chǎn)業(yè)需求。在大數(shù)據(jù)人工智能時代，大數(shù)據(jù)人才將成為社會長期的需求。但是須考慮，社會到底需要數(shù)據(jù)科學家，還是數(shù)據(jù)分析工程師和數(shù)據(jù)產(chǎn)品應用工程師;理學大數(shù)據(jù)專業(yè)到底應該培養(yǎng)什么樣的人才呢。這兩個方面必須結合考慮，才能修訂有特色的理學大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方案。我們應該積極參加大數(shù)據(jù)企業(yè)、機構主辦的相關會議，去一些大數(shù)據(jù)企業(yè)、機構調研，了解產(chǎn)業(yè)需求;有計劃、有步驟、有尺度地推動企業(yè)定制式的人才培養(yǎng)機制形成，在校企緊密合作中實現(xiàn)人才培養(yǎng)與市場需求的無縫接軌;邀請大數(shù)據(jù)企業(yè)、機構負責人、技術負責人等到學校開辦形式多樣的講座，在修改人才培養(yǎng)方案時，邀請學界專家和產(chǎn)業(yè)界專家來指導。

其次，理學人才培養(yǎng)方案必須緊跟國際前沿發(fā)展。當今世界一體化已經(jīng)成為趨勢，科技沒有國界，積極走出去引進國外先進科技成果助力自身發(fā)展。我們可以從多種途徑學習國際國內(nèi)一流高校大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方案設置，借鑒其優(yōu)點，用于改進人才培養(yǎng)方案設置。明確課程目標、設置課程、建立課程體系、組織和選擇支持課程目標實現(xiàn)的課程內(nèi)容需要根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)標準的要求進行。確定的質量評價方式要能夠有效衡量專業(yè)培養(yǎng)標準實現(xiàn)情況。

最后，我們需要保持對人才培養(yǎng)方案持續(xù)改進的理念，堅持每年一小改，四年一大改。

當今大數(shù)據(jù)人工智能時代，高新科技日新月異，社會對人才的需求也是不斷變化。因此，我們必須保持對時代的敬畏，同時堅持培養(yǎng)人才與社會同步的良好理念，持續(xù)改進人才培養(yǎng)方案。

2.2 打造過硬理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設團隊

高水平師資隊伍是高標準人才培養(yǎng)質量的重要保證。大數(shù)據(jù)專業(yè)由數(shù)學、統(tǒng)計學和計算機科學三個一級學科交叉形成，對師資帶來巨大的挑戰(zhàn)。怎樣才能應對這個挑戰(zhàn)呢？我們做了一些嘗試和探索，取得不錯的效果。①首先建立學科負責人、專業(yè)負責人、骨干教師、青年教師培訓、交流和深造的常規(guī)機制，做到每學期至少召開一次專業(yè)建設會議。②整合和優(yōu)化現(xiàn)有教師隊伍。將統(tǒng)計系現(xiàn)有年青教師更多的引入到大數(shù)據(jù)專業(yè)教師隊伍，每位教師負責2-3門專業(yè)核心課程，在每門課程上課前一個學期進行試講。同時，聯(lián)系相關機構或者自行參加外面機構組織的培訓和交流，提升教學團隊的業(yè)務水平。③繼續(xù)改善和優(yōu)化師資結構，引進本專業(yè)建設急需的人才，包括機器學習與大數(shù)據(jù)分析相關專業(yè)人才。④圍繞學科和專業(yè)建設，每年設立1-2個主題，聘請2-4名國內(nèi)有影響的專家，來我校舉辦學術講座，開拓師生的學術視野。⑤引導團隊教師進行思想觀念方面的革命。逐步轉變專業(yè)教師以教為中心的觀念，樹立“以學生為主體、以教師為引導”的現(xiàn)代教育理念，一切為了學生的發(fā)展，為了學生未來能夠更好服務社會。要以產(chǎn)出為導向，改變原來課程導向的做法。同時，以能力為中心改進教學方法。

2.3 構建面向國際化的課程教學體系

大數(shù)據(jù)專業(yè)屬于對接新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)，同時，肩負實現(xiàn)國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的重要責任。大數(shù)據(jù)技術知識更新日新月異，產(chǎn)業(yè)需求也在不斷改變，因此，構建面向國際化的課程體系至關重要。①充分了解國內(nèi)外大數(shù)據(jù)技術人才培養(yǎng)的動態(tài)，及時調整課程體系的內(nèi)容，始終保持課程體系的先進性和實用性。②設計與專業(yè)特色培養(yǎng)相適應的課程、教學內(nèi)容、實踐項目，形成方向鮮明、結構合理的課程群。建設與專業(yè)特色培養(yǎng)相適應的課程教學資源。③與校外大數(shù)據(jù)企業(yè)、機構共建專業(yè)教學資源庫。④在課程教材資源開發(fā)時，大力推行基于項目的參與式學習、基于案例的討論式學習和基于問題的探究式學習等研究性學習方法。⑤充分運用各種在線教育資源，將混合式教學等教學方式與研究性學習相結合，最大限度地發(fā)揮課內(nèi)課外、線上線下的教學資源效果。⑥適當?shù)臅r候可以考慮組織教師自己編寫與產(chǎn)業(yè)接軌的教材，并積極引進國際、國內(nèi)最新、與產(chǎn)業(yè)接軌的教材進行課堂教學。

2.4 融合產(chǎn)學研用四層次創(chuàng)新人才實踐教學平臺

要培養(yǎng)合格的對接新興產(chǎn)業(yè)的高級人才，必須創(chuàng)新實踐教學平臺。我們提出融合“產(chǎn)學研用”四層次創(chuàng)新人才實踐教學平臺?！爱a(chǎn)學研用”合作教育是指充分利用學校與企業(yè)、科研單位等多種不同教學環(huán)境和教學資源以及在人才培養(yǎng)方面的各自優(yōu)勢，把以課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經(jīng)驗、實踐能力為主的生產(chǎn)、科研實踐有機結合的教育形式。①以共建師資、共建平臺、共建專業(yè)教學資源、共建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地為主要內(nèi)容，構建協(xié)同創(chuàng)新的校企全面戰(zhàn)略合作體系，達成合作共贏。②建設創(chuàng)新型集“學、研、訓、產(chǎn)”四位一體的具有國內(nèi)一流水平的人才培養(yǎng)模式。共建在線云教育平臺和綜合實訓管理平臺。發(fā)揮產(chǎn)學融合創(chuàng)新作用，與學校共建校內(nèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地。③建立多樣化、層次性的實踐教學環(huán)節(jié)。改革實踐教學的方法和途徑，強化工程實踐能力培養(yǎng)。建立包含實驗指導書、實驗報告、成果案例等內(nèi)容的成套實驗教學資源。建立學生到企業(yè)或實踐教學基地實習的有效機制。由企業(yè)自帶項目來學校，全真模擬企業(yè)生產(chǎn)的過程和形式，進行畢業(yè)設計訓練。④注重校企合作教學與國內(nèi)外知名企業(yè)和大學進行合作，外聘教師進行課程講授、專題培訓和前沿講座。將企業(yè)引入教學，協(xié)同進行課程實驗和實訓。

2.5 營造多元協(xié)作學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練環(huán)境

為把我國建設成為世界科技強國，必須盡早培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)觀念，同時給學生提供多元協(xié)作的教育生態(tài)環(huán)境。為了營造多元寫作學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練環(huán)境，可以從以下途徑著手。

①以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育為抓手，改革課程體系。優(yōu)化通識課設置，面向全體學生開設研究方法、學科前沿、創(chuàng)業(yè)基礎、就業(yè)創(chuàng)業(yè)指導等方面的普惠性課程;將專業(yè)課程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機融合，結合國家級、省級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)品牌賽事，為大多數(shù)學生開設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類綜合課程;結合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐，為少數(shù)有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)潛質和能力的學生開設實務類、指導類課程;將學生創(chuàng)新成果折算成課程學分，鼓勵學生積極參加創(chuàng)新活動。②加快創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育優(yōu)質課程信息化建設，自建、引進一批在線開放課程，建設內(nèi)外結合、線上線下、依次遞進、有機銜接、科學合理的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程體系。③加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教材建設，組織高水平教師、企業(yè)界精英、政府職能部門相關專業(yè)人員、杰出校友編寫具有特色的教材和案例庫。④改善創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐條件，支持建設校內(nèi)創(chuàng)新實驗室、創(chuàng)業(yè)訓練中心，支持建設校內(nèi)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地。⑤明確教師創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育責任，構建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育績效評價體系，增加實驗、實習、實訓教師在職稱晉升中的比例，將提高教師創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的意識和能力作為崗前培訓、課程輪訓、骨干研修的重要內(nèi)容。以培養(yǎng)教學團隊為牽引，引導專任教師積極開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理論研究與教學實踐，產(chǎn)出一批示范性成果。建立創(chuàng)業(yè)就業(yè)導向的人才培養(yǎng)結構調整機制。⑥設置合理的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學分，建立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學分積累與轉換制度;將學生開展創(chuàng)新實驗、發(fā)表論文、獲得專利、科技制作等情況折算為學分，鼓勵學生參與課題研究、項目實驗等創(chuàng)新活動;放寬學生修業(yè)年限，允許調整學業(yè)進程、保留學籍休學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。

3 結束語

本文基于本校大數(shù)據(jù)專業(yè)建設實踐，探討了在國家建設一流本科專業(yè)和新工科建設的背景下，理學大數(shù)據(jù)專業(yè)的建設問題。我們可以借鑒新工科、工程教育認證、CDIO等理念來革新傳統(tǒng)理學專業(yè)建設理念，使得理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設具備較好的理論基礎。同時，我們需要從人才培養(yǎng)方案制定、教學團隊建設、課程體系建設、實踐平臺建設、學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等多方面出謀劃策、久久為功。最后，我們希望本文的探討可以為理學大數(shù)據(jù)專業(yè)建設拋磚引玉。

參考文獻（References）：

[1] 王元卓，于建業(yè).新工科背景下的大數(shù)據(jù)教學體系建設探析[J].大數(shù)據(jù)，2018，56：11-18

[2] 王元卓，隋京言.新工科背景下的大數(shù)據(jù)專業(yè)建設與人才培養(yǎng)[J].中國大學教學，2018（12）：35-42

[3] 戴宏明，戴宏亮.新工科背景下基于CDIO理念的軟件工程應用型人才培養(yǎng)方案研究[J].計算機教育，2020（1）：64-67

[4] 戴宏明，戴宏亮.基于CDIO理念的《HTML5網(wǎng)站設計》課程教學模式構建[J].現(xiàn)代計算機，2019（10）：52-56

[5] 付含非，楊紅荃.“新工科”與高職院校產(chǎn)教融合的機理耦合、現(xiàn)實困境與優(yōu)化路徑[J].教育與職業(yè)，2020（6）：5-12

[6] 郝莉，馮曉云，宋愛玲，等.新工科背景下跨學科課程建設的思考與實踐[J].高等工程教育研究，2020（2）：31-40