王國胤??劉群　夏英?胡軍?馬彬?紀良浩

摘 要：社會對大數(shù)據(jù)與智能化領(lǐng)域人才需求日益增長，新工科建設(shè)不斷推動了教育的變革和發(fā)展。在此背景下，大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式亟待改革。回顧分析了重慶郵電大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院13年來在大數(shù)據(jù)與智能化領(lǐng)域的人才培養(yǎng)模式改革實踐，探討了地方高校面向經(jīng)濟社會發(fā)展需求培養(yǎng)新工科創(chuàng)新人才的方法與路徑。

關(guān)鍵詞：新工科;大數(shù)據(jù);智能化;信息技術(shù)類專業(yè);人才培養(yǎng)體系;課賽結(jié)合

一、引言

大數(shù)據(jù)從2005年因Hadoop而初見端倪，人工智能從2006年因深度學(xué)習(xí)的突破而迅猛發(fā)展，信息科技變革要求所有信息技術(shù)類專業(yè)人才必須具備“大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力”的基礎(chǔ)素養(yǎng)。但是各專業(yè)的傳統(tǒng)人才培養(yǎng)方案基本上是從各自的專業(yè)領(lǐng)域出發(fā)，分別制訂相應(yīng)的教學(xué)計劃，無法適應(yīng)該需求。顯然不同信息技術(shù)類專業(yè)對大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力的培養(yǎng)存在共性需求，但這些專業(yè)間又存在較大的學(xué)科知識及行業(yè)領(lǐng)域差異，人才培養(yǎng)目標的具體需求也各不相同。通過多年的教學(xué)研討，發(fā)現(xiàn)在信息技術(shù)類專業(yè)人才培養(yǎng)方面面臨3項挑戰(zhàn)：（1）如何創(chuàng)新人才培養(yǎng)理念，使信息技術(shù)類專業(yè)人才具備“大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力”基礎(chǔ)素養(yǎng)，以適應(yīng)現(xiàn)代信息科技變革和社會發(fā)展要求;（2）如何構(gòu)建高質(zhì)量創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案，精準滿足不同類型信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)目標對“大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力”的差異化需求;（3）如何融合產(chǎn)學(xué)研優(yōu)質(zhì)資源深化教學(xué)模式改革，優(yōu)化“大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力”培養(yǎng)路徑，切實提高創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量。為解決以上三個問題，結(jié)合重慶郵電大學(xué)自身的特點，團隊以信息技術(shù)類本科人才培養(yǎng)模式改革為目標，對人才培養(yǎng)規(guī)律、教學(xué)模式、課程體系不斷進行研究探索，推動一系列的教育教學(xué)改革與創(chuàng)新，逐步明確了“細分人才培養(yǎng)定位，合理設(shè)置核心課程體系，大力完善實訓(xùn)平臺資源，持續(xù)探索多元教學(xué)模式”的特色化的大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新人才培養(yǎng)之路[1]。

在2017年底公布的全國第四輪一級學(xué)科評估中，重慶郵電大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科獲得B+的成績，并獲得了2017年重慶市高等教育教學(xué)成果一等獎。本文旨在通過回顧，梳理分析自2005年以來團隊在大數(shù)據(jù)與智能化教育領(lǐng)域的研究成果和教育改革創(chuàng)新，總結(jié)適合地方高校大數(shù)據(jù)與智能化領(lǐng)域創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式。

二、建立與完善大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系

國內(nèi)本科生培養(yǎng)目標均以專業(yè)進行定位，各學(xué)校根據(jù)自身的師資背景和特點進行課程設(shè)置，側(cè)重點各有不同[2]。隨著計算機和大數(shù)據(jù)與智能化技術(shù)的普及，更多的計算機類課程不斷融入不同專業(yè)核心課程體系，導(dǎo)致課程結(jié)構(gòu)不合理、無標準、定位模糊以及同質(zhì)化嚴重的現(xiàn)象。為克服這些問題，團隊借鑒ACM/IEEE專業(yè)知識體系規(guī)范，結(jié)合自身辦學(xué)積淀，打破院系專業(yè)壁壘，將大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為通識教育內(nèi)容，融入全校信息技術(shù)類29個專業(yè)的培養(yǎng)方案。經(jīng)過實踐與凝練，根據(jù)信息技術(shù)類學(xué)科發(fā)展的需求，逐步將學(xué)校29個信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)劃分為計算機與智能類、IT核心類和IT交叉類3種類型，如圖1所示[3]。這一培養(yǎng)理念逐漸上升為學(xué)校人才培養(yǎng)的共識，成為學(xué)校修訂專業(yè)培養(yǎng)方案的基本原則。

（1）計算機與智能類專業(yè)。團隊首先將全校涉及計算機課程的29個專業(yè)中的5個專業(yè)——軟件工程、計算機科學(xué)與技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能科學(xué)與技術(shù)以及自動化——組成計算機與智能類專業(yè)。以啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識和鍛造學(xué)生創(chuàng)新實踐能力為基點，不僅開設(shè)大數(shù)據(jù)與智能化分析能力系列專業(yè)課程，而且要結(jié)合行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，開設(shè)與領(lǐng)域應(yīng)用相關(guān)的計算機專業(yè)技術(shù)類課程，提供課業(yè)導(dǎo)師和優(yōu)質(zhì)科研平臺指導(dǎo)下的個性化培養(yǎng)，使其具備優(yōu)秀的創(chuàng)新能力和過硬的研發(fā)能力。

（2）IT核心類專業(yè)。將29個專業(yè)中的10個專業(yè)——電子信息科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、網(wǎng)絡(luò)工程、通信工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、機器人工程、信息安全、信息工程、電子科學(xué)技術(shù)、空間信息與數(shù)字技術(shù)——組成IT核心類專業(yè)。以啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識為目標，開設(shè)與大數(shù)據(jù)與智能化分析能力培養(yǎng)密切相關(guān)的系列專業(yè)課程，使其具備扎實的大數(shù)據(jù)理論基礎(chǔ)和良好的創(chuàng)新素質(zhì)。

（3）IT交叉類專業(yè)。將29個專業(yè)中的另外14個專業(yè)——測控技術(shù)與儀器、電氣工程與自動化、智能電網(wǎng)信息工程、生物醫(yī)學(xué)工程、生物信息學(xué)、機械設(shè)計制造、機械電子工程、應(yīng)用物理、信息與計算科學(xué)、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、知識產(chǎn)權(quán)、法學(xué)、廣播電視工程以及數(shù)字媒體技術(shù)——組成IT交叉類專業(yè)。以培養(yǎng)學(xué)生具備創(chuàng)新意識為標準，開設(shè)培養(yǎng)大數(shù)據(jù)分析能力通識課程，使其具備在未來各專業(yè)領(lǐng)域的開拓創(chuàng)新能力。

三、彈性設(shè)置與優(yōu)化創(chuàng)新人才培養(yǎng)的課程體系

一直以來，重慶郵電大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院承擔(dān)了學(xué)校各專業(yè)和大數(shù)據(jù)與智能化相關(guān)的課程建設(shè)任務(wù)。如何通過對現(xiàn)有課程的改造和新課程的開發(fā)，形成高質(zhì)量的課程群，才能精準滿足各專業(yè)的差異化需求，成為要解決的重要問題。通過組織教師訪問美國康奈爾大學(xué)、英國帝國理工大學(xué)和國內(nèi)的清華大學(xué)、北京大學(xué)等名校，以及與Oracle、IBM、騰訊、百度等企業(yè)進行深入交流，借鑒ACM/IEEE專業(yè)規(guī)范，我們認為應(yīng)該將其中的“算法及復(fù)雜性、信息管理、智能系統(tǒng)、數(shù)值計算科學(xué)”納入培養(yǎng)“大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力”課程的核心內(nèi)容。由此提出課程的設(shè)計應(yīng)該適應(yīng)不同類型信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，分層分類規(guī)劃課程模塊，創(chuàng)建彈性“大數(shù)據(jù)與智能化課程群”。

（1）構(gòu)建大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力培養(yǎng)的三層次關(guān)節(jié)點課程群體系。從大數(shù)據(jù)智能處理的“采集、傳輸、存儲、計算、分析、應(yīng)用”6個階段入手，以ACM/IEEE專業(yè)規(guī)范為前提，從“基礎(chǔ)課程、核心課程、拓展課程”3個層次，和“計算建模、程序設(shè)計、數(shù)據(jù)分析、行業(yè)拓展”4個維度梳理出以“數(shù)據(jù)庫原理”為核心的17門課程，形成與三類專業(yè)學(xué)生的大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力培養(yǎng)一致的三層次關(guān)節(jié)點課程群體系，如下表和圖2所示[4]。其中的基礎(chǔ)關(guān)節(jié)點課程引導(dǎo)學(xué)生建立計算思維和程序設(shè)計基礎(chǔ)，使其具備在未來各專業(yè)領(lǐng)域開拓創(chuàng)新的基本能力;核心關(guān)節(jié)點課程使學(xué)生奠定系統(tǒng)平臺管理基礎(chǔ)，具備大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用開發(fā)的能力以及扎實的大數(shù)據(jù)理論基礎(chǔ)和良好的創(chuàng)新素質(zhì);專業(yè)方向關(guān)節(jié)點課程進一步提升學(xué)生的大數(shù)據(jù)與智能化實踐能力，并使其具備優(yōu)秀的創(chuàng)新能力和過硬的研發(fā)能力。

（2）優(yōu)化設(shè)置彈性式和差異化的課程教學(xué)內(nèi)容。在人才培養(yǎng)過程中，團隊發(fā)現(xiàn)并不是所有的計算機類課程都具有同等重要的地位，不加區(qū)分地將所有教學(xué)資源平均地分配到每一門課程不能實現(xiàn)教學(xué)資源效用的最大化。因此，有必要尋找對學(xué)生素質(zhì)和能力培養(yǎng)起特別關(guān)鍵作用的課程，即“關(guān)節(jié)點”課程，通過將優(yōu)勢教學(xué)資源向“關(guān)節(jié)點”課程傾斜，重點保障“關(guān)節(jié)點”課程的教學(xué)質(zhì)量，最終提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和特色。同時，由于不同專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)不同，對大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力要求也不同，有必要按需設(shè)置各專業(yè)的課程模塊。為此，我們采用了彈性的學(xué)分學(xué)時、授課內(nèi)容和教學(xué)方式，并在培養(yǎng)方案修訂中持續(xù)優(yōu)化，精準滿足各專業(yè)差異化的人才培養(yǎng)目標需求。例如，為“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析”制訂了3種不同學(xué)時的教學(xué)方案：為計算機與智能類專業(yè)設(shè)定了標準版教學(xué)內(nèi)容;為其他專業(yè)分別制訂了32學(xué)時和24學(xué)時的差異化教學(xué)內(nèi)容;在同樣32學(xué)時情況下，在通信工程專業(yè)的教學(xué)大綱中更加側(cè)重“圖”這一章內(nèi)容，而在自動化專業(yè)中更加側(cè)重鏈表、數(shù)組和哈希表等內(nèi)容。

四、利用多種渠道大力完善實驗實訓(xùn)資源

新工科指向新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟領(lǐng)域，但新工科建設(shè)又遠不止是增設(shè)新專業(yè)，其目的是有助于學(xué)生創(chuàng)新思維意識和實踐創(chuàng)新能力的提升，以實現(xiàn)“零距離”就業(yè)。然而實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開優(yōu)質(zhì)的平臺，同步建設(shè)滿足規(guī)?；_放共享和個性化拓展學(xué)習(xí)需求的實訓(xùn)創(chuàng)新教學(xué)平臺，是“大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力”培養(yǎng)的一個關(guān)鍵路徑。因此團隊整合了政府財政資源、社會企業(yè)資源以及科研項目資源，深入推進產(chǎn)學(xué)合作、產(chǎn)教融合和科教協(xié)同，分別打造了公共實驗平臺、行業(yè)特色平臺和個性化創(chuàng)新平臺，為人才培養(yǎng)提供了有力支撐。

（1）爭取政府財政資源，建設(shè)大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力培養(yǎng)的高水平公共實驗平臺。團隊發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢，爭取中央專項資金和中地共建項目資金等財政經(jīng)費，建設(shè)了包括云計算、計算科學(xué)、大數(shù)據(jù)智能分析與處理等優(yōu)勢專業(yè)基礎(chǔ)實驗平臺，將計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)等有機融合，形成包含信息獲取、傳輸、處理到服務(wù)的系統(tǒng)性實驗平臺。在保障專業(yè)基礎(chǔ)實驗的同時，還開設(shè)了云計算、數(shù)據(jù)庫管理、大數(shù)據(jù)分析等綜合實訓(xùn)項目，為人才培養(yǎng)提供了良好的基礎(chǔ)實驗條件。

（2）吸引社會企業(yè)資源，建設(shè)大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力培養(yǎng)的特色優(yōu)勢實驗平臺。通過與國內(nèi)外大數(shù)據(jù)龍頭企業(yè)建立合作關(guān)系，采取共建、捐贈等形式建設(shè)先進的軟硬件平臺，搭建了智能計算終端等17個實踐創(chuàng)新教學(xué)平臺。具體包括：與甲骨文（中國）公司合作，建設(shè)了數(shù)據(jù)庫技術(shù)聯(lián)合實驗室，獲贈數(shù)據(jù)庫軟件和技術(shù)支持;與奇虎360公司合作，建立了大數(shù)據(jù)與信息安全聯(lián)合實驗室，獲贈網(wǎng)絡(luò)安全大數(shù)據(jù)實驗平臺;與中興通訊公司合作，共建教育部-中興通訊ICT產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地云計算平臺，獲贈云計算與大數(shù)據(jù)實驗資源;與IBM公司合作共建了“大數(shù)據(jù)分析與處理”課程，獲贈大數(shù)據(jù)系列軟件，被評為IBM優(yōu)質(zhì)課程。這些平臺為具有行業(yè)特色實驗的開展提供了良好的

環(huán)境。

（3）利用科研項目資源，建設(shè)大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力培養(yǎng)的個性化實驗平臺。依托計算智能重慶市重點實驗室和科技部批準建設(shè)的大數(shù)據(jù)智能計算示范型國際科技合作基地，與美國康奈爾大學(xué)、加拿大阿爾伯塔大學(xué)等國內(nèi)外知名高校和科研機構(gòu)共同建設(shè)“大數(shù)據(jù)智能計算”等科研實驗室，將智能信息處理、大數(shù)據(jù)智能計算等科學(xué)研究所擁有的先進實驗設(shè)備平臺以及科研成果，轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，為學(xué)生創(chuàng)新實驗的開展搭建了個性化實訓(xùn)平臺。近300名本科生參加了實驗室組織的大數(shù)據(jù)培訓(xùn)，團隊每年進行一次導(dǎo)師宣講會，吸引本科生根據(jù)自己的興趣選擇導(dǎo)師團隊，進入上述基地和平臺，參與教師指導(dǎo)的科研項目以及各類大數(shù)據(jù)競賽，個性化訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力。近五年來，學(xué)生參加科技競賽獲省部級以上獎勵1 384項，獲獎數(shù)量年均增幅超10%，其中國家級獎519項，在“互聯(lián)網(wǎng)+”賽事中獲獎等級和數(shù)量連續(xù)三年位列重慶市第一。

五、持續(xù)探索多元化教學(xué)模式和構(gòu)建良好的教學(xué)生態(tài)環(huán)境

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，理論教學(xué)與實踐訓(xùn)練分離，不利于知識向能力的轉(zhuǎn)化。新工科背景下，尤其地方高校更應(yīng)主動對接地方經(jīng)濟社會發(fā)展需要，把握行業(yè)人才需求方向，增強學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力[5]。只有不斷深化教學(xué)模式改革，將理論知識學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實踐訓(xùn)練和行業(yè)應(yīng)用緊密結(jié)合，才能提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。秉持這一理念，團隊開展了形式多樣的校企間師資培訓(xùn)、國內(nèi)外高校訪問進修以及專家學(xué)者論壇講座，進一步提升師資隊伍科研教學(xué)能力，形成良好的教學(xué)生態(tài)環(huán)境以提高培養(yǎng)學(xué)生的能力。

（1）鍛煉適應(yīng)大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求的高水平教學(xué)團隊。為開闊師生的國際視野和專業(yè)領(lǐng)域知識面，2011年邀請了圖靈獎得主、美國科學(xué)院J E Hopcraft院士來校全程主講“算法分析”課程，并先后邀請了加拿大皇家科學(xué)院Witold Pedrycz院士、歐洲科學(xué)院Roman Slowinski院士、中國科學(xué)院張鈸院士、中國工程院李德毅院士等專家來校講學(xué)。團隊以所承接的國家重點研發(fā)計劃等13項高水平科研項目為契機，先后選派教師赴國內(nèi)外知名高校進修學(xué)習(xí)，到奇虎360、科大訊飛等龍頭企業(yè)掛職鍛煉，全面提升了教師的教學(xué)科研、學(xué)科交叉和工程實踐能力，形成了高水平的師資

隊伍。

（2）構(gòu)建適應(yīng)不同專業(yè)人才大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力培養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)課程群。2005年課程群17門課程中的 “數(shù)據(jù)庫原理”被評選為重慶市精品課程，成為課程群中的第一門優(yōu)質(zhì)課程。隨后13年里，團隊陸續(xù)建設(shè)了3門國家精品課程，8門重慶市精品課程。2016年團隊建設(shè)了“大數(shù)據(jù)分析與處理”MOOC正式上線。為啟發(fā)學(xué)生大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新意識，團隊還面向全校學(xué)生創(chuàng)新開設(shè)了“計算智能”“大數(shù)據(jù)分析與處理”2門前沿微課，選課學(xué)生涵蓋了全校100%的專業(yè)。優(yōu)質(zhì)課程的建設(shè)為學(xué)生的大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了優(yōu)質(zhì)的資源保障。

（3）探索“課賽結(jié)合”教學(xué)模式。團隊一直致力于將競賽貫穿課堂，實施“課堂教學(xué)—課程設(shè)計—科技競賽”一體化的“課賽結(jié)合”教學(xué)模式。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生自主選題，帶著設(shè)計任務(wù)進行學(xué)習(xí)，在理論學(xué)習(xí)中完成任務(wù)，在競賽中展示學(xué)習(xí)成果，給定平時成績，并計入期末總評成績中。這種新穎的教學(xué)模式實現(xiàn)了課堂與競賽的互動，有效促進了理論與實踐結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

經(jīng)過13年的教學(xué)改革探索實踐，團隊在大數(shù)據(jù)與智能化創(chuàng)新人才培養(yǎng)的頂層設(shè)計、課程體系、實訓(xùn)資源以及教學(xué)方法改革等方面構(gòu)建了一個較為完善的人才培養(yǎng)模式，從優(yōu)質(zhì)課程群的建設(shè)到師資人才的培訓(xùn)，營造了一個良好的教學(xué)生態(tài)環(huán)境。這些思路與新工科的人才培養(yǎng)理念不謀而合，也成為新工科建設(shè)的早期實踐者。在今后的人才培養(yǎng)工作中，還需要更好地契合新工科人才培養(yǎng)的內(nèi)在規(guī)律，滿足國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略和人工智能戰(zhàn)略對新工科人才的外在需求。因此以新工科建設(shè)思路為基礎(chǔ)，不斷地推進建設(shè)的同時，還應(yīng)該解決好以下一些問題：如何將人工智能特色內(nèi)容融入課程體系，提升人才培養(yǎng)課程體系的質(zhì)量;如何將不同專業(yè)領(lǐng)域知識相融合，形成一支具有學(xué)科交叉特點的師資隊伍。

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