鄭藝峰 周豫蘋 張文杰 魏葆雅

摘要：智能應用已深入社會生活的各個方面，從而帶動物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能行業(yè)的發(fā)展，使大數(shù)據(jù)專業(yè)建設及人才培養(yǎng)面臨重大挑戰(zhàn)及機遇。如何有效地結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的行業(yè)特點，將其融入“新工科”背景下的大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)中已成為研究熱點。為此，針對大數(shù)據(jù)專業(yè)新工科建設中的問題和困難，以專業(yè)教師教學模式改革作為切入點，從課程教學和畢業(yè)設計兩方面探討人才培養(yǎng)新模式。

關鍵詞： 新工科教育；大數(shù)據(jù)專業(yè)；教學模式；教學改革；實踐改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A文章編號：1009-3044（2023）29-0178-03

0 引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，國家正逐步增加大數(shù)據(jù)信息產(chǎn)業(yè)投入。在大數(shù)據(jù)背景下，行業(yè)應用呈現(xiàn)大交叉、大綜合和大集成的發(fā)展趨勢，其表現(xiàn)為兩大特征：1） 科研創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，推動相關產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展；2） 實現(xiàn)跨行業(yè)合作，突破行業(yè)壁壘，成為相關產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟增長點。近年來，福建省大力扶持大數(shù)據(jù)信息技術(shù)相關企業(yè)，并于2016年發(fā)布《福建省人民政府關于印發(fā)福建省促進大數(shù)據(jù)發(fā)展實施方案（2016-2020） 的通知》，將大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展落到實處。如何探索工程教育改革，培養(yǎng)高層次復合型人才以支持國家戰(zhàn)略發(fā)展迫在眉睫。自2017年以來新工科建設經(jīng)歷“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布《關于開展新工科研究與實踐的通知》（教高司函〔2017〕6 號）和《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》（教高廳函〔2017〕33 號）。其主要從工程教育、學科專業(yè)、人才培養(yǎng)、教育教學和分類發(fā)展等方面入手，探索適合“新工科”教育的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系。由此可見，“新工科”教育應具備多元性，應更注重于多學科交叉，將行業(yè)的前沿知識與學校學科發(fā)展相結(jié)合，從而實現(xiàn)產(chǎn)教融合，以培養(yǎng)更適合于行業(yè)需求的復合型人才[1]。

隨著“后疫情”時代的到來，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)備受關注，其涉及多學科交叉融合，主要包括數(shù)據(jù)科學、計算機科學、大數(shù)據(jù)技術(shù)和行業(yè)領域知識等。相對于傳統(tǒng)的工科人才培養(yǎng)，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)作為新興專業(yè)，應更注重與行業(yè)需求相結(jié)合，將產(chǎn)教融合落實到專業(yè)建設過程中。由此可見，在新工科大數(shù)據(jù)背景下，更需要具有較強實踐能力和創(chuàng)新能力，并具有行業(yè)應用專業(yè)知識的復合型人才[2]。

現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)核心問題在于培養(yǎng)理念和方法的改革，其主要包括：

1） 多學科交叉融合人才培養(yǎng)目標

大數(shù)據(jù)專業(yè)需圍繞企業(yè)的人才需求，綜合考慮學生的內(nèi)在和長遠發(fā)展。大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)涉及多學科的交叉融合（包括：計算機科學與技術(shù)、軟件工程和數(shù)學等），學生需要具備數(shù)據(jù)科學、大數(shù)據(jù)技術(shù)和行業(yè)應用等多種專業(yè)知識。

2） 鮮明的課程體系

對于大數(shù)據(jù)專業(yè)，在培養(yǎng)學生的計算思維和數(shù)據(jù)思維的同時，需具備建模能力，求解能力和數(shù)據(jù)分析能力等，用以解決大數(shù)據(jù)行業(yè)的各種復雜問題。因此，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系的合理性是專業(yè)教學理念改革的關鍵。

3） 工程實踐教學

大數(shù)據(jù)相關技術(shù)與行業(yè)緊密結(jié)合，具有較強的實踐性，應考慮將企業(yè)的實際案例與教學相結(jié)合，更注重于學生工程實踐能力的培養(yǎng)。

現(xiàn)今，隨著智能應用的普及，大數(shù)據(jù)技術(shù)已深入社會生活的各個方面，主要涉及工業(yè)制造、供銷物流、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、生物、醫(yī)療、金融和氣象等?？梢?，如何有效培養(yǎng)適合行業(yè)要求的大數(shù)據(jù)相關專業(yè)人才是亟須解決的問題。在此背景下，大數(shù)據(jù)專業(yè)教學的核心思想是面向工程驅(qū)動的計算思維與應用驅(qū)動工程能力的培養(yǎng)，教師在教學過程中應重點培養(yǎng)學生的工程實踐能力、大數(shù)據(jù)科學研究能力和應用創(chuàng)新能力。

1 教學改革思路

現(xiàn)階段，傳統(tǒng)教學模式僅僅從知識層面出發(fā)，注重于對課本知識的掌握，其結(jié)果將導致學生無法學以致用，將所學知識與實際的應用工程場景相結(jié)合。傳統(tǒng)教學過程中問題可歸納為：

1） 教學過程往往過于注重知識的灌輸，任課教師通常根據(jù)教學大綱進行課程教授。實驗實踐課程主要目的是讓學生對所學知識進行驗證。由于大數(shù)據(jù)開發(fā)技術(shù)與行業(yè)應用緊密相關，在高校教學過程中缺乏豐富的數(shù)據(jù)資源，使得實驗實踐的教學活動無法與具體應用場景相結(jié)合。

2） 對于理論知識，學生感到深奧難懂，無法真正將所學知識點與具體應用場景相結(jié)合。

3） 實驗的驗收主要側(cè)重檢查學生作業(yè)是否完成，在課程實踐過程中存在學習興趣不足、實驗報告存在雷同等現(xiàn)象，從而影響部分同學的學習積極性，使得實驗實踐課程達不到預期的目標，無法有效提升學生的實踐能力。

4） 實踐實驗課程設置在一定程度上缺乏實用性，學生無法將課堂上所學的知識與實際應用相結(jié)合，不利于學生對知識的掌握。

為了培養(yǎng)適合“新工科”大數(shù)據(jù)行業(yè)需求的復合型人才，將主要從課程教學（以大數(shù)據(jù)開發(fā)技術(shù)課程為例）和畢業(yè)設計兩個方面對教學改革思路進行剖析。

1.1 課程教學改革

數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)專業(yè)是一個跨學科、領域交叉、與行業(yè)應用緊密結(jié)合的復合型專業(yè)，大數(shù)據(jù)開發(fā)技術(shù)課程是其專業(yè)核心課程。如何有效地融合跨學科、交叉領域的知識是大數(shù)據(jù)開發(fā)技術(shù)課程教學過程中所面臨的主要問題。現(xiàn)階段，互聯(lián)網(wǎng)公司尤為重視學生的實踐能力，如果課堂教學僅停留在基礎知識的灌輸，則無法滿足新工科背景下復合型大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)的要求。因此，大數(shù)據(jù)教學改革的任務是將大數(shù)據(jù)專業(yè)課程教學與實際應用場景相結(jié)合，讓學生在課程學習過程中真正掌握知識，能將所學的知識真正地運用起來，學以致用[3]。

在新工科背景下，專業(yè)教師在大數(shù)據(jù)開發(fā)技術(shù)課程的教學過程中，應該擴展視野，要“走出去”，也要“請進來”，融入企業(yè)行業(yè)需求中。目前，許多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)將其行業(yè)數(shù)據(jù)進行脫敏，舉辦大數(shù)據(jù)比賽，以選拔培養(yǎng)大數(shù)據(jù)人才。例如：Kaggle比賽、百度飛槳、滴滴、字節(jié)跳動等。可見，應主要考慮將互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)行業(yè)數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)教學相結(jié)合，從行業(yè)背景出發(fā)，可根據(jù)不同的比賽提供的數(shù)據(jù)資源設計更貼近行業(yè)應用的課程教學內(nèi)容，使得教學過程能真正與實際應用場景融合。

以2018級計算機科學與技術(shù)專業(yè)（大數(shù)據(jù)方向）和2020級數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)為例，課程相關實驗如表1所示。從表中可以看出2018級課程實驗設置主要以知識灌輸為主，并未體現(xiàn)大數(shù)據(jù)相關行業(yè)需求。而對于2020級，其實驗設置從行業(yè)實際需求出發(fā)，更側(cè)重培養(yǎng)學生的實踐能力和解決復雜工程問題的能力。從教學過程中發(fā)現(xiàn)，大數(shù)據(jù)開發(fā)技術(shù)需要依托于實際的行業(yè)數(shù)據(jù)，在大數(shù)據(jù)開發(fā)技術(shù)課程教學中，應采用將采用小組方式（團隊協(xié)作），讓學生在掌握基礎知識的同時也能將知識與實際的應用場景相結(jié)合，真正做到學以致用，將所學知識融會貫通。

與此同時，亦可將課程所學內(nèi)容進行綜合參與大學生創(chuàng)新實訓項目，具體如表2所示。從表中可知，在融入企業(yè)行業(yè)應用之后，教學成效顯著，共獲國家級立項3項、省級立項4項?？梢姡谌肫髽I(yè)行業(yè)應用更有助于提升學生的實踐動手能力，更有助于復合型人才的培養(yǎng)。

1.2 畢業(yè)設計改革

畢業(yè)設計可視為本科階段所學知識的綜合實踐過程，其選題要符合人才培養(yǎng)方案的基本要求。例如：計算機科學與技術(shù)專業(yè)側(cè)重培養(yǎng)學生掌握計算機軟件開發(fā)、計算機設備和計算機網(wǎng)絡的管理 與維護等相關知識；軟件工程專業(yè)側(cè)重培養(yǎng)學生掌握軟件項目的分析、設計、開發(fā)、測試、運維和管理等相關知識 [4]?，F(xiàn)階段，計算機相關專業(yè)的本科畢業(yè)設計選題根據(jù)專業(yè)知識理論和技術(shù)可分為工程實踐和軟件開發(fā)（例如：Web、App、游戲等）。傳統(tǒng)畢業(yè)設計題目中約90% 屬于管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)（關鍵詞如表3所示）。然而，上述畢業(yè)設計題目無法體現(xiàn)各專業(yè)的特點，并不能體現(xiàn)不同專業(yè)的區(qū)分度。

對于數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)，其目標在于培養(yǎng)具有將各領域知識與計算機技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)融合、創(chuàng)新的能力，能夠從事大數(shù)據(jù)研究和開發(fā)應用的高層次人才，使學生掌握大數(shù)據(jù)應用中各種典型問題的解決方法，從而提升解決實際問題的能力[5]。畢業(yè)設計題目更應符合行業(yè)需求，從行業(yè)的實際需求出發(fā)，解決行業(yè)的痛點難點問題，因此將行業(yè)應用具體融入大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系是極其重要的。在畢業(yè)設計的題目設計過程中，應以企業(yè)行業(yè)數(shù)據(jù)作為應用背景，從而更好地培養(yǎng)學生的綜合實踐能力。此外，畢業(yè)設計選題亦可依托于指導教師的科研項目、校企合作項目和大學生創(chuàng)新實訓項目開展。

以大數(shù)據(jù)相關方向19名畢業(yè)生畢業(yè)題目為例（如表4所示），從中可以看出，題目選題均結(jié)合行業(yè)背景（包括：垃圾分類、姿態(tài)檢測、災難檢測和個性化推薦等），題目關鍵詞主要涉及深度學習、機器學習、自然語言處理、目標檢測、計算機視覺等（如圖1所示），并以微信小程序作為應用平臺，選題更符合大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)的基本要求。

此外，在畢業(yè)設計過程中，需要從源頭抓起，規(guī)范選題管理，以更好地符合專業(yè)培養(yǎng)的目標，主要包括：選題階段、需求分析階段、開題階段、中期檢查階段和答辯階段等。選題階段則和開題階段是最為重要的，其主要是對畢業(yè)設計選題進行評審，使設計題目能滿足數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)的專業(yè)特點。開題階段則側(cè)重設計內(nèi)容進行評審，檢查學生對于課題的理解和前期準備工作的完成情況。

2 教學改革難點

值得注意的是，大數(shù)據(jù)需要依托于行業(yè)應用具有行業(yè)背景，但高校本科教學與企業(yè)培訓存在本質(zhì)的區(qū)別。因此，改革的難點主要包括：

1） 從課程教學改革角度出發(fā)本科教學更側(cè)重基于教材傳授知識，而本科實驗實踐教學則是對所學知識進行實踐。在不偏離本科教學主要目標的前提下，將互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)行業(yè)應用需求與本科教學模式相結(jié)合，并將其融入本科實踐實驗教學過程，貫穿整個數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)教學過程。

2） 從畢業(yè)設計改革角度出發(fā)畢業(yè)設計作為一項綜合實踐，其需要學生和教師合作進行。這意味著在整個畢業(yè)設計階段，應以學生作為項目主要完成人，教師則起到引導作用，配合完成。此外，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)專業(yè)以行業(yè)應用緊密相關，高校教師所學與行業(yè)領域?qū)嶋H應用還是存在一定差別。因此，高校教師需要進一步考慮如何提升自身能力，采用“走出去、請進來”的模型“（ 走出去”指教師走出高校，定期參與企業(yè)行業(yè)項目；“請進來”則為引入企業(yè)行業(yè)導師，對教師進行培訓）與行業(yè)相接軌，以建設多元化師資隊伍。

3 結(jié)論

“新工科”背景下的教學更注重于多學科的交叉融合，探索企業(yè)與高校的深入融合，注重實踐教學，其以培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的復合型人才為最終目標。數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)專業(yè)是新興專業(yè)，如何將行業(yè)特色融入專業(yè)培養(yǎng)過程，進而改革教學模式以符合“新工科”專業(yè)建設的要求是值得進一步思考。此外，探索適合“新工科”人才培養(yǎng)模式的教學方法改革過程中，還可進一步探索融入地方社會經(jīng)濟發(fā)展，使得所培養(yǎng)的人才可直接服務于地方經(jīng)濟建設過程中。

參考文獻：

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[2] 吳舒展，潘保國，曾梅蘭，等.普通地方高校數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)探索——以湖北工程學院為例[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2023（7）：135-137，144.

[3] 陳可華，張世良.新工科背景下大數(shù)據(jù)專業(yè)課程定位與改進

[4] 張磊.吉林民農(nóng)辦業(yè)本科科技計學算院機學類報專，2022，31（6）：65-6.現(xiàn)狀與對策[J]. 計算機教育，2022（3）：6-10.

[5] 許安見，鄒楊.數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案探討[J].教育教學論壇，2019（5）：45-46.

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