基于新工科教育的地方本科院校大數(shù)據專業(yè)人才培養(yǎng)方案研究與實踐

張韌志

摘要：隨著大數(shù)據技術的不斷發(fā)展及其在各行各業(yè)的廣泛應用，大數(shù)據正式上升為國家戰(zhàn)略， 然而，面對互聯(lián)網上大數(shù)據的處理急需大數(shù)據科學研究能力與素質創(chuàng)新人才，因此從事大數(shù)據處理與高性能計算的拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)已成為當前最緊迫的問題。面對當前的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，介紹了基于新工科教育的地方本科院校大數(shù)據專業(yè)人才培養(yǎng)的必要性和迫切性。并結合黃淮學院的專業(yè)特色，從師資隊伍、實驗、實踐、科研條件等方面介紹了開設大數(shù)據專業(yè)的現(xiàn)有基礎。從培養(yǎng)目標、培養(yǎng)要求、培養(yǎng)模式、實踐性教學環(huán)節(jié)等角度入手，討論并探索了新工科教育的地方本科院校大數(shù)據專業(yè)人才培養(yǎng)方案。

關鍵詞：應用型院校大數(shù)據專業(yè);大數(shù)據課程體系;校企聯(lián)合培養(yǎng)

中圖分類號： G642.0 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）15-0131-03

1 大數(shù)據技術概述

隨著網絡環(huán)境的發(fā)展，云服務的普及，智能移動設備的普及，每個人都能感覺到世界正在迅速變化，大數(shù)據是未來信息革命的后續(xù)效應。這股浪潮正在重塑我們的生活方式、工作方式和思維方式。所謂大數(shù)據就是現(xiàn)有的一般技術難以管理的具有復雜結構的大數(shù)據的集合，大數(shù)據技術是指從巨量的結構化和非結構化的數(shù)據中，快速獲得最大價值信息的能力，人們通過對網絡中巨量的數(shù)據信息進行挖掘、管理、整合、分析處理并整理，從中挖掘新的知識，獲取更大的有創(chuàng)造價值的信息，進而帶來“大知識”“大科技”“大利潤”和“大發(fā)展”。高級專門人才，從事大數(shù)據處理與高性能計算的拔尖創(chuàng)新人才。因此，新的領域需要專業(yè)的人才，直接推動了高校大數(shù)據專業(yè)的發(fā)展。專業(yè)的人才需要大學設置專門的學科來培養(yǎng)，無限的挑戰(zhàn)和機遇更需要有膽識、有智慧、有擔當?shù)挠兄局?、睿智青年勇攀高峰?/p>

2 高校大數(shù)據專業(yè)設置

該專業(yè)依托基于數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機以及其他具體實踐領域的交叉學科。主要培養(yǎng)能夠在商業(yè)、金融和經濟等領域從事大數(shù)據處理、分析及預測等工作的應用型復合型人才，需求前景廣闊。本課程體系根據學科發(fā)展需要，以提高研究生培養(yǎng)質量為宗旨，結合本專業(yè)導師隊伍、科研實力、研究方向、實驗條件等實際情況進行設置，其中公共課程按照國家相關規(guī)定設置;專業(yè)課以按二級學科設置為基礎，注重研究方法課程、跨學科課程，適當加大專業(yè)選修課所占比例。

2.1 培養(yǎng)目標

大數(shù)據專業(yè)是以信息技術、數(shù)學基礎和應用作為其研究的對象，將信息技術、計算機技術和數(shù)學交叉融合的工科類專業(yè)。專業(yè)要求學生打好數(shù)學基礎，接受較扎實的計算機基礎訓練，主要學習信息科學和計算科學的基本理論知識、方法，初步具備在大數(shù)據分析、高性能計算領域從事科學研究、解決實際問題及設計開發(fā)有關軟件的能力。培養(yǎng)具有良好的數(shù)學基礎和數(shù)學思維能力， 掌握信息與數(shù)據科學的基礎理論、方法與技能， 受到科學研究的訓練， 能解決信息技術和數(shù)據挖掘中的實際問題的高級專門人才，以及從事大數(shù)據處理與高性能計算的拔尖創(chuàng)新人才。本專業(yè)圍繞以培養(yǎng)面向大數(shù)據工程與信息技術行業(yè)的工程應用型人才為中心，突出“校企合作”的辦學特色，強化工程應用實踐，兼顧交叉學科專業(yè)基礎知識，注重培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)從事大數(shù)據項目設計開發(fā)、數(shù)據挖掘與分析、大數(shù)據綜合應用的創(chuàng)新型高級卓越復合人才。

2.2 專業(yè)課程設置

該專業(yè)依托基于數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機以及其他具體實踐領域的交叉學科。主要培養(yǎng)能夠在商業(yè)、金融和經濟等領域從事大數(shù)據處理、分析及預測等工作的應用型復合型人才，需求前景廣闊。本課程體系根據學科發(fā)展需要，以提高研究生培養(yǎng)質量為宗旨，結合本專業(yè)導師隊伍、科研實力、研究方向、實驗條件等實際情況進行設置，其中公共課程按照國家相關規(guī)定設置;專業(yè)課以按二級學科設置為基礎，注重研究方法課程、跨學科課程，適當加大專業(yè)選修課所占比例。在教學過程中，不斷凝練專業(yè)特色和發(fā)展方向，本專業(yè)在數(shù)據科學與大數(shù)據研究的基礎上，通過數(shù)據分析與數(shù)據挖掘，逐步開展人工智能與數(shù)據推薦等領域的研究。

構建課程體系。設置科學與人文素養(yǎng)、專業(yè)知識與技能、工程實踐與創(chuàng)新三大類課程。推行漸進式教學，前兩年重視對學生大數(shù)據數(shù)理基礎、計算機技術基礎、大數(shù)據分析基礎、人文素養(yǎng)等方面的培養(yǎng);后兩年著重于大數(shù)據技術實操能力的培養(yǎng)，并逐漸讓學生參與到工程實踐中。大數(shù)據專業(yè)將從大數(shù)據應用的三個主要層面（即數(shù)據管理、系統(tǒng)開發(fā)、海量數(shù)據分析與挖掘）系統(tǒng)地幫助企業(yè)掌握大數(shù)據應用中的各種典型問題的解決辦法，包括實現(xiàn)和分析協(xié)同過濾算法、運行和學習分類算法、分布式 Hadoop 集群的搭建和基準測試、分布式Hbase 集群的搭建和基準測試、實現(xiàn)一個基于、Mapreduce 的并行算法、部署 Hive 并實現(xiàn)一個的數(shù)據操作等等，實際提升企業(yè)解決實際問題的能力。核心課程：程序設計基礎、數(shù)據結構、數(shù)據庫原理與應用、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、高等代數(shù)、應用統(tǒng)計學、面向對象程序設計、算法設計與分析、數(shù)據庫原理及應用、大數(shù)據分析應用平臺 Hadoop、大數(shù)據處理、數(shù)據可視化原理與方法、數(shù)據挖掘等以及相應的項目與實訓、實踐的課程，培養(yǎng)具有較強的知識更新、技術跟蹤與創(chuàng)新能力。大數(shù)據專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系結構如圖1所示。

2.3 培養(yǎng)方案

遵循工程教育理念。以學生為中心，建立明確的數(shù)據科學專業(yè)人才培養(yǎng)目標及畢業(yè)要求，在此基礎下完善課程體系和師資隊伍，最終搭建起合理有效的工程教育專業(yè)認證標準體系。明確專業(yè)建設思路與人才培養(yǎng)定位。充分發(fā)揚跨學科特色，將數(shù)學和統(tǒng)計學、計算機技術、管理學高度融合，計算機學院、信息管理學院、經濟管理學院、理學院協(xié)同推進，產教融合、科教融合，以社會需求為導向，推進技術應用型人才的培養(yǎng)。細化培養(yǎng)目標。確保畢業(yè)生熟悉計算機專業(yè)基本知識、方法和技能，掌握大數(shù)據平臺技術、大數(shù)據分析能力以及特定場景中大數(shù)據的開發(fā)和應用能力。大數(shù)據專業(yè)的畢業(yè)生主要從工程知識、問題分析、設計解決方案、問題研究四個方面進行考核，確保學生能夠利用學到的專業(yè)知識分析和解決大數(shù)據復雜工程問題。依托科研和產業(yè)優(yōu)勢實施導師制。與政府和企業(yè)建立廣泛的政產學研合作，采用導師制，帶領學生進行大數(shù)據應用實踐。搭建優(yōu)質實踐平臺。投入大量科研和教學經費，建成私有云計算平臺，引進Oracle大數(shù)據一體機以及博雅大數(shù)據學院優(yōu)質實訓資源——數(shù)據嗨客。加強師資隊伍建設?？缧ＲM高水平大數(shù)據人才，積極選拔優(yōu)秀教師參加境內外大數(shù)據培訓和交流，提高師資教學水平。堅持“以學生為中心”的基本原則，遴選優(yōu)質生源，組建大數(shù)據實驗班，激發(fā)學生興趣，建立跨學院的專業(yè)建設與教學工作小組，實行動態(tài)跟蹤、持續(xù)改進的質量監(jiān)控體系。

地方本科院校大數(shù)據專業(yè)人才培養(yǎng)是一個新的教學領域，在未來的發(fā)展中，需要總結出更多的經驗，不斷完善大數(shù)據人才的培養(yǎng)工程。培養(yǎng)具有多學科交叉能力的大數(shù)據人才。該專業(yè)人才一般需要培養(yǎng)以下專業(yè)能力：一是理論性的，主要是對數(shù)據科學中模型的理解和運用;二是實踐性的，主要是處理實際數(shù)據的能力;三是應用性的，主要是利用大數(shù)據的方法解決具體行業(yè)應用問題的能力。高校開設大數(shù)據專業(yè)，本科四年制，培養(yǎng)階段劃分為三個培養(yǎng)階段。

1）通識課程教育階段。

在通識教育階段，主要是基礎知識和基本技能的培養(yǎng)。在基礎知識培養(yǎng)模塊中，要設置“思想道德修養(yǎng)與法律基礎、大學英語、大學英語聽力、數(shù)學類專業(yè)外語、大學物理、物理實驗、信息與計算科學進展選講、計算機訓練、大學體育”等必修課程，和由人文科學與藝術、形勢與政策、人文社會科學類選修課、藝術體育類選修課、安全教育選修課程。在基本技能模塊中，主要設置有數(shù)學分析、數(shù)值分析、離散數(shù)學、數(shù)據結構、操作系統(tǒng)、實變函數(shù)與泛函分析、Java程序設計、信息論、數(shù)學建模、數(shù)學軟件實訓、程序設計課程實訓、高性能計算課程設計、超算編程綜合實訓、數(shù)據挖掘與分析綜合實訓等課程。

2）專業(yè)課程培養(yǎng)階段。

該專業(yè)依托基于數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機以及其他具體實踐領域 ?的交叉學科。主要培養(yǎng)能夠在商業(yè)、金融和經濟等領域從事大數(shù)據 ?處理、分析及預測等工作的應用型復合型人才，需求前景廣闊。培養(yǎng)大數(shù)據分析人才必備基礎理論知識和技術能力。包括專業(yè)基礎能力和學歷提升兩個模塊。學歷提升模塊開設計算機類考研必備的高等數(shù)學、英語、計算機網絡、數(shù)據庫基礎、數(shù)據挖掘等基礎性課程，使學生掌握扎實的學科基礎理論，掌握高性能計算和大數(shù)據分析的基本方法，專業(yè)基礎模塊開設統(tǒng)計學基礎、多元統(tǒng)計分析、時間序列分析、Hadoop 并行計算、數(shù)據可視化技術和分布式云計算等專業(yè)技術基礎課程，讓學習者掌握智能算法的原理并有較強的算法實現(xiàn)能力，掌握大數(shù)據在數(shù)據管理、系統(tǒng)開發(fā)、數(shù)據分析與數(shù)據挖掘等方面的核心技能，培養(yǎng)具有一定的解決工程問題的能力。

3）多元化培養(yǎng)階段。

在多元化培養(yǎng)階段通過設計課程體系的多元化，為學習者提供自主選擇專業(yè)方向的機會，實現(xiàn)學習者的個性化的培養(yǎng)。現(xiàn)在大數(shù)據專業(yè)將從大數(shù)據在實際工作中的數(shù)據管理、系統(tǒng)開發(fā)、海量數(shù)據分析與挖掘應用三個主要層面來系統(tǒng)地幫助企業(yè)掌握大數(shù)據應用中的各種典型問題的解決辦法，包括大數(shù)據與 Hadoop 生態(tài)系統(tǒng)，關系型數(shù)據庫技術，Map/Reduce 計算模型和 Hadoop Map/Reduce 技術等，實現(xiàn)一個基于Mapreduce 的并行算法、部署Hive 并實現(xiàn)一個的數(shù)據操作等，從而提高了企業(yè)在解決實際工作中的問題的能力。

3 結束語

大數(shù)據專業(yè)的人才培養(yǎng)要注重德、智、體的全面發(fā)展，具備科學人文精神、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和良好職業(yè)道德，學習者要具備將自主學習的能力、實踐創(chuàng)新能力、算法分析、算法設計與計算機編程能力，要培養(yǎng)把信息技術運用到海量數(shù)據處理的能力;能在實際工作中解決某些實際問題;批判思維及團隊協(xié)作的能力，掌握數(shù)據科學與大數(shù)據技術所需的統(tǒng)計學、數(shù)學，計算機、網絡、數(shù)據處理、算法分析、算法設計與編程等相關領域的知識和解決工程問題的能力。要具有自我知識創(chuàng)新能力，提高利用新技術對大數(shù)據信息進行跟蹤處理的能力，熟練掌握大數(shù)據信息的采集-傳輸-存儲-處理與分析應用等技術，具備大數(shù)據工程項目的設計和開發(fā)能力，具有一定的大數(shù)據科學研究能力與素質，能在各行各業(yè)中從事大數(shù)據的挖掘、整合、分析處理、預測、處理、服務、開發(fā)與利用等工作的應用型、復合型高級專門人才。

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【通聯(lián)編輯：張薇】