應(yīng)用型高校數(shù)據(jù)科學(xué)方向課程體系探索

周少華 王玉學(xué)

摘 要 隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展，數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入黃金期，導(dǎo)致數(shù)據(jù)科學(xué)人才稀缺，人才市場(chǎng)迫切需要高等學(xué)培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的大數(shù)據(jù)處理分析人員，制定據(jù)科學(xué)專業(yè)人才的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)出具有數(shù)據(jù)思維和數(shù)據(jù)分析能力的大數(shù)據(jù)人才。本文以東北石油大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)開設(shè)數(shù)據(jù)科學(xué)方向?yàn)檠芯繉?duì)象，在課程群的構(gòu)建、人才培養(yǎng)模式的修訂、教學(xué)方法改革等方面做出優(yōu)化整合和改革實(shí)踐。為同類院校數(shù)據(jù)科學(xué)方向課程建設(shè)和人才培養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞 大數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)科學(xué) 應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué) 課程體系

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1概述

1.1什么是數(shù)據(jù)科學(xué)

數(shù)據(jù)科學(xué)（Data Science）緣起于計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，1960年由彼得·諾爾提出， 2000年前后發(fā)展成為為一門學(xué)科。數(shù)據(jù)科學(xué)主要以統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)可視化以及領(lǐng)域知識(shí)為理論基礎(chǔ)，研究?jī)?nèi)容主要包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)學(xué)研究的工作過(guò)程是首先從自然界中獲得一個(gè)數(shù)據(jù)集;對(duì)該數(shù)據(jù)集進(jìn)行勘探發(fā)現(xiàn)整體特性;進(jìn)行數(shù)據(jù)研究分析或者進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn);發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律;將數(shù)據(jù)進(jìn)行感知化等等。

1.2國(guó)家政策及社會(huì)需求

近幾年我國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)成為國(guó)家戰(zhàn)略。2015年8月31日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《促進(jìn)大數(shù)據(jù)行動(dòng)綱要》;2017年7月8日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》; 2018年3月17日，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》。2018年3月29日，中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院主編的《大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化白皮書（2018版）》正式發(fā)布。各省市成立“大數(shù)據(jù)管理局”，高校和科研部門成立“大數(shù)據(jù)研究機(jī)構(gòu)”。當(dāng)前全球呈現(xiàn)數(shù)據(jù)科學(xué)人才緊缺局面，麥肯錫全球研究所報(bào)告顯示，至2018年美國(guó)面臨14萬(wàn)至19萬(wàn)的數(shù)據(jù)分析專業(yè)技術(shù)人才以及150萬(wàn)數(shù)據(jù)科學(xué)人才的巨大缺口。中國(guó)信息通信研究院發(fā)布的《中國(guó)大數(shù)據(jù)發(fā)展調(diào)查報(bào)告（2018）》稱，2017年中國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模為47010億元人民幣，同比增長(zhǎng)30%;2017年大數(shù)據(jù)核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模為236億元人民幣，增速達(dá)到40.5%，預(yù)計(jì)2018-2020年增速將保持在30%以上。

1.3學(xué)校培養(yǎng)任務(wù)

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)不僅需要數(shù)據(jù)處理分析的相關(guān)技術(shù)，同時(shí)也需要大數(shù)據(jù)分析處理等相關(guān)人才，未來(lái)對(duì)于具備大數(shù)據(jù)管理和分析能力的人員需求將逐年增長(zhǎng)。在此背景下，為了滿足大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)人才的需要，教育部從2015年設(shè)置了數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)，東北石油大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)適應(yīng)時(shí)代要求，跟進(jìn)國(guó)家教育方針步伐，進(jìn)行教學(xué)改革，調(diào)整培養(yǎng)方案，根據(jù)自身特點(diǎn)開設(shè)數(shù)據(jù)科學(xué)方向。充分發(fā)揮其數(shù)學(xué)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合專業(yè)背景和社會(huì)實(shí)際需求，為未來(lái)的大數(shù)據(jù)市場(chǎng)培養(yǎng)能熟練掌握大數(shù)據(jù)技能并擅長(zhǎng)數(shù)據(jù)分析與挖掘高精尖人才。

2人才培養(yǎng)目標(biāo)

培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展，具有大慶精神和鐵人精神特質(zhì)，專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)，實(shí)踐能力強(qiáng)，具有創(chuàng)新精神和國(guó)際視野的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。為了適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)需要的，本著OBE（Outcomes-based Education）理念，培養(yǎng)具有良好數(shù)學(xué)素養(yǎng)，掌握現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本理論和方法，能夠熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，能在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、金融、保險(xiǎn)、IT以及政府機(jī)關(guān)等部門從事數(shù)據(jù)分析、風(fēng)險(xiǎn)決策、信息管理等工作的應(yīng)用型統(tǒng)計(jì)專業(yè)人才。

3課程體系

科學(xué)合理的課程體系是培養(yǎng)優(yōu)秀的數(shù)據(jù)科學(xué)方向人才的重要保障。根據(jù)教育部做出的關(guān)于大學(xué)“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”教育教學(xué)改革總體部署，在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，東北石油大學(xué)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)堅(jiān)持“強(qiáng)基礎(chǔ)、重實(shí)踐、高就業(yè)”的辦學(xué)指導(dǎo)思想，在課程設(shè)置方面參考了大量的數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)崗位的主要要求，明確相應(yīng)崗位人員應(yīng)具備哪些技能。加強(qiáng)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論教學(xué)，注重學(xué)生實(shí)際動(dòng)手技能教學(xué)，提高學(xué)生就業(yè)率。著力培養(yǎng)一批熟練掌握大數(shù)據(jù)挖掘與分析理論算法且實(shí)際操作能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析工程師。

數(shù)據(jù)科學(xué)是數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科融合的一門學(xué)科，其核心是統(tǒng)計(jì)學(xué)，所培養(yǎng)出的學(xué)生能夠具有更扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，學(xué)生能夠?qū)?shù)據(jù)分析的各種算法有更深刻的理解，也能使學(xué)生對(duì)算法進(jìn)行不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。我們對(duì)原有的應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行了修改，增設(shè)了數(shù)據(jù)科學(xué)模塊。數(shù)據(jù)科學(xué)方向的應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)的課程設(shè)置分為五個(gè)部分：

通識(shí)教育類課程：思想政治類課程、軍事理論、大學(xué)生職業(yè)生涯發(fā)展與規(guī)劃、大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)、大學(xué)生心理健康、創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)、體育、大學(xué)英語(yǔ)、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。

學(xué)科基礎(chǔ)類課程：數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、常微分方程、數(shù)學(xué)模型、最優(yōu)化方法、數(shù)值分析、實(shí)變函數(shù)、專業(yè)外語(yǔ)。

統(tǒng)計(jì)學(xué)類課程：概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過(guò)程、多元統(tǒng)計(jì)分析、時(shí)間序列分析、回歸分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)導(dǎo)論、抽樣調(diào)查、非參數(shù)統(tǒng)計(jì)。

數(shù)據(jù)科學(xué)類課程：Python程序設(shè)計(jì)、R程序設(shè)計(jì)、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)技術(shù)及其應(yīng)用、數(shù)據(jù)挖掘案例分析、深度學(xué)習(xí)原理及應(yīng)用。

實(shí)踐類課程：軍事技能訓(xùn)練、思政課實(shí)踐、Python程序?qū)嵺`、R程序?qū)嵺`、數(shù)據(jù)科學(xué)課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)技能實(shí)踐、應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)。

4教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)、考核方式

4.1教學(xué)模式

目前我國(guó)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式主要是應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，我們的理念是“強(qiáng)基礎(chǔ)、重實(shí)踐、高就業(yè)”。理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)之間實(shí)現(xiàn)定向銜接，實(shí)踐教學(xué)符合社會(huì)對(duì)人才素養(yǎng)的要求。理論教學(xué)采取“半討論式”授課方式，翻轉(zhuǎn)課堂，傳幫帶等形式，讓學(xué)生增強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的和興趣;實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取隨堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)，案例實(shí)驗(yàn)教學(xué)等形式，將學(xué)生將課堂上掌握的理論與解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)際能力有效結(jié)合起來(lái)。目前我校實(shí)踐教學(xué)采取研發(fā)程序、算法應(yīng)用、參加競(jìng)賽、報(bào)考各類證書等，從各個(gè)方面增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)操能力。將一些性質(zhì)相近或相關(guān)的課程組成的結(jié)構(gòu)合理，層次清晰，相互銜接，相互配合，相互支持的課程群，建立基礎(chǔ)類課程群（數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、解析幾何、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)）、統(tǒng)計(jì)類課程群（多元統(tǒng)計(jì)分析、回歸分析、時(shí)間序列分析、抽樣調(diào)查、非參數(shù)統(tǒng)計(jì)）、實(shí)驗(yàn)類課程群（Python程序設(shè)計(jì)、R語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、Java程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘案例課）。

4.2實(shí)踐教學(xué)

在大數(shù)據(jù)背景下，實(shí)踐教學(xué)的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)要大于理論教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)要以學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)為重點(diǎn)。本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)分為四種模式：（1）統(tǒng)一實(shí)踐：校內(nèi)集中實(shí)習(xí)（數(shù)據(jù)科學(xué)課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)技能實(shí)踐）、校外實(shí)習(xí)基地實(shí)習(xí)。（2）特長(zhǎng)實(shí)踐：針對(duì)優(yōu)秀學(xué)生指導(dǎo)制作網(wǎng)站、小游戲程序等成果性實(shí)踐。（3）數(shù)據(jù)挖掘中心：帶領(lǐng)學(xué)生參與老師的科研項(xiàng)目。（4）參加競(jìng)賽和考取資格證書：數(shù)據(jù)挖掘競(jìng)賽、市場(chǎng)調(diào)查大賽、數(shù)據(jù)分析師證書。通過(guò)實(shí)踐最終使得畢業(yè)生既有深厚的數(shù)據(jù)科學(xué)理論基礎(chǔ)，又具有實(shí)戰(zhàn)能力能夠?yàn)槠髽I(yè)接收。

4.3考核方式

改變現(xiàn)有的以期末考試、平時(shí)出勤和作業(yè)成績(jī)?yōu)橐惑w的課程考核體系。重點(diǎn)加強(qiáng)以考核學(xué)生能力為主，多角度全方面的實(shí)踐教學(xué)考核方法，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)過(guò)程的全跟蹤考核。考核方式分為四大塊：期末卷面成績(jī)，期中測(cè)試成績(jī)，單元在線測(cè)試成績(jī)，平時(shí)成績(jī)。其中平時(shí)成績(jī)又包括：出勤成績(jī)，作業(yè)成績(jī)，課堂表現(xiàn)成績(jī)。每一項(xiàng)成績(jī)各占有一定比率，根據(jù)不同學(xué)科，比率有所調(diào)整。實(shí)踐教學(xué)采用上機(jī)實(shí)操與案例分析報(bào)告相結(jié)合的形式，上機(jī)實(shí)操學(xué)生用Python或R實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析任務(wù)，考核學(xué)生算法的理解和軟件實(shí)現(xiàn)能力;對(duì)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果形成分析報(bào)告。

5結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)科學(xué)是一個(gè)符合國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃的新興交叉型學(xué)科方向，高校在制定專業(yè)人才培養(yǎng)方案時(shí)，應(yīng)以行業(yè)需求為導(dǎo)向、充分發(fā)揮數(shù)學(xué)優(yōu)勢(shì)，與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，培養(yǎng)新型的社會(huì)人才。本文根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研、社會(huì)需求及學(xué)生發(fā)展?fàn)顩r，修訂培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程體系，改進(jìn)教學(xué)模式，豐富實(shí)踐教學(xué)方法，調(diào)整考核方式，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)分析人才需求相吻合的教學(xué)體系。從我校應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)效果來(lái)看，我們對(duì)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)課程體系進(jìn)行的改革在人才培養(yǎng)方面已經(jīng)取得了一些顯著的效果，提高了就業(yè)廣度和就業(yè)率，寄望在后續(xù)課程教學(xué)中能不斷探索和完善。

基金項(xiàng)目：黑龍江省教育科學(xué)規(guī)劃青年專項(xiàng)課題，“工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下石油工程專業(yè)高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐”項(xiàng)目編號(hào)：GBD1317020;黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目，“數(shù)據(jù)科學(xué)方向人才培養(yǎng)改革與創(chuàng)新研究”項(xiàng)目編號(hào)：SJGY20180071。

作者簡(jiǎn)介：周少華，（1982-6），男，漢，黑龍江七臺(tái)河，碩士研究生，東北石油大學(xué)，副教授，數(shù)據(jù)科學(xué)教學(xué)及應(yīng)用研究。

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