應用型本科大數據專業人才培養方案研究及教學實踐

張嘉焱 張嘉勇

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?應用型本科大數據專業，需對照“新工科”和“工程教育認證”的要求，結合行業對大數據人才的需求制定人才培養方案;著力于應用型師資隊伍建設，革新教學方法和手段;以賽促學、以證促學，提升學生的創新創業能力。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?應用型本科;大數據;人才培養;課程體系

[中圖分類號] ?G647 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號] ?2096-0603（2022）03-0175-03

當前，大數據產業市場高速增長，為了適應產業發展需要，教育部于2016年公布新增大數據專業，設立大數據相關專業的學校數量呈井噴式增長，各校都在積極摸索大數據專業的建設與實踐。數據科學與大數據技術專業（以下簡稱大數據專業）是以大數據為研究和分析對象，以計算機科學、數學和統計學作為基礎的多學科交叉融合專業，課程難度大，門檻高。

一、大數據專業建設現狀

（一）專業人才培養目標不明確

由于對產業發展需求、行業應用需求以及崗位核心能力需求的調研不足，很難準確地制定專業人才的培養目標，專業為社會的服務方向不明確。

（二）專業課程體系有待完善

由于人才培養目標不夠明確，服務方向不清晰，課程體系還有較大的完善空間，沒有形成標準統一的課程體系;實踐環節存在基礎實驗設施落后、與行業需求相脫節等問題。

（三）專業師資力量薄弱

大數據專業涉及的學科知識面及工程技術比較廣泛，教學難度大，對教師的要求較高，需要兼具理論知識和實踐能力，能夠勝任該專業理論和實踐教學的教師極其缺乏。

（四）缺少合適的教材

大數據專業的教材建設處于起步階段，適合高校教學的教材較少，尤其缺少權威的優秀教材。以數據科學與大數據技術導論課程為例，作為課程教材其應涵蓋知識點的廣度及深度，至今仍處于討論中，缺乏權威性教材。

（五）實踐平臺亟待建設

大數據專業具有較強的實踐性，實踐平臺不僅需要提供開發環境，還需要提供真實的行業數據供學生分析與操作。目前平臺建設難以“真刀真槍”地進行工程實踐教學。

二、人才培養方案制定的依據

應用型大學的使命是服務區域（行業）經濟社會發展，培養應用型人才。專業人才培養方案的制定，需要對照新工科以及工程教育認證對專業建設的要求，需要充分結合產業發展需求和行業應用需求。

（一）新工科的要求

新工科旨在培養具有良好人文素養、協作精神、可持續發展、終身學習能力，以及實踐、創新能力強的高素質復合型人才。大數據專業需要緊跟大數據技術的發展和產業需要，謀求“特色”“精準”的人才培養模式。[1][2]

（二）工程教育認證的要求

工程教育認證是對本科高等教育工程類專業開展的一種合格評估，在制定培養目標時，要求充分考慮學校定位、專業具備的資源條件、社會需求和利益相關者的期望等;要求培養目標能夠說明學生畢業5年左右從業的專業領域、職業特征和所具備的職業能力;培養目標的制定過程要求有有效的調研及合理的預測。[3]

（三）行業企業對大數據人才的需求

根據對行業企業對于大數據人才需求的調研，對專業所對應的部分核心崗位、職業能力以及需要的知識技能梳理見表1（文末）。[4][5]

三、大數據專業人才培養方案

基于新工科和工程教育認證對專業建設的要求和理念，大數據專業人才培養方案的制定需要有企業行業專家參與，需要建立有學校、地方、行業和用人單位共同參與的專業指導委員會制度。

（一）專業人才培養方向

根據“應用型大學”的辦學宗旨，湖南交通工程學院確定本專業主要為社會培養大數據開發及大數據分析兩類人才，人才培養方向及能力描述如下：

1.大數據開發人才：該類人才能熟練掌握本專業與開發能力相關的基本理論及相關技能，例如：熟悉 Hadoop、Spark等主流大數據平臺，具備大數據系統的分析、設計、開發等實踐能力以及創新思維，是能夠勝任大數據處理及大數據系統開發與構建工作的專業應用型人才。

2.大數據分析人才：該類人才具有良好的數學基礎與數學思維能力，掌握信息與數據科學的基礎理論與技能，能熟練使用numpy、scipy、pandas、matplotlib模塊完成數據分析及展示，掌握基于企業級的數據分析技能與綜合應用能力，是能夠勝任大數據分析與輔助決策的專業應用型人才。

（二）人才培養目標

湖南交通工程學院大數據專業的培養目標設定為：讓學生掌握面向大數據應用的計算機科學、統計學、數學基礎知識，系統學習數據建模、數據管理、數據分析的基本理論方法和技能;同時具備自然科學和社會科學等領域中大數據的應用分析技能。本專業學生在系統的專業技術訓練基礎上，應具備廣泛的數據應用視野。學生畢業后將能從事交通大數據、金融大數據、健康大數據等各類應用領域大數據分析挖掘、大數據系統開發等技術工作。

（三）課程體系

基于兩個培養方向，圍繞培養目標，設計課程體系要體現產出導向、突出能力培養。課程體系的制定要邀請企業和行業專家參與，參考行業大賽以及“X”證書的要求，動態修訂課程體系，以保證課程內容能及時更新并與行業實際發展需求相適應[2][6]。專業課程體系包含理論課程體系和實踐教學體系兩大部分，見文末圖1。

1.理論課程體系，從通識能力、專業能力及提升能力三方面對學生進行培養。通識類課程主要普及學生自然科學、人文、社科等方面的基本知識，使學生能夠健康、全面地發展。專業類課程旨在讓學生扎實地掌握本專業的理論基礎知識與基本技能，能夠靈活運用所學知識與技能從事工程實踐活動。提升類課程重點培養學生大數據集成開發能力，能綜合運用大數據平臺技術、數據挖掘及數據分析技術完成行業數據分析任務。

2.實踐教學體系，培養學生綜合運用知識解決實際問題的能力。實踐教學要實現課程內容與職業標準、教學過程與生產過程對接，圍繞大數據的整個生命周期，培養學生解決復雜問題的能力。實踐教學包括實驗教學、實習實訓、社會實踐、畢業論文（設計）與綜合訓練等各個環節，目標是能有50%以上的畢業論文（設計）在實踐教學中完成。

四、應用型師資隊伍建設

大數據專業是新興專業，師資隊伍是專業發展的瓶頸，需要多舉措建設師資隊伍。

（一）培養“雙師型”教師

一方面不拘一格地從企業或公司的大數據項目一線，招聘數據工程師作為兼職專業教師;另一方面每年安排學院教師到相關企業公司轉崗參與實際項目的研發，將日常講授的理論知識與實際項目相結合，以提高教師的雙師素質。

（二）專業教師的自身充電

鼓勵專業教師多參加與大數據相關的研討會及實踐技能培訓，以提高自身的專業技能;鼓勵教師多指導學生參加行業大賽，提升自身及學生的實踐與創新能力;鼓勵教師積極申請大數據專業的橫向、縱向課題，撰寫教改及科研論文，通過科研促進教學。

五、教學方法與手段的革新

該專業技術體系復雜，實踐性強，必須革新傳統的教學方法與手段。課堂教學中要體現以學生為中心，盡量實現“理實一體”的教學模式。教學方法上應注重技術應用情境、問題導向，多倡導PBL教學法，項目式課程設計，實際案例教學。

以機器學習及其應用課程教學為例，完全實現“理實一體”教學模式。理論教學部分，以屏幕分享的方式講解算法，演示算法的Python代碼實現;實驗部分，教師提供行業中真實的數據集，讓學生進行驗證性的實驗分析，在實驗中掌握算法應用，培養數據模型思維。課程還有綜合性的項目研究環節，學生3人/組，1人負責設計數據項、收集數據集;1人負責機器學習代碼實現及數據可視化;1人負責項目報告以及項目研究視頻制作。事實證明，該課程的教學充分調動了學生自主學習的積極性。通過小組項目研究，鍛煉了學生實際解決問題的能力，培養了學生團隊協作的能力。

六、以賽促學，以證促學

大數據專業培養的學生，需要能熟練運用大數據技術解決行業企業復雜的實際問題。國內很多大賽對于學生的培養具有風向標作用。例如，全國數學模型競賽，自2019年出現的C題型，屬于經濟管理類數據分析輔助決策問題，是數學建模與數據分析技術相結合解決行業復雜問題的典范;由工業和信息化部人才交流中心主辦的藍橋杯大賽，其賽題始終圍繞當前社會發展急需的信息技術專業重點領域的問題，能有效引領高校學子IT技能以及創新能力的培養。

（一）以賽促學

帶領學生積極參加大賽、認真研究賽事，能很好地促進專業的教育改革。首先，大賽能促進我們發現人才培養的差距;其次，大賽設置的比賽項目，往往反映了行業的最新問題和科技前沿，而人才培養方案往往滯后于技術發展。因此，大賽能引領我們及時動態地修訂與行業發展需求相適應的課程體系。

（二）以證促學

“1+X”證書制度是國家職業教育的一項基本制度，X證書本身就體現了一種市場需求。目前，教育部發布的與大數據相關的X證書，就涉及大數據平臺運維、大數據工程化處理與應用、大數據分析與應用、大數據應用開發等產業方向。組織引導學生有選擇地考證，能有效地提升學生創業就業的能力。

七、總結

大數據專業建設還處于摸索階段，我們需要堅持“學生中心、產出導向、持續改進”的理念，密切跟蹤行業企業需求，在教學實踐中不斷積累經驗，完善課程體系，著力于應用型師資隊伍建設，踐行革新的教學方法和手段，著重學生就業創業能力的培養，為社會輸送高素質的應用型人才！

參考文獻：

[1]王元卓，隋京言.新工科背景下的大數據專業建設與人才培養[J].中國大學教學，2018（12）：35-42.

[2]尹波.新工科背景下大數據專業課程體系研究和實踐[J].計算機時代，2021（7）：98-100，103.

[3]馮勇，徐紅艷.工程認證理念下數據科學與大數據專業建設探究[J].遼寧大學學報（自然科學版），2021，48（1）：88-91.

[4]周歡，江兆銀.產教融合背景下的大數據技術與應用專業建設[J].計算機教育，2021（9）：108-112.

[5]葉惠仙.以大賽引領大數據專業人才培養方案建設的實踐[J].電腦與信息技術，2020，28（4）：79-83.

[6]關金金，莊彥.“1+X”證書試點制度下的大數據技術人才培養模式分析研究[J].科教文匯（中旬刊），2021（8）：136-138.

◎編輯 薛直艷