新工科背景下理學大數據專業建設的探索與實踐

戴宏亮， 戴宏明

摘? 要： 在新工科背景下，探索理學大數據專業的建設，提出理學大數據專業建設借鑒新工科、工程教育認證、CDIO模式等理念。從修訂特色人才培養方案、打造過硬教學團隊、構建面向國際化課程體系、融合“產、學、研、用”四層次實踐教學平臺、營造多元學生創新創業環境等方面，探討了理學大數據專業建設和應用型人才培養的路徑和策略。

關鍵詞： 新工科; 理學; 大數據; 工程教育; 專業建設

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2022）01-86-04

Exploration and practice of the construction of science big data

specialty in the context of New Engineering

Dai Hongliang1， Dai Hongming2

（1. School of Economics and Statistics， Guangzhou University， Guangzhou， Guangsong 510006， China;

2. School of Information and Automation， Guangdong Polytechnic of Science and Trade）

Abstract： In the context of New Engineering， the construction of science big data specialty is explored， and it is proposed that the construction of science big data specialty learn from the concepts of New Engineering， Engineering Education Accreditation， CDIO mode and so on. The paths and strategies for the construction of science big data specialty and the training of applied talents are discussed on revising the characteristic talent training plan， building an excellent teaching team， building an international curriculum system， building a practical teaching platform with "production， learning， research and application" four levels fusion， and creating a diversified student innovation and entrepreneurship environment etc.

Key words： New Engineering; science; big data; engineering education; specialty construction

0 引言

隨著國家大數據戰略和人工智能戰略的實施，各種新興產業如同雨后春筍破土而出。面對大數據的爆炸式增長和新興產業的廣泛需求，大數據人才出現巨大缺口。自從2015年教育系統批準三所本科院校開始承辦數據科學與大數據技術專業（簡稱“大數據專業”），至今已有超過600所本科院校獲批大數據專業。在這600多所院校承辦的大數據專業中，其中有將近三分之一的院校由數學學院或者統計學院承辦，授予的學位為“理學”學位。在新工科背景下，如何進行理學大數據專業建設呢？這是很多理學大數據專業非常困惑的問題。筆者作為本校大數據專業負責人，從2017年本校申報大數據專業開始，開始了大數據專業艱辛富有挑戰的探索！目前，本校大數據專業高考錄取分數位居學校前列，學校每學期期待轉入本專業學生人數位居學校前列，遠超數學、統計學等同類理科專業，大數據專業已經成為本校最受學生歡迎的本科專業之一。

本文立足本校大數據專業建設實踐，探討理學大數據專業的建設路徑與舉措。

1 理學大數據專業建設理念

理學大數據專業雖然授予“理學”學位，但是專業構成來看，該專業由數學、統計學、計算機三個一級學科交叉形成，具備理論與技術兩方面的要求。因此，理學大數據專業建設不能遵循傳統理學專業的建設思路，其專業建設必須要有新的理念。

1.1 借鑒新工科理念

新科技革命和產業變革的時代浪潮奔騰而至，中國大地正如火如荼地掀起高等教育“質量革命”的浪潮。新工科[1-2]建設主要面向所有授予“工學”學位的專業，也就是工科專業。而理學大數據專業同樣可以借鑒新工科理念。首先，理學大數據專業本身就是大數據專業，屬于新興新工科專業的范疇，不能因為授予“理學”學位就變成了傳統的理學專業。其次，從理學大數據專業課程內容看，其課程由數學、統計學、計算機科學三者交叉形成。為了體現“理學”的理論要求，課程設置數學、統計學內容可以多一些，要求可以高一些。比如工學的高等數學應該換成數學分析;線性代數應該換成“高等代數”;概率統計應該分成兩門課程概率論和數理統計等。但是本專業大數據技術的內容不可或缺。大數據技術方面主要由計算機相關課程構成，必須學會技術然后動手解決問題。因此，理學大數據專業本質上具備“工學”相關屬性，借鑒新工科相關理念也是在情理之中。最后，通過借鑒新工科理念，達到以社會需求為導向設計培養目標，以學習實效為核心設置教學內容;全面落實“學生中心、產出導向、持續改進”的先進理念，持續提升本專業人才培養水平;以多主體共享協同育人機制，推進產教融合、校企合作的機制創新，深化產學研合作辦學、合作育人、合作就業、合作發展。

1.2 借鑒工程教育認證

理學大數據專業一般不會參加國際工程教育認證。但是，作為理工交叉、特別強調動手的應用型專業，主動借鑒工程教育認證標準對專業建設還是大有裨益。可以參考工程教育認證通用標準的所有七條大的標準，爭取專業建設能夠達到這七條大的標準中所有小的標準。借鑒工程教育認證對于理學大數據專業建設具有顯著意義。第一，2016年6月，我國正式成為《華盛頓協議》第18個締約國，這意味著我國工程教育認證體系與發達國家工程教育認證體系實現了國際實質等效。因此，借鑒工程教育認證理念，乃至下一步爭取通過工程教育認證，對于培養學生的國際化認同特別重要。第二，工程教育認證通過系統性、整體性與綜合性建設與改革，建立適應與引領產業經濟發展的可持續人才培養體系。理學大數據專業建設借鑒工程教育認證理念，不僅是完成工程教育認證的程序，而且是落實工程教育“學生中心”、成果導向、持續改進三個基本理念，實現理學大數據專業培養模式改進的重要舉措。

1.3 借鑒CDIO理念

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO模式是融合構思、設計、實現和運作于一體的工程教育理念，理論與實踐訓練有機結合，學生全程參與，致力于“做中學”和“基于項目的教學”[3-4]，著力培養學生的實踐與創新能力。理學大數據專業借鑒CDIO理念可以構建基于CDIO理念的理學大數據人才培養方案、課程教學體系、實踐實訓體系等，促進學生在理論和實踐方面的全面發展，同時培養學生運用知識解決實際問題的創新創造能力。

2 理學大數據專業建設路徑

要建設一個好的專業，不僅需要好的理念，而且需要踏踏實實的行動。根據筆者多年的專業建設經驗，我們要建設好理學大數據專業，必須從以下五個方面扎實努力行動。

2.1 修訂特色理學大數據人才培養方案

專業人才培養方案對于專業建設就像憲法對于國家建設一樣重要。因此，打造新工科[5-6]背景下能夠對接新興產業需求，并且能持續改進的理學人才培養方案，對于理學大數據專業建設至關重要。

首先，理學人才培養方案必須對接產業需求。在大數據人工智能時代，大數據人才將成為社會長期的需求。但是須考慮，社會到底需要數據科學家，還是數據分析工程師和數據產品應用工程師;理學大數據專業到底應該培養什么樣的人才呢。這兩個方面必須結合考慮，才能修訂有特色的理學大數據人才培養方案。我們應該積極參加大數據企業、機構主辦的相關會議，去一些大數據企業、機構調研，了解產業需求;有計劃、有步驟、有尺度地推動企業定制式的人才培養機制形成，在校企緊密合作中實現人才培養與市場需求的無縫接軌;邀請大數據企業、機構負責人、技術負責人等到學校開辦形式多樣的講座，在修改人才培養方案時，邀請學界專家和產業界專家來指導。

其次，理學人才培養方案必須緊跟國際前沿發展。當今世界一體化已經成為趨勢，科技沒有國界，積極走出去引進國外先進科技成果助力自身發展。我們可以從多種途徑學習國際國內一流高校大數據人才培養方案設置，借鑒其優點，用于改進人才培養方案設置。明確課程目標、設置課程、建立課程體系、組織和選擇支持課程目標實現的課程內容需要根據專業人才培養標準的要求進行。確定的質量評價方式要能夠有效衡量專業培養標準實現情況。

最后，我們需要保持對人才培養方案持續改進的理念，堅持每年一小改，四年一大改。

當今大數據人工智能時代，高新科技日新月異，社會對人才的需求也是不斷變化。因此，我們必須保持對時代的敬畏，同時堅持培養人才與社會同步的良好理念，持續改進人才培養方案。

2.2 打造過硬理學大數據專業建設團隊

高水平師資隊伍是高標準人才培養質量的重要保證。大數據專業由數學、統計學和計算機科學三個一級學科交叉形成，對師資帶來巨大的挑戰。怎樣才能應對這個挑戰呢？我們做了一些嘗試和探索，取得不錯的效果。①首先建立學科負責人、專業負責人、骨干教師、青年教師培訓、交流和深造的常規機制，做到每學期至少召開一次專業建設會議。②整合和優化現有教師隊伍。將統計系現有年青教師更多的引入到大數據專業教師隊伍，每位教師負責2-3門專業核心課程，在每門課程上課前一個學期進行試講。同時，聯系相關機構或者自行參加外面機構組織的培訓和交流，提升教學團隊的業務水平。③繼續改善和優化師資結構，引進本專業建設急需的人才，包括機器學習與大數據分析相關專業人才。④圍繞學科和專業建設，每年設立1-2個主題，聘請2-4名國內有影響的專家，來我校舉辦學術講座，開拓師生的學術視野。⑤引導團隊教師進行思想觀念方面的革命。逐步轉變專業教師以教為中心的觀念，樹立“以學生為主體、以教師為引導”的現代教育理念，一切為了學生的發展，為了學生未來能夠更好服務社會。要以產出為導向，改變原來課程導向的做法。同時，以能力為中心改進教學方法。

2.3 構建面向國際化的課程教學體系

大數據專業屬于對接新興產業專業，同時，肩負實現國家大數據戰略的重要責任。大數據技術知識更新日新月異，產業需求也在不斷改變，因此，構建面向國際化的課程體系至關重要。①充分了解國內外大數據技術人才培養的動態，及時調整課程體系的內容，始終保持課程體系的先進性和實用性。②設計與專業特色培養相適應的課程、教學內容、實踐項目，形成方向鮮明、結構合理的課程群。建設與專業特色培養相適應的課程教學資源。③與校外大數據企業、機構共建專業教學資源庫。④在課程教材資源開發時，大力推行基于項目的參與式學習、基于案例的討論式學習和基于問題的探究式學習等研究性學習方法。⑤充分運用各種在線教育資源，將混合式教學等教學方式與研究性學習相結合，最大限度地發揮課內課外、線上線下的教學資源效果。⑥適當的時候可以考慮組織教師自己編寫與產業接軌的教材，并積極引進國際、國內最新、與產業接軌的教材進行課堂教學。

2.4 融合產學研用四層次創新人才實踐教學平臺

要培養合格的對接新興產業的高級人才，必須創新實踐教學平臺。我們提出融合“產學研用”四層次創新人才實踐教學平臺。“產學研用”合作教育是指充分利用學校與企業、科研單位等多種不同教學環境和教學資源以及在人才培養方面的各自優勢，把以課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經驗、實踐能力為主的生產、科研實踐有機結合的教育形式。①以共建師資、共建平臺、共建專業教學資源、共建創新創業基地為主要內容，構建協同創新的校企全面戰略合作體系，達成合作共贏。②建設創新型集“學、研、訓、產”四位一體的具有國內一流水平的人才培養模式。共建在線云教育平臺和綜合實訓管理平臺。發揮產學融合創新作用，與學校共建校內創新創業基地。③建立多樣化、層次性的實踐教學環節。改革實踐教學的方法和途徑，強化工程實踐能力培養。建立包含實驗指導書、實驗報告、成果案例等內容的成套實驗教學資源。建立學生到企業或實踐教學基地實習的有效機制。由企業自帶項目來學校，全真模擬企業生產的過程和形式，進行畢業設計訓練。④注重校企合作教學與國內外知名企業和大學進行合作，外聘教師進行課程講授、專題培訓和前沿講座。將企業引入教學，協同進行課程實驗和實訓。

2.5 營造多元協作學生創新創業訓練環境

為把我國建設成為世界科技強國，必須盡早培養學生的創新創業觀念，同時給學生提供多元協作的教育生態環境。為了營造多元寫作學生創新創業訓練環境，可以從以下途徑著手。

①以創新創業教育為抓手，改革課程體系。優化通識課設置，面向全體學生開設研究方法、學科前沿、創業基礎、就業創業指導等方面的普惠性課程;將專業課程與創新創業教育有機融合，結合國家級、省級創新創業品牌賽事，為大多數學生開設創新創業類綜合課程;結合創新創業實踐，為少數有創新創業潛質和能力的學生開設實務類、指導類課程;將學生創新成果折算成課程學分，鼓勵學生積極參加創新活動。②加快創新創業教育優質課程信息化建設，自建、引進一批在線開放課程，建設內外結合、線上線下、依次遞進、有機銜接、科學合理的創新創業教育課程體系。③加強創新創業教育教材建設，組織高水平教師、企業界精英、政府職能部門相關專業人員、杰出校友編寫具有特色的教材和案例庫。④改善創新創業教育實踐條件，支持建設校內創新實驗室、創業訓練中心，支持建設校內大學生創新創業實踐基地。⑤明確教師創新創業教育責任，構建創新創業教育績效評價體系，增加實驗、實習、實訓教師在職稱晉升中的比例，將提高教師創新創業教育的意識和能力作為崗前培訓、課程輪訓、骨干研修的重要內容。以培養教學團隊為牽引，引導專任教師積極開展創新創業教育理論研究與教學實踐，產出一批示范性成果。建立創業就業導向的人才培養結構調整機制。⑥設置合理的創新創業學分，建立創新創業學分積累與轉換制度;將學生開展創新實驗、發表論文、獲得專利、科技制作等情況折算為學分，鼓勵學生參與課題研究、項目實驗等創新活動;放寬學生修業年限，允許調整學業進程、保留學籍休學創新創業。

3 結束語

本文基于本校大數據專業建設實踐，探討了在國家建設一流本科專業和新工科建設的背景下，理學大數據專業的建設問題。我們可以借鑒新工科、工程教育認證、CDIO等理念來革新傳統理學專業建設理念，使得理學大數據專業建設具備較好的理論基礎。同時，我們需要從人才培養方案制定、教學團隊建設、課程體系建設、實踐平臺建設、學生創新創業等多方面出謀劃策、久久為功。最后，我們希望本文的探討可以為理學大數據專業建設拋磚引玉。

參考文獻（References）：

[1] 王元卓，于建業.新工科背景下的大數據教學體系建設探析[J].大數據，2018，56：11-18

[2] 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

[3] 戴宏明，戴宏亮.新工科背景下基于CDIO理念的軟件工程應用型人才培養方案研究[J].計算機教育，2020（1）：64-67

[4] 戴宏明，戴宏亮.基于CDIO理念的《HTML5網站設計》課程教學模式構建[J].現代計算機，2019（10）：52-56

[5] 付含非，楊紅荃.“新工科”與高職院校產教融合的機理耦合、現實困境與優化路徑[J].教育與職業，2020（6）：5-12

[6] 郝莉，馮曉云，宋愛玲，等.新工科背景下跨學科課程建設的思考與實踐[J].高等工程教育研究，2020（2）：31-40