數據科學與大數據技術新工科專業創新型卓越工程人才培養模式探索

鐘茂生　吳水秀　羅瑋　漆志群　曾雪強

［摘 要］該研究在傳統課內實踐教學基礎上，圍繞新工科專業創新型卓越工程人才培養關鍵要求，提出“項目驅動、競賽激勵、教師指導、學研結合”的課外實踐教學改革總體思路。這個改革通過推行師徒式本科生導師制，實施項目驅動策略，采用“一中心三階段”競賽培養機制，有針對性地培養學生解決實際工程問題的能力以及創新意識與創新能力，采用“雙主體多形式”獎勵激勵機制，確保創新型卓越工程人才培養的可持續性，歷經數年專業建設實踐探索，逐漸形成了數據科學與大數據技術新工科專業“12345”創新型卓越工程人才培養新模式，對學生培養質量提升、教師發展和專業建設具有積極促進作用，取得了不錯的成效，對其他新工科專業人才培養具有借鑒作用。

［關鍵詞］數據科學與大數據技術；創新型卓越工程人才；培養模式；項目驅動；競賽激勵；師徒式本科生導師制；學研結合

［中圖分類號］ G64 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）16-0105-05

2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后奏響了“復旦共識”“天大行動”“北京指南”新工科建設的三部曲[1]，并發布了《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》《教育部辦公廳關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索促成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗。新工科要重視培養創新型卓越工程人才，以適應當今新科技、新工業和新經濟時代的人才需求。數據科學與大數據技術專業屬于典型的新工科專業[2]，旨在培養學生具有大數據思維以及掌握計算機理論和大數據處理技術，并能針對大數據應用中的各種典型問題提出解決辦法，具有將領域知識與計算機技術、大數據技術融合且創新性解決實際工程問題的能力，能夠從事大數據研究和應用系統開發工作。

數據科學與大數據技術專業實踐教學是培養學生創新意識和提高學生運用數據科學技術解決實際工程問題能力的主要途徑[3]。現有的專業實踐教學體系通常包括課程實驗、課程設計、實習實訓、企業項目實戰、畢業設計等實踐教學環節。這些實踐教學環節有助于學生掌握專業基礎知識和基本技能，但課程實驗、課程設計和畢業設計往往對學生創新能力和工程實踐能力培養作用有限；實習實訓相當于要派學生到企業現場去參與，涉及交通住宿安全等現實問題；企業項目實戰通常涉及商業秘密，一般不會直接交給本科生來開展。此外，培養方案中安排的外派實習通常是考研備考時間。因此，現有的專業實踐教學體系實施效果往往不理想，容易重形式、走過場，難以達到創新型卓越工程人才的培養要求。

筆者從新工科概念提出后就開始探索如何培養計算機類新工科專業創新型卓越工程人才。筆者所在學院2017年所申報的數據科學與大數據技術專業經教育部批準后，如何培養這個專業創新型卓越工程人才問題隨即擺在眼前。本研究圍繞新工科專業“創新型”和“卓越工程人才”這兩個核心要求，提出以“項目驅動、競賽激勵、教師指導、學研結合”的課外實踐教學改革總體思路，通過學科競賽培養學生的創新意識，通過項目驅動培養學生解決實際工程問題的能力，在筆者所在學院數據科學與大數據技術專業數年的實踐探索中形成了數據科學與大數據技術新工科專業“12345”創新型卓越工程人才培養新模式，取得了良好的效果。

一、數據科學與大數據技術新工科專業創新型卓越工程人才培養的總體思路與新模式

本研究針對新工科創新型卓越工程人才培養的要求，結合數據科學與大數據技術新工科專業建設的現狀和特點，借鑒現有計算機大類專業在培養學生實踐能力方面的經驗，提出以培養學生的創新精神、拼搏精神和團隊意識為重要目標，充分發揮現有科創平臺和獎勵激勵機制以及科教融合、產教融合協同育人機制，實施以“項目驅動、競賽激勵、教師指導、學研結合”為總體思路的課外實踐教學改革方案，調動教師指導和學生參與的積極主動性，切實提升課外實踐教學的質量和水平。數據科學與大數據技術新工科專業課外實踐教學改革的總體思路如圖1所示。

傳統的專業實踐教學有助于學生掌握專業基礎知識和基本技能，但對于學生創新能力和解決實際工程問題能力的培養支撐不足。因此，筆者提出構建面向數據科學與大數據技術新工科專業“12345”創新型卓越工程人才培養新模式。

上述人才培養新模式的基本內涵包括以下幾個方面：一是瞄準1個目標即培養學生的工程實踐能力、創新實踐能力；二是探索項目研發、學科競賽2條課外實踐新途徑，通過項目研發培養學生的工程實踐能力，通過學科競賽培養學生的創新實踐能力；三是利用學校大學生雙創中心、學院大學生科技創新平臺、學院省級科研平臺3類平臺；四是培養學生提出問題能力、分析設計能力、組織實施能力、實踐創新能力4種能力；五是達到“5個一”要求，學生在大學期間必須至少參加1次計算機信息技術競賽，至少參與1個項目的研發，至少獲得1項科技成果（如學術論文、專利、軟件著作權），至少獲得1種職業資格證書，至少獲得1次學業獎勵。

二、數據科學與大數據技術新工科專業創新型卓越工程人才培養的主要措施

針對現有實踐教學開展效果不理想、容易重形式走過場的問題，筆者根據新工科專業創新型卓越工程人才培養的關鍵要求，在學科競賽和項目研發上提出創新辦法，采用以下措施來解決現有實踐教學中存在的問題。

（一）通過實施師徒式本科生導師制和項目驅動策略來解決學生工程實踐能力培養問題

在學生大二上學期開始推行師徒式本科生導師制，指導老師對學生的學習、思想品德培養、未來發展規劃進行指導，直到學生畢業為止。在學習方面，重點是加強學生的實踐動手能力培養，由指導老師布置具體的科研任務。學生在大學期間全程參與教師科研項目，在導師指導下利用課余時間采取邊教邊學、邊學邊做的方式，將所學知識應用于科研任務完成當中，提高解決工程實際問題的能力。表1是本科生導師提供的一些項目名稱，這些項目結合數據科學與大數據技術專業的特點，助力解決校內缺乏大數據真實環境的問題。

（二）采用“一中心三階段”競賽培養機制來培養學生的創新意識和創新能力

“一中心三階段”競賽培養機制中的“一中心”是指以學生創新能力培養為中心，“三階段”是指將學生從新生入校開始的培養全過程由淺入深地劃分為基礎普及、進階訓練和競賽實戰3個階段。本科生導師和競賽指導老師協同指導學生參加ACM-ICPC國際大學生程序設計競賽、“藍橋杯”全國軟件和信息技術專業人才大賽、“挑戰杯”全國性的大學生課外學術實踐競賽、中國大學生計算機設計大賽、中國大學生服務外包創新創業大賽、全國大學生數學建模競賽等主要競賽。通過指導學生參與學科競賽，使學生的創新實踐能力得到顯著增強，教師的項目研發或競賽指導水平也得到鍛煉和提高。

（三）采用“雙主體多形式”獎勵激勵機制，調動教師指導和學生參與項目與競賽的積極性、主動性，確保創新型卓越工程人才培養的質量與可持續性

“雙主體多形式”獎勵激勵機制中的“雙主體”是指對參與項目研發和學科競賽獲得成果的學生和指導老師進行獎勵激勵；“多形式”是指對學生進行學分認定、評優評先、物質獎勵、碩士推免加分等多形式獎勵激勵，對教師則是將成果作為年度考核、聘期考核、評優評先、職稱晉升等獎勵激勵的業績依據。通過采用“雙主體多形式”獎勵激勵機制，引導學生積極、主動、認真地參與多種專業競賽，促使學生不斷提高自主學習能力，助力培養學生的創新精神和實踐動手能力，提高人才培養質量，也讓指導老師能全身心投入學生指導過程中，通過獎勵激勵增強指導老師的獲得感和成就感，確保數據科學與大數據技術專業創新型卓越工程人才培養的質量和可持續性。

三、數據科學與大數據技術新工科專業人才培養新模式探索實踐效果

（一）學生培養質量顯著提升

數據科學與大數據技術專業學生的創新實踐能力和工程實踐能力得到顯著提升，在論文發表、競賽獲獎、軟件著作權/專利申請方面成績突出，與學院其他專業相比，推免生的數量和比例指標明顯占優，如表2、表3和表4所示。從表2可以看出，數據科學與大數據技術專業2022屆（2018級）、2023屆（2019級）學生的推免生比例均遠大于學院其他3個專業的相關比例。從表3可以看出，數據科學與大數據技術專業學生參與學科競賽和競賽獲獎的人次所占比例很大，學生的綜合成績排在學院前列，本專業2022屆和2023屆推免生人數分別占學院推免生總人數的40%和42.86%。從表4可以看出，數據科學與大數據技術專業多位學生在本科期間發表了高水平論文，其中2022屆的彭龍同學因發表了多篇高水平的學術論文而成為中國科技大學推免生，其他學生獲推免資格。

（二）教師指導水平顯著提高

數據科學與大數據技術專業教師在項目研發指導和競賽指導方面積累了豐富經驗，指導水平顯著提高，多位教師獲評為省級競賽優秀指導老師等榮譽。通過推行師徒式本科生導師制，實施師生雙向選擇，給專業教師追求專業成長的壓力和動力，推動專業教師不斷提高自己的水平，使教師在學生指導和競賽指導方面不斷積累經驗，提高指導水平，部分教師分別獲得江西省大學生科技創新與職業技能競賽組織工作先進個人、競賽優秀指導老師、學生社團優秀指導老師、校級百優論文指導教師、“三全育人”先進工作者、“十佳”優秀教師等榮譽稱號。

（三）專業影響力顯著擴大

經過近幾年的專業建設，數據科學與大數據技術專業被立項為“雙萬計劃”一流培育專業，擴大了這個專業在江西省的影響力，吸引了南昌工程學院、萍鄉學院、新余學院、九江學院、上饒師范學院等多所省內高校來學院參觀學習。高校人工智能與大數據創新聯盟對國內715所高校的數據科學與大數據技術專業教育教學綜合實力進行排名，江西師范大學數據科學與大數據技術專業排名第118位，排位居前16.5%，綜合實力為A-類[4]；新高考網（2023年6月23日）數據顯示，江西師范大學的數據科學與大數據技術專業國內排名第130位，排位居前18.2%[5]。

四、結語

數據科學與大數據技術作為近幾年開設的新工科專業，如何培養面向新工科專業創新型卓越工程人才，是相關高校人才培養和專業建設要探索的重要課題。本文在傳統課內實踐教學基礎上，圍繞新工科專業創新型卓越工程人才培養關鍵要求，提出“項目驅動、競賽激勵、教師指導、學研結合”的課外實踐教學總體思路：通過推行師徒式本科生導師制和項目驅動策略來培養學生解決實際工程問題的能力；采用“一中心三階段”競賽培養機制培養學生創新實踐能力；通過實行“雙主體多形式”獎勵激勵機制，調動教師指導和學生參與項目及競賽的積極主動性，確保創新型卓越工程人才培養的質量與可持續性。經過數年的專業建設實踐探索，數據科學與大數據技術新工科專業逐漸完善并形成了“12345”創新型卓越工程人才培養新模式。實踐表明，本文所提出的改革措施和人才培養新模式對學生培養、教師發展和專業建設發揮了積極的促進作用，取得了不錯的成效，對其他新工科專業人才培養具有一定的借鑒作用。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 全面推進新工科建設[J].中國高等教育，2021（2）：4.

[2] 章立亮.產教融合下地方高?！靶鹿た啤苯ㄔO的實踐探索：以數據科學與大數據技術專業為例[J].寧德師范學院學報（自然科學版），2021，33（2）：124-129.

[3] 魏凌華，徐成振，胡國亮.數據科學與大數據技術專業實踐教學體系研究[J].淮北師范大學學報（自然科學版），2021，42（4）：83-87.

[4] 高校人工智能與大數據創新聯盟.高校大數據專業排行榜 2022全國715所高校數據科學與大數據技術專業教育教學綜合實力一覽表[EB/OL].（2022-05-23）[2023-02-20].https：//www.163.com/dy/article/H82GR19M0532N2UB.html.

[5] 數據科學與大數據技術專業大學全國排名（2023最新排行榜）[EB/OL].（2023-06-23）[2023-07-06].https：//www.hfplg.com/dxpm/10872.html.

［責任編輯：龐丹丹］