大數(shù)據(jù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與思考

王國胤　劉群　夏英　胡軍　于洪

摘 要：圍繞大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中的專業(yè)課程設(shè)置、實踐環(huán)境建設(shè)、教師能力提升和教學(xué)模式改革4個挑戰(zhàn)，以重慶郵電大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在大數(shù)據(jù)分析處理創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索為例，提出以程序設(shè)計開發(fā)和數(shù)據(jù)分析處理2類課程群為抓手、以培養(yǎng)健全的教師人才體系隊伍為目標，構(gòu)建培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)人才的創(chuàng)新實踐教學(xué)平臺，開展以領(lǐng)域工程問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法改革。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)智能處理；創(chuàng)新人才；關(guān)節(jié)點課程群；教師隊伍；實踐平臺

0 引 言

2008年末，卡耐基·梅隆大學(xué)教授發(fā)起業(yè)界組織計算社區(qū)聯(lián)盟（Computing Community Consortium），發(fā)表了一份有影響力的白皮書《大數(shù)據(jù)計算：在商務(wù)、科學(xué)和社會領(lǐng)域創(chuàng)建革命性突破》，首次提出了大數(shù)據(jù)的概念，明確了大數(shù)據(jù)真正需要的是新用途和新見解，而非數(shù)據(jù)本身，由此帶來了社會對人才需求的改變，計算機等相關(guān)信息專業(yè)人才培養(yǎng)也面臨新的挑戰(zhàn)[1]。

大數(shù)據(jù)概念一經(jīng)提出，引發(fā)的計算機技術(shù)變革勢如破竹。在這一技術(shù)發(fā)展催生下，智能科學(xué)與技術(shù)以及計算機科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專業(yè)如何培養(yǎng)大數(shù)據(jù)分析與智能處理的創(chuàng)新人才成為擺在教師面前的一個重要課題：挑戰(zhàn)一，如何將大數(shù)據(jù)分析與智能處理能力培養(yǎng)融入專業(yè)課程體系；挑戰(zhàn)二，如何以社會需求為牽引，培養(yǎng)專業(yè)教師的大數(shù)據(jù)分析與智能處理能力以提升教學(xué)水平；挑戰(zhàn)三，如何利用有限的資源搭建大數(shù)據(jù)工程能力訓(xùn)練的公共實踐和個性化創(chuàng)新系列實踐平臺；挑戰(zhàn)四，如何以領(lǐng)域工程問題為驅(qū)動探索培養(yǎng)大數(shù)據(jù)分析與智能處理人才的教學(xué)模式[2]。

1 打造核心知識體系，滲透數(shù)據(jù)思維

大數(shù)據(jù)智能處理創(chuàng)新人才首先必須有學(xué)科交叉的數(shù)據(jù)思維，還應(yīng)該有工程應(yīng)用能力。數(shù)據(jù)思維的來源植根于數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科交叉中，數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習(xí)、人工智能、數(shù)據(jù)庫、分布式系統(tǒng)等課程顯得尤為重要。因此，筆者針對智能科學(xué)與技術(shù)以及計算機科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)，以大數(shù)據(jù)創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標，順應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢，逐步確立了專業(yè)課程體系圍繞程序設(shè)計開發(fā)和數(shù)據(jù)分析處理能力培養(yǎng)兩條主線進行課程設(shè)置的方式，在課程群體系建設(shè)上進行了有益的嘗試。

最初構(gòu)建了以數(shù)據(jù)庫原理為核心的三層次大數(shù)據(jù)“關(guān)節(jié)點”課程群體系[3]。三層次體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)分析與智能處理能力的基本組成，即專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課和專業(yè)方向課，并遴選了9門課程作為該體系的關(guān)節(jié)點課程，見圖1（a）。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的進一步發(fā)展，在相應(yīng)的三層次中相繼加入了云計算與云服務(wù)、數(shù)據(jù)分析實踐，見圖1（b），并相繼開設(shè)了計算智能科學(xué)前沿、大數(shù)據(jù)分析與處理等前沿微課，將新知識、新思維、新方法及時傳授給學(xué)生，恰當?shù)貙?yōu)勢教學(xué)資源向“關(guān)節(jié)點”課程傾斜，重點保障“關(guān)節(jié)點”課程的教學(xué)質(zhì)量，對有效提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和特色起到了至關(guān)重要的作用。

2 建設(shè)健全的教師人才體系

通常意義上的創(chuàng)新人才指具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才，他們不僅表現(xiàn)出靈活、開放、好奇的個性，具有精力充沛、堅持不懈、注意力集中、想象力豐富以及富于冒險精神等特征，而且能夠充分運用所掌握的多學(xué)科交叉知識孕育出新的思維方法，能根據(jù)具體需求，采用有效方法和模型分析數(shù)據(jù)，并形成報告，為實際問題提供決策依據(jù)[4]。大數(shù)據(jù)分析與智能處理的核心價值仍在于應(yīng)用，而應(yīng)用不僅需要專業(yè)知識與數(shù)據(jù)思維相結(jié)合，更需要與實際工程領(lǐng)域問題相結(jié)合。

大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新人才的培養(yǎng)對智能科學(xué)與技術(shù)以及計算機科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)教師的能力水平提出了高要求。為了打造一支適應(yīng)大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求的教師隊伍，筆者進行了多角度的探索，不僅提升了教師隊伍的教學(xué)水平，而且?guī)恿私虒W(xué)質(zhì)量的提高。

2.1 以高水平科研為切入點打造一流師資隊伍

教師隊伍尤其需要不斷跟進相關(guān)科研技術(shù)的發(fā)展，參加各類高水平科研項目，準確把握最新前沿技術(shù)的發(fā)展。筆者依托重慶市計算智能重點實驗室和大數(shù)據(jù)智能計算示范型國家國際科技合作基地等一系列智能處理平臺，通過承接涉及網(wǎng)絡(luò)安全大數(shù)據(jù)、空間信息大數(shù)據(jù)、醫(yī)療圖像大數(shù)據(jù)、流程工業(yè)大數(shù)據(jù)等國家重點研發(fā)計劃，積極引導(dǎo)教師進入不同的科研項目，參與高水平的科學(xué)研究，提高并拓寬教師對科研領(lǐng)域熱點問題的掌握程度和學(xué)科視野。同時拿出專項經(jīng)費資助教師加入各級學(xué)術(shù)團體，包括中國計算機學(xué)會、國際電氣和電子工程師協(xié)會等，從另一渠道促進教師隊伍科學(xué)研究視野的提升。

2.2 多方聯(lián)合拓展師資隊伍的國際視野和工程能力

筆者依托計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院與美國康奈爾大學(xué)、加拿大里賈納大學(xué)建立的聯(lián)合實驗室，與美國、加拿大以及歐洲科學(xué)院院士等國際知名專家建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。首先依據(jù)學(xué)校對教師職稱評定必須具備的國外訪學(xué)以及企業(yè)掛職的剛性條件，選派教師到國內(nèi)外知名高校訪學(xué)，進入一些大企業(yè)掛職鍛煉，同時從中央專項和地方政府劃撥的團隊建設(shè)經(jīng)費中拿出一定比例?？钯Y助教師隊伍。由此引入國外先進科學(xué)理念和教學(xué)經(jīng)驗以及參與企業(yè)實際大數(shù)據(jù)工程項目積累的豐富寶貴實踐經(jīng)驗，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實踐能力方面起到了關(guān)鍵作用。近年來，這些舉措帶來的效果逐步顯現(xiàn)，學(xué)生在參與挑戰(zhàn)杯、互聯(lián)網(wǎng)+、ACM程序設(shè)計大賽、阿里天池大數(shù)據(jù)競賽、CCF大數(shù)據(jù)與計算智能大賽、數(shù)據(jù)可視化大賽等科技活動中屢屢獲獎。

2.3 引入一流領(lǐng)域資源營造教學(xué)師資隊伍成長環(huán)境

一流大數(shù)據(jù)領(lǐng)域知名專家和企業(yè)界人士的報告是為教學(xué)師資隊伍營造良好學(xué)術(shù)成長環(huán)境的最便捷的途徑。因此，筆者依托學(xué)院多次開展以大數(shù)據(jù)技術(shù)為專題的專場報告，邀請國內(nèi)外專家、知名學(xué)者和企業(yè)界人士進行報告。與此同時，為學(xué)生開辟第二課堂，讓他們有機會聆聽和接觸大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的新技術(shù)和新知識。近年來，為優(yōu)化師資隊伍結(jié)構(gòu)，筆者團隊不斷引入新鮮血液，共引進了數(shù)名海外大數(shù)據(jù)領(lǐng)域高層次人才及優(yōu)秀博士。新生力量不僅優(yōu)化教師隊伍的年齡結(jié)構(gòu)，而且有助于優(yōu)化教師的知識結(jié)構(gòu)。endprint

3 搭建優(yōu)質(zhì)系列實踐平臺

大數(shù)據(jù)分析與智能處理方向有很強的時代性，也有較為強烈的社會需求，與社會、相關(guān)企業(yè)的合作勢在必行。因此，只有整合政府、企業(yè)以及高校自身的公共資源，建立能夠面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的系列大數(shù)據(jù)實驗場，才能為鍛煉創(chuàng)新人才的數(shù)據(jù)分析能力提供實戰(zhàn)機會，使他們具備持續(xù)創(chuàng)新能力，并真正被市場接納[6]。筆者從3方面入手，整合了政府財政資源、社會企業(yè)資源、科研項目資源，分別打造了公共實踐平臺、行業(yè)特色平臺和個性化創(chuàng)新實踐平臺，為人才培養(yǎng)提供了有力支撐。

（1）爭取政府財政資源，建設(shè)大數(shù)據(jù)分析與智能處理培養(yǎng)的公共實踐平臺。依托學(xué)科優(yōu)勢，在中央專項資金和中地共建項目資金等財政經(jīng)費支持下，建設(shè)包括云計算、計算科學(xué)、大數(shù)據(jù)分析與智能處理等優(yōu)勢專業(yè)基礎(chǔ)實踐平臺，將計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)等有機融合，形成包含信息獲取、傳輸、處理到服務(wù)的系統(tǒng)性實踐平臺，充分保障了專業(yè)基礎(chǔ)實踐的開設(shè)。

（2）吸引社會企業(yè)資源建設(shè)大數(shù)據(jù)分析與智能處理培養(yǎng)的行業(yè)特色實踐平臺。通過開展共建、捐贈以及舉辦競賽等方式與國內(nèi)外大數(shù)據(jù)龍頭企業(yè)建立合作關(guān)系，建立了具有行業(yè)特色的大數(shù)據(jù)分析與智能處理實踐平臺，在人才培養(yǎng)的專業(yè)綜合實踐、專業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)中，為學(xué)生開設(shè)一系列與行業(yè)領(lǐng)域工程問題相關(guān)的大數(shù)據(jù)實驗。

（3）利用科研項目資源建設(shè)大數(shù)據(jù)分析與智能處理培養(yǎng)的個性化創(chuàng)新實踐平臺。通過寓教于研，筆者鼓勵本科生進入高水平科研項目建立起的實踐平臺，參與各類科研項目工作，將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，帶動學(xué)生個性化創(chuàng)新實踐的開展，培養(yǎng)其團隊協(xié)作精神，并夯實其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力。

4 開展領(lǐng)域工程問題驅(qū)動的互動式、多元化教學(xué)模式

筆者認為探討“在線微視頻課程+翻轉(zhuǎn)課堂+傳統(tǒng)課堂教學(xué)”相結(jié)合的混合教學(xué)模式，進行相應(yīng)的教學(xué)方式改革，可以改善教學(xué)質(zhì)量，更好地將知識傳授給學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，為課程改革起到實效[5-7]。近年來，我國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，無論是以百度、阿里、騰訊為代表的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，還是一批正在崛起的專職于大數(shù)據(jù)分析與智能處理的新興產(chǎn)業(yè)都需要大量的大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新人才，這類創(chuàng)新人才要能夠積極應(yīng)對全球工業(yè)4.0時代特有的以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的制造模式、流通模式、消費模式、商業(yè)模式的變革。因此，人才培養(yǎng)的關(guān)鍵是培養(yǎng)能適應(yīng)解決領(lǐng)域工程問題的高端專業(yè)數(shù)據(jù)人才[6]。

4.1 以慕課資源帶動探索線上線下教師與學(xué)生互動的教學(xué)和考核模式

為了將優(yōu)勢教學(xué)資源向“關(guān)節(jié)點”課程傾斜，重點保障“關(guān)節(jié)點”課程的教學(xué)質(zhì)量，筆者結(jié)合三層次大數(shù)據(jù)“關(guān)節(jié)點”課程群的實際情況，相繼在5門重點“關(guān)節(jié)點”課程中建立了“在線微視頻課程+翻轉(zhuǎn)課堂+傳統(tǒng)課堂教學(xué)”混合式教學(xué)模式。其中，數(shù)據(jù)挖掘課程以實際的工程問題為線索，將學(xué)院教師自制的慕課課程大數(shù)據(jù)分析與處理引入課堂，學(xué)生通過線上自主學(xué)習(xí)，教師在線下采用研討的方式解決學(xué)習(xí)中的難點和疑點；計算機科學(xué)導(dǎo)論借助思科網(wǎng)院提供的IT Essentials課程，將與物聯(lián)網(wǎng)、云計算相關(guān)的一部分教學(xué)內(nèi)容發(fā)布至網(wǎng)上供學(xué)生學(xué)習(xí)，很好地彌補了課堂學(xué)時不足的問題；還有程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)庫原理以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析都充分借鑒了MOOC 教學(xué)模式，引入優(yōu)質(zhì)慕課資源，在學(xué)校翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革項目的資助下，對教學(xué)手段進行精心設(shè)計，形成有效的線上線下聯(lián)動的教學(xué)模式。通過實踐發(fā)現(xiàn)，這些方式既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，又促進了教師與學(xué)生的互動，提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

為了滿足大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，筆者對大數(shù)據(jù)分析與智能處理能力培養(yǎng)相關(guān)課程實施了多元化的考試方式改革，使考核跟蹤到學(xué)生學(xué)習(xí)的每個階段。比如，在數(shù)據(jù)挖掘課程中，學(xué)生必須結(jié)合實際應(yīng)用問題，提出解決方案并予以實現(xiàn)，完整的作品答辯是期末成績評定的重要組成；在程序設(shè)計語言課程中，學(xué)生期末成績主要由機考成績構(gòu)成。諸如此類的考核方式改革在主要的關(guān)節(jié)點課程中均得到體現(xiàn)。

4.2 引入競賽機制，探索課賽結(jié)合的工程教學(xué)模式

引導(dǎo)學(xué)生參加各級各類由企業(yè)主辦的大數(shù)據(jù)競賽，是真正培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、提高學(xué)生大數(shù)據(jù)分析與智能處理能力的有效形式。從2005年開始，筆者就在數(shù)據(jù)庫原理課程的理論教學(xué)中實施了課賽結(jié)合的方式。在任課教師的指導(dǎo)下，學(xué)生以解決工程問題為目的開展理論課的學(xué)習(xí)，通過自主選題，帶著設(shè)計任務(wù)進行課程的學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中解決問題，完成任務(wù)，有效促進了理論與實踐的融合，推動了主動學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)的開展。這一教學(xué)方式后來演變成“重慶市高校數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序設(shè)計大賽”，該賽事堅持了10多年的時間，至今已成為重慶計算機學(xué)會的精品賽事，覆蓋了重慶各高校，并吸引了西南交大在內(nèi)的多所高校參與。這一課賽結(jié)合的課程教學(xué)模式，不僅使數(shù)據(jù)庫原理課程受益，而且在學(xué)院其他課程教學(xué)中形成了良好的課賽結(jié)合氛圍，更多的教師開始熱心指導(dǎo)學(xué)生參與競賽。這種教學(xué)模式既實現(xiàn)了課堂與競賽的互動，有效促進了理論與實踐結(jié)合，又真正培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和工程實踐能力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。

5 結(jié) 語

大數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)時代背景下，大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革勢在必行，只有做好核心知識體系、教師隊伍、實踐平臺以及教學(xué)模式的一系列改革，才能帶動大數(shù)據(jù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的內(nèi)涵式發(fā)展，提高人才的個性化和創(chuàng)新能力。經(jīng)過多年的實踐，筆者這一系列人才培養(yǎng)模式的研究和探索取得了一定的成就，希望能為其他高校人才培養(yǎng)提供有益參考。

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（編輯：孫怡銘）endprint