“新工科”背景下數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

陳 欣

（重慶工程學(xué)院大數(shù)據(jù)與人工智能學(xué)院 重慶 400056）

一、引言

“新工科”( Emerging Engineering Education，3E) 概念是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的[1]。2017年教育部分別召開了綜合性高校和工科優(yōu)勢高校的新工科建設(shè)研究討論會(huì)，提出了“新工科”建設(shè)的戰(zhàn)略規(guī)劃，并陸續(xù)發(fā)布了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，進(jìn)一步明確了“新工科”建設(shè)的內(nèi)涵及行動(dòng)指導(dǎo)思想，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》。提出以下7個(gè)方面的內(nèi)涵建設(shè)“探索建立工科發(fā)展新范式；問產(chǎn)業(yè)需求建專業(yè)，構(gòu)建工科專業(yè)新結(jié)構(gòu)問技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容；問技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，更新工程人才知識(shí)體系；問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段；問學(xué)校主體推改革，探索新工科自主發(fā)展、自我激勵(lì)機(jī)制；問內(nèi)外資源創(chuàng)條件，打造工程教育開放融合新生態(tài)；問國際前沿立標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)工程教育國際競爭力[2]。”在高等教育發(fā)展地方化和市場化趨勢日益明顯的趨勢下，加強(qiáng)工程教育認(rèn)證和“新工科”背景下數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系研究顯得至關(guān)重要。

重慶工程學(xué)院正處于“迎評促建”的關(guān)鍵時(shí)間，學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的內(nèi)涵是“以能力為中心，培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用專門人才為目標(biāo)”，以O(shè)BE理念推動(dòng)人才培養(yǎng)持續(xù)改進(jìn)[3]。根據(jù)兩年多的專業(yè)建設(shè)探索之路，深知數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)具有多學(xué)科交叉能力的大數(shù)據(jù)人才。該專業(yè)重點(diǎn)培養(yǎng)具有以下三方面素質(zhì)的人才：一是理論性的，主要是對數(shù)據(jù)科學(xué)中模型的理解和運(yùn)用；二是實(shí)踐性的，主要是處理實(shí)際數(shù)據(jù)的能力。三是應(yīng)用性的，主要是利用大數(shù)據(jù)的方法解決具體行業(yè)應(yīng)用問題的能力[4]。從這幾個(gè)要素來看，著力于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，是整個(gè)人才培養(yǎng)模式的核心問題，而實(shí)踐教學(xué)體系則[5]是保證和貫徹實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容實(shí)施與發(fā)展的體系，將實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)通過合理配置，構(gòu)建成以技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為主體，按基本技能、專業(yè)技能和行業(yè)應(yīng)用能力等層次，循序漸進(jìn)地安排實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，將實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)和任務(wù)具體落實(shí)到各個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中掌握必備的、完整的、系統(tǒng)的技能和技術(shù)。

二、專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建過程

研究“新工科”背景下數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系[6]，應(yīng)當(dāng)以“人才培養(yǎng)”方案為根本，校企合作為抓手，落實(shí)大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系中實(shí)踐環(huán)節(jié)的能力要求，在“新工科”的驅(qū)動(dòng)下，大數(shù)據(jù)技術(shù)等新興專業(yè)對工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新應(yīng)用能力方面提出了非常高的要求，特別是應(yīng)用型本科院校要不斷完善、實(shí)時(shí)更新實(shí)踐能力要求，因此在大數(shù)據(jù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建過程中需要通過對學(xué)生實(shí)踐能力的刻畫來反饋實(shí)踐教學(xué)體系的合理性。從而進(jìn)一步梳理大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系中的實(shí)踐能力，重構(gòu)大數(shù)據(jù)專業(yè)實(shí)踐課程體系，修訂人才培養(yǎng)方案，達(dá)到一個(gè)相互促進(jìn)的良性循環(huán)。

（一）人才培養(yǎng)方案中的專業(yè)實(shí)踐課程體系框架

我校堅(jiān)持“一條以貫穿四年素質(zhì)教育為主線、通識(shí)教育+專業(yè)教育+行業(yè)教育相融合的‘1+3’一體化”應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，在數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中將專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系劃分為五大模塊：課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)（實(shí)訓(xùn)）、綜合項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)[7]。就形式而言，雖與國內(nèi)絕大部分高?；鞠嗤?，但在具體實(shí)施的過程中，注重挖掘每一個(gè)模塊的內(nèi)涵和模塊間的遞進(jìn)關(guān)系，從時(shí)段安排、內(nèi)容組織、運(yùn)作模式上進(jìn)行重構(gòu)和精細(xì)化處理，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的全面提高，目前我校實(shí)踐教體系初步框架如圖 1所示。在此基礎(chǔ)上對大數(shù)據(jù)專業(yè)課程實(shí)踐能力模塊進(jìn)一步細(xì)化，以金融大數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目作為部分專業(yè)課程的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)[8]，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和教學(xué)的有機(jī)融合，構(gòu)建課堂內(nèi)外、校內(nèi)校外多維度實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，建立真正能提高學(xué)生實(shí)踐技能的實(shí)踐教學(xué)體系。

圖1 實(shí)踐教學(xué)體系初步框架

（二）大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)實(shí)踐課程體系的構(gòu)建原則

按照教師課堂授課和學(xué)生課外自學(xué)相結(jié)合的原則，進(jìn)一步提高課堂教學(xué)課程內(nèi)容含金量，適度匹配學(xué)生課外學(xué)習(xí)任務(wù)量，將相關(guān)知識(shí)應(yīng)用、技能訓(xùn)練等安排在課外完成，強(qiáng)化以學(xué)生為中心的、學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣養(yǎng)成及自學(xué)能力的培養(yǎng)。以學(xué)生能力為中心，從企業(yè)需求為目標(biāo)，結(jié)合專業(yè)實(shí)踐課程，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況形成有參考價(jià)值的“知識(shí)-能力”模塊圖，發(fā)揮大數(shù)據(jù)學(xué)院的專業(yè)優(yōu)勢，將自然語言處理技術(shù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的刻畫過程如圖2，將專業(yè)實(shí)踐課程能力的刻畫從教學(xué)課堂延伸到專業(yè)學(xué)習(xí)的第二課堂，比如競賽、網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)、工作室項(xiàng)目。真正實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力、溝通表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)溝通等綜合實(shí)力，培養(yǎng)更接近企業(yè)技術(shù)要求的應(yīng)用型人才。

圖2 學(xué)生學(xué)習(xí)能力的刻畫過程

（三）形成以“數(shù)據(jù)”為導(dǎo)向的專業(yè)實(shí)踐課程體系

在數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制定過程中，強(qiáng)調(diào)大數(shù)據(jù)處理的全過程，以“數(shù)據(jù)”為導(dǎo)向的思維形成大數(shù)據(jù)分析與大數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)兩條主線，分別以爬蟲工程師、數(shù)據(jù)分析工程師、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)工程師等崗位為依據(jù)，以小環(huán)套大環(huán)的形式，層層迭代，構(gòu)建了python課程設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集與處理課程設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)分析與挖掘課程設(shè)計(jì)，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)課程的實(shí)踐體系[9]。構(gòu)建課程與核心實(shí)踐能力的對應(yīng)關(guān)系，形成了具有特色的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)實(shí)踐課程體系如圖3所示，凸顯了我校的“3+1”人才培養(yǎng)模式的特色。

圖3 數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)實(shí)踐課程體系

三、專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建

先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和實(shí)訓(xùn)資源建設(shè)是提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的物質(zhì)保障，大數(shù)據(jù)學(xué)院利用 “校企合作、產(chǎn)教融合”的優(yōu)勢，與知名企業(yè)共建實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、課程資源庫和金融大數(shù)據(jù)高校研究中心，為學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境和質(zhì)量提供了保障平臺(tái)。

與南京云創(chuàng)大數(shù)據(jù)有限公司共建“大數(shù)據(jù)與人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”，投資300多萬元，擁有了可供300人同時(shí)進(jìn)行的大數(shù)據(jù)分析與處理實(shí)驗(yàn)室和人工智能實(shí)驗(yàn)室，為大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生提供了國內(nèi)一流的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境。

與騰訊共建“騰訊云大數(shù)據(jù)學(xué)院”，從培養(yǎng)方案制定、課程建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)條件建設(shè)等各方面展開合作。在課程資源建設(shè)方面，已取得明顯成效。目前已合作開發(fā)9門課程資源，后續(xù)還將陸續(xù)開發(fā)21門課程資源，課程資源涵蓋了數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)方向的理論課、實(shí)踐實(shí)訓(xùn)課，保證了專業(yè)課程教學(xué)與市場需求的有機(jī)接軌。

與重慶中鏈融合大數(shù)據(jù)有限公司共同申報(bào)“重慶市金融大數(shù)據(jù)智能應(yīng)用工程研究中心”，借助企業(yè)項(xiàng)目資源、技術(shù)資源等實(shí)現(xiàn)科研互助。篩選部分優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入“大數(shù)據(jù)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)組”，由中鏈融的企業(yè)工程師擔(dān)任實(shí)習(xí)導(dǎo)師，根據(jù)其真實(shí)地金融項(xiàng)目需求，在學(xué)校專任教師的輔助下，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綜合項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，提升學(xué)生就業(yè)能力。

四、結(jié)束語

“新工科”背景下數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建過程，從課程、學(xué)生、崗位三個(gè)維度進(jìn)行了全面的剖析，對大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)修訂、教學(xué)課程體系的優(yōu)化提供很好的依據(jù)，同時(shí)也為專業(yè)教師的技能提出了更高的要求，鞭策大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)專業(yè)的教師不斷跟緊時(shí)代的步伐，努力提高教科研水平，夯實(shí)重慶工程學(xué)院數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的綜合實(shí)力，為重慶及西部區(qū)域培養(yǎng)更多數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的高素質(zhì)應(yīng)用型高級專門人才。