高校數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)建構(gòu)
——以美國普渡大學(xué)為例

楊習(xí)超, 張煒

（1.杭州電子科技大學(xué)外國語學(xué)院 浙江杭州 310018； 2.浙江大學(xué)科教發(fā)展戰(zhàn)略研究中心 浙江杭州 310027）

全球科技創(chuàng)新已進(jìn)入空前密集活躍的時期，以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術(shù)加速應(yīng)用，推動自然科學(xué)與人文社會科學(xué)日益呈現(xiàn)交叉融合趨勢，傳統(tǒng)高校學(xué)科組織模式正面臨著重大挑戰(zhàn)。在德國提出“工業(yè)4.0”之后，日本于2016年提出了“社會5.0”概念，其未來圖景是智慧公民、科技創(chuàng)新、認(rèn)知與決策自動化、社會技術(shù)生態(tài)融合、在線社區(qū)與物理互動、生活智能化與數(shù)據(jù)驅(qū)動的“超智能社會”。[1]數(shù)據(jù)科學(xué)通過信息媒介連接原本分離的學(xué)科、社區(qū)和用戶，運(yùn)用信息分析技能從各個領(lǐng)域生產(chǎn)的數(shù)據(jù)中提取有力的見解，將在理、工、農(nóng)、醫(yī)、公共健康及人文社會科學(xué)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的革命，為傳統(tǒng)高等教育注入新的元素，改變高等教育的供給方式、管理模式和實(shí)現(xiàn)范式。數(shù)據(jù)素養(yǎng)涉及批判性理解數(shù)據(jù)如何為科學(xué)問題提供信息及如何有效傳播科學(xué)故事。[2]2020年初以來，全球蔓延的新冠肺炎疫情凸顯了公共治理過程中對提升數(shù)據(jù)素養(yǎng)的需求。信息技術(shù)在教育中的全方位滲透與應(yīng)用，使實(shí)施計算思維教育有了更加多元的選擇，所有師生和學(xué)科也都將參與到計算思維教育之中。在幫助學(xué)生掌握學(xué)科基本技能之外，還要引導(dǎo)他們解決開放式科學(xué)、工程和技術(shù)問題。[3]本文選取普渡大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)首倡計劃作為教育創(chuàng)新案例，從數(shù)據(jù)科學(xué)核心理念、戰(zhàn)略目標(biāo)、組織架構(gòu)、跨學(xué)科課程體系、學(xué)科會聚研究、服務(wù)性學(xué)習(xí)社區(qū)、產(chǎn)教融合等方面梳理和分析其一體化數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)的建構(gòu)過程。

一、普渡大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)首倡計劃的生態(tài)設(shè)計

普渡大學(xué)創(chuàng)設(shè)于1869年，現(xiàn)有教職工6000多人，在校生4.5萬余人，工科、農(nóng)科實(shí)力雄厚，有“美國航空航天之母”的美譽(yù)，美國登月第一人尼爾·奧爾登·阿姆斯特朗（Neil Alden Armstrong）、我國“兩彈元勛”鄧稼先是其知名校友。普渡大學(xué)是美國首個成立計算機(jī)系的大學(xué)，其主持的網(wǎng)絡(luò)安全項(xiàng)目多次位列美國高校排名之首，在美國公立研究型大學(xué)中頒發(fā)的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）學(xué)位數(shù)量位列第三。2018年3月，普渡大學(xué)啟動了一體化數(shù)據(jù)科學(xué)首倡計劃（Integrative Data Science Initiative，以下簡稱IDSI)，旨在通過數(shù)據(jù)科學(xué)研究，解決迫切的、根本性的相關(guān)社會問題，建立本校特色的數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來迅速發(fā)展的、數(shù)據(jù)驅(qū)動的知識經(jīng)濟(jì)社會的能力。

（一）核心理念與戰(zhàn)略目標(biāo)

普渡大學(xué)IDSI 計劃由負(fù)責(zé)學(xué)術(shù)事務(wù)與多樣化發(fā)展的副校長兼教務(wù)長杰·阿克里奇（Jay Akridge）和負(fù)責(zé)研究與合作事務(wù)的常務(wù)副校長蘇雷什·加利梅拉（Suresh Garimella）共同領(lǐng)導(dǎo)。該計劃的核心理念是培育全體普渡大學(xué)學(xué)生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)，以適應(yīng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代對信息化創(chuàng)新人才的需求。阿克里奇教授指出，數(shù)據(jù)科學(xué)作為重大的跨學(xué)科挑戰(zhàn)，通過高級分析從大數(shù)據(jù)中挖掘新的知識，為普渡大學(xué)提供了戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型機(jī)會，將增強(qiáng)和擴(kuò)大普渡大學(xué)在STEM等領(lǐng)域的卓越聲望。加利梅拉教授也強(qiáng)調(diào)說，現(xiàn)代社會對數(shù)據(jù)的需求是驚人的，培養(yǎng)勞動力的數(shù)據(jù)素養(yǎng)是IDSI的重要目標(biāo)。

IDSI 計劃的戰(zhàn)略目標(biāo)是：在數(shù)據(jù)科學(xué)理論、基礎(chǔ)知識、驅(qū)動探索與應(yīng)用等方面開展結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的研究工作；創(chuàng)立數(shù)據(jù)實(shí)體格局，通過學(xué)科融合與互動促進(jìn)多學(xué)科創(chuàng)新性合作；建立一體化數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)，保障所有學(xué)生獲得專業(yè)的數(shù)據(jù)科學(xué)技能。該計劃結(jié)合普渡大學(xué)的學(xué)科特色，支持學(xué)生充分參與數(shù)據(jù)驅(qū)動的世界，滿足師生的數(shù)據(jù)研究需求和學(xué)術(shù)興趣，強(qiáng)化數(shù)據(jù)科學(xué)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潛力，推動學(xué)科業(yè)態(tài)的戰(zhàn)略性變革。

（二）跨學(xué)科組織架構(gòu)

IDSI的組織架構(gòu)包括教務(wù)長辦公室、IDSI指導(dǎo)委員會（Steering Committee for IDSI）、跨學(xué)科數(shù)據(jù)科學(xué)團(tuán)隊、創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)園（Discovery Park）、校園數(shù)據(jù)科學(xué)服務(wù)中心等。2018年2月26 日，副校長加利梅拉召集成立了普渡大學(xué)IDSI指導(dǎo)委員會，由理學(xué)院統(tǒng)計與計算機(jī)科學(xué)教授帕特里克·沃爾夫（Patrick Wolfe）擔(dān)任主席，委員會成員包括綜合理工學(xué)院、工學(xué)院、文學(xué)院、藥學(xué)院、農(nóng)學(xué)院、獸醫(yī)學(xué)院、克蘭納特管理學(xué)院、理學(xué)院、健康與人類學(xué)院、榮譽(yù)學(xué)院、教育學(xué)院、圖書館等多學(xué)科專家，以及常務(wù)副校長辦公室首席新聞官格里·邁卡特尼（Gerry McCartney）。創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)園作為普渡大學(xué)的科教園，聚集了大批醫(yī)學(xué)、生物科技、納米技術(shù)等高科技企業(yè)與研究所，為普渡大學(xué)教學(xué)研究一體化提供了實(shí)踐平臺，并主持了一批IDSI數(shù)據(jù)科學(xué)研究項(xiàng)目，主要解決能源、安全等全球挑戰(zhàn)性問題，由首席科學(xué)家托馬斯·迪亞斯·盧比亞（Tomás Diáz Rubia）擔(dān)任執(zhí)行主任。

（三）體現(xiàn)教學(xué)、科研、資源與社會服務(wù)統(tǒng)一的運(yùn)行模式

IDSI的運(yùn)行模式體現(xiàn)了教學(xué)、科研、資源與社會服務(wù)的統(tǒng)一。第一，IDSI指導(dǎo)委員會的頂層設(shè)計強(qiáng)調(diào)從學(xué)科組織結(jié)構(gòu)上會聚普渡大學(xué)各院系及圖書館等機(jī)構(gòu)，確立了數(shù)據(jù)科學(xué)的跨學(xué)科歸屬。第二，為跨學(xué)科數(shù)據(jù)科學(xué)課程、學(xué)位項(xiàng)目搭建起學(xué)科交叉平臺，引導(dǎo)不同的專業(yè)與數(shù)據(jù)科學(xué)融合，為多學(xué)科嵌入數(shù)據(jù)科學(xué)提供了系統(tǒng)入口。第三，創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)園主導(dǎo)的數(shù)據(jù)科學(xué)研究課題與課程提案為跨學(xué)科數(shù)據(jù)研究團(tuán)隊提供了可持續(xù)的人力資源，形成了普渡大學(xué)數(shù)據(jù)化戰(zhàn)略的核心力量。第四，數(shù)據(jù)科學(xué)工作坊和數(shù)據(jù)挖掘社區(qū)打造了彰顯本校學(xué)科優(yōu)勢的主題工作坊與師生深度協(xié)作的校園數(shù)據(jù)文化社區(qū)。第五，微軟公司、數(shù)字農(nóng)業(yè)、數(shù)字地球等知名數(shù)據(jù)企業(yè)參與并支持普渡大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)產(chǎn)教融合平臺的建設(shè)，拓展了傳統(tǒng)校園的教育模式。數(shù)據(jù)科學(xué)教育創(chuàng)新的最大化發(fā)展是把整個校園各學(xué)科師生及教育管理人員吸納進(jìn)來，形成了一個多項(xiàng)數(shù)據(jù)科學(xué)活動的中心樞紐。校園數(shù)據(jù)科學(xué)咨詢、檢索計算、數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計咨詢、研究智庫以及圖書館研究數(shù)據(jù)等服務(wù)中心，為每一位參與數(shù)據(jù)科學(xué)研究與學(xué)習(xí)的普渡大學(xué)師生提供數(shù)據(jù)算法、統(tǒng)計基礎(chǔ)、深層學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用等全方位的專業(yè)服務(wù)保障。

二、一體化數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)的建構(gòu)過程

大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的發(fā)展提高了信息共享的效率，也為傳統(tǒng)自然科學(xué)和人文社會科學(xué)的多學(xué)科深層融合帶來了歷史機(jī)遇。教育生態(tài)系統(tǒng)是以個體、教育環(huán)境和教育活動為載體，以促進(jìn)學(xué)生在不同學(xué)習(xí)階段的可持續(xù)性發(fā)展為目的而形成的開放性結(jié)構(gòu)。[4]普渡大學(xué)的IDSI 計劃力圖建立校園全覆蓋的一體化數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)（Integrative Data Science Education Ecosystem），由助理副教務(wù)長珍娜·麗卡斯（Jenna Rickus）負(fù)責(zé)，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新，使數(shù)據(jù)科學(xué)成為每一位學(xué)生在普渡大學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的組成部分，在他們所選擇的領(lǐng)域獲得數(shù)據(jù)科學(xué)基本原理的知識，畢業(yè)時具備扎實(shí)深厚的數(shù)據(jù)分析技能，從而為數(shù)據(jù)驅(qū)動型經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)創(chuàng)新人才。該系統(tǒng)為多學(xué)科的師生、教育管理者提供了便利的數(shù)據(jù)科學(xué)入口，將有力地提升該群體的數(shù)據(jù)素養(yǎng)和學(xué)科品質(zhì)。該教育生態(tài)系統(tǒng)主要由四個部分構(gòu)成：跨學(xué)科學(xué)位項(xiàng)目與學(xué)科交叉課程、學(xué)科會聚研究計劃與研究團(tuán)隊、基于服務(wù)性學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)科學(xué)社區(qū)與主題工作坊、面向產(chǎn)教融合的數(shù)據(jù)科學(xué)校企合作模式。

（一）跨學(xué)科學(xué)位項(xiàng)目與學(xué)科交叉課程體系

為培養(yǎng)數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的人才，普渡大學(xué)設(shè)立了一批跨學(xué)科數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)位，包括理學(xué)院計算機(jī)系和統(tǒng)計學(xué)系聯(lián)合培養(yǎng)的數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)士學(xué)位，地球、大氣與行星科學(xué)系培養(yǎng)的專業(yè)地理數(shù)據(jù)科學(xué)碩士學(xué)位，綜合理工學(xué)院計算機(jī)圖形技術(shù)系的數(shù)據(jù)可視化學(xué)士學(xué)位，克蘭納特管理學(xué)院的商業(yè)分析與信息管理碩士學(xué)位等。同時，舉辦了與計算機(jī)工程、網(wǎng)絡(luò)安全、教育、電氣工程、工業(yè)工程、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)等數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)的學(xué)位項(xiàng)目，為多學(xué)科學(xué)生搭建特色鮮明的學(xué)術(shù)研究平臺，引導(dǎo)他們進(jìn)入數(shù)據(jù)專業(yè)領(lǐng)域，將他們培養(yǎng)成為未來的數(shù)據(jù)工程師。

圍繞數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)位項(xiàng)目，各學(xué)院發(fā)起了一批面向?qū)嶋H數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)術(shù)問題的教育提案，為校園數(shù)據(jù)科學(xué)教學(xué)研究提供課程支持。2018年，創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)園主導(dǎo)了首批9項(xiàng)特色數(shù)據(jù)科學(xué)教育提案，2019年又新增第二批5項(xiàng)提案，入圍的團(tuán)隊重視多專業(yè)與多學(xué)科性，引導(dǎo)特定學(xué)科與數(shù)據(jù)科學(xué)的交叉融合，促進(jìn)學(xué)科組織模式的創(chuàng)新。例如，農(nóng)學(xué)院布魯斯·埃里克森（Bruce Erickson）教授負(fù)責(zé)的“數(shù)據(jù)科學(xué)融合應(yīng)用數(shù)字農(nóng)業(yè)”課程組，由來自農(nóng)藝學(xué)、動物學(xué)、農(nóng)業(yè)與生物工程、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)、食品科學(xué)、昆蟲學(xué)、林業(yè)與自然資源等7個學(xué)科的10位教師構(gòu)成；佩蒂·帕斯科茨（Pete Pascuzzi）教授主持的“構(gòu)建數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)資源庫”課程組吸收了檢索計算、統(tǒng)計學(xué)、圖書館信息學(xué)等3個學(xué)科的4 位教師；羅薩莉·克勞森（Rosalee Clawson）教授領(lǐng)銜的“數(shù)據(jù)科學(xué)建設(shè)區(qū)塊：從倫理到探索”的5位團(tuán)隊成員分別來自政治學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、哲學(xué)及克蘭納特管理學(xué)院等4個學(xué)科（見表1）。

各專業(yè)學(xué)院也開設(shè)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)科學(xué)課程，為本學(xué)院學(xué)生提供數(shù)據(jù)科學(xué)與所學(xué)專業(yè)融合的課程支持，以提升本學(xué)科的數(shù)據(jù)流暢性和師生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)。全校數(shù)據(jù)科學(xué)課程分布為：農(nóng)學(xué)院 86 項(xiàng)，教育學(xué)院 19項(xiàng)，工學(xué)院4項(xiàng)，健康與人類科學(xué)學(xué)院2項(xiàng)，理學(xué)院12項(xiàng)，研究生院35項(xiàng)，教務(wù)長辦公室 5項(xiàng)，綜合理工學(xué)院14項(xiàng)，克蘭納特管理學(xué)院37項(xiàng)。代表性的課程有農(nóng)業(yè)學(xué)院的“遺傳學(xué)與社會”，工學(xué)院的“機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識別”，研究生院的“組織數(shù)據(jù)的管理”，綜合理工學(xué)院的“交互性數(shù)據(jù)可視化”，健康與人類學(xué)院的“心理學(xué)數(shù)據(jù)理解與分析”，管理學(xué)院的“數(shù)字市場數(shù)據(jù)驅(qū)動決策”，理學(xué)院的“數(shù)據(jù)科學(xué)統(tǒng)計”等。

（二）學(xué)科會聚研究計劃與研究團(tuán)隊

跨學(xué)科團(tuán)隊是申報創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)園資助的數(shù)據(jù)科學(xué)研究項(xiàng)目的必要條件。2018 年3 月18日，創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)園、教務(wù)長辦公室以及研究與合作辦公室聯(lián)合發(fā)布公告，號召教授們圍繞數(shù)據(jù)科學(xué)在生命健康、倫理、社會和政策等領(lǐng)域，以及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)原理、方法與算法（fundamentals, methods and algorithms）等方面提交課題報告。來自全校10 個學(xué)院48 個系部的172 位教師組成的52個團(tuán)隊提交了申報書，其中8個團(tuán)隊入選了IDSI基金支持。教務(wù)長辦公室在全校范圍內(nèi)征集數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)體系的建議,來自10個學(xué)院22個系部的37位教師提交了42個跨學(xué)科教育計劃，其中9項(xiàng)獲得了資助。前計算機(jī)系主任蘇尼爾·普拉巴卡爾（Sunil Prabhakar）教授出任IDSI 項(xiàng)目主任，生物學(xué)教授凱瑟琳·希爾(Catherine Hill)和統(tǒng)計學(xué)教授馬克·沃德（Mark Ward）為副主任。

表1 代表性普渡大學(xué)特色數(shù)據(jù)課程提案

圍繞數(shù)據(jù)收集與使用倫理、分析方法與組織管理，跨學(xué)院教師團(tuán)隊積極開展交叉學(xué)科課程建設(shè)。政治學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、工業(yè)工程和哲學(xué)的教師合作編寫了倫理、數(shù)據(jù)整合和數(shù)據(jù)分析模塊內(nèi)容；電氣工程系、圖書館和哲學(xué)系教師在工程數(shù)據(jù)思維方面合作開發(fā)模塊課程。這些模塊課程具有極大的靈活性，便于學(xué)生把課程內(nèi)容融入本專業(yè)課程體系中。英語語言教師與數(shù)據(jù)科學(xué)家合作，指導(dǎo)學(xué)生在專業(yè)寫作語境中撰寫、詮釋數(shù)據(jù)內(nèi)容；分子微生物群落等模塊課程幫助選修營養(yǎng)課程的學(xué)生接觸、分析和解讀國民營養(yǎng)數(shù)據(jù)組。數(shù)據(jù)可視化、商務(wù)分析等系列項(xiàng)目也在不斷增長，吸收更多師生參與，共同推進(jìn)普渡大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展。

（三）服務(wù)性學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)科學(xué)社區(qū)和工作坊

IDSI大力扶持服務(wù)性校園社區(qū)建設(shè)。2018年秋季，數(shù)據(jù)科學(xué)多學(xué)科領(lǐng)域?qū)嵉匮芯抗ぷ鞯男@數(shù)據(jù)挖掘開始運(yùn)行，首批100名實(shí)驗(yàn)組學(xué)生入住希倫布蘭德舍（Hillenbrand Hall），2019年秋季增長到800名學(xué)生，50多位教師加入，由統(tǒng)計學(xué)的沃德教授領(lǐng)導(dǎo)。學(xué)生在數(shù)據(jù)挖掘社區(qū)的合作環(huán)境中學(xué)習(xí)、研究，通過思維實(shí)踐的挑戰(zhàn)提高交流能力、解決問題技能和決策能力。多學(xué)院學(xué)生參與合作教育項(xiàng)目，跨學(xué)院教師組織共享課程，學(xué)生有機(jī)會向一流學(xué)者、研究者學(xué)習(xí)，并且可以與他們進(jìn)行合作。作為數(shù)據(jù)科學(xué)的基石，數(shù)據(jù)挖掘培養(yǎng)學(xué)生從事需求管理、規(guī)劃和分析大數(shù)據(jù)集合知識的研究與實(shí)習(xí)。每年秋、春學(xué)期各開設(shè)一門1學(xué)分的數(shù)據(jù)挖掘討論課程，幫助學(xué)生開闊眼界，了解未來研究生階段開展的研究或者數(shù)據(jù)驅(qū)動領(lǐng)域就業(yè)的多種可能性。

由于傳統(tǒng)分化的學(xué)科無法滿足21 世紀(jì)技能培育要求，美國課程改革重視超學(xué)科整合策略的采用，希望通過超學(xué)科整合來彌補(bǔ)傳統(tǒng)學(xué)科的不足，構(gòu)建適合核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的課程框架。超學(xué)科整合又叫“主題教學(xué)”，即通過開放的主題整合不同學(xué)科及相關(guān)知識與技能。[5]IDSI 特色主題工作坊圍繞“數(shù)據(jù)核心素養(yǎng)”開展工作，對全校師生開放，鼓勵相關(guān)人員注冊并加入任一感興趣的工作坊，目的是通過課堂和實(shí)驗(yàn)活動、本科生研究機(jī)會和數(shù)據(jù)科學(xué)社團(tuán)，幫助本科生在數(shù)據(jù)科學(xué)社團(tuán)中開展協(xié)作研習(xí)，獲得數(shù)據(jù)科學(xué)技能。創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)園開設(shè)了4個目標(biāo)主題數(shù)據(jù)科學(xué)研究工作坊（Targeted Data Science Research Workshops）（見表2）。

表2 目標(biāo)主題數(shù)據(jù)科學(xué)研究工作坊

（四）產(chǎn)教融合驅(qū)動的校企合作模式

普渡大學(xué)通過系列數(shù)據(jù)主題講座與知名數(shù)據(jù)公司交流，在數(shù)據(jù)農(nóng)業(yè)、數(shù)據(jù)社會等領(lǐng)域開展校企合作，把數(shù)據(jù)科學(xué)理論的思想領(lǐng)導(dǎo)者和數(shù)據(jù)科學(xué)基本知識與應(yīng)用以及數(shù)據(jù)驅(qū)動的社會探索活動引入校園，拓寬了數(shù)據(jù)科學(xué)教育平臺。

2019 年，先后有索林技術(shù)（Solfintec）公司的丹尼爾·帕德朗(Daniel Padrao)、伊納里（Inari） 公司的馬克·斯托瓦斯(Mark Stowers)、微軟公司的蘭威爾·錢德拉（Ranveer Chandra）、數(shù)字地球（Digital Globe）公司的馬爾·納烏魯爾(Kumar Navulur)、農(nóng)能數(shù)字農(nóng)業(yè)（Agrible）公司的保羅·米勒（Paul Miller）等數(shù)據(jù)科學(xué)專家出席普渡大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)和數(shù)字農(nóng)科講習(xí)會等論壇，就數(shù)字農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)科學(xué)的特定主題做專業(yè)演講。《PBS新聞一小時》（PBS News Hour）欄目科學(xué)記者邁爾斯·奧布萊恩（Miles O’Brien）和麻省科技媒體實(shí)驗(yàn)室首席研究員、開放農(nóng)業(yè)創(chuàng)新計劃主任凱萊布·哈珀（Caleb Harper）也多次在普渡大學(xué)數(shù)字技術(shù)與農(nóng)業(yè)食品發(fā)展研討會上與師生就食品的數(shù)字化、農(nóng)業(yè)與自然資源系統(tǒng)的應(yīng)用等問題展開深入交流和創(chuàng)新思考。2019年3月4日，“女性與數(shù)據(jù)科學(xué)”會議在創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)園伯頓·摩根企業(yè)家文化研究中心召開，支持女性在數(shù)據(jù)科學(xué)教育領(lǐng)域的發(fā)展。2019年5月10日，普渡大學(xué)農(nóng)學(xué)院組織了國家科學(xué)基金和農(nóng)業(yè)部食品與農(nóng)業(yè)國家實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊建設(shè)會議，應(yīng)對數(shù)字農(nóng)業(yè)的挑戰(zhàn)。2019年9月25日，開展“普渡大學(xué)2050——未來的會議”，討論普渡大學(xué)參與建設(shè)數(shù)字的、可持續(xù)的地方社區(qū)，推動了普渡大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)研究與社會服務(wù)的結(jié)合。

三、一體化數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)的核心特征

多元化服務(wù)創(chuàng)新的教育教學(xué)理念、多學(xué)科會聚創(chuàng)新的學(xué)術(shù)組織結(jié)構(gòu)和產(chǎn)學(xué)研融合創(chuàng)新的知識生產(chǎn)方式構(gòu)成了普渡大學(xué)一體化數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)的典型特征。

（一）“多元化”服務(wù)創(chuàng)新的教育教學(xué)理念

隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，學(xué)習(xí)的智能化、個性化、社區(qū)化已成為必然趨勢，教育學(xué)習(xí)生態(tài)正朝多元化、聚集化發(fā)展。[6]教育創(chuàng)新需要有與之匹配的教學(xué)實(shí)踐環(huán)境，普渡大學(xué)的IDSI項(xiàng)目調(diào)動多學(xué)科教師參與數(shù)據(jù)項(xiàng)目研究和數(shù)據(jù)課程建設(shè)，大力培育數(shù)據(jù)“學(xué)習(xí)社區(qū)”（Learning Community），塑造了鮮明的多元服務(wù)性校園數(shù)據(jù)文化和師生合作氛圍，為學(xué)生嵌入多學(xué)科視角的研究主題搭建了數(shù)據(jù)科學(xué)平臺，為每一位學(xué)生提供了以數(shù)據(jù)科學(xué)為中心的一體化教育生態(tài)系統(tǒng)入口。不同主體在多樣化互動中帶來的物質(zhì)、信息、思想等，推動了學(xué)習(xí)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。而社會互動的數(shù)量和質(zhì)量直接決定學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的活力。[7]普渡大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)體現(xiàn)了多元化服務(wù)的教育教學(xué)目標(biāo)，從四個方面著手培育校園數(shù)據(jù)素養(yǎng)。一是在全校范圍設(shè)置數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)，為各個專業(yè)領(lǐng)域培養(yǎng)多樣化的卓越數(shù)據(jù)工程師提供支持；二是把數(shù)據(jù)科學(xué)嵌入專業(yè)領(lǐng)域課程，幫助多學(xué)科學(xué)生在未來職業(yè)中運(yùn)用數(shù)據(jù)科學(xué)信息技術(shù)開展工作、領(lǐng)導(dǎo)和決策，使他們擁有解決真實(shí)數(shù)據(jù)科學(xué)問題的經(jīng)驗(yàn)；三是全面培育普渡大學(xué)學(xué)生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)(data literacy)和數(shù)據(jù)流暢性（data fluency）能力，并對數(shù)據(jù)素養(yǎng)、數(shù)據(jù)流暢性作出定義，規(guī)劃設(shè)計相關(guān)數(shù)據(jù)科學(xué)課程、教育內(nèi)容和經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐；四是在整個校園建立數(shù)據(jù)思維，確保從2020屆開始，畢業(yè)生須擁有在數(shù)據(jù)科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、實(shí)踐和應(yīng)用方面的特定經(jīng)歷。

（二）“多學(xué)科”會聚創(chuàng)新的學(xué)術(shù)組織結(jié)構(gòu)

智能社會和數(shù)字經(jīng)濟(jì)要求未來所有職業(yè)須融入新一代信息技術(shù)和數(shù)據(jù)科學(xué)。從學(xué)科進(jìn)化視角來看，數(shù)據(jù)科學(xué)將根本性地重塑數(shù)據(jù)驅(qū)動的科學(xué)、技術(shù)、工程等學(xué)科領(lǐng)域，也將重塑非數(shù)據(jù)驅(qū)動的學(xué)科領(lǐng)域，如歷史學(xué)、政治學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、教育學(xué)等人文社會科學(xué)。這種范式轉(zhuǎn)換不僅僅是數(shù)據(jù)本身驅(qū)動的，也是在理解、探索和運(yùn)用數(shù)據(jù)過程中持續(xù)推動概念創(chuàng)新或思維轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)的。[8]數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)是普渡大學(xué)應(yīng)對人工智能技術(shù)與智慧社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略行動，這次變革由普渡大學(xué)計算機(jī)系主導(dǎo)，依托于計算機(jī)科學(xué)、信息統(tǒng)計學(xué)以及相關(guān)STEM學(xué)科，并由教務(wù)長辦公室、跨學(xué)科團(tuán)隊、創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)園、數(shù)據(jù)工作坊、數(shù)據(jù)社區(qū)以及社會數(shù)據(jù)企業(yè)等多方攜手組成普渡大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)共同體。密歇根州立大學(xué)教授羅伯特·格里福爾（Robert J. Griffore）指出，“大數(shù)據(jù)無所不在，且極具變革力”，但很多傳統(tǒng)學(xué)科仍未意識到數(shù)據(jù)科學(xué)以及數(shù)據(jù)素養(yǎng)將會影響到它們的生存。[9]普渡大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)將整個校園轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒓夹g(shù)驅(qū)動的、多學(xué)科會聚的數(shù)據(jù)科學(xué)共同體，展現(xiàn)了卓越的戰(zhàn)略視野。該共同體以數(shù)據(jù)思維核心素養(yǎng)與跨學(xué)科教學(xué)理念，帶動所有學(xué)院打開智能化變革的想象空間，開啟了數(shù)據(jù)+工科、數(shù)據(jù)+農(nóng)科、數(shù)據(jù)+醫(yī)科、數(shù)據(jù)+文科等學(xué)科會聚創(chuàng)新模式；強(qiáng)化數(shù)據(jù)交叉課程和跨學(xué)科專業(yè)建設(shè)，培養(yǎng)具備數(shù)據(jù)流暢性能力的多元化人才；依托各學(xué)科研究基礎(chǔ)，開設(shè)主題工作坊，促進(jìn)學(xué)科會聚和研究創(chuàng)新，驅(qū)動數(shù)據(jù)科學(xué)規(guī)則在不同學(xué)科范式間的良性轉(zhuǎn)換。

（三）“產(chǎn)學(xué)研”融合創(chuàng)新的知識生產(chǎn)方式

除了傳統(tǒng)課程和實(shí)驗(yàn)室活動以外，該教育生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)通過跨學(xué)科學(xué)習(xí)社團(tuán)、本科生研究機(jī)會、課程外機(jī)會、卓越客座講師指導(dǎo)等多種形式輸入數(shù)據(jù)科學(xué)知識，引導(dǎo)學(xué)生開展能力試驗(yàn)與應(yīng)用實(shí)踐。創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)園作為數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)中的重要一環(huán)，秉承教研相長、產(chǎn)教融合的教育理念，利用普渡大學(xué)的學(xué)科優(yōu)勢，組建教研團(tuán)隊與工作坊，開展全球安全、健康以及可持續(xù)發(fā)展等主題研究，豐富了數(shù)據(jù)科學(xué)教育活動，拓展了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的方式。校園數(shù)據(jù)科學(xué)主題社區(qū)為師生開展數(shù)據(jù)化研習(xí)活動和職業(yè)能力成長打造了良好的實(shí)踐空間與文化氛圍。在這樣的共享社區(qū)，他們可以有效地獲取數(shù)據(jù)科學(xué)基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)驅(qū)動應(yīng)用等經(jīng)歷。與微軟、數(shù)字地球和數(shù)字農(nóng)業(yè)等知名數(shù)據(jù)公司進(jìn)行廣泛合作的產(chǎn)教融合模式帶來了實(shí)用化的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，拓寬了多學(xué)科數(shù)據(jù)人才的學(xué)科視野和知識結(jié)構(gòu)?！靶畔?專業(yè)”“數(shù)據(jù)+應(yīng)用”的產(chǎn)教融合，推動了校企間的經(jīng)驗(yàn)共享與成果轉(zhuǎn)化，深化了高等教育變革與數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動的有機(jī)結(jié)合。這種校企協(xié)同創(chuàng)新模式有效驅(qū)動了大學(xué)學(xué)術(shù)組織的變革，突破了“學(xué)科驅(qū)動”的象牙塔模式，加快了數(shù)據(jù)科學(xué)、自然科學(xué)和人文社會科學(xué)向社會應(yīng)用服務(wù)的延伸，實(shí)現(xiàn)了高等教育組織的知識經(jīng)濟(jì)價值。

四、結(jié)語

普渡大學(xué)一體化數(shù)據(jù)科學(xué)首倡計劃旨在實(shí)施大學(xué)學(xué)術(shù)組織的跨學(xué)科戰(zhàn)略變革，通過數(shù)據(jù)科學(xué)會聚多個學(xué)科，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會服務(wù)，以期提升大學(xué)生數(shù)據(jù)素養(yǎng)并適應(yīng)智慧化社會的需求。高校學(xué)術(shù)組織應(yīng)當(dāng)借鑒普渡大學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，以“數(shù)據(jù)+”的新思維引導(dǎo)“數(shù)據(jù)+工科”“數(shù)據(jù)+理科”“數(shù)據(jù)+文科”“數(shù)據(jù)+農(nóng)科”“數(shù)據(jù)+醫(yī)科”多學(xué)科會聚模式，有效推進(jìn)跨學(xué)科組織變革與文化變革，形成數(shù)據(jù)科學(xué)與傳統(tǒng)學(xué)科深度融合的新型多學(xué)科模態(tài)轉(zhuǎn)換，構(gòu)建精準(zhǔn)化、細(xì)分化和整合化的數(shù)據(jù)科學(xué)教育生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)院校特色化發(fā)展。高等教育新工科、新農(nóng)科、新醫(yī)科和新文科建設(shè)，不僅需要大力培育數(shù)據(jù)驅(qū)動、知識共享、學(xué)科交叉的教學(xué)研究團(tuán)隊，同時要構(gòu)建基于真實(shí)問題的情境化、社區(qū)化和服務(wù)性校園文化，打造教學(xué)體系、科研團(tuán)隊、實(shí)踐平臺、社會服務(wù)多位一體的教育服務(wù)共同體。高校組織變革也應(yīng)當(dāng)大力拓展外部資源空間，廣泛培育校外學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略合作伙伴，確立產(chǎn)教融合的市場著力點(diǎn)，將教學(xué)研究、師生團(tuán)隊和企業(yè)創(chuàng)新等活動融入“教育質(zhì)量革命”的共同體，形成路徑鮮明的協(xié)同育人機(jī)制，實(shí)現(xiàn)高等教育“核心素養(yǎng)”的“質(zhì)量革命”。