產(chǎn)學合作下信計專業(yè)大數(shù)據(jù)實踐基地建設的探索
——以廣東海洋大學為例

周永雄

（廣東海洋大學數(shù)學與計算機學院，廣東 湛江 524088）

1 引言

為了切實提高本科人才培養(yǎng)質(zhì)量，深化產(chǎn)教融合、校企合作，教育部高等教育司組織有關(guān)企業(yè)支持高校共同開展產(chǎn)學合作協(xié)同育人的項目，其中包括實踐條件和實踐基地建設這一項目類型。信息與計算科學專業(yè)是一個多學科交叉的理科專業(yè)，人才培養(yǎng)的核心是培養(yǎng)在多領(lǐng)域從事信息與計算的教學、科研、軟件開發(fā)以及管理工作，具有寬口徑知識和較強數(shù)據(jù)分析和挖掘能力的專業(yè)技術(shù)人才[1-3]?，F(xiàn)階段，涉及大數(shù)據(jù)分析的若干理論知識分布在多門專業(yè)課程，具體實踐在多門程序設計與軟件開發(fā)類的課程中展開。這種教學模式有其優(yōu)缺點。優(yōu)點是教學邏輯路線清晰，先學嚴謹?shù)睦碚摲治?，再用具體的算法代碼實現(xiàn)。整體教學難度可控，教學次序清楚。缺點也很明顯，這種教學模式培養(yǎng)周期很長，具體就業(yè)導向不夠明顯，甚至與當前企業(yè)的實際需求產(chǎn)生了一定的隔閡[4-8]。

為了克服傳統(tǒng)實踐教學模式的缺點，應對當前學習模式的巨大變化，在有限的教學周期內(nèi)，如何充分利用企業(yè)中潛在的教學資源，如何有效提升大數(shù)據(jù)分析實驗課程的深度與廣度，如何優(yōu)化算法理論知識與數(shù)據(jù)分析實踐能力的講授與傳承，從而切實提升學生算法理論聯(lián)系工程項目實際、就業(yè)后有能力解決企業(yè)生產(chǎn)實際問題中出現(xiàn)的大數(shù)據(jù)問題，就亟須探索校企合作協(xié)同育人的實踐條件和實踐基地的建設。

2 僅有校方參與的信計專業(yè)大數(shù)據(jù)教學的拘囿

傳統(tǒng)的信息與計算科學專業(yè)以理論教學為基礎，雖附有大量的實驗教學強化編程能力，但是實驗教學要更加突出廣度，要盡可能多地為學生創(chuàng)設更接地氣、更加實用的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘應用場景。具體在教學過程中，數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘的落地實施主要面臨以下幾方面困難：

2.1 現(xiàn)階段信計專業(yè)師資隊伍的大數(shù)據(jù)分析的實訓技能尚待提高

現(xiàn)階段信計專業(yè)教師的大數(shù)據(jù)分析的實訓技能普遍不高，而師資結(jié)構(gòu)的合理性是保障信計專業(yè)大數(shù)據(jù)分析教育的關(guān)鍵。信計專業(yè)教師一般具有數(shù)學、應用數(shù)學、計算數(shù)學、概率統(tǒng)計等領(lǐng)域的學習和研究的背景。但是，在應對大數(shù)據(jù)分析的教育上，現(xiàn)有教師的知識結(jié)構(gòu)如果不能及時更新，對于教師將大數(shù)據(jù)分析教育理念融入到信計專業(yè)教育中存在一定的障礙。同時信計專業(yè)教師盡管具有扎實的數(shù)據(jù)專業(yè)理論知識，但大多數(shù)缺乏在互聯(lián)網(wǎng)和人工智能企業(yè)的工作經(jīng)驗，也沒有創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗，這些因素在很大程度上會制約大數(shù)據(jù)教育與傳統(tǒng)信計專業(yè)教育的融合。因此，僅有校方參與的信計專業(yè)大數(shù)據(jù)分析教學，不能滿足日新月異的社會對大數(shù)據(jù)人才所需技能的教學需求。

2.2 現(xiàn)階段信計專業(yè)大數(shù)據(jù)算法教學不夠貼近生產(chǎn)實際情況

僅有校方參與的信計專業(yè)大數(shù)據(jù)教學不能很好地適應就業(yè)市場所需知識技能的需求：現(xiàn)今，大數(shù)據(jù)分析所涉及的數(shù)學原理越來越多，跨越了各數(shù)學分支專業(yè)，導致各專業(yè)課程的教學之間因自成系統(tǒng)而缺乏溝通和共享。我國高校大部分信計專業(yè)的專業(yè)課程教學中已不同程度地開展了大數(shù)據(jù)分析的課程教育，但沒有與就業(yè)教育、生產(chǎn)實際有機結(jié)合而形成完整的教育教學體系，更沒有將其納入專業(yè)人才培養(yǎng)方案。究其原因，與高校大部分信計專業(yè)不健全的大數(shù)據(jù)分析教育相關(guān)制度不無關(guān)系，如未能及時完善大數(shù)據(jù)分析教學管理制度、未能有效實行大數(shù)據(jù)分析學分制、未能建立并完善跨學科制度等，大數(shù)據(jù)分析課程開發(fā)還不成體系，并且大數(shù)據(jù)分析課程與就業(yè)教育如何結(jié)合始終處于探索中。

2.3 課外科技活動引導學生、激勵學生的機制不能充分發(fā)揮

大學是學生走向社會的過渡階段，大學對學生的培養(yǎng)是多方面、綜合的，除了完成課堂內(nèi)的學業(yè)之外，學生往往會參與各種課外的科技活動。各種形式的課外科技活動是適應經(jīng)濟社會發(fā)展和高等教育自身發(fā)展的需要應運而生的，雖已經(jīng)被高校信計系廣泛關(guān)注和逐步認同，但實際上課外科技活動還處于分散、探索、自發(fā)的啟動階段，大多高校沒有將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育列入人才培養(yǎng)的體系中去，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與高校的學科教育、專業(yè)教育相脫節(jié)，高校尚未發(fā)揮出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要價值。僅有校方參與的信計專業(yè)大數(shù)據(jù)教學不能更好地幫助學生參與課外科技競賽：在目前的課外科技競賽活動中，僅有全國大學生數(shù)學競賽、數(shù)學建模競賽等內(nèi)容與課堂教學緊密結(jié)合。而當前學生的學習方式非常靈活多樣，各種類型與生產(chǎn)生活實際聯(lián)系密切的課外科技競賽為學生提供了同齡人同起點競技的舞臺。其中，與信計專業(yè)相對聯(lián)系更密切的競賽，有“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”等競賽。在這些課外科技競賽中，相當比例的題目與大數(shù)據(jù)的分析和挖掘相關(guān)，也與信計專業(yè)的學習目的、就業(yè)方向一致。但是，正因為這些題目來源于生產(chǎn)實際，信計專業(yè)教師了解、追溯這些題目的起源需要一個漫長的過程，不能在有限的時間內(nèi)高效地指導學生參與課外科技競賽。

3 校企雙方共建信計專業(yè)大數(shù)據(jù)實踐基地的實踐探索

3.1 校內(nèi)師資與企業(yè)教師的合作協(xié)同

大量的實訓教育實踐表明，實訓的知識與技能的掌握關(guān)鍵在于面向生產(chǎn)實際需要。如何才能使學生真正學會、掌握大數(shù)據(jù)分析的操作技能和開發(fā)經(jīng)驗？首先，得有掌握大數(shù)據(jù)分析的操作技能和開發(fā)經(jīng)驗的教師。然而，在我校信計專業(yè)的師資結(jié)構(gòu)中，實訓教師占教師總數(shù)的比例是失衡的，這樣可能會出現(xiàn)重理論而輕實踐的現(xiàn)象。對于信息與計算科學專業(yè)而言，實踐教學的主戰(zhàn)場是本科教學實踐基地，由于信息與計算科學專業(yè)涉及的大數(shù)據(jù)應用背景的千變?nèi)f化，不太可能長期聘請具體某項背景的企業(yè)教師。

因此，為了突出大數(shù)據(jù)分析實踐教學的重要性，一方面，我校信計專業(yè)將部分教師的精力由理論教學轉(zhuǎn)移至大數(shù)據(jù)分析實踐教學，并將大數(shù)據(jù)分析實踐教學的戰(zhàn)場由課堂內(nèi)拓展至課堂外，擔任學生各種類型大數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)挖掘課外科技競賽的指導教師，從而使大數(shù)據(jù)分析實踐教學師資力量的窘境得到極大程度的緩解。

另一方面，我校信計專業(yè)合作共建大數(shù)據(jù)實踐教學基地。部分企業(yè)教師為我校大數(shù)據(jù)分析實踐教學提供了大力的幫助。值得指出的是，該大數(shù)據(jù)實踐教學基地的數(shù)據(jù)來源并轉(zhuǎn)化于企業(yè)真實案例，除滿足學生的創(chuàng)新實驗需求外，也為我校信計專業(yè)教師的科研提供了服務。例如，教師帶領(lǐng)學生進行大數(shù)據(jù)分析項目的深度研究，最終形成科研成果；教師自行進行大數(shù)據(jù)分析項目課題的研究，最終形成科研成果；教師與企業(yè)共同合作，基于雙方優(yōu)勢，進行了大數(shù)據(jù)分析的課題研究。

3.2 算法理論與大數(shù)據(jù)就業(yè)技能的合作協(xié)同

在傳統(tǒng)教學中，大數(shù)據(jù)分析的主要算法例如最大期望算法、層次分析法、SVM算法、聚類算法、機器學習算法、網(wǎng)絡爬蟲技術(shù)、網(wǎng)頁排名算法等在信計專業(yè)的專業(yè)課程中均有涉及。例如，《概率統(tǒng)計》適當延拓會學習最大期望算法、層次分析法、SVM算法；《離散數(shù)學》教材給聚類算法留了位置；《線性代數(shù)》的高階版會涉及機器學習算法；網(wǎng)絡爬蟲技術(shù)、網(wǎng)頁排名算法是C++、Python等程序語言課程的重要習題等等。然而，信計專業(yè)的專業(yè)課程中所涉及的這些大數(shù)據(jù)分析算法，按章節(jié)順序講解，不利于學生理解問題產(chǎn)生的根源，更不利于學生全面把握應用的背景。因此，應該基于邏輯關(guān)系解構(gòu)這些大數(shù)據(jù)分析算法的知識圖譜，將學生需要掌握的知識和技能分解為不同的模塊，并進一步拆解為相對獨立的知識點。我校教師與合作企業(yè)泰迪公司的企業(yè)教師合作，為每個大數(shù)據(jù)分析準備相應的授課短視頻，明確了這些大數(shù)據(jù)分析算法應該具備的理論基礎、分析數(shù)據(jù)的重點難點、數(shù)據(jù)可視化的規(guī)范寫作等。

在強烈應用背景的驅(qū)動下，學生會按圖索驥地查找和復習理論知識點，從而快速有效地完成理論學習，更加快捷地將這些大數(shù)據(jù)分析算法應用于企業(yè)實際項目中。例如，我校信計專業(yè)與泰迪公司聯(lián)合開發(fā)的網(wǎng)絡爬蟲技術(shù)的實訓包，讓學生真正掌握大數(shù)據(jù)研發(fā)的動手能力。該實訓包開始會講解開發(fā)工具的使用，再動手搭建大數(shù)據(jù)實驗環(huán)境，之后利用網(wǎng)絡爬蟲技術(shù)抓取實時數(shù)據(jù)，然后利用并行計算框架實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行化處理，最后，利用數(shù)據(jù)可視化的方法，將數(shù)據(jù)活化進行深入分析并展示。

3.3 大數(shù)據(jù)課外科技競賽與企業(yè)項目的合作協(xié)同

有效的知識傳遞不僅得有以教師為主導的課堂內(nèi)的教學，而且需要以學生為中心的課外科技活動?！疤┑媳比珖鴶?shù)據(jù)挖掘挑戰(zhàn)賽是我校信計專業(yè)產(chǎn)學合作企業(yè)泰迪公司承辦的大學生的群眾性科技競賽。一方面，我校信計專業(yè)激勵學生積極參賽，努力學習數(shù)據(jù)挖掘，提高學生利用數(shù)據(jù)分析方法解決實際問題的綜合能力。另一方面，我校信計專業(yè)充分利用泰迪等合作企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)、職業(yè)培訓的成熟經(jīng)驗，邀請?zhí)┑瞎镜墓こ處熢谛Ｖv解歷年賽題在大數(shù)據(jù)分析產(chǎn)品研發(fā)上的背景意義，引導學生將賽題中遇到的算法知識與產(chǎn)品研發(fā)的實戰(zhàn)經(jīng)驗相結(jié)合，活學活用。

在競賽過程中，因為信息與計算科學專業(yè)具有多學科交叉的特性，在面對多學科交叉的任務時，學生能夠在團隊中獨立承擔個體、團隊成員及負責人的角色。因此，在參與“泰迪杯”課外科技競賽時，鼓勵學生組建團隊，在引導學生積極發(fā)揮個人作用的同時，也提升團隊的戰(zhàn)斗力與競爭力。

此外，依托大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃與各類學科競賽，我校信計專業(yè)引導學生參與校級、省部級、國家級、國際級等不同層次的其他大數(shù)據(jù)分析競賽，使學生感受到專業(yè)的前沿發(fā)展方向與國家和社會的需求，增強專業(yè)自信與社會責任感。

4 產(chǎn)學協(xié)同大數(shù)據(jù)實踐基地建設的成效

4.1 建設了大數(shù)據(jù)師資隊伍

在教育部高教司的指導下，在企業(yè)單位的協(xié)助中，廣東海洋大學信息與計算科學專業(yè)不失時機地推進大數(shù)據(jù)實踐基地建設，主動適應新時期產(chǎn)學合作協(xié)同育人的新情況，不斷提高教師的大數(shù)據(jù)實訓教學能力。

具體表現(xiàn)為如下兩點：一方面，結(jié)合相關(guān)的大數(shù)據(jù)專題，選送了4人次教師參與廣東泰迪公司的大數(shù)據(jù)實訓課程師資培訓班，掌握大數(shù)據(jù)主流分析技能和手段，了解相關(guān)的大數(shù)據(jù)專題的處理思維、主流的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)要點，以及與傳統(tǒng)信計專業(yè)課程的交叉和契合點，大數(shù)據(jù)實訓能力得到了顯著提高。另一方面，掛牌成立了廣東海洋大學信計專業(yè)與廣東泰迪公司聯(lián)合大數(shù)據(jù)實踐基地，并聘請了4位泰迪公司工程師為我校企業(yè)教師。這4位工程師通過來校訪問、宣講的方式，與我校教師聯(lián)系日益密切，互動極為頻繁，這部分企業(yè)師資也應該歸納為本專業(yè)師資的一部分。正源于校企雙方的良好互動和友好交流，今年來年廣東海洋大學信息與計算科學系獲批與大數(shù)據(jù)相關(guān)的教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目5項。

4.2 課程算法知識內(nèi)容更加貼近大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)

通過貫徹產(chǎn)學合作協(xié)同育人的人才培養(yǎng)理念，校企雙方教師共同制訂大數(shù)據(jù)實訓的培養(yǎng)方案。依托超星網(wǎng)，在大數(shù)據(jù)實踐基地建設過程中，校企雙方教師共同為大數(shù)據(jù)實訓課程建設并維護了線上學習資源，包含教學視頻、幻燈片、講稿、作業(yè)測試題等，在該線上學習系統(tǒng)運行的兩個學期中，有力支撐我校信計專業(yè)大數(shù)據(jù)實訓教學。尤其需要指出的是，線上線下混合式教學的適應性非常強，在2022年新冠疫情期間，學生不能按時返校，但對信息與計算科學專業(yè)的大數(shù)據(jù)分析教學影響不大，通過線上學習結(jié)合線下虛擬仿真的方式完成了大數(shù)據(jù)實訓的教學任務。

部分學生通過生產(chǎn)實習的方式，在為期四周的時間內(nèi)，通過企業(yè)教師的大數(shù)據(jù)分析實戰(zhàn)演練，熟悉了就業(yè)企業(yè)大數(shù)據(jù)分析相關(guān)主題、相應技術(shù)手段。結(jié)合相關(guān)的大數(shù)據(jù)專題，學生通過廣東泰迪公司的講座和培訓，了解大數(shù)據(jù)分析的主要流程，提升了學生對大數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及軟件實操的理解和應用，從而熟練應用于課程設計、畢業(yè)設計。由此，學生專業(yè)應用能力得以提升。

4.3 課外科技競賽促進了學生大數(shù)據(jù)分析能力

我校信計專業(yè)教學團隊積極指導學生加入大數(shù)據(jù)實踐基地，參與課外科技競賽，以賽促學，鍛煉學生的大數(shù)據(jù)分析能力。在“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”“泰迪杯”等學科競賽中獲得多個獎項。經(jīng)過競賽和大數(shù)據(jù)分析項目的訓練，我校信計專業(yè)學生靈活掌握了所學的知識與技能。

我校信計專業(yè)圍繞物流大數(shù)據(jù)、安全大數(shù)據(jù)等，大力深化校企合作，初步建設了一支具備國際視野、具備較強的教學能力和應用能力、能承擔國家和地區(qū)重大縱向及橫向項目的湛江市一流水平的大數(shù)據(jù)應用創(chuàng)新團隊，并促進數(shù)學、統(tǒng)計等大數(shù)據(jù)相關(guān)學科專業(yè)的內(nèi)涵發(fā)展，為廣東省乃至全國培養(yǎng)出了高質(zhì)量的應用型大數(shù)據(jù)人才。

5 結(jié)語

校企合作產(chǎn)學協(xié)同為信息與計算科學專業(yè)的人才的大數(shù)據(jù)實訓能力培養(yǎng)指明了方向。針對信計專業(yè)學生，學校與相關(guān)企業(yè)合作，以算法知識和企業(yè)案例相結(jié)合的方式制定大數(shù)據(jù)實訓內(nèi)容，以“走出去”與“引進來”相結(jié)合的方式打造大數(shù)據(jù)師資隊伍，以課內(nèi)培訓與課外科技競賽相結(jié)合的方式培育學生的大數(shù)據(jù)分析能力。這些方式覆蓋了學生大數(shù)據(jù)實訓的全流程、全方位，能夠有效地提升信計專業(yè)的大數(shù)據(jù)實訓能力。但下一步，我校信計專業(yè)還將繼續(xù)聯(lián)合合作企業(yè)，在產(chǎn)學深度融合，在算用一體的方向上繼續(xù)努力深耕，具體有以下三點：

（1）我校信計專業(yè)將依托教育部產(chǎn)學合作創(chuàng)新平臺，不斷優(yōu)化大數(shù)據(jù)實訓課程體系，持續(xù)改進教學模式、更新教學內(nèi)容。

（2）以教師大數(shù)據(jù)認知能力—編程技能—數(shù)據(jù)業(yè)務處理能力為主線，不斷增強大數(shù)據(jù)實踐教學團隊建設，推進產(chǎn)學研深度融合，努力培養(yǎng)高素質(zhì)的大數(shù)據(jù)分析實訓師資而不懈努力。

（3）在力爭學生課外大數(shù)據(jù)科技競賽成績更加突出的同時，努力使得學生對畢業(yè)后從事大數(shù)據(jù)行業(yè)有更大的認同和更高的渴求。