大數(shù)據(jù)背景下本科數(shù)學專業(yè)人才培養(yǎng)模式探究

張建波，傅開心，王子健

摘? 要： 許多高校在本科數(shù)學專業(yè)人才培養(yǎng)中加入了大數(shù)據(jù)相關(guān)的課程，如何將數(shù)學與大數(shù)據(jù)有效地融合以培養(yǎng)高質(zhì)量復合型人才是其面臨的一個重要問題。文章探討了在本科數(shù)學專業(yè)培養(yǎng)過程中融入大數(shù)據(jù)課程的必要性，從師資隊伍和教學資源兩方面研究了大數(shù)據(jù)課程建設(shè)過程中面臨的主要問題及解決途徑。

關(guān)鍵詞： 大數(shù)據(jù); 本科數(shù)學專業(yè); 人才培養(yǎng); 課程思政

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2022）01-79-03

Research on the talent training model for mathematics majored

undergraduate in the context of big data

Zhang Jianbo， Fu Kaixin， Wang Zijian

（School of Mathematics and Statistics， Northeastern University at Qinhuangdao， Qinhuangdao， Hebei 066004， China）

Abstract： Many colleges and universities have added big data related courses to the undergraduate mathematics talents training. How to effectively integrate mathematics and big data to cultivate high-quality compound talents is an important problem they face. This paper discusses the necessity of integrating big data courses into the undergraduate mathematics talents training， and discusses the main problems and solutions on teacher team and teaching resources in the construction of big data course.

Key words： big date; undergraduate mathematics specialty; talent training; the ideological and political education in courses

0 引言

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，全球數(shù)據(jù)呈爆炸式增長，以大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的信息技術(shù)發(fā)展迅速，已成為新一代產(chǎn)業(yè)革命的核心驅(qū)動力。我國近年來十分重視大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展。2015年，國務院頒布《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》[1]，大數(shù)據(jù)正式上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略。2016年，由工信部印發(fā)的《大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》[2]掀起了大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)建設(shè)的浪潮。

2018年，教育部印發(fā)了《<高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃>的通知》[3]，并指出高校處于科技第一生產(chǎn)力、人才第一資源、創(chuàng)新第一動力的結(jié)合點，在人才培養(yǎng)和學科發(fā)展等方面具有堅實基礎(chǔ);高校要進一步強化基礎(chǔ)研究、學科發(fā)展和人才培養(yǎng)方面的優(yōu)勢，要不斷地推動人工智能與市場需求深度融合，從而引領(lǐng)我國人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和技術(shù)應用示范，帶動我國人工智能總體實力的提升。

在這樣的背景下，高校作為人才培養(yǎng)的基地，如何緊跟時代的步伐、培養(yǎng)社會所需的人才是廣大教育工作者需要思考的問題。

眾所周知，大數(shù)據(jù)、人工智能是離不開數(shù)學的。從上個世紀中期開始，在數(shù)學與信息科學的相互影響、相互促進下，人類快速進入信息社會。數(shù)學的形式化演算所體現(xiàn)的辯證統(tǒng)一特征為信息科學提供了強大的理論支撐，促使信息技術(shù)在本世紀得到了突飛猛進的發(fā)展，比如大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、移動互聯(lián)網(wǎng)以及云計算等。面對這些新興技術(shù)的發(fā)展，高校不僅要繼續(xù)培養(yǎng)以基礎(chǔ)研究為主的數(shù)學專門人才，還應結(jié)合新領(lǐng)域、新需求，培養(yǎng)具有深厚數(shù)學背景的交叉復合型創(chuàng)新人才。本文以東北大學秦皇島分校數(shù)學與統(tǒng)計學院近幾年在本科人才培養(yǎng)方面的改革為基礎(chǔ)，介紹以大數(shù)據(jù)為應用背景的復合型人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建。

1 大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵及人才需求現(xiàn)狀

百度百科對大數(shù)據(jù)的解釋[4]是指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。這說明“大數(shù)據(jù)”不僅是指大量數(shù)據(jù)的聚集，更是指一種新興的技術(shù)。其中的數(shù)據(jù)可以是結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是指可以統(tǒng)一結(jié)構(gòu)表示的信息，如數(shù)字、符號等數(shù)據(jù);非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)具有格式多樣性的特點，在實際中也更為常見，如文檔、圖片、聲音、視頻等信息。大數(shù)據(jù)具有4V的特點，即數(shù)據(jù)容量規(guī)模大、類型多樣、價值大、要求處理速度快。

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，業(yè)界對數(shù)據(jù)中心的需求越發(fā)升高，《2020中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》[5]顯示，2019年中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模達5397億元，同比增長23.1%，預計到2022年將突破萬億元。今年，美林數(shù)據(jù)[6]發(fā)布了《大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)人才需求現(xiàn)狀分析》，指出2020年中國大數(shù)據(jù)行業(yè)的人才需求規(guī)模達到了210萬，2025年前大數(shù)據(jù)人才需求仍將保持30%-40%的增速，需求總量在2000萬人左右，其中對本科人才的需求約占總需求量的65.45%，數(shù)理類人才的需求占總需求量的29.34%，因此在本科數(shù)學專業(yè)人才培養(yǎng)過程中融入大數(shù)據(jù)相關(guān)課程具有重要意義。

2 大數(shù)據(jù)對數(shù)學類本科人才培養(yǎng)模式的影響

2021年2月，人力資源社會保障部與工業(yè)和信息化部聯(lián)合制定了《大數(shù)據(jù)工程技術(shù)人員國家職業(yè)技術(shù)技能標準》[7]，該《標準》明確指出“大數(shù)據(jù)工程技術(shù)人員”是指從事大數(shù)據(jù)采集、清洗、分析、治理、挖掘等技術(shù)研究，并加以利用、管理、維護和服務的工程技術(shù)人員。為適應社會的發(fā)展，數(shù)學類本科人才培養(yǎng)應以大數(shù)據(jù)技術(shù)為應用背景，充分發(fā)揮數(shù)學在大數(shù)據(jù)工程中的應用。

為此，我校數(shù)學與統(tǒng)計學院自2017年從多視角、多方位的培養(yǎng)方式出發(fā)，借鑒其他學科人才培養(yǎng)的途徑與經(jīng)驗，研究適合數(shù)學專業(yè)的多元化培養(yǎng)體系，著力提高數(shù)學專業(yè)復合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

首先，建立了基于“導師制”與“興趣班”相結(jié)合的復合型人才培養(yǎng)模式。隨著招生規(guī)模的擴大，本科生質(zhì)量有所下滑，許多高校本科生教育實行的班主任制或輔導員制無法很好地適應實際需要。因此，在本科生教育中全面推行導師制是非常必要的。數(shù)學與統(tǒng)計學院在研究大量文獻和調(diào)研的基礎(chǔ)上，制定了適合我院本科生的“導師制”機制。主要包括：提高本科生對導師制的認識，明確本科生導師的定位和職責，建立與“導師制”相配套的管理制度和激勵措施等。同時，在大三和大四階段開展多種“興趣班”，學生可以根據(jù)自己的發(fā)展方向，在導師的指導下選擇適合自己的“興趣班”。目前，已成功開設(shè)兩屆大數(shù)據(jù)興趣班，學生報名踴躍，效果較好。同時，興趣班的授課也為教師業(yè)務能力的提高打下了基礎(chǔ)。

其次，優(yōu)化本科培養(yǎng)方案，在現(xiàn)有課程體系中增設(shè)大數(shù)據(jù)處理相關(guān)課程。興趣班的成功開設(shè)為學院積累了一定的大數(shù)據(jù)課程建設(shè)經(jīng)驗。因此，在遵循教育部《普通高等學校本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準》的前提下，對現(xiàn)有培養(yǎng)方案進行研究，進一步提煉專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)核心課程，以“知識復合”、“能力復合”和“思維復合”為基本指導思想，增設(shè)專業(yè)互選課程和適應社會需求的新課程，構(gòu)建適合本科數(shù)學相關(guān)專業(yè)的復合型人才培養(yǎng)方案，如增設(shè)了Python語言、大數(shù)據(jù)概論、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)等課程。

在此基礎(chǔ)上，學院在2019年成功申報并獲批“數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)”本科專業(yè)，首屆招生70人。從目前看，生源質(zhì)量在全校排名第二，學生學習積極性較高。

3 大數(shù)據(jù)背景下數(shù)學專業(yè)人才培養(yǎng)的策略

“數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)”本科專業(yè)的獲批進一步為基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)學專業(yè)復合型人才培養(yǎng)提供了支撐，結(jié)合“課程互選、學分互認”制度，學生可以在學好本專業(yè)必修課的基礎(chǔ)上選修其他專業(yè)的課程，從而將“興趣班”課程變成了專業(yè)選修課。但是，復合型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵在教育資源，因此數(shù)學與統(tǒng)計學院將從如下方面進行改進，以進一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

⑴ 加強教師的業(yè)務素質(zhì)和教學水平

目前，全國許多高校面臨師資緊張，教學資源不充足的情況，新引進的教師大都是博士畢業(yè)，他們多數(shù)偏重理論研究，而承擔與社會發(fā)展密切相關(guān)的課題較少。特別對于大數(shù)據(jù)這種知識更新較快的學科，只依靠自己的師資往往難以培養(yǎng)符合社會需求的人才。

為此，我院組建了基礎(chǔ)數(shù)學、統(tǒng)計學和信息科學等多個導師團隊，完成學生的課堂教學、實驗教學和交叉課程實訓等教學環(huán)節(jié)。對于業(yè)務能力不足的教師提出具體要求，通過參加各類培訓等方式爭取在1-2年內(nèi)融入到指定的導師團隊中。

⑵ 拓展教學渠道，引入校外資源

大數(shù)據(jù)的相關(guān)課程要求學生具有較強的動手能力，這需要學院有相應的硬件設(shè)備和專業(yè)的實訓平臺，以及日常維護和管理的專業(yè)老師。而我院數(shù)學學科和統(tǒng)計學科所需要的設(shè)備遠不能滿足這樣的要求，再加上實訓項目也不夠豐富。為此，我院在調(diào)研其他高校實驗室建設(shè)的基礎(chǔ)上積極籌劃并啟動了大數(shù)據(jù)實驗室建設(shè)項目，同時，在學校的大力支持下我院與其他工科學院簽訂了資源共享協(xié)議。

為了解決項目案例缺失的問題，我院以“數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)”專業(yè)為依托引進校外資源，特別是把一些企業(yè)里用到的項目案例引入到課堂教學和實踐教學中。目前，我院已與東軟睿道、東軟集團、中軟國際等企業(yè)簽訂實訓合同，積極引進醫(yī)療、電商、金融等領(lǐng)域中的案例，并通過這些案例強化學生的專業(yè)技能，訓練其在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

⑶ 加強課程思政建設(shè)，提高學生創(chuàng)新意識

課程思政是實現(xiàn)高校立德樹人根本目標的關(guān)鍵一環(huán)，是實現(xiàn)全員全程全方位“三全育人”的重要抓手。在全國各高校抓緊建設(shè)課程思政項目的關(guān)鍵時刻，學院非常重視大數(shù)據(jù)背景下的課程思政項目建設(shè)，提出了新專業(yè)所有課程都要體現(xiàn)思政和創(chuàng)新。這里的思政，筆者認為，是指高校在教學過程中對學生進行馬克思主義思想政治理論教育的總稱。大數(shù)據(jù)是離不開數(shù)據(jù)存儲和算法設(shè)計，因此我們可以在存儲結(jié)構(gòu)選擇和算法設(shè)計上深入挖掘與馬克思主義自然觀和自然科學觀相關(guān)的思政元素，并通過這些思政內(nèi)容進一步解釋我國目前的一些基本政策。而創(chuàng)新主要體現(xiàn)在將數(shù)學知識應用到數(shù)據(jù)的處理中，要求教師在授課過程中深入挖掘數(shù)學應用的案例，從而激發(fā)學生對數(shù)學的學習興趣。

目前，我院已有兩門大數(shù)據(jù)課程成功申報并獲批校級課程思政建設(shè)，挖掘思政元素20余個。并且，教師團隊還通過以點帶面、全方位融入的方式將思政元素融入數(shù)學類課程教學過程中。同時，為了體現(xiàn)智育與德育的相互融入和相互促進，教師團隊將思政案例與情感教學相結(jié)合，體現(xiàn)知識傳授、科學精神和愛國情懷，以達到知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)具有社會責任感、專業(yè)知識扎實和創(chuàng)新精神的專業(yè)人才。

4 結(jié)束語

大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為國家發(fā)展規(guī)劃中的重要部分，大數(shù)據(jù)技術(shù)作為當下我國新舊動能轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)升級關(guān)鍵時期的有力工具，正在與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度融合。在這樣的背景下，我國各領(lǐng)域?qū)Υ髷?shù)據(jù)人才的需求也越來越多。作為傳統(tǒng)的數(shù)學專業(yè)，為了培養(yǎng)具有深厚數(shù)學基礎(chǔ)、以大數(shù)據(jù)應用為背景的復合型人才，本文首先從社會對大數(shù)據(jù)人才的需求角度出發(fā)，介紹了在數(shù)學本科專業(yè)培養(yǎng)過程中融入大數(shù)據(jù)課程的必要性;然后結(jié)合東北大學秦皇島分校數(shù)學與統(tǒng)計學院的實際情況介紹了大數(shù)據(jù)課程建設(shè)經(jīng)驗，對其他高校和相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)具有一定的借鑒意義。

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