“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)建設(shè)研究

秦喜文，董小剛，李純凈，楊 凱

（長春工業(yè)大學(xué) 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，吉林 長春 130012）

一、引言

2017年2月，綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會形成了“新工科”建設(shè)的“復(fù)旦共識”，同年4月新工科建設(shè)研討會啟動了“新工科”建設(shè)的“天大行動”。2017年6月9日教育部在北京召開全面啟動、系統(tǒng)部署新工科建設(shè)會議，審議通過了《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》，提出了新工科建設(shè)指導(dǎo)意見?！皬?fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，構(gòu)成了新工科建設(shè)的“三部曲”，奏響了人才培養(yǎng)新的主旋律，開拓了工程教育改革新路徑?！洞龠M(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》和國家“十三五”規(guī)劃中同時明確提出，鼓勵高校探索建立培養(yǎng)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域?qū)I(yè)型人才和跨界復(fù)合型人才機(jī)制。國家持續(xù)大力支持大數(shù)據(jù)發(fā)展，并全面落實(shí)以數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)的專業(yè)建設(shè)，為我國產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型培養(yǎng)具有大數(shù)據(jù)思維的高層次創(chuàng)新型大數(shù)據(jù)人才。

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)是教育部在2016年批準(zhǔn)備案的本科專業(yè)，可授予工學(xué)或理學(xué)學(xué)位。數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)主要研究計(jì)算機(jī)科學(xué)與大數(shù)據(jù)處理技術(shù)相關(guān)的知識和技能，從大數(shù)據(jù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)開發(fā)、海量數(shù)據(jù)分析與挖掘三個主要方面分析和解決實(shí)際問題，是以數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)建設(shè)的熱門專業(yè)。

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，我國急需大量的大數(shù)據(jù)分析人才，因此如何在新工科背景下培養(yǎng)具有大數(shù)據(jù)理論、大數(shù)據(jù)實(shí)踐、大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用能力的綜合性人才，是值得探討的問題。朝樂門等（2018）[1]調(diào)研了世界一流大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)的建設(shè)現(xiàn)狀，分析了8所大學(xué)的數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)的特色課程，提出了對策建議；曹淑艷等（2016）[2]以對外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)的專業(yè)建設(shè)為例，提供了大數(shù)據(jù)專業(yè)申報(bào)細(xì)節(jié)及認(rèn)識；歐陽林艷和黃鳳華（2020）[3]通過多方調(diào)研與探討，從專業(yè)定位與人才培養(yǎng)模式、實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)、科學(xué)研究等方面探索新專業(yè)的建設(shè)思路；賈蓓（2020）[4]從學(xué)科融合的角度對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了思考；羅恩韜等（2021）[5]針對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)在教研中存在的問題，制定了專業(yè)課程體系和能力培養(yǎng)方案。本文從培養(yǎng)方案制定、課程體系設(shè)置、專業(yè)實(shí)踐平臺構(gòu)建等方面進(jìn)行研究，為高校的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)建設(shè)提供參考。

二、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)

專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)適應(yīng)社會需求、行業(yè)需求和學(xué)校定位，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)致力于培養(yǎng)具有大數(shù)據(jù)思維的高層次創(chuàng)新型大數(shù)據(jù)人才。學(xué)生需要掌握計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科的基本理論和方法，掌握大數(shù)據(jù)收集、處理、分析等的技術(shù)和手段，具備大數(shù)據(jù)分析挖掘的能力，能夠熟練運(yùn)用專業(yè)知識解決大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。培養(yǎng)能夠適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)和未來社會與科技發(fā)展需要，德智體美勞全面發(fā)展，富有職業(yè)道德精神、強(qiáng)烈的社會責(zé)任感，具有扎實(shí)的專業(yè)知識和較強(qiáng)的實(shí)踐能力，具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力，具有大數(shù)據(jù)思維的綜合性大數(shù)據(jù)分析人才。

三、專業(yè)建設(shè)路徑探索與實(shí)踐

（一）構(gòu)建以社會需求為導(dǎo)向的專業(yè)培養(yǎng)方案

當(dāng)今時代，大數(shù)據(jù)應(yīng)用的價(jià)值已經(jīng)在各行各業(yè)顯現(xiàn)，大數(shù)據(jù)人才短缺也是大數(shù)據(jù)行業(yè)面臨的一大難題。2020年中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)人才需求規(guī)模達(dá)到210萬人，2025年前大數(shù)據(jù)人才需求仍將保持30%～40%的增長速度，總需求約2 000萬人，大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)人才的整體差距正在加大。近三年來，數(shù)據(jù)人才缺口每年增加50萬人。預(yù)計(jì)2022年大數(shù)據(jù)專業(yè)的大學(xué)畢業(yè)生大規(guī)模進(jìn)入就業(yè)市場后，總體差距增長將放緩，但這一差距仍將長期存在。企業(yè)對新型大數(shù)據(jù)分析和預(yù)測技術(shù)人才的熱情和需求正在超過傳統(tǒng)的商業(yè)智能和信息管理人才，獵聘在2019 年度世界人工智能大會上發(fā)布了《獵聘2019 年中國AI&大數(shù)據(jù)人才就業(yè)趨勢報(bào)告》，指出全球人工智能和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域人才嚴(yán)重短缺，中國大數(shù)據(jù)人才缺口高達(dá)150萬[6]。

根據(jù)社會對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)人才的需求及人才培養(yǎng)目標(biāo)，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)具備以下幾個方面的知識、能力和素質(zhì)：

1.專業(yè)知識。掌握數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等的基本原理與方法，掌握大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的基本理論和基本知識，熟練掌握大數(shù)據(jù)框架、數(shù)據(jù)分析方法、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、可視化技術(shù)、大數(shù)據(jù)編程、云計(jì)算等專業(yè)知識。

2.專業(yè)能力。大數(shù)據(jù)人才需要具備成熟的數(shù)據(jù)思維，具備將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)分析與挖掘、算法設(shè)計(jì)與建模的能力，在一定程度上掌握Python等通用編程語言，并精通數(shù)據(jù)挖掘、分析與預(yù)測等大數(shù)據(jù)技能。

3.專業(yè)素質(zhì)。數(shù)據(jù)分析人才需要有敏銳的洞察力、豐富的想象力和清晰的邏輯思維。一個合格的數(shù)據(jù)分析師應(yīng)該具有嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的態(tài)度，客觀評價(jià)企業(yè)發(fā)展過程中存在的問題，創(chuàng)新是每一位科研和數(shù)據(jù)工作者都應(yīng)當(dāng)具備的精神，提高自己的創(chuàng)新能力，才能提高自己的數(shù)據(jù)分析水平，挖掘自己的潛力，才能站在不同的角度分析問題，為社會和企業(yè)帶來更大的價(jià)值。

4.分析和解決問題的能力。具備能夠利用數(shù)據(jù)分析軟件和工具對海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析處理的能力，具備利用專業(yè)知識分析解決復(fù)雜領(lǐng)域問題的能力。

5.創(chuàng)新能力。創(chuàng)新無論是對國家還是企業(yè)的發(fā)展都是不可或缺的一部分，創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力是從事數(shù)據(jù)分析必備的能力，因此對于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來說，他們應(yīng)當(dāng)具備將大數(shù)據(jù)相關(guān)方法理論與實(shí)際問題相結(jié)合，創(chuàng)新性地提供問題的解決方案的能力。

6.團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。團(tuán)隊(duì)合作是成功的關(guān)鍵，溝通是人際交往的橋梁。數(shù)據(jù)分析通常涉及兩個部分：數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)，單個部門無法完成所有工作，而且數(shù)據(jù)團(tuán)隊(duì)和業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)不可避免地存在溝通障礙，因此有意識地開展團(tuán)隊(duì)合作尤為重要，這就要求學(xué)生要善于合作，具有強(qiáng)烈的團(tuán)隊(duì)意識。

7.程序設(shè)計(jì)能力。掌握結(jié)構(gòu)化編程和面向?qū)ο缶幊痰幕舅枷?，具備高級語言編程能力，解決工業(yè)應(yīng)用中的實(shí)際問題。

（二）構(gòu)建以能力培養(yǎng)為核心的專業(yè)課程體系

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)屬于交叉學(xué)科，以數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)為三大支撐性學(xué)科，生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)、管理學(xué)為應(yīng)用拓展性學(xué)科。涉及數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的課程，此外還需要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)學(xué)建模、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)編程語言及大數(shù)據(jù)分析等，要求學(xué)生具備數(shù)學(xué)能力、統(tǒng)計(jì)能力、計(jì)算機(jī)能力、算法設(shè)計(jì)和編程能力及綜合實(shí)踐能力等，針對學(xué)生能力的培養(yǎng)來構(gòu)建專業(yè)課程體系。

1.數(shù)學(xué)能力。數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)將數(shù)學(xué)知識及數(shù)學(xué)工具與實(shí)際問題緊密結(jié)合，將所學(xué)知識靈活地運(yùn)用到實(shí)際問題的分析和解決中，數(shù)學(xué)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程中應(yīng)當(dāng)打破傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)思維方式，培養(yǎng)一種抽象、可視化、空間的思維方式。數(shù)學(xué)能力涉及到的基礎(chǔ)課程有高等代數(shù)、矩陣運(yùn)算、線性代數(shù)、離散數(shù)學(xué)等，此外數(shù)學(xué)建模也是數(shù)據(jù)分析的重要手段，因此開設(shè)數(shù)學(xué)建模這一課程對學(xué)生數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng)也是非常重要的。

2.統(tǒng)計(jì)能力。有關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)課程為數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生深入學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)科學(xué)理論奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，通過學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)相關(guān)課程，學(xué)生能夠掌握數(shù)據(jù)的分析方法、統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法、模型建立、模型選擇與評估等。相關(guān)課程有概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、時間序列分析、實(shí)用回歸分析、多元統(tǒng)計(jì)分析、抽樣調(diào)查等。

3.計(jì)算機(jī)能力。數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握基礎(chǔ)的編程語言，能夠使用相關(guān)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)清洗工作，應(yīng)當(dāng)具備將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可視化和分析等所需要的結(jié)構(gòu)化形式的能力。相關(guān)的基礎(chǔ)課程包括C語言、數(shù)據(jù)庫概論、JAVA等。

4.算法設(shè)計(jì)和編程能力。算法設(shè)計(jì)和編程能力對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來說是一項(xiàng)必備能力，學(xué)生在學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)理論的基礎(chǔ)上還應(yīng)具備將其應(yīng)用到算法設(shè)計(jì)和應(yīng)用開發(fā)中的能力。針對算法設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)能力培養(yǎng)的課程則應(yīng)該涉及到R語言、Python、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化等。

5.綜合實(shí)踐能力。綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)可以通過課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐，在實(shí)踐的過程中不僅可以加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識，學(xué)生的實(shí)踐能力和解決、分析問題的能力也能得到很大的提高。

（三）構(gòu)建以服務(wù)學(xué)生為中心的專業(yè)實(shí)踐平臺

專業(yè)實(shí)踐能力指學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力以及解決實(shí)際問題的能力，不僅需要學(xué)生具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等方面的能力，還需要掌握與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的新興技術(shù)的運(yùn)用能力。專業(yè)實(shí)踐能力對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來說是至關(guān)重要的，明確數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的建設(shè)目標(biāo)，構(gòu)建以服務(wù)學(xué)生為中心的專業(yè)實(shí)踐平臺是提高學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力的重要途徑。依托校企合作平臺，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)深度融合，引進(jìn)企業(yè)大數(shù)據(jù)教育和實(shí)踐資源，構(gòu)建穩(wěn)定的專兼職組合雙師團(tuán)隊(duì)，完善“引進(jìn)與派出，雙向培養(yǎng)”機(jī)制，通過產(chǎn)學(xué)研合作教育等項(xiàng)目和專業(yè)認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等機(jī)會，通過實(shí)踐案例和項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與學(xué)校雙贏，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和協(xié)調(diào)能力，搭建突出適用性和實(shí)用性的專業(yè)實(shí)踐平臺，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。明確人才培養(yǎng)目標(biāo)，加大資金投入，完善軟硬件設(shè)施，搭建大數(shù)據(jù)實(shí)踐平臺，更好滿足師生教學(xué)科研需求，包括大數(shù)據(jù)培訓(xùn)平臺和大數(shù)據(jù)教學(xué)管理平臺，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供支持，促進(jìn)學(xué)生在大數(shù)據(jù)實(shí)踐環(huán)境中鍛煉專業(yè)能力。

四、結(jié)語

“新工科”背景下的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)是多學(xué)科交叉的新興專業(yè)，本文基于該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)從培養(yǎng)方案制定、課程體系設(shè)置、專業(yè)實(shí)踐平臺構(gòu)建等方面進(jìn)行研究，為高校的專業(yè)建設(shè)提供參考。由于各高校對于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的建設(shè)還處于探索階段，因此對于該專業(yè)的建設(shè)還需要結(jié)合各個高校自身特色和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，在適應(yīng)社會需求的過程中不斷進(jìn)行完善，培養(yǎng)高質(zhì)量、高層次、復(fù)合型的數(shù)據(jù)分析人才。