數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的課程設(shè)置探究

馬秀莉，武麗芬，晉珺

（晉中學(xué)院 數(shù)學(xué)系，山西晉中 030619）

“十二五”以來，我國大數(shù)據(jù)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展[1]，因此，對高校人才培養(yǎng)提出了更高的要求[2]?！笆濉币?guī)劃綱要提出：“要把大數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，全面實(shí)施促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動，加快推動數(shù)據(jù)資源共享開放和開發(fā)應(yīng)用，助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和社會治理創(chuàng)新?！睘闈M足大數(shù)據(jù)發(fā)展對相關(guān)專業(yè)人才的需求，教育部于2016 年在本科教育中增設(shè)了數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)。晉中學(xué)院主動開設(shè)此專業(yè)，2016 年，該校數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)獲準(zhǔn)招生，啟動大數(shù)據(jù)技術(shù)的本科專業(yè)人才培養(yǎng)。然而，由于該專業(yè)是新興專業(yè)，其課程設(shè)置及人才培養(yǎng)沒有經(jīng)驗(yàn)可以參考，要想推動數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的發(fā)展，培養(yǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用型人才，還需在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索合理的課程體系設(shè)置[3]。

1 數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)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)具有典型的跨學(xué)科特性。作為交叉型學(xué)科，其相關(guān)課程涉及數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)管理等多學(xué)科內(nèi)容。面對大數(shù)據(jù)行業(yè)發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，晉中學(xué)院數(shù)學(xué)系根據(jù)該專業(yè)的發(fā)展實(shí)際，不斷探索該專業(yè)課程體系設(shè)置以及應(yīng)用型人才培養(yǎng)組織結(jié)構(gòu)，以期滿足社會日益增長的大數(shù)據(jù)應(yīng)用型人才需求。

晉中學(xué)院數(shù)學(xué)系的基礎(chǔ)專業(yè)為應(yīng)用數(shù)學(xué)，其培養(yǎng)目標(biāo)是讓學(xué)生在掌握數(shù)學(xué)基本理論的基礎(chǔ)上具備實(shí)踐應(yīng)用的能力。數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的本質(zhì)是應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等多種學(xué)科理論知識和應(yīng)用技術(shù)的交叉和延伸，即在掌握數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)上通過計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。為此，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中，依靠數(shù)學(xué)系的基礎(chǔ)設(shè)置，大數(shù)據(jù)專業(yè)方向具有非常大的優(yōu)勢。如何科學(xué)合理地利用這個優(yōu)勢，將大數(shù)據(jù)相關(guān)理論和技術(shù)有機(jī)融入應(yīng)用數(shù)學(xué)的教學(xué)體系，是有效推動數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)發(fā)展需要思考的關(guān)鍵問題。

2 數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)課程設(shè)置存在的問題

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)是多學(xué)科交叉融合的復(fù)合型專業(yè)。因此，構(gòu)建完善的多學(xué)科交叉課程體系，必然需要教師綜合分析和考慮各學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性以及專業(yè)學(xué)科的特點(diǎn)，制定科學(xué)合理的課程體系。當(dāng)前的課程設(shè)置盡管門類眾多，但并未真正實(shí)現(xiàn)學(xué)科的交叉和融合[4]。如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)專業(yè)教學(xué)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)資源共享，依然是需要解決的關(guān)鍵問題。經(jīng)過近年來的實(shí)踐與探討，將該專業(yè)課程設(shè)置存在的問題歸為以下兩個方面：

2.1 課程體系缺乏系統(tǒng)性

在專業(yè)課程設(shè)置上，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)是參照《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹》設(shè)置的。與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)相比，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、解析幾何等數(shù)學(xué)課程的基礎(chǔ)上增加了Java 程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、R 語言、Python基礎(chǔ)、數(shù)字圖像處理、統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、金融學(xué)、智能控制等應(yīng)用型課程。課程教學(xué)任務(wù)由數(shù)學(xué)系、計(jì)算機(jī)系以及經(jīng)濟(jì)系教師共同承擔(dān)。由于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)是新開設(shè)的專業(yè)，沒有可參照的完善的課程體系，學(xué)院在專業(yè)必修課程與專業(yè)選修課程中選擇了一些必要的課程以及一些熱門的課程，構(gòu)成了該專業(yè)的課程體系。然而，在課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，該專業(yè)的課程體系設(shè)置缺乏一定的系統(tǒng)性，課程之間存在知識重復(fù)或關(guān)聯(lián)性低的問題。通過對晉中學(xué)院2018 級數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學(xué)生的課程考試成績進(jìn)行分析[5-6]，發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Python基礎(chǔ)、機(jī)器學(xué)習(xí)具有一定的相關(guān)性，與教學(xué)實(shí)踐相符，因?yàn)橛?jì)算機(jī)編程中涉及大量的算法，要求具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。Java 程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與后續(xù)課程的相關(guān)性較強(qiáng)，說明將Java 程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為專業(yè)基礎(chǔ)課的前置課程是合理的。R 語言和Python 基礎(chǔ)課程體現(xiàn)出高度的相關(guān)性，同作為流行的編程語言，這兩種語言具有相似的語法規(guī)則，但卻有不同的應(yīng)用特點(diǎn)。然而，在教學(xué)計(jì)劃中，這兩門課程均以講授基本的語法為主，忽略了實(shí)踐應(yīng)用的不同特點(diǎn)。大數(shù)據(jù)技術(shù)與數(shù)字圖像處理這兩門課程也與其他課程的相關(guān)性較低，因?yàn)榇髷?shù)據(jù)技術(shù)主要介紹大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景，數(shù)字圖像處理主要處理數(shù)字圖像，與后續(xù)課程聯(lián)系不是特別緊密。另外，該專業(yè)還開設(shè)了金融學(xué)課程，作為大數(shù)據(jù)科學(xué)應(yīng)用的主要場景，金融學(xué)的開設(shè)符合社會的需求。然而，在金融學(xué)課程的教學(xué)中，并未與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程相聯(lián)系，也未與應(yīng)用型課程相聯(lián)系，使金融學(xué)課程成了課程體系中的一門“孤立”的課程。

2.2 理論教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用脫節(jié)，缺乏專業(yè)特色

該校設(shè)置的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)課程體系，在大學(xué)前三個學(xué)期主要以數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程為主，第四學(xué)期開始加入與計(jì)算機(jī)相關(guān)的應(yīng)用型課程。然而，在應(yīng)用型課程的教學(xué)時仍以理論知識的講授為主，缺乏配套的實(shí)踐設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在專業(yè)選修課的課程設(shè)置上，有R 語言、Python 數(shù)據(jù)分析等課程，并配有一定的上機(jī)實(shí)驗(yàn)課時，但在具體的教學(xué)實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，課程實(shí)踐環(huán)節(jié)遠(yuǎn)沒有達(dá)到教學(xué)要求。學(xué)生僅能在課堂上了解相關(guān)內(nèi)容的簡單應(yīng)用示例，教師沒有足夠的課時增加具體問題情景，讓學(xué)生利用課堂學(xué)到的方法解決實(shí)際問題。因此，實(shí)踐課程未能達(dá)到實(shí)際效果，學(xué)生也缺乏學(xué)習(xí)的積極性。通過對該專業(yè)的高年級學(xué)生進(jìn)行考查，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識弱于應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生，同時，計(jì)算機(jī)操作能力又弱于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，使得此專業(yè)沒有凸顯專業(yè)特色，缺乏就業(yè)競爭力。

3 學(xué)科建設(shè)建議

基于晉中學(xué)院數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的教學(xué)實(shí)施過程與結(jié)果，對該專業(yè)的課程設(shè)置提出以下幾點(diǎn)建議：

3.1 構(gòu)建完善的多學(xué)科交叉課程體系

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)涵蓋的知識面廣、涉及課程多，為此，在課程設(shè)置時需要教師考慮課程間的關(guān)聯(lián)性和整合性，將各學(xué)科知識有效融合。該專業(yè)強(qiáng)調(diào)扎實(shí)的數(shù)學(xué)能力，在課程的設(shè)置中加大了數(shù)學(xué)相關(guān)課程的教學(xué)比例，增加了數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)算法等課程，目的是為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。然而，為了使基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程更好地銜接，應(yīng)在基礎(chǔ)課程的教學(xué)中，補(bǔ)充相應(yīng)數(shù)學(xué)算法的具體應(yīng)用場景，使學(xué)生能深入理解數(shù)學(xué)課程如何應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在設(shè)置大數(shù)據(jù)導(dǎo)論課程時，可同步加入基礎(chǔ)課程的知識與專業(yè)課程的知識，保證知識點(diǎn)之間的銜接性。在專業(yè)課程的設(shè)置中，一方面，可以通過增加選修課程比例實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識的整合和利用，構(gòu)建多元化學(xué)習(xí)體系，學(xué)生能夠根據(jù)興趣設(shè)計(jì)合理的學(xué)習(xí)規(guī)劃，適應(yīng)社會不同行業(yè)的專業(yè)要求。另一方面，在提高學(xué)生知識儲備量的同時，要有選擇地開設(shè)課程，避免知識重復(fù)。例如，對于常用的大數(shù)據(jù)編程語言Java、C 語言、R 語言、Python 語言，Java 與Python 適用范圍更廣；在眾多的數(shù)據(jù)庫MySQL、Oracle、SQLServer中，MySQL 不僅免費(fèi)開源，而且提供的接口支持多種語言連接操作，在整個課程體系中銜接性更好?？傊?，多學(xué)科交叉融合并不是簡單的疊加，需要基于社會經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展的要求，探討如何通過多學(xué)科之間的多向交流和相互滲透，更加有效促進(jìn)多學(xué)科的共同發(fā)展和新知識的產(chǎn)生[7]。

3.2 強(qiáng)調(diào)實(shí)踐課程的設(shè)置

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)是典型的交叉應(yīng)用型學(xué)科，以教科書為基礎(chǔ)的課堂講授方式并不完全適用于大數(shù)據(jù)專業(yè)人才的培養(yǎng)。為此，應(yīng)重視實(shí)踐課程的設(shè)置，讓學(xué)生在實(shí)踐中鞏固知識，獲取解決實(shí)際問題的能力[8-10]。目前該專業(yè)的教學(xué)安排，僅在Matlab、R語言、Python 語言課程中設(shè)置了實(shí)踐課時，且僅占總課時的1/4。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，專業(yè)課程的實(shí)踐課時應(yīng)為64 學(xué)時以上，實(shí)踐課時遠(yuǎn)沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)?；谏鐣Υ髷?shù)據(jù)專業(yè)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的要求，應(yīng)該在C 語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Java 程序設(shè)計(jì)、Python 語言、數(shù)字圖像處理等計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)課程的課時計(jì)劃中縮減理論課時，增加實(shí)踐課時比例。此外，除了計(jì)算機(jī)相關(guān)的專業(yè)課程，部分?jǐn)?shù)學(xué)基礎(chǔ)課程也應(yīng)該以理論與實(shí)踐結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)。如概論統(tǒng)計(jì)、數(shù)學(xué)建模是大數(shù)據(jù)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容框架應(yīng)用性強(qiáng)。對于此類應(yīng)用型數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程，建議在課堂的講授中弱化方法的具體推導(dǎo)過程，著重強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)方法在實(shí)踐中的應(yīng)用，通過增加實(shí)驗(yàn)課的實(shí)用性，提高學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)雖然是數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉學(xué)科，但在實(shí)踐教學(xué)的課程設(shè)置上應(yīng)該明確區(qū)分，使其凸顯專業(yè)特征。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)相比，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)更加強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、可視化的數(shù)據(jù)分析能力，對于場景的要求更高，需要有大量的數(shù)據(jù)和算力進(jìn)行支撐。因此，在實(shí)踐課程的設(shè)置上，應(yīng)該結(jié)合學(xué)校特點(diǎn)，對接產(chǎn)業(yè)需求，通過建立相應(yīng)的大數(shù)據(jù)實(shí)訓(xùn)平臺、人工智能實(shí)訓(xùn)平臺、金融數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)室等，讓學(xué)生接觸真實(shí)的數(shù)據(jù)源，通過真實(shí)的企業(yè)案例培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)分析和診斷評價的能力[11-12]。

4 結(jié)語

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)、物質(zhì)、能源已成為人類生存發(fā)展的三大基礎(chǔ)資源。隨著對數(shù)據(jù)的收集、分析和應(yīng)用相關(guān)需求的急速增長，社會對掌握數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化、風(fēng)控與安全等技術(shù)的大數(shù)據(jù)人才的需求不斷增加。為此，高校需要改變數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)課程設(shè)置，構(gòu)建典型性、多樣性、多維度的課程體系，以滿足新時代發(fā)展對大數(shù)據(jù)人才的要求[13]。此外，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程對教學(xué)設(shè)施的要求越來越高，需要相關(guān)部門加大資金投入力度，為高校開展前沿科學(xué)研究提供支撐[14]。