張 璠,滕桂法,周桂紅

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與工程學(xué)院，河北 保定 071000)

農(nóng)業(yè)院校大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系建設(shè)研究

張 璠,滕桂法,周桂紅

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與工程學(xué)院，河北 保定 071000)

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展及其在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，大數(shù)據(jù)正式上升為國(guó)家戰(zhàn)略，但能掌握和應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的創(chuàng)新人才仍是稀缺資源，培養(yǎng)大數(shù)據(jù)相關(guān)人才成為最為緊迫的問(wèn)題。面對(duì)當(dāng)前的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，介紹了在高校中設(shè)置大數(shù)據(jù)相關(guān)課程和專業(yè)的必要性和迫切性。闡述了在農(nóng)業(yè)院校開(kāi)設(shè)大數(shù)據(jù)專業(yè)課程的理論基礎(chǔ)，并結(jié)合河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的專業(yè)特色，從師資隊(duì)伍、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐、科研條件等方面介紹了開(kāi)設(shè)大數(shù)據(jù)專業(yè)的現(xiàn)有基礎(chǔ)。從培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)要求、培養(yǎng)模式、實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)等角度入手，討論并探索了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案。

農(nóng)業(yè)院校大數(shù)據(jù)專業(yè)；大數(shù)據(jù)課程體系；校企聯(lián)合培養(yǎng)

DOI號(hào)：10.13320/j.cnki.jauhe.2017.0031

在云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的助力下，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)，大數(shù)據(jù)將成為時(shí)代變革的力量。國(guó)際數(shù)據(jù)公司(IDC)預(yù)計(jì)，到2020年，數(shù)字宇宙規(guī)模將達(dá)到40ZB，大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。2015年8月，我國(guó)政府出臺(tái)《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》，明確指出推動(dòng)大數(shù)據(jù)發(fā)展和應(yīng)用，在未來(lái)5至10年打造精準(zhǔn)治理、多方協(xié)作的社會(huì)治理新模式，建立運(yùn)行平穩(wěn)、安全高效的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行新機(jī)制，構(gòu)建以人為本、惠及全民的民生服務(wù)新體系，開(kāi)啟大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)新格局，培育高端智能、新興繁榮的產(chǎn)業(yè)發(fā)展新生態(tài)。十八屆五中全會(huì)提出了我國(guó)要全面實(shí)施“國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”，從此大數(shù)據(jù)正式上升為國(guó)家戰(zhàn)略。然而大數(shù)據(jù)正面臨全球性的人才荒。企業(yè)對(duì)新型大數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)技術(shù)人才的熱情和需求正在超過(guò)傳統(tǒng)的商業(yè)智能和信息管理人才。根據(jù)麥肯錫報(bào)告，在美國(guó)市場(chǎng)，2018 年大數(shù)據(jù)人才和高級(jí)分析專家的人才缺口將高達(dá) 19 萬(wàn)。此外美國(guó)企業(yè)還需要 150 萬(wàn)位能夠提出正確問(wèn)題、運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析結(jié)果的大數(shù)據(jù)相關(guān)管理人才。到2025年，中國(guó)大數(shù)據(jù)人才的需求將高達(dá)200萬(wàn)。在此背景下，開(kāi)展基于數(shù)據(jù)分析、計(jì)算技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)充分融合的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)工作已經(jīng)十分必要。面對(duì)緊缺的大數(shù)據(jù)專業(yè)人才的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，近幾年國(guó)內(nèi)外高校紛紛建立了大數(shù)據(jù)研究院并積極籌備大數(shù)據(jù)專業(yè)或方向(見(jiàn)表1)。

表1 國(guó)內(nèi)外高校建立大數(shù)據(jù)及相關(guān)專業(yè)一覽表

隨著信息技術(shù)飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)成果不斷被應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、流通、科研和管理的各個(gè)環(huán)節(jié)。農(nóng)業(yè)院校大數(shù)據(jù)專業(yè)是應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，開(kāi)設(shè)此專業(yè)要充分發(fā)揮學(xué)校的多學(xué)科優(yōu)勢(shì)。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)是一所以農(nóng)學(xué)、生命科學(xué)、農(nóng)業(yè)工程為特色和優(yōu)勢(shì)的省部共建的綜合性大學(xué)，要確保我校在大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方面占有一席之地，需要借助我校優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析的能力，使其具備更強(qiáng)的決策力、洞察力，進(jìn)一步提升我校在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的影響力。由此可見(jiàn)，在我校開(kāi)設(shè)大數(shù)據(jù)課程與專業(yè)迫在眉睫。

一、農(nóng)業(yè)院校大數(shù)據(jù)專業(yè)課程開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)

(一)理論基礎(chǔ)

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)是數(shù)據(jù)科學(xué)誕生的直接導(dǎo)火線。數(shù)據(jù)科學(xué)是指以數(shù)據(jù)為中心的科學(xué)[1]。數(shù)據(jù)科學(xué)主要是以統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)可視化以及某一領(lǐng)域知識(shí)為理論基礎(chǔ)，其主要研究?jī)?nèi)容包括數(shù)據(jù)科學(xué)基礎(chǔ)理論、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)科學(xué)是一門以實(shí)現(xiàn)“從數(shù)據(jù)到信息”“從數(shù)據(jù)到知識(shí)”“從數(shù)據(jù)到智慧”的轉(zhuǎn)化為主要研究目的，以“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”“數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化”“數(shù)據(jù)洞見(jiàn)”和“數(shù)據(jù)產(chǎn)品研發(fā)”為主要研究任務(wù)的獨(dú)立學(xué)科，是一門以大數(shù)據(jù)時(shí)代面臨的新挑戰(zhàn)、新機(jī)會(huì)、新思維和新方法為核心內(nèi)容，包括新的理論、方法、模型、技術(shù)、平臺(tái)、工具、應(yīng)用和實(shí)踐在內(nèi)的一套知識(shí)體系。

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)科學(xué)理論、技術(shù)和方法在農(nóng)業(yè)或涉農(nóng)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)也以前所未有的速度不斷增加，農(nóng)業(yè)管理、科研、生產(chǎn)、流通的各個(gè)環(huán)節(jié)正源源不斷地產(chǎn)生著海量數(shù)據(jù)。但數(shù)據(jù)從挖掘、存儲(chǔ)到應(yīng)用均面臨著巨大的挑戰(zhàn)[3]。

大數(shù)據(jù)專業(yè)以培養(yǎng)復(fù)合型人才為目標(biāo)，以大數(shù)據(jù)為核心研究對(duì)象，強(qiáng)調(diào)領(lǐng)域知識(shí)的學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)專業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)的理解能力，深刻體現(xiàn)了技術(shù)為數(shù)據(jù)服務(wù)的思想。因此作為農(nóng)業(yè)院校，開(kāi)展大數(shù)據(jù)科學(xué)與應(yīng)用學(xué)科必須要結(jié)合學(xué)校的特色，本文將結(jié)合河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的實(shí)際情況，來(lái)探討開(kāi)設(shè)大數(shù)據(jù)專業(yè)的基礎(chǔ)、大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方案等問(wèn)題。

(二)現(xiàn)有基礎(chǔ)

在新的時(shí)代背景下，結(jié)合河北農(nóng)業(yè)大學(xué)在農(nóng)學(xué)、生命科學(xué)、農(nóng)業(yè)工程等專業(yè)的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新“農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)人才”的培養(yǎng)方略，建立適合農(nóng)林類院校的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)專業(yè)，為我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型與行業(yè)發(fā)展需求貢獻(xiàn)合格的人才，支撐國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)。

1.大數(shù)據(jù)專業(yè)方向定位分析。信息學(xué)院有計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程5個(gè)本科專業(yè)。其中，電子信息科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)主要發(fā)展方向?yàn)榇髷?shù)據(jù)采集、信息采集、終端硬件研發(fā)，而計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程等專業(yè)主要發(fā)展方向?yàn)榇髷?shù)據(jù)信息處理、大數(shù)據(jù)分析等。這幾個(gè)專業(yè)相輔相成，各有特色，可以形成系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)體系。結(jié)合學(xué)校的優(yōu)勢(shì)學(xué)科，可以很好地將大數(shù)據(jù)處理結(jié)果應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。

2.學(xué)院教師團(tuán)隊(duì)不斷壯大與優(yōu)化。信息學(xué)院近年來(lái)多次委派多名優(yōu)秀教師出國(guó)進(jìn)修大數(shù)據(jù)分析方向的專業(yè)技能，參加大數(shù)據(jù)核心課程培訓(xùn)，他們多元化的教育背景和學(xué)習(xí)經(jīng)歷是我院的巨大財(cái)富，是專業(yè)師資的儲(chǔ)備，也為該專業(yè)的建設(shè)提供了先決條件。

3.具備實(shí)踐教學(xué)的設(shè)施和條件。隸屬于河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的河北農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)協(xié)同創(chuàng)新中心，擁有一個(gè)集農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、計(jì)算、挖掘、虛擬化等資源整合統(tǒng)一、技術(shù)和水平國(guó)內(nèi)一流的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)?，F(xiàn)已投入700萬(wàn)元，完成農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)運(yùn)行平臺(tái)建設(shè)，完善了硬件設(shè)備和研發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，為學(xué)院在專業(yè)的實(shí)踐性人才培養(yǎng)上搭建了堅(jiān)實(shí)的軟硬件支撐。

4.大數(shù)據(jù)科研基礎(chǔ)。信息學(xué)院的大數(shù)據(jù)科研團(tuán)隊(duì)主研了“河北省智慧農(nóng)機(jī)決策管理信息平臺(tái)”是全國(guó)首個(gè)集數(shù)據(jù)化、信息化、智能化、可視化為一體的綜合的大數(shù)據(jù)應(yīng)用和管理服務(wù)平臺(tái)。將科研成果帶到教學(xué)中，一方面引導(dǎo)學(xué)生要注重理論聯(lián)系實(shí)際，了解如何把所有知識(shí)運(yùn)用到具體的實(shí)際問(wèn)題中；另一方面培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)和創(chuàng)新精神，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)的興趣和熱情。

5.大數(shù)據(jù)實(shí)踐教育基地。信息學(xué)院是全國(guó)高校大數(shù)據(jù)教育聯(lián)盟的會(huì)員單位，該聯(lián)盟一方面可以提供教師參與大數(shù)據(jù)教育培訓(xùn)；另一方面可以提供大數(shù)據(jù)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)平臺(tái)以供教學(xué)和科研，開(kāi)放大數(shù)據(jù)應(yīng)用項(xiàng)目資源，讓高校教師直接參與到項(xiàng)目中。平臺(tái)包括大數(shù)據(jù)專業(yè)核心課程、教材、講義、教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)環(huán)境、海量真實(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)積極促進(jìn)校企合作，為高校的各層次人才培養(yǎng)、數(shù)據(jù)科研和項(xiàng)目服務(wù)做貢獻(xiàn)。

二、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方案基本建立

目前大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方案還處于探索階段，既使技術(shù)比較先進(jìn)的美國(guó)也沒(méi)有成體系的培養(yǎng)模式。大數(shù)據(jù)分析是一個(gè)交叉專業(yè)，業(yè)界的共識(shí)是改造原來(lái)的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)相關(guān)專業(yè)，在原來(lái)專業(yè)基礎(chǔ)上融合機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)分析技術(shù)[5]。針對(duì)業(yè)界共識(shí)與河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)科背景實(shí)際，我們?cè)O(shè)計(jì)了具有河北農(nóng)業(yè)大學(xué)特色的人才培養(yǎng)方案：信息技術(shù)+大數(shù)據(jù)分析+農(nóng)業(yè)應(yīng)用。

(一)培養(yǎng)目標(biāo)

本專業(yè)旨在培養(yǎng)具備大數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)，并掌握農(nóng)學(xué)、農(nóng)業(yè)工程等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的專業(yè)人才，具備將領(lǐng)域知識(shí)與計(jì)算機(jī)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)融合、創(chuàng)新的能力，能夠從事農(nóng)學(xué)、生命科學(xué)、農(nóng)業(yè)工程等領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)采集、組織、管理、分析以及應(yīng)用的工作。

(二)培養(yǎng)要求

大數(shù)據(jù)專業(yè)具有顯著的跨學(xué)科特點(diǎn)，學(xué)生不僅要掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本理論與方法，要具備農(nóng)業(yè)專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)，還要具備利用大數(shù)據(jù)技術(shù)創(chuàng)造價(jià)值的能力(主要的培養(yǎng)要求如圖1所示)。

圖1 大數(shù)據(jù)專業(yè)培養(yǎng)要求

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)將系統(tǒng)的培養(yǎng)學(xué)生掌握大數(shù)據(jù)應(yīng)用中的各種典型問(wèn)題的解決方法(主要課程設(shè)置如表2所示)。

表2 大數(shù)據(jù)專業(yè)課程設(shè)置

(三)培養(yǎng)模式

采用校企聯(lián)合模式，校企雙方發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，在最大限度保證院校辦學(xué)特色及專業(yè)課程設(shè)置的前提下，植入相應(yīng)前沿科技及特色人才崗位需求的企業(yè)課程，校企聯(lián)合培養(yǎng)模式(如圖2所示)。

圖2 校企聯(lián)合培養(yǎng)模式

(四)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)

大數(shù)據(jù)是應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，該專業(yè)課程重在培養(yǎng)學(xué)生的理論知識(shí)和動(dòng)手實(shí)踐能力，用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的計(jì)算機(jī)知識(shí)來(lái)激發(fā)學(xué)生的探究欲望，設(shè)計(jì)難易適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)問(wèn)題來(lái)挖掘?qū)W生的探究潛能。該專業(yè)學(xué)生在完成三、四年級(jí)每個(gè)學(xué)期的理論學(xué)習(xí)后，至少要參與一個(gè)企業(yè)實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生在項(xiàng)目中應(yīng)用各類大數(shù)據(jù)技術(shù)，訓(xùn)練大數(shù)據(jù)思路和實(shí)踐步驟，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)層次的由淺入深，大致分為信息技術(shù)類實(shí)驗(yàn)、大數(shù)據(jù)分析類實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)3類(具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表3所示)。

表3 大數(shù)據(jù)專業(yè)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)類型

三、結(jié)論

未來(lái)國(guó)家間、區(qū)域間甚至是公司間的大數(shù)據(jù)人才的爭(zhēng)奪戰(zhàn)將愈演愈烈。因此在農(nóng)業(yè)院校建立大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)計(jì)劃是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的。全面落實(shí)“產(chǎn)、學(xué)、研、用”一體化的思想和模式，從教學(xué)、實(shí)踐、科研和運(yùn)用多方面注重專業(yè)人才和特色人才培養(yǎng)，努力創(chuàng)建一個(gè)適合自己專業(yè)特色的研究型教學(xué)模式。農(nóng)業(yè)院校大數(shù)據(jù)專業(yè)的建設(shè)與發(fā)展一定要充分發(fā)揮學(xué)校的多學(xué)科優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)學(xué)科交流，深化與政府、企業(yè)的合作，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)中心在科研、生產(chǎn)、服務(wù)中的作用，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科應(yīng)用。要在現(xiàn)有項(xiàng)目和平臺(tái)的基礎(chǔ)上，將“互聯(lián)網(wǎng)+”和大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)準(zhǔn)多領(lǐng)域，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)融合對(duì)接，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中的作用。

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(編輯：劉偉霄)

2016-12-23

2015年河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科教學(xué)工程項(xiàng)目：“河北省專業(yè)綜合改革試點(diǎn)”(編號(hào)：1009032)；2017年河北省教育廳專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目：“農(nóng)業(yè)信息化教學(xué)案例”(編號(hào)：KCJSZ2017032)。

張 璠(1983-),女,河北保定人,博士,講師,研究方向：智能調(diào)度。

滕桂法(1963-),男,河北故城人,博士,教授,研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與智能信息處理。

G642.0

A

1008-6927(2017)02-0023-04