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        大數(shù)據(jù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與思考

        2017-11-06 00:12:58王國(guó)胤劉群夏英胡軍于洪
        計(jì)算機(jī)教育 2017年10期
        關(guān)鍵詞:實(shí)踐平臺(tái)創(chuàng)新人才

        王國(guó)胤 劉群 夏英 胡軍 于洪

        摘 要:圍繞大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新人才培養(yǎng)過(guò)程中的專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置、實(shí)踐環(huán)境建設(shè)、教師能力提升和教學(xué)模式改革4個(gè)挑戰(zhàn),以重慶郵電大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)在大數(shù)據(jù)分析處理創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索為例,提出以程序設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)分析處理2類(lèi)課程群為抓手、以培養(yǎng)健全的教師人才體系隊(duì)伍為目標(biāo),構(gòu)建培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)人才的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)平臺(tái),開(kāi)展以領(lǐng)域工程問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)方法改革。

        關(guān)鍵詞:大數(shù)據(jù)智能處理;創(chuàng)新人才;關(guān)節(jié)點(diǎn)課程群;教師隊(duì)伍;實(shí)踐平臺(tái)

        0 引 言

        2008年末,卡耐基·梅隆大學(xué)教授發(fā)起業(yè)界組織計(jì)算社區(qū)聯(lián)盟(Computing Community Consortium),發(fā)表了一份有影響力的白皮書(shū)《大數(shù)據(jù)計(jì)算:在商務(wù)、科學(xué)和社會(huì)領(lǐng)域創(chuàng)建革命性突破》,首次提出了大數(shù)據(jù)的概念,明確了大數(shù)據(jù)真正需要的是新用途和新見(jiàn)解,而非數(shù)據(jù)本身,由此帶來(lái)了社會(huì)對(duì)人才需求的改變,計(jì)算機(jī)等相關(guān)信息專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)也面臨新的挑戰(zhàn)[1]。

        大數(shù)據(jù)概念一經(jīng)提出,引發(fā)的計(jì)算機(jī)技術(shù)變革勢(shì)如破竹。在這一技術(shù)發(fā)展催生下,智能科學(xué)與技術(shù)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)如何培養(yǎng)大數(shù)據(jù)分析與智能處理的創(chuàng)新人才成為擺在教師面前的一個(gè)重要課題:挑戰(zhàn)一,如何將大數(shù)據(jù)分析與智能處理能力培養(yǎng)融入專(zhuān)業(yè)課程體系;挑戰(zhàn)二,如何以社會(huì)需求為牽引,培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)教師的大數(shù)據(jù)分析與智能處理能力以提升教學(xué)水平;挑戰(zhàn)三,如何利用有限的資源搭建大數(shù)據(jù)工程能力訓(xùn)練的公共實(shí)踐和個(gè)性化創(chuàng)新系列實(shí)踐平臺(tái);挑戰(zhàn)四,如何以領(lǐng)域工程問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)探索培養(yǎng)大數(shù)據(jù)分析與智能處理人才的教學(xué)模式[2]。

        1 打造核心知識(shí)體系,滲透數(shù)據(jù)思維

        大數(shù)據(jù)智能處理創(chuàng)新人才首先必須有學(xué)科交叉的數(shù)據(jù)思維,還應(yīng)該有工程應(yīng)用能力。數(shù)據(jù)思維的來(lái)源植根于數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科交叉中,數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式系統(tǒng)等課程顯得尤為重要。因此,筆者針對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn),以大數(shù)據(jù)創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo),順應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),逐步確立了專(zhuān)業(yè)課程體系圍繞程序設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)分析處理能力培養(yǎng)兩條主線(xiàn)進(jìn)行課程設(shè)置的方式,在課程群體系建設(shè)上進(jìn)行了有益的嘗試。

        最初構(gòu)建了以數(shù)據(jù)庫(kù)原理為核心的三層次大數(shù)據(jù)“關(guān)節(jié)點(diǎn)”課程群體系[3]。三層次體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)分析與智能處理能力的基本組成,即專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)核心課和專(zhuān)業(yè)方向課,并遴選了9門(mén)課程作為該體系的關(guān)節(jié)點(diǎn)課程,見(jiàn)圖1(a)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,在相應(yīng)的三層次中相繼加入了云計(jì)算與云服務(wù)、數(shù)據(jù)分析實(shí)踐,見(jiàn)圖1(b),并相繼開(kāi)設(shè)了計(jì)算智能科學(xué)前沿、大數(shù)據(jù)分析與處理等前沿微課,將新知識(shí)、新思維、新方法及時(shí)傳授給學(xué)生,恰當(dāng)?shù)貙?yōu)勢(shì)教學(xué)資源向“關(guān)節(jié)點(diǎn)”課程傾斜,重點(diǎn)保障“關(guān)節(jié)點(diǎn)”課程的教學(xué)質(zhì)量,對(duì)有效提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和特色起到了至關(guān)重要的作用。

        2 建設(shè)健全的教師人才體系

        通常意義上的創(chuàng)新人才指具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才,他們不僅表現(xiàn)出靈活、開(kāi)放、好奇的個(gè)性,具有精力充沛、堅(jiān)持不懈、注意力集中、想象力豐富以及富于冒險(xiǎn)精神等特征,而且能夠充分運(yùn)用所掌握的多學(xué)科交叉知識(shí)孕育出新的思維方法,能根據(jù)具體需求,采用有效方法和模型分析數(shù)據(jù),并形成報(bào)告,為實(shí)際問(wèn)題提供決策依據(jù)[4]。大數(shù)據(jù)分析與智能處理的核心價(jià)值仍在于應(yīng)用,而應(yīng)用不僅需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)與數(shù)據(jù)思維相結(jié)合,更需要與實(shí)際工程領(lǐng)域問(wèn)題相結(jié)合。

        大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新人才的培養(yǎng)對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)教師的能力水平提出了高要求。為了打造一支適應(yīng)大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求的教師隊(duì)伍,筆者進(jìn)行了多角度的探索,不僅提升了教師隊(duì)伍的教學(xué)水平,而且?guī)?dòng)了教學(xué)質(zhì)量的提高。

        2.1 以高水平科研為切入點(diǎn)打造一流師資隊(duì)伍

        教師隊(duì)伍尤其需要不斷跟進(jìn)相關(guān)科研技術(shù)的發(fā)展,參加各類(lèi)高水平科研項(xiàng)目,準(zhǔn)確把握最新前沿技術(shù)的發(fā)展。筆者依托重慶市計(jì)算智能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和大數(shù)據(jù)智能計(jì)算示范型國(guó)家國(guó)際科技合作基地等一系列智能處理平臺(tái),通過(guò)承接涉及網(wǎng)絡(luò)安全大數(shù)據(jù)、空間信息大數(shù)據(jù)、醫(yī)療圖像大數(shù)據(jù)、流程工業(yè)大數(shù)據(jù)等國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,積極引導(dǎo)教師進(jìn)入不同的科研項(xiàng)目,參與高水平的科學(xué)研究,提高并拓寬教師對(duì)科研領(lǐng)域熱點(diǎn)問(wèn)題的掌握程度和學(xué)科視野。同時(shí)拿出專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助教師加入各級(jí)學(xué)術(shù)團(tuán)體,包括中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)、國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)等,從另一渠道促進(jìn)教師隊(duì)伍科學(xué)研究視野的提升。

        2.2 多方聯(lián)合拓展師資隊(duì)伍的國(guó)際視野和工程能力

        筆者依托計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院與美國(guó)康奈爾大學(xué)、加拿大里賈納大學(xué)建立的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,與美國(guó)、加拿大以及歐洲科學(xué)院院士等國(guó)際知名專(zhuān)家建立了長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作關(guān)系。首先依據(jù)學(xué)校對(duì)教師職稱(chēng)評(píng)定必須具備的國(guó)外訪(fǎng)學(xué)以及企業(yè)掛職的剛性條件,選派教師到國(guó)內(nèi)外知名高校訪(fǎng)學(xué),進(jìn)入一些大企業(yè)掛職鍛煉,同時(shí)從中央專(zhuān)項(xiàng)和地方政府劃撥的團(tuán)隊(duì)建設(shè)經(jīng)費(fèi)中拿出一定比例專(zhuān)款資助教師隊(duì)伍。由此引入國(guó)外先進(jìn)科學(xué)理念和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及參與企業(yè)實(shí)際大數(shù)據(jù)工程項(xiàng)目積累的豐富寶貴實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力方面起到了關(guān)鍵作用。近年來(lái),這些舉措帶來(lái)的效果逐步顯現(xiàn),學(xué)生在參與挑戰(zhàn)杯、互聯(lián)網(wǎng)+、ACM程序設(shè)計(jì)大賽、阿里天池大數(shù)據(jù)競(jìng)賽、CCF大數(shù)據(jù)與計(jì)算智能大賽、數(shù)據(jù)可視化大賽等科技活動(dòng)中屢屢獲獎(jiǎng)。

        2.3 引入一流領(lǐng)域資源營(yíng)造教學(xué)師資隊(duì)伍成長(zhǎng)環(huán)境

        一流大數(shù)據(jù)領(lǐng)域知名專(zhuān)家和企業(yè)界人士的報(bào)告是為教學(xué)師資隊(duì)伍營(yíng)造良好學(xué)術(shù)成長(zhǎng)環(huán)境的最便捷的途徑。因此,筆者依托學(xué)院多次開(kāi)展以大數(shù)據(jù)技術(shù)為專(zhuān)題的專(zhuān)場(chǎng)報(bào)告,邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家、知名學(xué)者和企業(yè)界人士進(jìn)行報(bào)告。與此同時(shí),為學(xué)生開(kāi)辟第二課堂,讓他們有機(jī)會(huì)聆聽(tīng)和接觸大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的新技術(shù)和新知識(shí)。近年來(lái),為優(yōu)化師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu),筆者團(tuán)隊(duì)不斷引入新鮮血液,共引進(jìn)了數(shù)名海外大數(shù)據(jù)領(lǐng)域高層次人才及優(yōu)秀博士。新生力量不僅優(yōu)化教師隊(duì)伍的年齡結(jié)構(gòu),而且有助于優(yōu)化教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)。endprint

        3 搭建優(yōu)質(zhì)系列實(shí)踐平臺(tái)

        大數(shù)據(jù)分析與智能處理方向有很強(qiáng)的時(shí)代性,也有較為強(qiáng)烈的社會(huì)需求,與社會(huì)、相關(guān)企業(yè)的合作勢(shì)在必行。因此,只有整合政府、企業(yè)以及高校自身的公共資源,建立能夠面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的系列大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)場(chǎng),才能為鍛煉創(chuàng)新人才的數(shù)據(jù)分析能力提供實(shí)戰(zhàn)機(jī)會(huì),使他們具備持續(xù)創(chuàng)新能力,并真正被市場(chǎng)接納[6]。筆者從3方面入手,整合了政府財(cái)政資源、社會(huì)企業(yè)資源、科研項(xiàng)目資源,分別打造了公共實(shí)踐平臺(tái)、行業(yè)特色平臺(tái)和個(gè)性化創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái),為人才培養(yǎng)提供了有力支撐。

        (1)爭(zhēng)取政府財(cái)政資源,建設(shè)大數(shù)據(jù)分析與智能處理培養(yǎng)的公共實(shí)踐平臺(tái)。依托學(xué)科優(yōu)勢(shì),在中央專(zhuān)項(xiàng)資金和中地共建項(xiàng)目資金等財(cái)政經(jīng)費(fèi)支持下,建設(shè)包括云計(jì)算、計(jì)算科學(xué)、大數(shù)據(jù)分析與智能處理等優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐平臺(tái),將計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)等有機(jī)融合,形成包含信息獲取、傳輸、處理到服務(wù)的系統(tǒng)性實(shí)踐平臺(tái),充分保障了專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐的開(kāi)設(shè)。

        (2)吸引社會(huì)企業(yè)資源建設(shè)大數(shù)據(jù)分析與智能處理培養(yǎng)的行業(yè)特色實(shí)踐平臺(tái)。通過(guò)開(kāi)展共建、捐贈(zèng)以及舉辦競(jìng)賽等方式與國(guó)內(nèi)外大數(shù)據(jù)龍頭企業(yè)建立合作關(guān)系,建立了具有行業(yè)特色的大數(shù)據(jù)分析與智能處理實(shí)踐平臺(tái),在人才培養(yǎng)的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)中,為學(xué)生開(kāi)設(shè)一系列與行業(yè)領(lǐng)域工程問(wèn)題相關(guān)的大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)。

        (3)利用科研項(xiàng)目資源建設(shè)大數(shù)據(jù)分析與智能處理培養(yǎng)的個(gè)性化創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)。通過(guò)寓教于研,筆者鼓勵(lì)本科生進(jìn)入高水平科研項(xiàng)目建立起的實(shí)踐平臺(tái),參與各類(lèi)科研項(xiàng)目工作,將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源,帶動(dòng)學(xué)生個(gè)性化創(chuàng)新實(shí)踐的開(kāi)展,培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,并夯實(shí)其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力。

        4 開(kāi)展領(lǐng)域工程問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的互動(dòng)式、多元化教學(xué)模式

        筆者認(rèn)為探討“在線(xiàn)微視頻課程+翻轉(zhuǎn)課堂+傳統(tǒng)課堂教學(xué)”相結(jié)合的混合教學(xué)模式,進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)方式改革,可以改善教學(xué)質(zhì)量,更好地將知識(shí)傳授給學(xué)生,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,為課程改革起到實(shí)效[5-7]。近年來(lái),我國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)蓬勃興起,無(wú)論是以百度、阿里、騰訊為代表的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè),還是一批正在崛起的專(zhuān)職于大數(shù)據(jù)分析與智能處理的新興產(chǎn)業(yè)都需要大量的大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新人才,這類(lèi)創(chuàng)新人才要能夠積極應(yīng)對(duì)全球工業(yè)4.0時(shí)代特有的以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的制造模式、流通模式、消費(fèi)模式、商業(yè)模式的變革。因此,人才培養(yǎng)的關(guān)鍵是培養(yǎng)能適應(yīng)解決領(lǐng)域工程問(wèn)題的高端專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)人才[6]。

        4.1 以慕課資源帶動(dòng)探索線(xiàn)上線(xiàn)下教師與學(xué)生互動(dòng)的教學(xué)和考核模式

        為了將優(yōu)勢(shì)教學(xué)資源向“關(guān)節(jié)點(diǎn)”課程傾斜,重點(diǎn)保障“關(guān)節(jié)點(diǎn)”課程的教學(xué)質(zhì)量,筆者結(jié)合三層次大數(shù)據(jù)“關(guān)節(jié)點(diǎn)”課程群的實(shí)際情況,相繼在5門(mén)重點(diǎn)“關(guān)節(jié)點(diǎn)”課程中建立了“在線(xiàn)微視頻課程+翻轉(zhuǎn)課堂+傳統(tǒng)課堂教學(xué)”混合式教學(xué)模式。其中,數(shù)據(jù)挖掘課程以實(shí)際的工程問(wèn)題為線(xiàn)索,將學(xué)院教師自制的慕課課程大數(shù)據(jù)分析與處理引入課堂,學(xué)生通過(guò)線(xiàn)上自主學(xué)習(xí),教師在線(xiàn)下采用研討的方式解決學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)和疑點(diǎn);計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論借助思科網(wǎng)院提供的IT Essentials課程,將與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算相關(guān)的一部分教學(xué)內(nèi)容發(fā)布至網(wǎng)上供學(xué)生學(xué)習(xí),很好地彌補(bǔ)了課堂學(xué)時(shí)不足的問(wèn)題;還有程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)原理以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析都充分借鑒了MOOC 教學(xué)模式,引入優(yōu)質(zhì)慕課資源,在學(xué)校翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革項(xiàng)目的資助下,對(duì)教學(xué)手段進(jìn)行精心設(shè)計(jì),形成有效的線(xiàn)上線(xiàn)下聯(lián)動(dòng)的教學(xué)模式。通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),這些方式既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,又促進(jìn)了教師與學(xué)生的互動(dòng),提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

        為了滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要,筆者對(duì)大數(shù)據(jù)分析與智能處理能力培養(yǎng)相關(guān)課程實(shí)施了多元化的考試方式改革,使考核跟蹤到學(xué)生學(xué)習(xí)的每個(gè)階段。比如,在數(shù)據(jù)挖掘課程中,學(xué)生必須結(jié)合實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題,提出解決方案并予以實(shí)現(xiàn),完整的作品答辯是期末成績(jī)?cè)u(píng)定的重要組成;在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程中,學(xué)生期末成績(jī)主要由機(jī)考成績(jī)構(gòu)成。諸如此類(lèi)的考核方式改革在主要的關(guān)節(jié)點(diǎn)課程中均得到體現(xiàn)。

        4.2 引入競(jìng)賽機(jī)制,探索課賽結(jié)合的工程教學(xué)模式

        引導(dǎo)學(xué)生參加各級(jí)各類(lèi)由企業(yè)主辦的大數(shù)據(jù)競(jìng)賽,是真正培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、提高學(xué)生大數(shù)據(jù)分析與智能處理能力的有效形式。從2005年開(kāi)始,筆者就在數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程的理論教學(xué)中實(shí)施了課賽結(jié)合的方式。在任課教師的指導(dǎo)下,學(xué)生以解決工程問(wèn)題為目的開(kāi)展理論課的學(xué)習(xí),通過(guò)自主選題,帶著設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行課程的學(xué)習(xí),在學(xué)習(xí)過(guò)程中解決問(wèn)題,完成任務(wù),有效促進(jìn)了理論與實(shí)踐的融合,推動(dòng)了主動(dòng)學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí)的開(kāi)展。這一教學(xué)方式后來(lái)演變成“重慶市高校數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)大賽”,該賽事堅(jiān)持了10多年的時(shí)間,至今已成為重慶計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)的精品賽事,覆蓋了重慶各高校,并吸引了西南交大在內(nèi)的多所高校參與。這一課賽結(jié)合的課程教學(xué)模式,不僅使數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程受益,而且在學(xué)院其他課程教學(xué)中形成了良好的課賽結(jié)合氛圍,更多的教師開(kāi)始熱心指導(dǎo)學(xué)生參與競(jìng)賽。這種教學(xué)模式既實(shí)現(xiàn)了課堂與競(jìng)賽的互動(dòng),有效促進(jìn)了理論與實(shí)踐結(jié)合,又真正培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和工程實(shí)踐能力,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

        5 結(jié) 語(yǔ)

        大數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下,大數(shù)據(jù)分析與智能處理創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革勢(shì)在必行,只有做好核心知識(shí)體系、教師隊(duì)伍、實(shí)踐平臺(tái)以及教學(xué)模式的一系列改革,才能帶動(dòng)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的內(nèi)涵式發(fā)展,提高人才的個(gè)性化和創(chuàng)新能力。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐,筆者這一系列人才培養(yǎng)模式的研究和探索取得了一定的成就,希望能為其他高校人才培養(yǎng)提供有益參考。

        參考文獻(xiàn):

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        (編輯:孫怡銘)endprint

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