桂勁松，張祖平，郭克華

（中南大學 信息科學與工程學院，湖南 長沙 410083）

0 引 言

面對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的歷史性交匯帶來的時代新機遇以及國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新形態(tài)，大互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、大安全等新IT技術催生了新經(jīng)濟，產(chǎn)業(yè)界迫切需要新型工科人才的支持。“新工科”已成為目前高校教學改革話題中的熱詞。

2017年2月，教育界達成了“新工科”建設的“復旦共識”，并于4月明確了“新工科”建設的行動路線——“天大行動”；2017年6月9日，教育部在北京主持全面啟動、系統(tǒng)部署新工科建設會議，審議通過新工科研究與實踐項目指南，提出新工科建設指導意見。復旦共識、天大行動和北京指南，構(gòu)成了新工科建設的“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。

在大數(shù)據(jù)時代催生的巨量人才缺口背景下，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)應運而生。該專業(yè)的畢業(yè)生學位授予門類主要有工學和理學，其中工學門類的課程體系必然涉及自然、社會、計算機等學科知識，屬于典型的多學科交叉的新興工科專業(yè)。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)實踐、大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應用能力的高素質(zhì)人才，需要教育界與產(chǎn)業(yè)界共同探索與實踐[1]。

1 培養(yǎng)方案探索與實踐

1.1 培養(yǎng)目標

培養(yǎng)目標是專業(yè)培養(yǎng)方案和課程設置的基本依據(jù)[2-3]。依據(jù)社會、行業(yè)需要和學校定位，本專業(yè)致力于培養(yǎng)適應不斷演化的經(jīng)濟與社會發(fā)展需要，注重大數(shù)據(jù)領域與行業(yè)應用交叉融合的復合型高級工程技術人才：①能夠適應行業(yè)大數(shù)據(jù)應用的發(fā)展需要，融會貫通數(shù)學與自然科學基礎知識、計算機基礎知識、大數(shù)據(jù)知識，提出復雜大數(shù)據(jù)工程項目的系統(tǒng)性解決方案；②能夠跟蹤大數(shù)據(jù)領域的前沿技術，具備一定的大數(shù)據(jù)工程創(chuàng)新能力、大數(shù)據(jù)分析與價值挖掘能力，能夠從事應用驅(qū)動的大數(shù)據(jù)產(chǎn)品的設計、開發(fā)和生產(chǎn)；③具備良好的職業(yè)道德精神、社會責任感，理解法律、環(huán)境、發(fā)展的相互關系，在工程項目實施中堅持綠色發(fā)展理念、能夠注重經(jīng)濟與社會效益的協(xié)調(diào)；④具備健康的身心，擁有科學的人文精神、創(chuàng)新精神、團隊精神，具備良好的人際溝通與協(xié)調(diào)能力、有效的工程項目管理能力；⑤能夠從全球視野思考問題，主動應對不斷變化的國內(nèi)外形勢，具備自主學習、批判思維和國際交流能力。

1.2 培養(yǎng)要求

明確培養(yǎng)目標后，需要解讀其蘊涵的知識、能力、素質(zhì)要求。①知識要求：具備扎實的數(shù)學與自然科學基礎知識、計算機基礎知識、大數(shù)據(jù)專業(yè)知識、一般工程理論知識；②能力要求：在面向醫(yī)學醫(yī)藥、軌道交通、有色金屬行業(yè)的大數(shù)據(jù)領域，能夠從事大數(shù)據(jù)產(chǎn)品設計、系統(tǒng)運維、技術管理、應用系統(tǒng)開發(fā)的工作能力；③素質(zhì)要求：具有強烈的社會責任感、高尚的人文情懷、良好的職業(yè)道德與團隊合作精神、健全的身心素質(zhì)、一定的全球視野與創(chuàng)新精神。本專業(yè)的畢業(yè)要求見表1。

1.3 畢業(yè)要求指標點分解

根據(jù)工程教育認證標準，指標點是對畢業(yè)要求內(nèi)涵的細化、解讀，其分解必須具有導向性、可評價性、邏輯性、專業(yè)性。應按照學生某項能力達成的內(nèi)在邏輯關系進行分解，使之既能與課程體系設計的邏輯關系相匹配，又適合于建立能力達成的評價機制。筆者對畢業(yè)要求的指標點進行了分解與優(yōu)化，部分示例見表2—表4。

表1 數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)學生的畢業(yè)要求

表2 畢業(yè)要求1的指標點分解

表3 畢業(yè)要求3的指標點分解

表4 畢業(yè)要求4的指標點分解

1.4 課程體系的建立

根據(jù)工程教育認證標準，課程設置必須支撐培養(yǎng)要求；課程群（或模塊）的方向必須明確；課程體系必須完整響應畢業(yè)要求，而畢業(yè)要求對課程體系的影響需要通過指標點來實現(xiàn)。指標點體系與課程體系的對應關系梳理與優(yōu)化部分示例見表5。

課程體系中的具體課程，按照層次類型、先后關系、難易程度等要求進行合理安排，形成培養(yǎng)計劃。具體教學環(huán)節(jié)實現(xiàn)培養(yǎng)計劃，將畢業(yè)要求落實在課程體系、培養(yǎng)計劃、課程大綱等環(huán)節(jié)中。課程大綱必須包括：①明確而合理地支撐畢業(yè)要求的課程目標；②匹配課程目標的課程內(nèi)容與教學方法；③便于進行達成度評價的考核方法。課程大綱建設部分示例見表6。

2 培養(yǎng)模式探索與實踐

2.1 模式構(gòu)建與實施

從廣義講，人才培養(yǎng)模式包括人才培養(yǎng)目標和規(guī)格、專業(yè)設置和建設、課程體系和教學內(nèi)容、教學方法和教學手段、教學評價和質(zhì)量監(jiān)控等內(nèi)容，涵蓋了包括培養(yǎng)目標、培養(yǎng)內(nèi)容、培養(yǎng)方式和培養(yǎng)條件在內(nèi)的人才培養(yǎng)諸要素[4]。本文僅從狹義的專業(yè)教學角度探討培養(yǎng)模式。

第一，遵循工程教育認證標準對“畢業(yè)要求”標準特別加入解決復雜工程問題能力的要求，在教學過程中，注重體現(xiàn)復雜問題能力的培養(yǎng)。通過基礎課教學，奠定通過原理與抽象模型分析問題、解決問題為能力基礎的教學意識，改變以記憶性和驗證性為主的教學與考核方式；通過專業(yè)課教學，深化分析權(quán)衡能力、建立系統(tǒng)能力、引入與強化應用能力訓練，減少課堂知識量、加大深度，不割裂理論與實踐課，提高解決問題訓練的量與質(zhì)； 通過綜合實踐課教學，深化應用能力培養(yǎng)，跨課程并逐步實現(xiàn)跨學科，以提高工程復雜度，建立合理、透明、可操作的評分方法。

第二，實施學習效果導向，學生為主體，教師為主導的教學方式。采取多模式教學，例如，基于問題、基于項目、基于案例、探究式；采取全過程評價，例如，網(wǎng)上學習測評、作業(yè)質(zhì)量、交流與討論、階段考試、期終考試。

表5 指標點與支撐課程的關系示例

表6 數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘課程大綱示例

第三，以服務課程目標實現(xiàn)來選擇教學方式。例如，針對討論課設計案例，可提前布置選題，確定分組原則，在案例討論課前提交報告作資格審查，通過則分組答辯。在評分標準的導向性上，采取基于過程評價，促使學生注重學習的過程質(zhì)量。在評分標準的評價維度上，注重知識的應用和解決問題能力的多維度考核評價。又如，針對綜合實踐實訓課程，學生課外完成預習，檢查通過后才可在大數(shù)據(jù)綜合實踐實訓平臺上自主配置實踐實訓環(huán)境，完成實踐實訓任務。教師不作講解、學生主動提問，提問質(zhì)量、任務完成質(zhì)量、報告撰寫質(zhì)量作為考核依據(jù)。突出以學生為中心的主題，將學生學習能力和解決問題能力培養(yǎng)落實到教學過程中，踐行了“預學、導學、悟?qū)W”的主導思想。減少“記憶性、驗證性”要求的比例，增加“分析性、創(chuàng)意性”考核的權(quán)重。

2.2 協(xié)同育人

學校擬實施校企協(xié)同育人舉措，提高實踐教學水平，完善產(chǎn)學研協(xié)同育人機制，構(gòu)建多方協(xié)同育人平臺。合作伙伴或意向合作伙伴有以利天誠、百度、中軟國際、青苔、慧科等。

目前學校正與以利天誠合作，基于ONNX開源生態(tài)標準，引入Gluon深度學習庫，建設應用驅(qū)動的集成實訓平臺，打通從大數(shù)據(jù)來源到大數(shù)據(jù)應用的完整大數(shù)據(jù)實訓鏈條。在大數(shù)據(jù)源頭，完善因特網(wǎng)數(shù)據(jù)智能爬取、傳統(tǒng)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)導入、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)傳感數(shù)據(jù)接納等功能；將大數(shù)據(jù)實踐實訓課程體系對應到整個訓練鏈條的每個關鍵環(huán)節(jié)，設計與實現(xiàn)演示功能，并預留學生動手空間，且方便與演示功能之間的切換。

學校擬與百度共建大數(shù)據(jù)、云平臺支持的以學生為主體、教師為主導的普適在線教學平臺，將百度云智學院核心課程納入培養(yǎng)計劃，豐富選修課與實訓課設置；構(gòu)建基于4G/5G智能終端的課程教學應用及實踐實訓應用，建設適應普適在線教學特點的課程講義、課件、題庫、考核方案。今后，我們將繼續(xù)謀求與行業(yè)領軍企業(yè)試辦新工科實驗班，實施本、碩、博貫通式、個性化培養(yǎng)；建設“雙創(chuàng)”示范中心，營造優(yōu)秀“雙創(chuàng)”校園文化，培養(yǎng)“雙創(chuàng)”人才。

3 培養(yǎng)模式評價

中南大學自2015年招收面向大數(shù)據(jù)方向的計算機科學與技術專業(yè)學生后，現(xiàn)已招生兩屆可授予數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)學士學位的學生，每屆2個班，還尚未有畢業(yè)生，但是，有不少本校信息類研究生畢業(yè)后從事大數(shù)據(jù)方面的工作。因此，我們基于表7的培養(yǎng)目標合理性推測評價機制，通過與校友、校友工作單位的合作，對本專業(yè)培養(yǎng)目標做了初步的合理性推測評價，以便確保據(jù)此制定的畢業(yè)要求及相應的課程體系能夠適應行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。

本著本校電子信息類專業(yè)群共商、共建、共享原則，教學環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控體系與教學條件的支撐體系已形成了良性互動機制。教學質(zhì)量監(jiān)控的核心已從關注教向關注學轉(zhuǎn)變、從學生評教向?qū)W生評教學效果轉(zhuǎn)變、從教師評學向教師評學習成果產(chǎn)出轉(zhuǎn)變?；趯W習成果導向的教學設計流程，已形成了畢業(yè)要求、指標點體系、課程體系、教學要求、教學內(nèi)容、教學評價的校內(nèi)持續(xù)改進閉環(huán)。

表7 培養(yǎng)目標合理性推測評價機制

4 結(jié) 語

授予工學學位的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)屬于多學科交叉復合的新興工科專業(yè)，涉及數(shù)學、自然科學、計算機科學、相關工程學科領域的課程，且注重理論與實踐并重。如何更好地從課程體系與教學環(huán)節(jié)層面支持工程教育認證標準對畢業(yè)要求與培養(yǎng)目標的達成度，并形成持續(xù)改進的校外閉環(huán)還需要持續(xù)進行教學探索與改革。