楊維明，王時繪，余敦輝，張 瑋

（1.湖北大學(xué) 計算機與信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430062；2.北京中科特瑞科技有限公司，北京 100193）

0 引言

隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)積累了大量的數(shù)據(jù)資源，存儲成本的直線下降、存儲方式的多元化、數(shù)據(jù)產(chǎn)生方式的巨大變化催生了大數(shù)據(jù)時代，大數(shù)據(jù)的主要特征是海量、多樣、快速，為適應(yīng)大數(shù)據(jù)特征要求而產(chǎn)生了一系列數(shù)據(jù)處理技術(shù)，包括大數(shù)據(jù)存儲、預(yù)處理、分析和可視化等，并進一步推動了人工智能的熱潮再次興起[1]。當(dāng)前，以大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)為代表的新一代信息技術(shù)，正在改變?nèi)藗兊纳罘绞?，同時也將導(dǎo)致傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的顛覆性革新。企業(yè)和社會急需大量的工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)“新工科”人才；現(xiàn)有信息類工科專業(yè)存在著與企業(yè)行業(yè)脫節(jié)、學(xué)科知識結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新能力不適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代對信息類新工科人才的新要求。

1 大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)人才需求分析

1.1 企業(yè)數(shù)據(jù)人才類型及崗位需求

企業(yè)需要的數(shù)據(jù)人才主要包括4種類型：①大數(shù)據(jù)/人工智能科學(xué)家，要求能設(shè)計出滿足客戶需求的大數(shù)據(jù)、人工智能解決方案，包括需求分析、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)設(shè)計、特征工程、模型設(shè)計與訓(xùn)練、整體規(guī)劃等；②數(shù)據(jù)/業(yè)務(wù)分析師，要求能運用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，包括數(shù)據(jù)處理、可視化、建模分析等方法，解決處理業(yè)務(wù)中的問題；③大數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)工程師，能根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求，基于大數(shù)據(jù)平臺開發(fā)出行之有效的應(yīng)用程序，包括數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)加工處理、可視化等多個方面；④大數(shù)據(jù)管理工程師，要求了解大數(shù)據(jù)基本組件的架構(gòu)原理、配置，并能對這些組件進行安裝、使用、運維與優(yōu)化等操作[2]。不同類型的數(shù)據(jù)人才的知識能力結(jié)構(gòu)要求見表1。

國家信息中心發(fā)布的《2017中國大數(shù)據(jù)發(fā)展報告》明確指出，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)人才需求的崗位特征，并提供了對應(yīng)的調(diào)查數(shù)據(jù)，其中需求最為旺盛的前三類崗位是分析類、技術(shù)研發(fā)類和管理類崗位，三大類別的崗位在整個大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)人才需求的占比高達88.61%，同時，報告明確指出，本科學(xué)歷的人才是目前大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)人才的絕對主力軍。

表1 大數(shù)據(jù)人才與大數(shù)據(jù)知識能力要求對應(yīng)關(guān)系表

1.2 不同IT專業(yè)計算機教育的差異

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)屬于計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)類，因此，大數(shù)據(jù)教育要以計算機教育為基礎(chǔ)，要根據(jù)不同專業(yè)的計算機基礎(chǔ)，開展分層次模塊化的大數(shù)據(jù)課程教育。不同專業(yè)的計算機教育特點見表2。

表2 不同IT專業(yè)的計算機教育比較

1.3 大數(shù)據(jù)人才與專業(yè)的關(guān)聯(lián)

從以上數(shù)據(jù)人才的分類以及不同專業(yè)的計算機教育基礎(chǔ)特點可以看出，IT專業(yè)（計算機類/電子信息類等）畢業(yè)生朝著技術(shù)型人才方向發(fā)展，適合大數(shù)據(jù)技術(shù)研發(fā)類崗位、大數(shù)據(jù)管理類崗位；計算機/統(tǒng)計/數(shù)學(xué)等相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生適合數(shù)據(jù)分析類崗位、大數(shù)據(jù)管理類崗位；而非IT類畢業(yè)生適合大數(shù)據(jù)管理類崗位。

據(jù)統(tǒng)計，80%的大數(shù)據(jù)技術(shù)型人才主要來自IT專業(yè)畢業(yè)生，其他專業(yè)畢業(yè)生只占20%；大數(shù)據(jù)分析類崗位中，IT專業(yè)畢業(yè)生占30%，數(shù)學(xué)/統(tǒng)計/信息系統(tǒng)專業(yè)畢業(yè)生占50%，其他專業(yè)畢業(yè)生占20%；大數(shù)據(jù)管理類崗位中，市場/營銷/貿(mào)易/經(jīng)濟/工程等非IT專業(yè)畢業(yè)生占80%，其他專業(yè)畢業(yè)生占20%。

2 分層次的大數(shù)據(jù)課程體系建設(shè)

2.1 大數(shù)據(jù)行業(yè)技能與課程的關(guān)聯(lián)矩陣

目前，大數(shù)據(jù)行業(yè)技能要求包含5個層次：①認(rèn)知能力，包括理論、技術(shù)和應(yīng)用3個層面；②基本技能，包含編程能力和數(shù)據(jù)庫操作能力；③基礎(chǔ)架構(gòu)，包含Hadoop生態(tài)體系和Spark生態(tài)體系；④業(yè)務(wù)處理，包含數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析與挖掘、數(shù)據(jù)可視化；⑤延展性技術(shù)，包括算法、商務(wù)智能。

為了培養(yǎng)上述5個層次的技能，需將大數(shù)據(jù)課程進行模塊化設(shè)計[3]。大數(shù)據(jù)課程與技能關(guān)聯(lián)矩陣見表3。

2.2 IT類專業(yè)大數(shù)據(jù)課程體系建設(shè)

1）電子信息類專業(yè)大數(shù)據(jù)課程設(shè)置。

電子信息類專業(yè)要求學(xué)生具有較強的硬件系統(tǒng)設(shè)計能力和一定的軟件開發(fā)能力，能基于特定硬件系統(tǒng)進行軟件模塊開發(fā)。為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求以及新工科建設(shè)的要求，學(xué)生還應(yīng)掌握大數(shù)據(jù)、人工智能方面的新技術(shù)。

基于電子信息類專業(yè)傳統(tǒng)的課程體系和專業(yè)特點，應(yīng)對專業(yè)培養(yǎng)方案進行修訂，面向電子信息類相關(guān)專業(yè)增設(shè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用方向，課程模塊涵蓋5個層次的能力培養(yǎng)，但考慮到學(xué)時的限制，對相關(guān)課程進行整合，主要大數(shù)據(jù)課程包括大數(shù)據(jù)導(dǎo)論、Hadoop技術(shù)與應(yīng)用，將Python程序設(shè)計、數(shù)據(jù)采集與網(wǎng)絡(luò)爬蟲兩門課整合成大數(shù)據(jù)編程與應(yīng)用一門課開設(shè)，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入與預(yù)處理、商務(wù)智能方法與應(yīng)用兩門課整合成大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用一門課開設(shè)，選修機器學(xué)習(xí)或人工智能技術(shù)與應(yīng)用一門課程。

表3 大數(shù)據(jù)課程與技能的關(guān)聯(lián)矩陣

2）傳統(tǒng)計算機類專業(yè)大數(shù)據(jù)課程設(shè)置。

面向計算機類相關(guān)專業(yè)，開設(shè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用方向，課程設(shè)置涵蓋5個層次的能力培養(yǎng)，設(shè)置的大數(shù)據(jù)課程見表4。

表4 傳統(tǒng)計算機類專業(yè)大數(shù)據(jù)課程設(shè)置

3）數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)的大數(shù)據(jù)課程設(shè)置。

對于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)，開展“大數(shù)據(jù)+”專業(yè)教育。大數(shù)據(jù)專業(yè)作為主修專業(yè)時，大數(shù)據(jù)類課程設(shè)置71學(xué)分；大數(shù)據(jù)專業(yè)作為輔修專業(yè)時，大數(shù)據(jù)類課程設(shè)置47學(xué)分。

主修核心課程：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用、Java應(yīng)用開發(fā)、算法分析與設(shè)計、Python程序設(shè)計、大數(shù)據(jù)分析與內(nèi)存計算、Hadoop 大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)導(dǎo)入與預(yù)處理應(yīng)用、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與應(yīng)用、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與網(wǎng)絡(luò)爬蟲、大數(shù)據(jù)處理與編程實踐、計算機網(wǎng)絡(luò)等[5]。

金融大數(shù)據(jù)方向課程模塊（選修24學(xué)分）：數(shù)學(xué)建模、R語言建模與應(yīng)用、多元統(tǒng)計分析、自然語言處理、機器學(xué)習(xí)、金融大數(shù)據(jù)分析、區(qū)塊鏈原理與技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、商務(wù)智能方法與應(yīng)用、人工智能技術(shù)與應(yīng)用、混合現(xiàn)實技術(shù)、智能人機交互、互聯(lián)網(wǎng)金融信息挖掘、社交網(wǎng)絡(luò)與輿情分析、時間序列分析、統(tǒng)計軟件與應(yīng)用、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用案例。

教育大數(shù)據(jù)方向課程模塊（選修24學(xué)分）：數(shù)學(xué)建模、R語言建模與應(yīng)用、多元統(tǒng)計分析、自然語言處理、機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、商務(wù)智能方法與應(yīng)用、人工智能技術(shù)與應(yīng)用、混合現(xiàn)實技術(shù)、智能人機交互、社交網(wǎng)絡(luò)與輿情分析、統(tǒng)計軟件與應(yīng)用、教育學(xué)概論、教育統(tǒng)計學(xué)、教育心理學(xué)、教育管理學(xué)、教育評價學(xué)、教育經(jīng)濟學(xué)、教育大數(shù)據(jù)分析。

3 教學(xué)模式改革

新工科建設(shè)除了要求對原有工科專業(yè)的課程體系進行改革，使之適應(yīng)新產(chǎn)業(yè)的知識結(jié)構(gòu)要求外，更強調(diào)工科專業(yè)人才培養(yǎng)要聚焦解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)，這就要求對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進行改革。

3.1 VIP教學(xué)模式

校企聯(lián)合成立VIP項目管理組，項目管理組從項目資源池中遴選適合的項目設(shè)立VIP項目，其教學(xué)目標(biāo)是：①以一個真實的大數(shù)據(jù)項目為主線，循序漸進的讓學(xué)生完成包括數(shù)據(jù)集成、分析挖掘、可視化的數(shù)據(jù)處理全過程，了解大數(shù)據(jù)行業(yè)項目處理的實際流程；②打造真實的工程場景，盡快建立學(xué)生對于學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，在實際工作中培養(yǎng)學(xué)生的工作素養(yǎng)與專業(yè)能力；③通過實際的大數(shù)據(jù)行業(yè)全流程項目實戰(zhàn)，訓(xùn)練學(xué)生大數(shù)據(jù)思維；④學(xué)生在實踐中完成學(xué)科知識系統(tǒng)化的深入理解，具備理論與經(jīng)驗共同導(dǎo)出行動的能力，完成無法預(yù)測結(jié)果的任務(wù)，更深入地建立課程與實際工作場景的關(guān)系。具體實施步驟如下：①各專業(yè)課程的理論授課：確定課程教學(xué)內(nèi)容、方法與目的，重點講授關(guān)鍵知識點、技術(shù)點；②各專業(yè)課程的實踐授課：通過不同的子項目覆蓋課程的關(guān)鍵知識點和技術(shù)點，幫助學(xué)生在實踐的過程中進行理論的學(xué)習(xí)與深入掌握，最終通過一至兩個綜合項目將所有課程相關(guān)的知識點、技術(shù)點串聯(lián)起來，幫助學(xué)生對于課程的整體掌握；③專業(yè)實戰(zhàn)課程：讓學(xué)生分階段（環(huán)境部署——數(shù)據(jù)預(yù)處理——數(shù)據(jù)可視化）的完成項目實戰(zhàn)實訓(xùn)，建立各門獨立學(xué)科與數(shù)據(jù)處理各個關(guān)鍵階段的實際關(guān)聯(lián)；④VIP項目實踐：以一個真實的大數(shù)據(jù)項目為主線，讓學(xué)生基于Xdata、Insight、Mining等行業(yè)系統(tǒng)開展項目實戰(zhàn)，將所有學(xué)科知識以及各個數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵階段全部貫穿，完整了解并掌握行業(yè)實際工作內(nèi)容與流程；⑤畢業(yè)設(shè)計部分內(nèi)容：在工程師與老師指導(dǎo)下，將大學(xué)前3年所做的VIP項目進行深度的數(shù)據(jù)挖掘與分析，最終形成指導(dǎo)行業(yè)的大數(shù)據(jù)分析報告（包含數(shù)據(jù)采集—預(yù)處理—儲存—挖掘—分析—可視化）。

3.2 典型VIP實驗教學(xué)項目安排

課程學(xué)時/學(xué)分：64/4。

主要儀器設(shè)備：電腦（Windows與Linux雙系統(tǒng)）、曙光Infinity9000平臺。

實驗教學(xué)內(nèi)容：涉及所有專業(yè)課程。

大數(shù)據(jù)VIP實驗教學(xué)項目主要內(nèi)容見表5。

表5 VIP實驗教學(xué)項目主要內(nèi)容

VIP教學(xué)法緊密結(jié)合學(xué)生專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，強調(diào)引導(dǎo)和主導(dǎo)學(xué)生大學(xué)階段的自我教育設(shè)計及教育過程實現(xiàn)；同時VIP項目的內(nèi)部管理參考企業(yè)的研發(fā)管理和團隊管理，強調(diào)KPI（關(guān)鍵績效指標(biāo)）考核，為學(xué)生創(chuàng)造企業(yè)化工作氛圍和職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)鍛煉的環(huán)境；VIP教學(xué)模式貫徹了以學(xué)生為中心的教育理念，注重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，其教學(xué)內(nèi)容、考核方式可根據(jù)實施效果持續(xù)改進，滿足新工科建設(shè)的要求[6]。

4 結(jié)語

新工科建設(shè)是機遇，也是挑戰(zhàn)。要培養(yǎng)適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工程技術(shù)人才，要求對原有IT專業(yè)的培養(yǎng)方案進行修訂。湖北大學(xué)作為教育部數(shù)據(jù)中國“百校工程”首批試點高校，提出了面向大數(shù)據(jù)應(yīng)用的新工科專業(yè)建設(shè)理念，對信息類專業(yè)課程體系進行整體改革，針對不同專業(yè)開設(shè)不同模塊的大數(shù)據(jù)課程，開展分層次的大數(shù)據(jù)教育。對推進學(xué)校一流本科專業(yè)建設(shè)，滿足社會對不同類型的大數(shù)據(jù)人才的需求，具有重要意義。下一步，學(xué)校將進一步貫徹教育部產(chǎn)教融合、協(xié)同育人的教育教學(xué)改革理念，加強校企混編型大數(shù)據(jù)師資團隊建設(shè)，不斷完善實踐教學(xué)平臺建設(shè)，以教育部倡導(dǎo)的八大信息類學(xué)科競賽為引領(lǐng)，建立適合新工科人才培養(yǎng)的課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系，建立基于校內(nèi)質(zhì)量監(jiān)控與校外評價反饋的持續(xù)改進機制。培養(yǎng)滿足大數(shù)據(jù)時代要求的學(xué)科知識交叉、工程實踐能力與人文素養(yǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有解決復(fù)雜工程問題能力的IT類新工科人才。