史夢安，任 艷，葉 倩，郭占苗

（蘇州大學應(yīng)用技術(shù)學院，江蘇 蘇州 215325）

0 引言

2014 年3 月，教育部明確了高等教育改革方向，即全國普通本科院校中將有一半學校逐步向應(yīng)用型大學轉(zhuǎn)變。應(yīng)用型本科以培養(yǎng)高層次應(yīng)用技術(shù)人才為辦學定位，對國家社會經(jīng)濟發(fā)展起到積極的促進作用［1］。應(yīng)用型本科屬于偏重技術(shù)技能、兼顧理論基礎(chǔ)的本科教育，是應(yīng)用型高等教育的重要組成部分［2］。應(yīng)用型與學術(shù)型高等教育的關(guān)系如圖1 所示。應(yīng)用型本科和普通本科是高等教育中的兩個不同方向，是各有側(cè)重、平行發(fā)展的。

根據(jù)教育部發(fā)布的信息，近年來新設(shè)立數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的多為應(yīng)用型本科院校。應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的特點是注重理論學習與實踐教學相結(jié)合，通過強化實踐教學提升學生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)服務(wù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)的高水平應(yīng)用型創(chuàng)新技術(shù)人才。

Fig.1 Relationship between applied higher education and academic higher education圖1 應(yīng)用型高等教育與學術(shù)型高等教育的關(guān)系

相較于計算機類其他專業(yè)，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)對數(shù)理知識的要求更高，學生需在掌握較為扎實的數(shù)理知識的前提下熟練運用計算機技術(shù)解決大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的問題。因此，如何把握基礎(chǔ)數(shù)理知識與計算機應(yīng)用能力之間的關(guān)系以及相關(guān)課程設(shè)置是很多高校面臨的首要問題。對此，余亞輝等［3］對大數(shù)據(jù)專業(yè)數(shù)學基礎(chǔ)知識體系進行了研究，提出一套數(shù)理知識課程體系，并詳細分析了主要課程的作用，但未進一步研究分析能夠應(yīng)用這些數(shù)理知識的后續(xù)課程。在當前新工科以及工程教育專業(yè)認證背景下，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)作為新興工科專業(yè)，缺少根據(jù)相關(guān)標準和要求進行專業(yè)建設(shè)的經(jīng)驗。為此，羅恩韜等［4］對工程認證教育背景下大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)課程體系進行了研究，提出了一套圍繞新工科和工程認證標準的課程體系，并且在專業(yè)課程模塊中劃分了專業(yè)方向，但未能結(jié)合區(qū)域產(chǎn)業(yè)、行業(yè)特點深入分析。

由于新興專業(yè)信息化資源匱乏，各高校普遍存在教師信息化教學能力亟待提升的現(xiàn)象。如何解決教師信息化能力培養(yǎng)路徑不清晰的問題，實現(xiàn)其信息化能力的全面提升，是數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)建設(shè)過程中面臨的巨大挑戰(zhàn)。為此，何志芬等［5］探索了應(yīng)用型本科大數(shù)據(jù)專業(yè)的建設(shè)思路，提出一套課程體系，并根據(jù)實際案例對雙師型教師建設(shè)以及校企合作的方法進行了闡述，但相關(guān)分析不夠系統(tǒng)；楊洪等［6］分析了大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的理論需求和實踐需求，提出一套在扎實學習理論基礎(chǔ)知識的前提下能夠提高學生實踐能力的課程體系，并提出可以使用翻轉(zhuǎn)課堂和在線教學進行教學改革，但未能分析具體的專業(yè)教師信息化能力培養(yǎng)方案。對于基礎(chǔ)較為薄弱的學生，沒有充足的信息化教學資源保障，在線教學很難保障學習效果。

由以上分析可知，應(yīng)用型本科的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)發(fā)展迅速，但仍處于初始階段，在專業(yè)與區(qū)域人才培養(yǎng)體系方面可借鑒的經(jīng)驗并不多。本文結(jié)合應(yīng)用型本科的特點對數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)專業(yè)進行分析，提出一套符合區(qū)域行業(yè)特點的知識體系架構(gòu)，并對該專業(yè)的信息化建設(shè)策略和人才培養(yǎng)模式進行了研究與分析。

1 數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)專業(yè)分析

Fig.2 Interdisciplinary and cross industry characteristics of data science and big data technology major圖2 跨學科、跨行業(yè)的數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)

實際上，與數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析相關(guān)的專業(yè)早已有之，且發(fā)展已較為成熟。隨著信息時代的到來，各行各業(yè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)體量巨大、類型眾多、結(jié)構(gòu)復雜，海量數(shù)據(jù)中蘊含了許多高價值信息，原有的數(shù)據(jù)采集、存儲和處理技術(shù)遭受到前所未有的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息學科已經(jīng)難以適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的要求。

數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)是探索數(shù)據(jù)資源奧秘的理論與方法，其能揭示數(shù)據(jù)內(nèi)在變化規(guī)律并發(fā)現(xiàn)新知識。由于該專業(yè)涉及多學科、多領(lǐng)域，對從業(yè)人員的大數(shù)據(jù)理論基礎(chǔ)、實操技能以及知識體系的系統(tǒng)性提出了更高要求，需要其具備較好的數(shù)理統(tǒng)計分析、計算機系統(tǒng)應(yīng)用、計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機軟件等跨專業(yè)知識，并且能很好地將大數(shù)據(jù)處理技術(shù)與不同行業(yè)需求相結(jié)合。根據(jù)以上分析，可將數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標定位為培養(yǎng)具備大數(shù)據(jù)分析、處理、挖掘、可視化、系統(tǒng)集成等能力的創(chuàng)新型、復合型技術(shù)人才。

2 數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)建設(shè)要素

根據(jù)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)定位、數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)分析與行業(yè)定位，在工程教育專業(yè)認證框架下，設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)目標和畢業(yè)出口評價標準，整合專業(yè)課程、師資隊伍、辦學資源等要素，建立以學生為中心、以成果為導向的可持續(xù)人才培養(yǎng)體系［8］。該體系以工程認證標準的12 個維度指標展開，可歸納為3 個層次，其中知識體系層面為培養(yǎng)學生具備一定工程知識，具有分析與解決問題的能力，能夠針對具體項目設(shè)計解決方案，具備一定開發(fā)能力；溝通管理層面為培養(yǎng)學生處理個人與團隊、工程與社會關(guān)系的能力，使其具備一定的項目管理能力；可持續(xù)發(fā)展層面注重培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范、研究精神和終身學習的習慣。

2.1 課程體系知識構(gòu)架

通過對數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域崗位要求進行分析，將該專業(yè)知識與職業(yè)能力劃分為大數(shù)據(jù)專業(yè)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)分析與運維、大數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)、大數(shù)據(jù)智能分析和行業(yè)大數(shù)據(jù)處理4 個部分。針對每一層進一步細化具體知識范疇與技能要求，相應(yīng)的知識點、技能點分布如圖3 所示。

Fig.3 Knowledge structure of data science and big data technology major圖3 數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)知識構(gòu)架

數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學生需要具備以下素養(yǎng)：①扎實的數(shù)學、統(tǒng)計學和計算機基礎(chǔ)知識，具備Java、Py?thon 等語言編程功底；②熟練掌握Linux 系統(tǒng)操作、分布式框架原理以及可視化開發(fā)技術(shù)，為進行數(shù)據(jù)分析與運維提供技術(shù)支持；③掌握一定的大數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)能力，理解數(shù)據(jù)挖掘分析的原理與基本流程，具備使用計算機技術(shù)解決數(shù)據(jù)挖掘分析相關(guān)問題的能力；④能將所學知識與特定行業(yè)相結(jié)合，開發(fā)出符合行業(yè)需求的大數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)品，或具備一定算法分析與設(shè)計能力，能夠熟練運用數(shù)據(jù)挖掘算法，具備在機器學習、AI 領(lǐng)域開展學習研究的能力。

蘇州及周邊長三角地區(qū)對大數(shù)據(jù)人才的知識技能需求偏重應(yīng)用［9］，兼顧人工智能及相關(guān)智慧產(chǎn)業(yè)。根據(jù)該特點，將專業(yè)人才培養(yǎng)分為行業(yè)大數(shù)據(jù)處理、大數(shù)據(jù)智能兩個方向。其中，行業(yè)大數(shù)據(jù)處理方向注重工程應(yīng)用，學生需進一步強化大數(shù)據(jù)開發(fā)相關(guān)知識技能，掌握數(shù)據(jù)分析挖掘流程和技術(shù)手段，并能舉一反三。該培養(yǎng)方向主要針對數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)開發(fā)等崗位需求，主要課程包括Java Web開發(fā)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用綜合實訓、行業(yè)大數(shù)據(jù)分析實訓等。大數(shù)據(jù)智能方向要求學生在具備基本應(yīng)用開發(fā)能力的前提下進一步掌握數(shù)據(jù)科學理論知識，并學習如何結(jié)合深度學習等機器學習領(lǐng)域相關(guān)知識解決數(shù)據(jù)挖掘問題。該培養(yǎng)方向主要針對數(shù)據(jù)研發(fā)崗位需求，主要課程包括人工智能數(shù)學基礎(chǔ)、機器學習與數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)領(lǐng)域建模等。學生在大三時可根據(jù)自身特長或發(fā)展規(guī)劃選擇相應(yīng)專業(yè)方向，專業(yè)負責人在此期間要向?qū)W生充分解釋各專業(yè)發(fā)展特點，有升學計劃的學生建議選擇大數(shù)據(jù)智能方向。以上兩種人才培養(yǎng)方向主要知識點分布如圖4 所示。

2.2 信息化教學資源建設(shè)策略

數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)建設(shè)過程秉承以教育信息化帶動教育現(xiàn)代化的理念，落實信息化教學改革實踐。為解決該專業(yè)教師信息化能力培養(yǎng)路徑不清晰的問題，以滿足“互聯(lián)網(wǎng)+教育”環(huán)境下學生學習需求為導向，明確提出教師在教學信息化改革中應(yīng)具備意識與理念、知識與技能、整合與應(yīng)用、創(chuàng)新與發(fā)展、責任與道德5 個方面的能力。按照信息化技術(shù)范疇進行分類，遵循教師由技術(shù)基礎(chǔ)到技術(shù)應(yīng)用再到應(yīng)用創(chuàng)新能力的提升規(guī)律，構(gòu)建“技術(shù)導向、分類施策、能力遞進”的信息化教師教學能力培養(yǎng)模式［10］。

在具體操作層面，本文設(shè)計了一套微課教學模式。以史密斯—雷根的學習者特征理論為指導，構(gòu)建出分析學生特點、分析專業(yè)特色、分析課程特點、教學設(shè)計、微課展示的五階段微課資源教學設(shè)計流程，形成開門見山式、情境式、探究式、拋錨式、理實一體式5 種微課教學模式，具體如圖5 所示。

3 項目化驅(qū)動、分方向人才培養(yǎng)模式探索

3.1 項目化驅(qū)動人才培養(yǎng)

以真實產(chǎn)業(yè)項目為載體，與企業(yè)技術(shù)專家合作開發(fā)項目化課程教學資源，聘任企業(yè)專家模塊化嵌入擔任項目課程的授課講師。圍繞新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)崗位群，在構(gòu)建專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)上，甄選10 個典型產(chǎn)業(yè)項目，作為貫穿專業(yè)核心課程的依托項目。根據(jù)項目開發(fā)技術(shù)分工和工作過程分解，構(gòu)建能力遞進型培養(yǎng)體系，推動項目驅(qū)動式教學的全面實施，包括專業(yè)基礎(chǔ)課程單元項目、專業(yè)核心課程訓練模塊項目、就業(yè)方向課程實戰(zhàn)綜合項目和實習課程開發(fā)企業(yè)系統(tǒng)性項目。通過遞進循環(huán)訓練過程，使學生的項目開發(fā)能力螺旋進階，具體實施流程為：

2008年5月中旬，烏梁素海明水區(qū)域大量暴發(fā)黃藻，最盛時發(fā)生面積達 8萬余畝（0.533萬 hm2），超過明水面積的1/3。2009年5月下旬烏梁素海再次發(fā)生黃藻并迅速蔓延，最大面積達 1.6 萬畝（0.107 萬 hm2），對生態(tài)環(huán)境造成極大危害，引起國家有關(guān)部門高度重視。經(jīng)調(diào)研監(jiān)測分析，這是烏梁素海特殊氣候條件、湖區(qū)水體水質(zhì)、人類生產(chǎn)生活活動等多方面原因共同導致的結(jié)果。其根本原因是特殊氣候條件下水體富營養(yǎng)化程度不斷增高所致。監(jiān)測結(jié)果見表1。

Fig.4 Distribution of main knowledge points in two kinds of talent training direction圖4 兩種人才培養(yǎng)方向主要知識點分布

Fig.5 Five stage of the micro-lectures teaching design mode圖5 五階段微課教學設(shè)計模式

（1）獲取項目資源。通過校企合作、教師下企業(yè)以及科技服務(wù)等渠道，獲得企業(yè)真實項目案例，結(jié)合實際學情特點，裁剪企業(yè)項目案例，達到適合課堂教學的尺度。

（2）重構(gòu)項目案例。編排課程內(nèi)容，選擇切入點將知識、技能融入項目開發(fā)過程中。

（3）制定項目實施文檔、考核標準，為教師實踐奠定基礎(chǔ)。

（4）項目實施。在教師引導下，根據(jù)教學項目設(shè)計情況，指導學生完成項目開發(fā)。根據(jù)學生學情，分組或單獨完成項目。在實施過程中，以學生為主體，教師做好項目答疑和示范工作［11］。

（5）項目評價與反饋。由教師組織學生匯報、演示項目成果，展示學生的學習態(tài)度、技能水平以及對技能點的掌握情況。學生再根據(jù)教師反饋評價，反思整個項目過程中的表現(xiàn)，并吸取經(jīng)驗教訓，查漏補缺。

3.2 分方向培養(yǎng)

大數(shù)據(jù)與新一代IT 技術(shù)飛速發(fā)展，呈現(xiàn)出多學科綜合、多技術(shù)領(lǐng)域融合創(chuàng)新的特點。結(jié)合應(yīng)用型本科的特點，本文提出復合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)方向，為該專業(yè)構(gòu)建寬基礎(chǔ)、分方向的應(yīng)用型課程體系，具體實施過程為：

（1）在大學一年級統(tǒng)一設(shè)置公共和專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊，在多個方向通用共享。根據(jù)專業(yè)面向的崗位基礎(chǔ)能力相通、技術(shù)領(lǐng)域相近的特點，統(tǒng)一設(shè)置培養(yǎng)通用能力的通識課程模塊和專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊，使學生對行業(yè)技術(shù)學習路線有一定認知，具備專業(yè)入門基本技能。

（2）在大學三年級，根據(jù)數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)細分崗位多、知識更新快的特點，人才培養(yǎng)方案按照方向設(shè)置專業(yè)核心課程模塊。學生在大二結(jié)束時學完專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊，根據(jù)自身學習興趣、知識基礎(chǔ)以及發(fā)展規(guī)劃，在所開設(shè)的專業(yè)方向中進行選擇，實現(xiàn)分流培養(yǎng)。

（3）在大學四年級設(shè)置自選模塊，服務(wù)個性化的畢業(yè)發(fā)展方向。根據(jù)學生畢業(yè)后可能的發(fā)展方向（就業(yè)、考研、創(chuàng)業(yè)）開設(shè)不同課程模塊，針對性地強化知識技能。例如在就業(yè)技能提升模塊中引入企業(yè)真實項目，聘請企業(yè)工程師授課，進行項目實戰(zhàn)訓練，強化項目綜合開發(fā)能力，適合畢業(yè)后選擇就業(yè)的學生選修。

（4）設(shè)立全程伴隨的特長發(fā)展彈性課程模塊，在做好學生學情分析和性格評測的基礎(chǔ)上，引導學生選擇某個技能方向重點發(fā)展，鼓勵其參加特長生工作室、技能競賽、創(chuàng)新工坊，通過競賽獲獎、做項目、報專利、發(fā)論文、考認證等方式置換選修課程學分。

4 人才培養(yǎng)模式實施情況

項目化驅(qū)動、分方向培養(yǎng)教學改革實現(xiàn)了以學生為中心的精細化培養(yǎng)。以項目為載體的培養(yǎng)方式實現(xiàn)了培養(yǎng)目標、課程體系、教學環(huán)節(jié)、畢業(yè)條件的前后貫通，提高了專業(yè)人才培養(yǎng)與行業(yè)需求的契合度，學生實踐能力得到明顯提升。在實施項目化驅(qū)動教學的同時，細分專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展方向，促進學生個性化成才。在教學實施過程中注重對項目化驅(qū)動、分方向培養(yǎng)的閉環(huán)規(guī)范化評價，確保每一步都能有效促進專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的整體提升。實踐教學結(jié)果表明，接受項目化驅(qū)動、分方向人才培養(yǎng)的學生與同專業(yè)未實施教學改革的學生相比，其實踐應(yīng)用能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力明顯提升，具體對比信息如表1 所示。

Table 1 Comparison between traditional teaching mode and project driven and training in different directions表1 傳統(tǒng)教學模式和項目化驅(qū)動、分方向培養(yǎng)教學模式對比

5 結(jié)語

在新工科建設(shè)與應(yīng)用型本科教育大力發(fā)展的背景下，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的建設(shè)方興未艾。本文在充分分析應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)定位和大數(shù)據(jù)專業(yè)特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合蘇州大學數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)過程，歸納總結(jié)了該專業(yè)人才培養(yǎng)中12 個維度的知識框架和課程信息化建設(shè)路徑，設(shè)計了項目化驅(qū)動、分方向人才培養(yǎng)模式以及對應(yīng)課程體系。經(jīng)過實踐，該模式取得了良好的教學效果，該專業(yè)學生的實踐應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力等明顯提升。雖然本文根據(jù)應(yīng)用型本科的人才培養(yǎng)定位以及區(qū)域人才的需求特點對數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)體系進行了研究分析，但大數(shù)據(jù)是一個理論與實踐并重的專業(yè)，如何把握兩者之間的平衡，是后續(xù)需要深入研究的問題。