周三玲，魏 星

（南京理工大學(xué) 紫金學(xué)院 智能制造學(xué)院，江蘇 南京 210023）

0 引言

近年來，國(guó)家在制造業(yè)的發(fā)展上提出了相應(yīng)的國(guó)家戰(zhàn)略，如工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和中國(guó)制造2025 等，其目的主要是通過構(gòu)建智能工廠、實(shí)現(xiàn)智能制造提升制造業(yè)的水平。目前，有很多智能制造的研究成果呈現(xiàn)了智能制造的本質(zhì)及其發(fā)展方向，但系統(tǒng)化的研究成果不多，如缺乏對(duì)智能制造課程體系的研究。智能制造涵蓋供應(yīng)鏈的整個(gè)流程，覆蓋的知識(shí)面寬廣，需要多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，它包括設(shè)計(jì)、制造、裝配、管理、維護(hù)等多個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)智能制造需要各階段集成創(chuàng)新，共同提高制造的智能化、信息化、數(shù)字化。實(shí)現(xiàn)智能制造的過程中，具備數(shù)據(jù)管理與分析能力的人才需求在迅猛增長(zhǎng)，那么構(gòu)建面向智能制造的數(shù)據(jù)管理與分析課程群就勢(shì)在必行。為此，高校必須從社會(huì)發(fā)展需要的角度，構(gòu)建面向智能制造的數(shù)據(jù)管理與分析課程群的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，以培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所需的復(fù)合型人才。課題從適應(yīng)社會(huì)需求的角度出發(fā)，結(jié)合智能制造時(shí)代背景，借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建面向智能制造的數(shù)據(jù)管理與分析課程群，為智能制造課程體系的完善和發(fā)展提供參考。

1 面向智能制造的數(shù)據(jù)管理與分析課程群建設(shè)思路

1.1 相關(guān)研究現(xiàn)狀

石洪波研究了信息類專業(yè)數(shù)據(jù)管理與分析課程群建設(shè)思路，構(gòu)建了其課程群體系，并優(yōu)化整合了課程群的教學(xué)內(nèi)容，并創(chuàng)新課程群的教學(xué)手段[1]。姜桂洪針對(duì)軟件工程專業(yè)的數(shù)據(jù)管理課程群的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)符合數(shù)據(jù)管理課程群大綱要求的實(shí)踐教學(xué)，實(shí)現(xiàn)具有動(dòng)態(tài)性機(jī)制的實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)[2]。杜金蓮從數(shù)據(jù)管理類課程結(jié)構(gòu)情況分析入手，提出以數(shù)據(jù)庫(kù)原理為中心的課程群建設(shè)思路，詳細(xì)討論課程群結(jié)構(gòu)及建設(shè)實(shí)施方案[3]。黎海波從課程模塊化組合以適用不同專業(yè)的思路出發(fā)，提煉出多種設(shè)置課程群的方案[4]。曹耀欽對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才的崗位及知識(shí)結(jié)構(gòu)開展分析，并從基于崗位目標(biāo)的課程群設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)課程群建設(shè)進(jìn)行研究[5]。劉國(guó)勝基于大數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用專業(yè)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，探討數(shù)據(jù)分析核心課程群課程內(nèi)容和教學(xué)模式改革創(chuàng)新的舉措和措施[6]。錢玲飛從信管專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)分析、大數(shù)據(jù)課程群設(shè)置分析出發(fā)，闡述了大數(shù)據(jù)相關(guān)課程的不足，并以大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用課程為例、探討了該課程的教改實(shí)踐環(huán)節(jié)[7]。沈仙法對(duì)智能制造背景下的機(jī)制專業(yè)課程體系進(jìn)行了優(yōu)化與重構(gòu)[8]。這些研究主要以軟件工程、信管、大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用等專業(yè)的相關(guān)課程設(shè)置為落腳點(diǎn)開展研究，缺乏圍繞智能制造實(shí)現(xiàn)過程中基于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的相關(guān)課程群研究。

1.2 構(gòu)建思路

數(shù)據(jù)管理與分析課程群的開發(fā)，首先需進(jìn)行人才需求調(diào)研，確定相關(guān)工作崗位。其次，針對(duì)職業(yè)崗位需求，通過實(shí)際工作任務(wù)分析，確定完成工作任務(wù)所需要的知識(shí)、能力和素質(zhì)要求，明確數(shù)據(jù)管理與分析人才培養(yǎng)目標(biāo)定位，最后確定相關(guān)課程并梳理課程之間的關(guān)系，構(gòu)建數(shù)據(jù)管理與分析課程群。具體構(gòu)建思路如圖1 所示。

圖1 課程群構(gòu)建思路

2 面向智能制造的數(shù)據(jù)管理與分析課程群構(gòu)建過程

2.1 數(shù)據(jù)管理與分析人才調(diào)研

為充分了解企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)管理與分析人才的需求情況，專業(yè)教師前期開展了調(diào)研活動(dòng)，設(shè)計(jì)了相關(guān)調(diào)查問卷，并通過畢業(yè)生訪談、網(wǎng)上招聘信息查詢、企業(yè)主管交流等方式了解到企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)管理與分析人才的需求旺盛，數(shù)據(jù)管理與分析人才主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收集、整理、存儲(chǔ)以及清洗、組織等大數(shù)據(jù)處理工作，以及通過數(shù)據(jù)挖掘來輔助高層的決策工作、預(yù)測(cè)相關(guān)趨勢(shì)。通過調(diào)研確定了面向智能制造的“數(shù)據(jù)管理與分析”方向社會(huì)需求相關(guān)崗位主要有四大類，具體見表1。

表1 數(shù)據(jù)管理與分析人才社會(huì)需求相關(guān)崗位

數(shù)據(jù)分析和管理的綜合能力是數(shù)據(jù)分析人才的核心競(jìng)爭(zhēng)力；數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)思維、編程以及數(shù)據(jù)可視化能力也是不可或缺的重要部分。工業(yè)工程專業(yè)是實(shí)現(xiàn)智能制造的有力支撐，結(jié)合市場(chǎng)需求情況以及工業(yè)工程專業(yè)原方向的優(yōu)勢(shì)與不足，提出其數(shù)據(jù)管理與分析方向的知識(shí)能力結(jié)構(gòu)，將其能力分為七個(gè)維度，并調(diào)研分析了相關(guān)崗位在各能力維度的占比情況，具體形成雷達(dá)圖如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)分析與管理人才知識(shí)能力結(jié)構(gòu)

2.2 數(shù)據(jù)管理與分析典型工作任務(wù)分析

根據(jù)表1 中數(shù)據(jù)管理與分析人才的工作崗位及職責(zé)，從工作對(duì)象、工具及工作要求出發(fā)確定了數(shù)據(jù)管理與分析人才社會(huì)需求的典型工作任務(wù)要求見表2。

表2 數(shù)據(jù)管理與分析人才工作任務(wù)分析

2.3 數(shù)據(jù)管理與分析課程群構(gòu)建

在智能制造蓬勃發(fā)展的背景下，結(jié)合數(shù)據(jù)管理與分析人才工作任務(wù)要求，確定數(shù)據(jù)管理與分析課程群建設(shè)的目標(biāo)為培養(yǎng)滿足地方經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展需要，具有一定的文化素養(yǎng)和工程素養(yǎng)，掌握扎實(shí)的計(jì)算機(jī)軟硬件專業(yè)理論，對(duì)當(dāng)前主流數(shù)據(jù)管理和分析平臺(tái)有清晰的認(rèn)知，具備較全面的數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用開發(fā)與管理運(yùn)維能力，具備較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和初步的大數(shù)據(jù)工程實(shí)踐能力，能在企事業(yè)單位從事數(shù)據(jù)分析和管理與運(yùn)維等工作的應(yīng)用型、并具備一定行業(yè)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知的數(shù)據(jù)分析與管理人才。

在前期對(duì)其他院校調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過梳理課程之間的關(guān)系，從系統(tǒng)開發(fā)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理三個(gè)模塊構(gòu)建了如圖3 所示的課程群。

圖3 模塊化數(shù)據(jù)管理與分析課程群體系

該課程群以建立數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，掌握數(shù)據(jù)分析方法，結(jié)合相關(guān)知識(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)、決策為目標(biāo)，要求在充分掌握信息類學(xué)科方向?qū)I(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，針對(duì)工業(yè)工程類專業(yè)的領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)分析，體現(xiàn)了“厚基礎(chǔ)、重目標(biāo)”的宗旨。首先，通過開設(shè)微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、成本管理、管理系統(tǒng)工程等課程，培養(yǎng)學(xué)生具備扎實(shí)的經(jīng)濟(jì)管理理論基礎(chǔ)；通過開設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、Python 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、人工智能等課程，夯實(shí)學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，掌握面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)編程思想；通過開設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率與統(tǒng)計(jì)、應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)等課程，培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的數(shù)理邏輯思維，為學(xué)生將來從事數(shù)據(jù)分析和管理決策等工作打下基礎(chǔ)。這些課程構(gòu)成了數(shù)據(jù)管理與分析課程群的基礎(chǔ)平臺(tái)，支撐著整個(gè)課程群的順利開設(shè)。其次，數(shù)據(jù)管理模塊包括：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理和SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理課程是整個(gè)課程群的靈魂和核心，對(duì)其他課程開設(shè)起著關(guān)鍵作用；系統(tǒng)開發(fā)模塊包括：管理信息系統(tǒng)、信息系統(tǒng)分析與技術(shù)、UML 技術(shù)、Web 系統(tǒng)與技術(shù)等課程，其中，管理信息系統(tǒng)是該模塊的基礎(chǔ)內(nèi)容，同時(shí)圍繞信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容開展系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)功能；數(shù)據(jù)分析模塊包括：數(shù)據(jù)挖掘、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)等課程，其中數(shù)據(jù)挖掘是核心課程，其他為輔助課程，通過該模塊的設(shè)置使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)分析的基本方法和典型工具，具備利用數(shù)據(jù)分析解決實(shí)際問題的能力。

3 其他建設(shè)內(nèi)容

3.1 課程學(xué)分及教學(xué)安排

該課程群主要以筆者的學(xué)校智能制造學(xué)院工業(yè)工程專業(yè)設(shè)置的新方向?yàn)檩d體進(jìn)行建設(shè)，2021年工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案針對(duì)數(shù)據(jù)管理與分析課程群的主要課程給出了具體的教學(xué)計(jì)劃安排，見表3。

表3 課程群教學(xué)計(jì)劃

3.2 課程群教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

課程群教學(xué)內(nèi)容要避免出現(xiàn)不同課程內(nèi)容的重復(fù)問題，確保教學(xué)內(nèi)容的邏輯和層次，應(yīng)用5W1H 的思維實(shí)現(xiàn)課程群內(nèi)容的優(yōu)化，具體如下：（1）為什么講（Why）：以實(shí)踐問題為導(dǎo)向，明確教學(xué)目的；（2）講什么（What）：以所需的能力為導(dǎo)向，整體規(guī)劃課程群的教學(xué)內(nèi)容，避免重復(fù)；（3）什么時(shí)候講（When）：考慮課程內(nèi)容之間的邏輯關(guān)聯(lián)和層次，安排合理的學(xué)分和學(xué)期；（4）在哪里講（Where）：課堂內(nèi)外實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，在保障課堂內(nèi)質(zhì)量和效果的前提下，合理規(guī)劃實(shí)踐學(xué)分，提升學(xué)生的實(shí)踐能力；（5）誰來講（Who）：組建合理高效的教學(xué)團(tuán)隊(duì)；（6）怎么講（How）：以案例驅(qū)動(dòng)為軸，基于工作過程系統(tǒng)化，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的參與度。以運(yùn)籌學(xué)課程為例說明教學(xué)內(nèi)容的具體優(yōu)化見表4，其他課程的內(nèi)容優(yōu)化依此設(shè)置，一定程度上體現(xiàn)課程群共建的意義。

表4 運(yùn)籌學(xué)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

3.3 課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)組建

在當(dāng)前智能制造背景下，數(shù)據(jù)管理與分析課程群的建設(shè)需要有教學(xué)能力和科研能力強(qiáng)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)支撐，任課教師既要有豐富的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，又能根據(jù)時(shí)代發(fā)展掌握新理論、新技術(shù)、新方法，并靈活運(yùn)用于課程教學(xué)。打造高水平的數(shù)據(jù)管理與分析教學(xué)團(tuán)隊(duì)，可從以下幾方面開展工作：（1）從師資隊(duì)伍實(shí)際出發(fā)，分析課程教學(xué)中存在的問題和短板，積極引進(jìn)高層次優(yōu)秀人才，提升教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教學(xué)和科研能力。（2）著力培養(yǎng)中青年教師為后備力量，并打破不同教研室的學(xué)科壁壘，實(shí)現(xiàn)資源的整合。（3）建立配套政策機(jī)制，鼓勵(lì)教師積極參加各類培訓(xùn)與進(jìn)修，引導(dǎo)教師跨越學(xué)科和專業(yè)界限，更新知識(shí)體系，研究新技術(shù)、新方法，提升自身能力和水平。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展，探索面向智能制造的數(shù)據(jù)管理與分析課程群的構(gòu)建問題，是對(duì)高校智能制造課程體系的教育教學(xué)改革的嘗試，以期為智能制造課程體系的完善和發(fā)展提供參考。以適應(yīng)社會(huì)需求為出發(fā)點(diǎn)，通過調(diào)研活動(dòng)，明確了數(shù)據(jù)管理與分析人才社會(huì)需求崗位，開展工作任務(wù)分析，以知識(shí)能力素質(zhì)為核心定位數(shù)據(jù)管理與分析人才培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建數(shù)據(jù)管理與分析人才課程群。下一階段，我們將從教學(xué)內(nèi)容、教材編寫、實(shí)踐教學(xué)、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)管理與分析課程群建設(shè)，通過深化課程教育教學(xué)改革，為學(xué)生綜合能力的提升而助力，以適應(yīng)智能制造時(shí)代的發(fā)展。