新工科背景下数据科学与大数据技术专业建设探索

贺丹 牛熠 聂华北

摘要：自教育部2017年2月积极推进新工科建设以来，各大高校纷纷响应国家号召，申报了数据科学与大数据技术专业。针对数据科学与大数据技术专业建设中存在的人才体系尚未健全、人才培养与市场需求脱节、教学软硬件平台落后、师资力量和水平亟待提高等问题，首先分析了大数据专业建设的必要性，接着以东莞理工学院城市学院数据科学与大数据技术专业建设为例，从人才培养体系建设、校企合作、教学软硬件更新、师资队伍建设、以赛促学、以赛促教等方面进行专业建设探索，为大数据专业建设提供思路。

关键词：新工科; 数据科学与大数据技术; 专业建设; 人才培养; 校企合作

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）22-0013-03

1 引言

随着我国“一带一路”“中国制造2025”“粤港澳大湾区”“互联网+”等一系列国家级重大战略措施的建设和实施，我国经济朝新产业、新技术、新模式的方向发展;新一轮科技革命和产业革命正悄然兴起，也推动了我国工业和制造业向数字化、网络化、智能化的方向发展。2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，并先后形成了“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等一系列新工科建设举措。与此同时，教育部高教司于2017年发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》[1]，该通知要求各高校围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量和新体系开展新工科建设的实践。在大数据时代浪潮来临时，数据科学人才与大数据人才极度紧缺，数据科学与大数据技术专业应运而生，与此同时，数据科学与大数据技术专业建设方案需探索。

2 大数据专业建设的必要性

21世纪以来，全球数据呈现出爆炸式的增长趋势，大数据时代已经来临。大数据时代的到来为高等院校培养数据科学类人才带来了前所未有的机遇，同时也带来了巨大的挑战。2016年2月，教育部公布《2015年度普通高等学校本科专业备案和审批结果》[2]，新增“数据科学与大数据技术”专业，首批获批的高校仅有北京大学、对外经济贸易大学、中南大学3所高校，此次审批结果开启了我国大数据专业本科教育。从2016年至2021年，国内开设“数据科学与大数据技术”专业本科专业的高校3达730所[3]，在5年期间增长了243倍。从地域分布看，除了青海省，全国共有30个省市自治区的高校开设了该专业，覆盖面较广。

2016年至2021年“数据科学与大数据技术”专业不仅在数量上增长迅速，同时覆盖面也十分广泛。由此可见，在高校开展数据科学与大数据技术专业建设势在必行。

3 大数据专业建设面临的挑战

在开展大数据专业建设以来，各大高校在人才培养方案和目标、大数据专业师资力量建设、课程体系建设、大数据实验室建设等方面均取得了一定的建设成果[4-6]，但是由于大数据专业建设已有参考经验较少，专业建设时间段，实战经验不足，较多高校在专业建设过程中仍面临了诸多挑战。这些挑战主要集中体现在下述4个方面。

首先，大数据专业申请数量迅速增长，但人才培养体系仍未健全。目前，人才培养体系尚未健全，主要表现在以下三个方面：一是课程体系不完善，大数据专业作为一门新兴的交叉学科，是在计算机科学与技术专业的基础上发展而来，因此部分高校以计算机专业的课程体系为基础，开展大数据专业的课程体系建设，导致部分高校的大数据专业课程体系未体现大数据专业应有的课程特色。二是缺少优质权威的教材，一本优秀的教材能够做到深入浅出、引人入胜，国内的数据科学与大数据技术专业目前处于起步阶段，适合高校开展大数据专业教育教学的书籍较少。三是实验和实训课程缺少企业级真实应用案例，大数据专业课程的实践性较强，在学生进行理论学习的同时，要注重培养学生的实践动手能力，因此一个良好的实践平台就十分重要了，不仅要提供完整的实验和实训环境，更要提供企业级真实案例供学生们动手实践，目前，部分开设了大数据专业的高校，仍缺少一套完整的实践教学平台。

其次，市场人才需求量极大，但人才培养结果与市场需求脱节。市场对大数据人才的需求持续增长，未来3至5年我国大数据人才的缺口高达180万，短期内市场对大数据人才的需求量极大。但是大数据专业建设和人才培养所面临的现实问题也较为突出，其中较为典型的问题就是人才培养结果与市场需求脱节。高校在人才培养过程中与企业的联系较少，一方面，教师与企业的联系较少，导致教师教学过程中缺少企业实践案例的使用，也很难将企业真实案例应用在教学课堂中。另一方面，学生在校园学习过程中，很难进入企业参观或实习，对企业真实情况了解较少，缺乏对企业研发环境的了解，从而无法掌握其余所需的实践能力。

此外，教学硬件设施落后，教学软件平台参差不齐也是专业建设过程中面临的一大挑战。大数据专业教学过程中实践环节十分重要，实践教学环节的重要性日益提高也给教学硬件平台和教学软件平台提出了新的要求。在教育部门的积极指导下，我国各大高校已经逐步着手建设满足大数据专业教学的教学硬件平台和教学软件平臺，并取得了初步的成效。但总体来看，我国大数据专业教学硬件平台设施落后，教学软件平台参差不齐。同时，各大高校建设的进度也是快慢不一，领先的高校已经建设完善的硬件设施和软件平台，落后的高校才刚刚起步。造成这一现象的主要原因是各高校教育发展水平不一致，财政资金投入也各不相同。落后的教学硬件设施、参差不齐的教学软件平台，为大数据专业教学环节的顺利实施带来了巨大挑战。

最后，师资力量不足，教师专业水平亟待提高。在数据科学与大数据技术专业建设过程中，为教师的专业水平带来了前所未有的挑战。一方面，大数据专业知识更新换代的速度十分迅速，新知识、新技术层出不穷，5年之前的技术往往已经不适用于当前的教学，这就要求大数据专业教师能及时掌握最新的行业知识和先进技术。另一方面，数据科学与大数据技术专业是一门交叉性极强的学科，大数据专业知识已经不仅仅局限于计算机专业领域，统计学、数学、金融学等学科的知识与大数据专业知识的融合，要求大数据专业教师在短内时间储备其他领域的专业知识，这对专任教师是一个前所未有的挑战。

4 大数据专业建设举措

现以东莞理工学院城市学院大数据专业建设的情况为例，从人才培养体系建设、校企合作、教学软硬件更新、师资队伍建设、以赛促学、以赛促教等方面探讨大数据专业建设的举措。

4.1 建立健全的人才培养体系

东莞理工学院城市学院大数据专业人才培养体系主要从人才培养、课程建设、教学规划、评价体系四个方面进行建设。本文重点从人才培养这个方面展开讨论。

在人才培养上，主要包括专业定位和人才培养目标两个方面。结合东莞理工学院城市学院的学校定位和计算机与信息学院的学院定位，数据科学与大数据技术专业的定位是：为粤港澳大湾区经济社会的发展培养高素质创新型应用人才，培养的学生能够将计算机技术、大数据技术、统计学知识、互联网技术等技术进行融合，面向应用领域的大数据专业人才，培养的学生具备大数据获取、大数据清洗、大数据存储、大数据管理、大数据分析等能力，满足粤港澳大湾区区域经济和社会发展的大数据应用型人才的需求。

培养目标是专业培养方案和课程设置的基本依据[7-8]，根据社会对大数据人才的需求、行业对大数据人才的需求、学校的人才培养定位，结合国家对粤港澳大湾区建设提出的要求，制定出如下的人才培养目标：数据科学与大数据技术专业培养的学生德才兼备，具备团队协作精神和创新意识，能够适应区域经济发展和社会需要，注重大数据学科领域知识与行业应用知识交叉融合的复合型技术人才。具体来说，对学生的培养目标主要包括知识目标、能力目标、思想目标、素质目标四个方面，具体情况如表1所示。

4.2 校企合作，按需培养专业人才

针对目前大数据专业建设过程中出现的“大数据人才培养结果与市场人才需求脱节”问题[9]，东莞理工学院城市学院在进行数据科学与大数据技术专业建设时采用了“校企合作”的人才培养手段。

目前，东莞理工学院城市学院已与包括华为、广东粤嵌、东软集团等企业在内的多家企业建立“校企合作”人才培养模式。同时，学校于2020年5月出台了《东莞理工学院城市学院-华为-粤嵌-数据科学与大数据技术专业联合建设方案》，以培养大数据售前工程师、大数据项目经理、大数据运维工程师、大数据开发工程师、大数据分析工程师、大数据挖掘工程师、数据爬取工程师为主要目标，学生在完成校内课程的基础上，将一部分专业课程结合企业实践进行共同学习，同时建设一个集教育、培训、研发于一体的共享型协同育人实践教学平台。在教学过程中，《大数据技术导论》《大数据技术基础》《机器学习与人工智能》等课程将由华为或粤嵌企业一线工程师担任课程讲师，在企业环节下开展教学实践环节，以金融大数据、交通大数据、医疗大数据、工业大数据等真实项目为教学案例，将大数据实践实训环节融入每门课程教学的关键环节，并预留学生动手实践的空间，以企业的人才需求为依据，按需培养大数据专业人才。

2020年10月，“东莞理工学院城市学院华为云学院人工智能中心”正式成立，通过与华为公司就校企资源整合、教研学培养、实习实训平台构建等方面达成战略合作，充分利用东莞华为公司的优势资源，加强校企互动，让企业走进校园，让学生与大企业“零距离”接触，促进教育链、人才链、产业链、创新链有机结合，同时契合粤港澳大湾区创新驱动发展战略，为本校毕业生就业带来新的契机。同时，成立“华为创新班”，第一批华为创新班的学生是从2019级计算机科学与技术和软件工程两个专业的691名学生中进行选拔，最终97名同学脱颖而出加入了第一届“华为创新班”。同时，学校选拔了一批骨干教师承担“华为创新班”的课程教学任务，在课程设计上，华为创新班在大数据、云计算、人工智能、物联网、区块链、5G通信技术等领域与华为公司开展联合课程开发与教学、课外实践活动、实习就业等深度合作，建立创新实践型教育模式。

4.3 教学硬件更新，搭建教学软件平台

大数据实验室建设工作主要从教学硬件设施更新和教学软件平台搭建两个方面进行，其中教学硬件设施更新主要是对实验室实训电脑配置进行更新，学校购置了102台新电脑，并配备计算服务器7台、云桌面服务器3台、交换机7台，电脑配置均为最新，处理器为Intel Core i7，内存为16GB，硬盘大小为1TB，在软件教学平台方面，学校购置了全新的教学系统，同时搭建了华为云大数据实验平台。通过对大数据实验室教学硬件进行更新和教学软件平台搭建，不仅提高了实验室的软硬件实力，同时为学生提供了多梯度、多层次的大数据实验演练环节，同时结合企业实际项目进行研发实践，进一步提高学生的实践动手能力，满足企业对大数据人才的需求。

4.4 加强师资队伍建设，打造金牌教学团队

东莞理工学院城市学院在实施大数据专业师资队伍建设时，一方面，学院多次选派学科带头人和骨干教师参加国内高校大数据专业建设和人才培养研讨会，近3年来选派外出学习和培训的教师人次高达35人次。同时，学院积极推行“双师型教师”队伍建设，鼓励教师既具备理论教学的素质，又具备实践教学的素质，近年来计算机与信息学院共有4名教师获得“双师型”教师称号，并成功组建了由23名专业骨干教师和企业工程师组成的“华为（粤嵌） 大数据创新教育教学团隊”。另一方面，主动邀请华为、广东粤嵌、东软集团等企业专家和一线工程师进入校园，为学生开设实践教学课程，在课堂中以企业真实案例实施教学，教学效果明显，学生实践能力得到较大提升。

4.5 以赛促学，以赛促教，助力专业综合全面建设

自数据科学与大数据技术专业申报成功以来，东莞理工学院城市学院积极组织学生参加各类型比赛，充分激发学生的学习兴趣和专业创新能力，提高学生自主学习能力和解决实际问题的能力，并进一步提升学生的专业核心竞争力。学生通过参加各项技能比赛，在提升自己专业技能的同时，反思自身学习的不足之处，并不断完善自己的知识体系，加强对薄弱知识点的训练和巩固，提升专业核心竞争力，从而达到“以赛促学”的目的。教师在指导学生参加训练和比赛的过程中，也在不断地提高自己的大数据专业水平和专业素养，同时不断拓展大数据领域专业知识，注重培养学生的技术创新能力、团队协作能力、随机应变能力，并进一步提升教学水平、改善教学方法、提高教学质量，与学生学习形成良性互动，从而达到“以赛促教”“教学相长”的目的。

近年来，东莞理工学院城市学院多次选派教师团队指导学生参加国内外大数据相关的比赛，包括“泰迪杯”数据挖掘挑战赛、“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛、广东省计算机设计大赛、中国“互联网+”大学生创新创业大赛、美国大学生数学建模大赛等比赛，并取得了骄人的成绩。以2020年“蓝桥杯”大赛为例，我校共选派29人参赛，在广东省省赛中共有15人获奖，其中5人斩获省级一等奖，并代表广东省参加全国总决赛，最终3人获得全国二等奖、1人获得全国三等奖。学生在相关比赛中取得优异的成绩一方面提高了学生的学习兴趣，另一方面也為教师的教学环节带来新思路。

5 总结

在新工科背景下，开展数据科学与大数据技术专业建设对国家经济发展水平起到了极大的推动作用，虽然我国大数据专业建设仍处于起始阶段，但是大数据专业建设是大势所趋，具有极大的发展潜力。结合东莞理工学院城市学院大数据专业建设的实践，现阶段专业建设主要从人才培养体系建设、校企合作、教学软硬件更新、师资队伍建设、以赛促学、以赛促教等方面进行探索，下一阶段，将结合前期专业建设过程中发现的不足，重点从工程教育认证标准、本科毕业标准等方面深入探索大数据专业建设方案。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部. 教育部办公厅关于推荐新工科研究与实践项目的通知[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201707/t20170703_308464.html.

[2] 中华人民共和国教育部. 教育部关于公布2015年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_1034/s4930/201603/t20160304_231794.html.

[3] 中华人民共和国教育部. 教育部关于公布2020年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_1034/s4930/202103/t20210301_516076.html.

[4] 李延冰.计算机类专业本科教育改革的若干思考[J].电脑知识与技术，2021，17（20）：229-230，238.

[5] 何莉，曾兆敏，穆晓霞.以赛促教在教学实施过程中的研究[J].电脑知识与技术，2021，17（20）：223-224.

[6] 杨佩.新工科背景下的实践教学金课建设探索[J].电脑知识与技术，2021，17（19）：248-249.

[7] 赵婷婷，冯磊.我国工程教育的社会适应性：基于工科专业培养目标的实证研究[J].高等教育研究，2016，37（2）：64-73.

[8] 林春梅.新工科背景下地方高校专业升级探索与实践[J].绍兴文理学院学报（教育版），2021，41（2）：59-68.

[9] 张永平，孟海涛，项慧慧，等.地方高校的大数据人才培养研究及课程建设实践[J].计算机教育，2022（2）：13-16，21.

【通联编辑：王力】