王國仁 金福生 劉馳 王樹良

摘 要：大數(shù)據(jù)時(shí)代，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入黃金期，數(shù)據(jù)成為關(guān)鍵的生產(chǎn)要素，大數(shù)據(jù)人才稀缺，高等學(xué)校迫切需要適應(yīng)時(shí)代的要求探索大數(shù)據(jù)專業(yè)人才的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)具有數(shù)據(jù)思維的大數(shù)據(jù)人才。根據(jù)新工科人才培養(yǎng)的要求，立足北京理工大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)建設(shè)，提出了面向基礎(chǔ)、面向能力、面向領(lǐng)域、問題驅(qū)動(dòng)、國際化的大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系。

關(guān)鍵詞：新工科；數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)；國際化；課程體系；數(shù)據(jù)思維；人才培養(yǎng)

一、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)建設(shè)的時(shí)代需求

大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)對全球主要經(jīng)濟(jì)體的國民經(jīng)濟(jì)起著重要支撐作用。根據(jù)華沙經(jīng)濟(jì)研究所測算，到2020年大數(shù)據(jù)將帶動(dòng)歐盟GDP增長1.9%；麥肯錫估計(jì)大數(shù)據(jù)將帶動(dòng)美國GDP增長2%～4%。目前大數(shù)據(jù)已經(jīng)逐步應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，其產(chǎn)生的外部價(jià)值受到了世界各國的重視。世界各國政府紛紛推出了大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，分別從推進(jìn)數(shù)據(jù)開放、支持技術(shù)創(chuàng)新、打造協(xié)作環(huán)境等方面多措并舉，促進(jìn)大數(shù)據(jù)快速發(fā)展，例如，美國提出了《大數(shù)據(jù)發(fā)展三步走》策略，英國發(fā)布了《英國數(shù)據(jù)能力發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》，歐盟發(fā)布了《歐盟大數(shù)據(jù)價(jià)值戰(zhàn)略研究和創(chuàng)新議程》，等等。我國也提出實(shí)施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略、加快建設(shè)數(shù)字中國，明確了五大任務(wù)，即構(gòu)建以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素的數(shù)字經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)大數(shù)據(jù)技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、運(yùn)用大數(shù)據(jù)提升國家治理現(xiàn)代化水平、運(yùn)用大數(shù)據(jù)促進(jìn)保障和改善民生、切實(shí)保障國家數(shù)據(jù)安全。

大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)提出了新要求。根據(jù)《2018年度中國信息技術(shù)（ICT）人才生態(tài)白皮書》，2017年ICT領(lǐng)域人才需求缺口為765萬人，2020年ICT領(lǐng)域人才需求缺口預(yù)計(jì)為1 246萬人；其中2017年大數(shù)據(jù)領(lǐng)域人才需求缺口126萬人，2020年將達(dá)到257萬人。社會(huì)急需能架構(gòu)系統(tǒng)、會(huì)分析數(shù)據(jù)、懂領(lǐng)域業(yè)務(wù)的復(fù)合型人才[1]，這些人才分別對應(yīng)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)師、大數(shù)據(jù)算法設(shè)計(jì)師、領(lǐng)域大數(shù)據(jù)分析師三種職業(yè)。

此外，2017年發(fā)布的“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”吹響了新工科建設(shè)的號(hào)角。數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)作為新工科建設(shè)的重要組成部分，需要承擔(dān)起引領(lǐng)新工科建設(shè)的責(zé)任，截至2018年，3批共計(jì)283所高校獲批數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)。

數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉的綜合性專業(yè)，它涉及計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)以及各行各業(yè)的領(lǐng)域知識(shí)。另一方面，國內(nèi)外的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)都剛剛開始建設(shè)，沒有成熟的案例和經(jīng)驗(yàn)參考。因此，需要每個(gè)學(xué)校結(jié)合自身優(yōu)勢和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，在課程體系、師資隊(duì)伍、建設(shè)模式，以及跨國、跨校、跨學(xué)科、產(chǎn)業(yè)合作等方面進(jìn)行探索和實(shí)踐。

北京理工大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)建設(shè)依托校內(nèi)計(jì)算機(jī)學(xué)院、數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院和管理學(xué)院進(jìn)行建設(shè)，在校外與奧克蘭大學(xué)合作共建。奧克蘭大學(xué)負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)與分析模塊，北京理工大學(xué)負(fù)責(zé)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)挖掘模塊，立足北京理工大學(xué)，充分發(fā)揮兩校的優(yōu)勢和特點(diǎn)，圍繞大數(shù)據(jù)的全生命周期，即大數(shù)據(jù)的獲取與管理、大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理、大數(shù)據(jù)的分析與理解、結(jié)合領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用進(jìn)行課程體系設(shè)計(jì)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)思維，使學(xué)生能夠采用IT技術(shù)獲取、處理、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，從中獲取知識(shí)。

二、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)建設(shè)初探

教育部設(shè)立數(shù)據(jù)學(xué)科的目標(biāo)是培養(yǎng)具有較強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力、跨文化交流能力和跨領(lǐng)域研究能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才[2]。圍繞上述要求，明確了北京理工大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，提出了面向國際化的專業(yè)建設(shè)模式，構(gòu)建了面向基礎(chǔ)、面向能力、面向領(lǐng)域、問題驅(qū)動(dòng)、國際化的大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系。第一年夯實(shí)基礎(chǔ)，加強(qiáng)通識(shí)教育和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)；第二年進(jìn)行能力提升，強(qiáng)化系統(tǒng)構(gòu)建和大數(shù)據(jù)分析能力；第三年領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)，理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)實(shí)習(xí)、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)等實(shí)踐教學(xué)；第四年問題驅(qū)動(dòng)，圍繞大數(shù)據(jù)的整個(gè)生命周期，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。

1.明確人才的培養(yǎng)目標(biāo)

培養(yǎng)具有國際視野的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)師、大數(shù)據(jù)算法設(shè)計(jì)師、領(lǐng)域大數(shù)據(jù)分析師三類人才，需要學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、編程范式、文件系統(tǒng)、分布并行處理、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、矩陣計(jì)算、優(yōu)化方法、領(lǐng)域知識(shí)、大數(shù)據(jù)全生命周期管理和分析技術(shù)等專業(yè)知識(shí)，能夠基于開源系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)平臺(tái)搭建，選擇合適的模型和算法進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)、計(jì)算與優(yōu)化，理解計(jì)算廣告、智慧城市、社會(huì)計(jì)算等領(lǐng)域知識(shí)，實(shí)現(xiàn)對典型領(lǐng)域大數(shù)據(jù)的管理和分析。

2.國際化專業(yè)建設(shè)模式

高等教育國際化、培養(yǎng)具有國際視野、專業(yè)知識(shí)和跨文化交往能力的人才是學(xué)?！半p一流”建設(shè)和人才培養(yǎng)過程中面臨的挑戰(zhàn)。北京理工大學(xué)與奧克蘭大學(xué)多年來建立了良好的合作關(guān)系。基于兩校的合作基礎(chǔ)，經(jīng)友好協(xié)商，提出了國際化的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)的建設(shè)模式。奧克蘭大學(xué)發(fā)揮在統(tǒng)計(jì)與分析方面的優(yōu)勢，重點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)課程的建設(shè)；北京理工大學(xué)發(fā)揮在系統(tǒng)與數(shù)據(jù)挖掘方面的優(yōu)勢，重點(diǎn)負(fù)責(zé)大數(shù)據(jù)相關(guān)課程的建設(shè)。在學(xué)生培養(yǎng)過程中，從學(xué)位互認(rèn)逐步過渡到雙學(xué)位、本碩博貫通培養(yǎng)、專業(yè)共建和聯(lián)合學(xué)院建設(shè)。

經(jīng)兩校反復(fù)溝通交流，按照發(fā)揮各自優(yōu)勢、夯實(shí)基礎(chǔ)模塊、逐步深入的方式進(jìn)行建設(shè)，提出了課程、課程組、雙學(xué)位、貫通培養(yǎng)、專業(yè)共建、聯(lián)合學(xué)院的國際化專業(yè)建設(shè)路線。即，2018年進(jìn)行專業(yè)申報(bào)，2019年進(jìn)行首批招生，2020年進(jìn)行雙學(xué)位建設(shè)，2021年進(jìn)行本碩博聯(lián)合培養(yǎng)，2022年進(jìn)行國際專業(yè)共建，2025年建立“大數(shù)據(jù)”聯(lián)合學(xué)院。

3.課程體系建設(shè)

圍繞國家重大戰(zhàn)略需求以及數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)行業(yè)發(fā)展趨勢，在課程體系規(guī)劃設(shè)計(jì)中，需要夯實(shí)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)通識(shí)教育，加強(qiáng)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)理論與技術(shù)學(xué)習(xí)，強(qiáng)化數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)踐。秉承國際化的專業(yè)建設(shè)思路，提出了面向基礎(chǔ)、面向能力、面向領(lǐng)域、問題驅(qū)動(dòng)、國際化的大數(shù)據(jù)專業(yè)課程體系。

（1）夯實(shí)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和關(guān)注通識(shí)教育。數(shù)據(jù)思維的核心是統(tǒng)計(jì)和歸納，因此本專業(yè)在數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院和奧克蘭大學(xué)的支持下開設(shè)了統(tǒng)計(jì)相關(guān)課程；為了拓寬學(xué)生的視野，培養(yǎng)獨(dú)立思考能力，為培養(yǎng)高端人才打下基礎(chǔ)，設(shè)置了通識(shí)教育學(xué)分，要求學(xué)生根據(jù)自己的興趣和愛好選修全校開設(shè)的通選課。

（2）面向能力的實(shí)踐、實(shí)習(xí)、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)課程。學(xué)生的實(shí)踐、實(shí)習(xí)、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)課程依托“北京市學(xué)生科技創(chuàng)新基地”開展，設(shè)置了學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐學(xué)分，要求學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況參加實(shí)踐、實(shí)習(xí)、創(chuàng)新或創(chuàng)業(yè)的能力提升工程。建立科技競賽獲獎(jiǎng)、申請專利、發(fā)表論文置換選修課程學(xué)分的制度，以成果導(dǎo)向，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)以致用、積極參加能力提升工程。

（3）面向基礎(chǔ)的專業(yè)必修課程。構(gòu)建本專業(yè)學(xué)生必修的兩個(gè)課程群模塊，即統(tǒng)計(jì)與分析模塊和系統(tǒng)與數(shù)據(jù)挖掘模塊。統(tǒng)計(jì)與分析模塊包括：統(tǒng)計(jì)學(xué)導(dǎo)論（Introduction to Statistics）、數(shù)據(jù)分析（Data analysis）、統(tǒng)計(jì)理論（Statistical theory）、數(shù)理統(tǒng)計(jì)（Mathematical statistics）、統(tǒng)計(jì)建模（Statistical modelling）、數(shù)據(jù)科學(xué)實(shí)踐（Data science practice）、統(tǒng)計(jì)計(jì)算（Statistical computing）、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)（Statistical learning）。系統(tǒng)與數(shù)據(jù)挖掘模塊包括：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)導(dǎo)論（Introduction to data science and big data technology）、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)（Fundamentals of database systems）、應(yīng)用算法（Applied Algorithmics）、數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘（Data warehouse and data mining）、大數(shù)據(jù)新技術(shù)專題（Advanced topics on big data technology）、人工智能基礎(chǔ)（Fundamentals of artificial intelligence）、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)（Big data processing technology）、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)（Big data analysis technology）、大數(shù)據(jù)技術(shù)課程設(shè)計(jì)（Course project of big data technology）、數(shù)據(jù)可視化與可視分析（Data visualization and visual analysis）。

（4）面向領(lǐng)域的專業(yè)選修課程。大數(shù)據(jù)技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)+、計(jì)算廣告、位置服務(wù)、智慧城市、社會(huì)計(jì)算等典型領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用，大數(shù)據(jù)技術(shù)必須與應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)合才能發(fā)揮出價(jià)值。因此，在課程體系中設(shè)置了社交網(wǎng)絡(luò)挖掘、智慧城市、醫(yī)療大數(shù)據(jù)、空間大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域選修課。培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際的應(yīng)用背景中分析和發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域問題，靈活運(yùn)用大數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、管理、挖掘到可視化的整個(gè)生命周期的相關(guān)技術(shù)，解決領(lǐng)域問題。

（5）問題驅(qū)動(dòng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)。為了培養(yǎng)學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)，兼顧學(xué)生的興趣，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的人才培養(yǎng)，為學(xué)生就業(yè)和進(jìn)一步深造打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，本專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目來源于大數(shù)據(jù)系統(tǒng)軟件國家工程實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)等級(jí)保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室、智能信息技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字表演與仿真技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、軟件安全技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、信息智能處理與內(nèi)容安全工信部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等大數(shù)據(jù)相關(guān)的科研支撐平臺(tái)，支撐平臺(tái)為面向問題的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了能力提升環(huán)境。

責(zé)任教授負(fù)責(zé)對各實(shí)驗(yàn)室提出的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目進(jìn)行審核，審核合格的題目將開放給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)自己的興趣進(jìn)行選擇。

此外，實(shí)踐是學(xué)生掌握課堂知識(shí)，進(jìn)行能力提升的重要手段，每門專業(yè)課都設(shè)置了一定的課內(nèi)實(shí)踐學(xué)時(shí)，同時(shí)在每個(gè)小學(xué)期分別設(shè)置了不同層次的實(shí)踐課程。本專業(yè)依托學(xué)院的國家級(jí)大學(xué)生計(jì)算機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、北京市計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、北京市數(shù)字媒體技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，為學(xué)生的課程實(shí)踐提供理論結(jié)合實(shí)踐的訓(xùn)練環(huán)境。

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[責(zé)任編輯：余大品]