大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)及其培養(yǎng)

田緒紅+鄺穎杰+肖磊+劉財興

摘 要：給出大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才的一種初步定位與分類方法，結(jié)合應(yīng)用型人才通用的知識能力素質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，論述大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才特殊的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)與素質(zhì)結(jié)構(gòu)，從課程設(shè)置、實驗系統(tǒng)建設(shè)、校企合作等方面，探討大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才知識能力素質(zhì)結(jié)構(gòu)培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；知識能力素質(zhì)結(jié)構(gòu)；人才培養(yǎng)模式

1 大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才的定位

高等學(xué)校應(yīng)該培養(yǎng)什么樣的人才，從歷史角度上看，不同時期有不同的觀點。學(xué)術(shù)界目前認(rèn)為，高等學(xué)校培養(yǎng)的人才通常分為研究型人才、應(yīng)用型人才與技能型人才。研究型人才指探索世界、發(fā)現(xiàn)知識與規(guī)律、尋求科學(xué)理論的人才，重在培養(yǎng)其堅實的理論基礎(chǔ)、科學(xué)的思維方法、批判性的精神及探索規(guī)律與創(chuàng)新知識的能力。應(yīng)用型人才指將科學(xué)規(guī)律與知識應(yīng)用于社會生產(chǎn)實踐，為社會創(chuàng)造直接價值的人才，重在培養(yǎng)其理論聯(lián)系實際、將專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)實踐的能力。技能型人才指在生產(chǎn)第一線進(jìn)行實際操作的高級技工人才，重在培養(yǎng)其掌握扎實的專業(yè)經(jīng)驗性知識、技能與技巧以及實際崗位操作能力[1]。

隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用的興起，社會對大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才的需求急劇增長。大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才如何定義？大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才應(yīng)該具備什么樣的知識能力結(jié)構(gòu)特征？如何培養(yǎng)合格的大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才？這些都是目前高等教育急需研究的課題。

大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才并沒有嚴(yán)格的定義，但大體上指：“運用統(tǒng)計分析、機器學(xué)習(xí)、分布式處理等技術(shù)，從大量數(shù)據(jù)中提取出對業(yè)務(wù)有意義的信息，以易懂的形式傳達(dá)給決策者，并創(chuàng)造出新的數(shù)據(jù)運用服務(wù)的人才。”[2]

通常來講，大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才可分為以下4種類型[3]。

（1）IT架構(gòu)與管理工程師，負(fù)責(zé)規(guī)劃設(shè)計大數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，如網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、云平臺構(gòu)架、服務(wù)器集群、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等，并負(fù)責(zé)日常管理、運行、維護(hù)、性能調(diào)整、升級換代等。

（2）數(shù)據(jù)系統(tǒng)工程師，負(fù)責(zé)大數(shù)據(jù)軟件系統(tǒng)的分析、設(shè)計、實現(xiàn)、運行維護(hù)等，熟悉軟件開發(fā)過程，了解大數(shù)據(jù)處理算法。

（3）數(shù)據(jù)分析師，擅長機器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘算法，熟悉統(tǒng)計學(xué)方法，精通數(shù)據(jù)處理與分析過程。

（4）數(shù)據(jù)科學(xué)家，大數(shù)據(jù)中的領(lǐng)導(dǎo)者，具備多種交叉科學(xué)和商業(yè)技能，能夠?qū)?shù)據(jù)和技術(shù)轉(zhuǎn)化為企業(yè)的商業(yè)價值。

這4類人才往往存在重疊與交叉，對于一個小型大數(shù)據(jù)應(yīng)用，可能一個人兼顧幾個方面，既是IT架構(gòu)師，也是系統(tǒng)工程師，既是系統(tǒng)工程師，也是數(shù)據(jù)分析師。對于一個大型應(yīng)用，通常需要一個團(tuán)隊分工協(xié)作。即便如此，團(tuán)隊所有成員也必須具備大數(shù)據(jù)處理各方面的知識。因此，大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才屬于應(yīng)用型人才，是一種新型復(fù)合型人才。

2 大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才知識能力素質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才屬于應(yīng)用型人才，應(yīng)該具備應(yīng)用型人才通用的知識能力結(jié)構(gòu)特征。大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才也是一種非常新型的復(fù)合人才，還需要具備一些特殊的知識能力素質(zhì)結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用型人才通用的知識能力素質(zhì)結(jié)構(gòu)特征已經(jīng)有許多文獻(xiàn)進(jìn)行了探討[4]。

知識結(jié)構(gòu)包括人文社會科學(xué)知識、學(xué)科基礎(chǔ)知識、專業(yè)基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識、綜合性知識。

能力結(jié)構(gòu)包括公共基礎(chǔ)能力、專業(yè)綜合能力、個性發(fā)展能力。

素質(zhì)結(jié)構(gòu)通常體現(xiàn)為非智力因素，如思想、道德、品質(zhì)、心理、身體等；表現(xiàn)為一種人格特征和精神狀態(tài)，如思想道德品質(zhì)、社會責(zé)任感、誠信守法、團(tuán)結(jié)合作、文化藝術(shù)修養(yǎng)、審美情趣、科學(xué)精神、專業(yè)興趣、專業(yè)使命感、創(chuàng)造意識、創(chuàng)造欲望等都是素質(zhì)的體現(xiàn)。

數(shù)據(jù)科學(xué)人才的最佳來源[5]包括34%計算機科學(xué)專業(yè)的學(xué)生，24%非計算機科學(xué)專業(yè)的學(xué)生，27%IT、計算機科學(xué)以外領(lǐng)域的專家，12%的商業(yè)智能專家，3%其他。由此可以總結(jié)出數(shù)據(jù)科學(xué)人才的基本知識能力素質(zhì)結(jié)構(gòu)。

2.1 知識結(jié)構(gòu)

（1）數(shù)學(xué)知識，包括微積分、線性代數(shù)等。這些知識是理解與學(xué)習(xí)其他知識（如數(shù)據(jù)挖掘等）的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)抽象思維的必要環(huán)節(jié)。這些知識學(xué)習(xí)也是培養(yǎng)與數(shù)量有關(guān)的能力的基礎(chǔ)。

（2）計算機科學(xué)知識，包括計算機科學(xué)與技術(shù)方面的基本原理、方法、手段等基礎(chǔ)知識。

程序設(shè)計基礎(chǔ)知識方面，掌握常用的編程語言與技能，如Python、C/C++、Java、Perl、MATLAB、Pig等。Python作為一種開源語言，目前在科學(xué)計算、機器學(xué)習(xí)等方面得到廣泛應(yīng)用，因此，掌握Python語言對于大數(shù)據(jù)開發(fā)非常有幫助。

數(shù)據(jù)庫知識方面，了解數(shù)據(jù)庫分析與設(shè)計的基本方法與過程，掌握數(shù)據(jù)建模的方法與技能，熟悉數(shù)據(jù)建模的常用工具，熟練使用SQL及NOSQL平臺與工具。

分布與并行計算知識方面，了解云計算、虛擬化等分布式技術(shù)，掌握常用的并行算法，掌握大數(shù)據(jù)處理工具知識，如MapReduce、Hadoop、Hive、Spark等分布式計算工具。

（3）機器學(xué)習(xí)方面的知識，掌握數(shù)據(jù)挖掘常用算法，如貝葉斯方法、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、關(guān)聯(lián)規(guī)則、聚類等，了解不同類型數(shù)據(jù)處理方法，如文本數(shù)據(jù)挖掘、時間序列數(shù)據(jù)挖掘、流數(shù)據(jù)分析與處理等。近幾年人工智能方面取得較大進(jìn)展，尤其是深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。

（4）領(lǐng)域知識。大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括政府、金融、電信、零售、制造業(yè)、教育、醫(yī)療等，只有對某個領(lǐng)域的業(yè)務(wù)流程、數(shù)據(jù)特征、數(shù)據(jù)處理需求以及數(shù)據(jù)的商業(yè)價值等非常熟悉，才能真正將數(shù)據(jù)和技術(shù)轉(zhuǎn)化為企業(yè)的利潤。

2.2 能力結(jié)構(gòu)

（1）綜合應(yīng)用知識的能力。通常來講，一個大數(shù)據(jù)應(yīng)用項目涉及多方面的知識，要求大數(shù)據(jù)人才有較強的綜合能力，來融會貫通各種知識。

（2）團(tuán)隊合作與領(lǐng)導(dǎo)能力。 一個大數(shù)據(jù)團(tuán)隊通常會聚集各方面的人才，因此相互合作非常重要，良好的團(tuán)隊合作精神將形成合力。另外，較強的領(lǐng)導(dǎo)能力是協(xié)調(diào)團(tuán)隊和凝聚團(tuán)隊的重要保證。

（3）工程能力。大數(shù)據(jù)應(yīng)用項目本質(zhì)上是工程項目，因此，要按照工程項目的規(guī)律開展，團(tuán)隊人員要具備工程開發(fā)與管理的能力。

（4）溝通交流能力。企業(yè)的業(yè)務(wù)部門員工以及管理層，對企業(yè)的業(yè)務(wù)流程會非常熟悉，但不熟悉數(shù)據(jù)分析方面的知識。大數(shù)據(jù)人才必須具備與他們進(jìn)行良好溝通的能力，才能深入挖掘企業(yè)的數(shù)據(jù)特征與處理需要，并將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果有效傳達(dá)給他們，否則，大數(shù)據(jù)的價值就得不到充分發(fā)揮。

2.3 素質(zhì)結(jié)構(gòu)

（1）創(chuàng)新欲望。不墨守成規(guī)，勤于思考，具有強烈的創(chuàng)新欲望與創(chuàng)新精神。目前大數(shù)據(jù)雖然在許多方面取得了非常的成功，但仍然有大量的現(xiàn)象、技術(shù)、問題都是前所未有的，如AlphaGo最近連續(xù)戰(zhàn)勝全世界的圍棋高手，不僅給圍棋界帶來震撼，也讓全世界對人工智能未來的發(fā)展感到震驚。因此，大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才要敢于創(chuàng)新，勇于創(chuàng)新，善于創(chuàng)新。

（2）對數(shù)據(jù)的敏感性與好奇心。從龐大的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)商業(yè)價值不是一件唾手可得的事情，面對海量復(fù)雜的數(shù)據(jù)，人們往往無從下手。只有對數(shù)據(jù)具有高度敏感性并對發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的隱藏秘密具有強烈好奇心的人才能成功找出答案。

（3）跨界思維。大數(shù)據(jù)應(yīng)用往往需要將不同來源、不同類型、不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合與分析，才能發(fā)現(xiàn)前所未有的價值。因此，大數(shù)據(jù)人才不能將自己的思維模式局限于某個或幾個固定的領(lǐng)域，要具有跨專業(yè)、跨領(lǐng)域的跨界思維模式。

（4）正確的價值觀與道德法律意識。大數(shù)據(jù)應(yīng)用可幫助企業(yè)獲得合法的商業(yè)價值，但應(yīng)用不當(dāng)，也可能泄漏國家機密、損害國家的利益、侵犯單位與個人隱私，因此，大數(shù)據(jù)人才必須具備正確的價值觀。技術(shù)是合法獲利的手段，而不是違紀(jì)犯法的工具。技術(shù)獲利要遵循社會基本的道德與價值觀，要遵守國家的法律與法規(guī)。

3 大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才培養(yǎng)的實踐探索

為順應(yīng)計算機學(xué)科“大數(shù)據(jù)時代”對人才知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)以及整體素質(zhì)的要求，在廣東省高等學(xué)校質(zhì)量工程項目、專業(yè)綜合改革試點項目與大數(shù)據(jù)課程群教學(xué)團(tuán)隊項目支持下，學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)進(jìn)行了大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才培養(yǎng)探索。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)是省部共建211大學(xué)，廣東省高水平大學(xué)建設(shè)高校，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一直是學(xué)校最受歡迎的專業(yè)。因此，學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)生源質(zhì)量非常好，具備較好的培養(yǎng)基礎(chǔ)。

近年來，學(xué)校人才培養(yǎng)方案不斷改革，強化知識能力素質(zhì)的綜合培養(yǎng)。通過學(xué)?；九囵B(yǎng)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生通用的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)與素質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)得到較好培養(yǎng)。通過大學(xué)數(shù)學(xué)課程與計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生數(shù)學(xué)知識與計算機知識已經(jīng)掌握得較為牢固。

在上述基礎(chǔ)之上，筆者采取了如下措施，加強學(xué)生大數(shù)據(jù)方面知識、能力與素質(zhì)培養(yǎng)。

（1）在人才培養(yǎng)方案中增設(shè)了數(shù)據(jù)科學(xué)模塊，包含6門課程：統(tǒng)計學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)、分布與并行計算、云計算與大數(shù)據(jù)、Hadoop大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、大數(shù)據(jù)及其安全與隱私。通過特色的數(shù)據(jù)科學(xué)模塊課程，加強了統(tǒng)計學(xué)知識、并行計算方面知識、機器學(xué)習(xí)方面的知識、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面知識的學(xué)習(xí)；同時，強化了學(xué)生隱私保護(hù)方面的道德法律意識。

（2）在人才培養(yǎng)方案中增加實踐環(huán)節(jié)學(xué)分，改革實踐環(huán)節(jié)教學(xué)模式。大部分實踐環(huán)節(jié)項目綜合性較強，要求學(xué)生采取小組合作方式完成，并嚴(yán)格要求學(xué)生撰寫開題報告、設(shè)計文檔，項目結(jié)束要進(jìn)行分組答辯。通過這樣的方式，強化學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作與交流溝通能力。

（3）開發(fā)程序設(shè)計在線自動評判系統(tǒng)，開展“基于大數(shù)據(jù)的大學(xué)生程序設(shè)計能力評價指標(biāo)”研究，并將研究成果融合到自動評判系統(tǒng)中，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。借助該系統(tǒng)，算法程序設(shè)計類課程從一開始就引入競賽機制，積極鼓勵學(xué)生除了完成教師規(guī)定的上機實驗外，挑戰(zhàn)不同難度的額外上機實驗，并根據(jù)學(xué)生完成額外上機實驗的難度、數(shù)量、質(zhì)量，進(jìn)行綜合實時排名。學(xué)生每完成一個上機實驗，即可實時看到排名的更新情況。這種教學(xué)模式大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與求知欲望，許多學(xué)生利用課余時間登錄系統(tǒng)完成實驗，努力提高自己排名。這種教學(xué)模式也極大提高了學(xué)生參加各級程序設(shè)計大賽的成績。近3年計算機學(xué)科學(xué)生獲得ICPC國際大學(xué)生程序設(shè)計競賽亞洲區(qū)域賽金牌6項，銀牌14項，銅牌7項。2014年和2015年連續(xù)2年晉級ACM-ICPC全球總決賽，并分別獲得全球總決賽第19名和第28名的好成績。

（4）與華為技術(shù)有限公司、北京紅亞華宇科技有限公司、廣東宏遠(yuǎn)科技有限公司等公司合作，共同建設(shè)云實驗平臺，包括信息安全云實驗系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)云實驗系統(tǒng)等；在此基礎(chǔ)上，提出“云平臺+服務(wù)”的實踐教學(xué)模式，構(gòu)建課程實驗、創(chuàng)新項目和創(chuàng)業(yè)活動“三位一體”的實踐教學(xué)體系。通過云平臺實驗系統(tǒng)的訓(xùn)練，學(xué)生在大數(shù)據(jù)處理方面的實踐能力得到較大提升。系統(tǒng)還提供了許多不同行業(yè)的實際案例供學(xué)生實習(xí)與實訓(xùn)，豐富了學(xué)生的領(lǐng)域知識，提高了學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力和工程實踐能力，激發(fā)了學(xué)生對大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的好奇心。系統(tǒng)也給學(xué)生提供了一個創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的平臺，學(xué)生有好的創(chuàng)新項目（包括國家級、省級、校級及院級大學(xué)生創(chuàng)新項目）或者好的創(chuàng)業(yè)項目，只要申請相應(yīng)的服務(wù)即可隨時隨地使用云平臺資源，有效激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的欲望。

（5）與國家級人才培訓(xùn)基地四川華迪信息技術(shù)有限公司合作，在學(xué)生畢業(yè)實習(xí)環(huán)節(jié)實施軟件工程項目復(fù)現(xiàn)，即利用企業(yè)已開發(fā)成功的軟件工程項目，去掉一些商業(yè)秘密后，讓學(xué)生在企業(yè)管理人員、工程人員的指導(dǎo)下，將原來的項目重新實施一遍。學(xué)生組成項目小組，自主選定組長，在組長領(lǐng)導(dǎo)下協(xié)作完成每個階段的任務(wù)。其中一個重要的創(chuàng)新是嚴(yán)格按照軟件工程規(guī)范，實施分階段提交，交叉完成各階段任務(wù)。即每個小組要根據(jù)另外一個小組上一階段提交的文檔完成下一階段的任務(wù)，而不根據(jù)自己上一階段完成的文檔繼續(xù)完成下一階段任務(wù)。這就要求學(xué)生嚴(yán)格按照軟件工程規(guī)范完成每一階段的文檔，否則下一階段的小組就很難開展下去。

這種實習(xí)模式重點培養(yǎng)了學(xué)生的工程能力、團(tuán)隊合作與領(lǐng)導(dǎo)能力、溝通交流能力。同時IT企業(yè)提供的實習(xí)環(huán)境也大大激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新欲望及對大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的好奇心。

（6）與阿里云計算有限公司、北京知行慧科教育科技有限公司及廣東溫氏食品集團(tuán)股份有限公司等單位合作，共同開設(shè)了云計算與大數(shù)據(jù)試點班——溫氏阿里班。

阿里云計算有限公司的大數(shù)據(jù)技術(shù)、北京知行慧科教育科技有限公司的合作課程、廣東溫氏食品集團(tuán)股份有限公司的獎學(xué)金與實習(xí)機會、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的教學(xué)改革成果與創(chuàng)新實踐平臺，所有這些優(yōu)質(zhì)資源集中起來構(gòu)成了溫氏阿里班的這種創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。目前，溫氏阿里班受到社會廣泛關(guān)注，第一屆新生入學(xué)成績在學(xué)校所有專業(yè)中排名第一，由此可見這種人才培養(yǎng)得到廣大學(xué)生的認(rèn)可。

上述方案涉及課程設(shè)置、實驗系統(tǒng)建設(shè)、校企合作等環(huán)節(jié)，2013年開始在學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開展人才培養(yǎng)模式試點工作。

目前第一屆學(xué)生尚未畢業(yè)，但有許多學(xué)生已經(jīng)找到工作或?qū)嵙?xí)單位。初步統(tǒng)計表明，從事大數(shù)據(jù)相關(guān)工作或?qū)嵙?xí)的學(xué)生較之前增加了40%，說明經(jīng)過這樣的模式培養(yǎng)，學(xué)生在大數(shù)據(jù)應(yīng)用方面的興趣與能力有明顯增強。

4 結(jié) 語

目前，社會對大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才的需求非常旺盛，對大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才的期望也非常高。如何科學(xué)地制訂大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才的知識能力素質(zhì)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，實施有效的培養(yǎng)方案，是高等學(xué)校人才培養(yǎng)方面的一個重要課題。本文只是一個初步的嘗試，需要得到同行的指正并進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘懋元. 應(yīng)用型人才培養(yǎng)的理論與實踐[M]. 廈門： 廈門大學(xué)出版社， 2011： 21-28.

[2] 城田真琴. 大數(shù)據(jù)沖擊[M]. 周自恒， 譯. 北京： 人民郵電出版社， 2013： 223.

[3] 羅旭. 大數(shù)據(jù)時代我們最需要什么樣的人才[N]. 光明日報， 2014-03-08（8）.

[4] 宋克慧， 田圣會， 彭慶文. 應(yīng)用型人才的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)及其培養(yǎng)[J]. 高等教育研究， 2012， 33（7）： 94-98.

[5] EMC. Data science revealed： A data-driven glimpse into the burgeoning new field[EB/OL]. [2017-06-20]. http：//www.emc.com/collateral/about/news/emc-data-science-study-wp.pdf.

（編輯：孫怡銘）