新工科建設中區(qū)域高校數(shù)據(jù)科學的學科交叉融合問題研究

張建洋 李娟 劉泉

摘? 要： 新工科建設是當前高等工科教育改革的抓手之一，學科交叉融合又是新工科建設的核心要素。區(qū)域高校的數(shù)據(jù)科學新工科建設，應在正視自身現(xiàn)有的資源受限的前提下，通過構建跨學科的教學研究團隊、發(fā)揮相關學科集群的聯(lián)動優(yōu)勢、個性化定制培養(yǎng)等措施，適時地跟進新工科建設潮流，推動數(shù)據(jù)科學等學科的發(fā)展。文章針對當前區(qū)域高校新工科建設中的問題和不足，提出具備一定普適性的新工科建設思路和方法，為當前數(shù)據(jù)科學新工科建設做出有益探索。

關鍵詞： 新工科; 學科交叉融合; 區(qū)域高校; 個性化培養(yǎng)

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）04-104-03

Abstract： The construction of New Engineering is one of the key points focused on in the current higher engineering education reform， and the interdisciplinary integration is the core element of the construction of New Engineering. Facing their own existing resource constraints， the regional colleges should adopt measures such as building interdisciplinary teaching and research teams， taking advantage of the linkage advantages of relevant subject clusters， and personalized customization training， follow up in a timely manner the trend of New Engineering construction to promote the development of data science and other disciplines. In view of the current problems and shortcomings in the construction of New Engineering disciplines in regional universities， this paper proposes the ideas and methods with certain universality for New Engineering construction， in order to make useful explorations for the current construction of data science specialty conformed to New Engineering Education.

Key words： New Engineering; interdisciplinary integration; regional university; personalized training

0 引言

當前，作為我國工科學科教育變革重要途徑的新工科建設，在頂層設計逐步完善后，進入了發(fā)展快車道[1]。以國內(nèi)知名高校為代表的一大批高校，著眼于新工科建設的核心需求，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，挖掘?qū)W科建設內(nèi)涵，實現(xiàn)了工科教育改革的重大突破。新工科的建設，依賴于對學科的深度挖掘，以及融合當前科技思想，協(xié)同創(chuàng)新，多元融合，實現(xiàn)對“舊有”學科的再創(chuàng)新，以及新興學科的持續(xù)突破發(fā)展。作為新興學科之一，數(shù)據(jù)科學在新工科建設中得到了更多的關注[2-4]。

數(shù)據(jù)科學是一門綜合了多領域、多學科且以探索數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、獲取、存儲以及可視化等的科學，是以實現(xiàn)數(shù)據(jù)增值和提高數(shù)據(jù)決策價值為核心目的。數(shù)據(jù)科學的正式產(chǎn)生時間較短，卻得到了迅猛的發(fā)展，國內(nèi)也涌現(xiàn)了一大批設置數(shù)據(jù)科學學科的高校[5; 6]。在新工科建設中，數(shù)據(jù)科學的地位尤為特殊，主要體現(xiàn)在兩個方面：數(shù)據(jù)科學本就是新興學科，正處于形成和發(fā)展的上升通道中;數(shù)據(jù)科學綜合了統(tǒng)計學、數(shù)學、計算機等相關學科和技術，對其他學科的依賴性較強，自身交叉度較高，在教學實踐中再次融合其他學科的難度較大。數(shù)據(jù)學科的建設，也存在著一定程度的不足，如現(xiàn)有學科邊界模糊，理論與實踐存在偏差，學科核心理念更新遲緩的現(xiàn)象凸顯等。開展學科交叉融合，豐富學科的時代內(nèi)涵，借此提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，具有迫切的現(xiàn)實需求和實踐意義[7-8]。

1 數(shù)據(jù)科學學科專業(yè)現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 數(shù)據(jù)科學學科建設現(xiàn)狀

國內(nèi)開設數(shù)據(jù)科學專業(yè)的一大批高校積極開展新工科建設，積極探索新時代背景下工科發(fā)展的新規(guī)律。在數(shù)據(jù)科學專業(yè)建設方面，大部分高校通常以計算機學院、自動化學院等為協(xié)調(diào)牽頭單位，積極與數(shù)學與統(tǒng)計學院、軟件學院等相關教學單位協(xié)作教研，優(yōu)勢互補，夯實學科基礎，完成了大數(shù)據(jù)應用開發(fā)，大數(shù)據(jù)技術原理，Python編程、深度學習、分布式系統(tǒng)與云計算、大數(shù)據(jù)編程、數(shù)據(jù)挖掘，數(shù)據(jù)可視化等課程的開設[9]。

1.2 區(qū)域高校數(shù)據(jù)科學教學方面存在的不足

目前，數(shù)據(jù)科學學科正處于不斷完善的階段;對于部分優(yōu)勢高校而言，擁有能夠支撐學科發(fā)展的優(yōu)質(zhì)師資，也有優(yōu)質(zhì)生源，具備將優(yōu)質(zhì)師資與生源緊密聯(lián)結(jié)的制度和環(huán)境，因此能夠高質(zhì)量的完成數(shù)據(jù)科學專業(yè)的教學育人工作。而對于區(qū)域高校而言，師資以及軟硬件設施均無法與優(yōu)勢高校相比，能夠投入數(shù)據(jù)科學教學科研中的資源有限，另外兼之生源質(zhì)量受限，數(shù)據(jù)科學的教學活動較難達到預期目標。通過學科交叉融合，將自身資源優(yōu)化組合配置;適當調(diào)整自身辦學定位，找準數(shù)據(jù)科學人才培養(yǎng)的核心需求，建立起與市場對接的人才培養(yǎng)通道，是當前大部分開設有數(shù)據(jù)科學專業(yè)的區(qū)域高校的首要之選[10]。

當前區(qū)域高校數(shù)據(jù)科學教學中存在的問題主要有以下幾點：

1.2.1 數(shù)據(jù)科學的外延與自身教學定位

作為一門新興學科，數(shù)據(jù)科學專業(yè)的招生與就業(yè)受到了市場的追捧;突飛猛進的專業(yè)建設發(fā)展，掩蓋了數(shù)據(jù)科學專業(yè)當前外延模糊等短板。當前數(shù)據(jù)科學專業(yè)依賴于其他行業(yè)數(shù)據(jù)，相關數(shù)據(jù)的處理需要有相關行業(yè)知識的支撐;在本科教育中，較難實現(xiàn)專業(yè)教學與行業(yè)實踐的有機結(jié)合，也不能很好的把握數(shù)據(jù)科學的外延。另一方面，數(shù)據(jù)科學是一門強交叉學科，要融合統(tǒng)計學科、計算機學科和數(shù)學學科等相關學科知識，且大數(shù)據(jù)就業(yè)領域分工龐雜，高校應根據(jù)自身實際情況，找準定位，有針對性的加強相關大數(shù)據(jù)技術和應用的教學工作，為學生的就業(yè)和實踐做好鋪墊。

1.2.2 學科交叉不同于課程機械疊加

作為一門強學科交叉屬性的學科，數(shù)據(jù)科學專業(yè)需要做到統(tǒng)計學、數(shù)學和計算機學科的交叉融合，也要實現(xiàn)一定程度的行業(yè)交叉融合。很多區(qū)域高校，在數(shù)據(jù)科學的教學中，僅簡單開設計算機學科、統(tǒng)計學科及數(shù)學學科的相關課程，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)學科專業(yè)的核心理念，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的科學統(tǒng)計和合理分析。

1.2.3 數(shù)據(jù)學科與實踐的融合交叉不足

數(shù)據(jù)學科是一門與實踐緊密聯(lián)系的學科，對于不同的行業(yè)和領域，具體的數(shù)據(jù)采集和分析，以及模型提取和應用的方法可能完全不同;因此，在實際的教學中，很多區(qū)域高校難以獲取有價值的行業(yè)數(shù)據(jù)，沒有真實可靠的行業(yè)場景，不利于學科交叉融合的實現(xiàn)。

2 促進數(shù)據(jù)科學專業(yè)交叉融合的目標和措施

2.1 跨界互動，構建跨學科的教學研究團隊

教師是教學活動的引導者，在學科交叉融合的過程中，要發(fā)揮不同學科教師的良性、慣性互動，組建跨學科的教學研究團隊，形成定期開展教學研究活動的常態(tài)機制。當前很多教學研究團隊浮于表面，沒有真正融合，不能形成聯(lián)動效應。在實踐中，可采用項目帶動的方式來實現(xiàn)跨學科融合。

2.2 構建并發(fā)展相關學科集群的集群優(yōu)勢

國家在院校轉(zhuǎn)型的文件中正式提出了“學科集群”的概念，指的是眾多相關學科圍繞產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新為核心所組成的學科集群，對應著產(chǎn)業(yè)集群，是多學科深度融合的概念產(chǎn)物。在學科集群建設中，通常會采用重點突破，以點帶面的建設方式。因此，在數(shù)據(jù)科學相關的學科集群建設中，可圍繞數(shù)據(jù)科學專業(yè)或其他相關學科專業(yè)，通過學科集群的建設，實現(xiàn)多學科跨越發(fā)展，從而有效的實現(xiàn)學科交叉融合發(fā)展。

2.3 一定強度的師資培訓及企業(yè)聯(lián)動

在數(shù)據(jù)科學的教學過程中，師資是制約學科發(fā)展的重要因素。這主要在于，數(shù)據(jù)科學仍處在不斷發(fā)展的階段，學科知識更新較快;學科交叉屬性強，很少有足夠?qū)W科交叉背景的教師完全滿足數(shù)據(jù)科學的教學需求;數(shù)據(jù)常常涉及不同領域，需要具備不同領域的行業(yè)知識等。這些因素都決定了，需要持續(xù)的對現(xiàn)有師資進行一定強度的培訓，及時更新相關專業(yè)教師的知識儲備，并且通過培訓實現(xiàn)其對不同領域知識的了解和熟悉。

在現(xiàn)有機制下，高校自身常常無法有足夠數(shù)量、足夠種類的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，而企業(yè)常常缺乏對數(shù)據(jù)進行深入研究分析的動力，因此高校和企業(yè)的聯(lián)動，能夠相互彌補自身不足，使雙方都能夠在合作交流中實現(xiàn)共贏。高校師生在真實的數(shù)據(jù)場景下，能夠提升其數(shù)據(jù)實戰(zhàn)能力，將知識轉(zhuǎn)化為能力，快速將教學轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力，也進而達到數(shù)據(jù)科學的交叉融合發(fā)展。

2.4 個性化定制培養(yǎng)的探索

在數(shù)據(jù)科學專業(yè)學生的培養(yǎng)過程中，可采用個性化定制的培養(yǎng)方式，有針對性將師資與學生進行適度匹配。數(shù)據(jù)科學是一個涵蓋廣泛的領域，從模型構建、數(shù)據(jù)分析到數(shù)據(jù)標注等不同分工，科學和技術的含量差異較大;如對不通層次的學生使用相同的教學目標和教學手段，則不能滿足不同層次的學生需求。分層教學和個性化定制，通過對學生進行個性需求識別，結(jié)合學生的興趣和能力，將不同學生引導入不同的層次和領域。

2.5 對學科交叉融合建立追蹤和反饋機制

在全國進行數(shù)據(jù)科學教學的探索浪潮當中，至今沒有成熟有效、放之四海而皆準的數(shù)據(jù)科學教學模式，因此需要不斷的探索和嘗試;在探索過程中，應建立相關的領域知識管理庫，及時總結(jié)學科建設及交叉融合中的成功經(jīng)驗，及時歸納不足之處，通過數(shù)據(jù)科學自身的理念，挖掘數(shù)據(jù)背后蘊含的規(guī)律，從而達到少走彎路，盡早建立數(shù)據(jù)交叉融合教學模式。

3 總結(jié)

新工科建設中，區(qū)域高校要在有限的師資強度下實現(xiàn)預期的教學目標，實現(xiàn)數(shù)據(jù)科學人才的培養(yǎng)目標，只有通過的數(shù)據(jù)科學交叉融合，提升學科的包容度和特異性，打破學科壁壘和邊界，解決數(shù)據(jù)科學人才培養(yǎng)和工程問題解決中的新問題，真正實現(xiàn)新工科建設的內(nèi)涵要求。在本文中，提出了構建跨學科的教學研究團隊、構建并發(fā)展相關學科集群的集群優(yōu)勢、積極開展師資培訓及企業(yè)聯(lián)動以及個性化培養(yǎng)等措施，以期在區(qū)域高校的數(shù)據(jù)科學建設取得卓有成效的成果，并且能夠滿足區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展對于數(shù)據(jù)科學人才的需求。

參考文獻（References）：

[1] 陸國棟，李拓宇.新工科建設與發(fā)展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017.3：20-26

[2] 孫偉，王景光.新工科背景下大數(shù)據(jù)專業(yè)建設策略探究[J].計算機產(chǎn)品與流通，2020.11：154

[3] 吳愛華，楊秋波，郝杰.以“新工科”建設引領高等教育創(chuàng)新變革[J].高等工程教育研究，2019.1：1-7，61

[4] 葉民，錢輝.新業(yè)態(tài)之新與新工科之新[J].高等工程教育研究，2017.4：5-9

[5] 葉青，劉長華.新工科背景下的《大數(shù)據(jù)與云計算技術》課程建設研究[J].湖北經(jīng)濟學院學報（人文社會科學版），2020.17（11）：149-151

[6] 張煥生，賈冬青，辛晨.基于大數(shù)據(jù)的應用型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新路徑研究[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐， 2020.3（18）：124-126

[7] 杜欽生，薛蛟.新工科背景下大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)研究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2020.19（12）：185-186

[8] 付佳，周春華，王林申.以新工科建設促進高等教育發(fā)展研究[J].高教學刊，2020.35：1-6

[9] 郭文忠，張浩，董晨.“新工科”背景下數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)建設探索與實踐——以福州大學為例[J].電腦知識與技術，2020.16（25）：121-123

[10] 劉泉，蘭義華，徐安鳳等.多學科交叉融合的大數(shù)據(jù)應用型人才培養(yǎng)模式探索[J].計算機時代，2020.11：89-91