2023武汉大学数智教育白皮书-数智人才培养篇

版权声明 本白皮书版权属于武汉大学，并受法律保护。任何转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或观点的，均应注明“来源:武汉大学”。 专家组名单 组长：张平文 副组长：黄敏学、彭智勇 成员（以姓氏拼音为序）： 高宝俊、郭迟、洪亮、胡庆武、黄浩、黄敏学、黄志雄、姬东鸿、江昊、江佳伟、焦雨领、李晨亮、梁少博、陆伟、吕锡亮、孟小亮、彭蓉、彭智勇、秦♘、王皓、王胜、王晓光、吴丹、项焱、闫利、杨先娣、杨志坚、张平文、赵一鸣 工作组名单 组长：张平文 副组长：吴丹、周伟、毕卫民、刘昕成员（以姓氏拼音为序）： 毕卫民、陈苏一、方堃、郭贤星、胡甲刚、姜昕、姜刈非、李晓锋、廖莎、刘昕、刘慧明、邱超、王丹、王添翼、吴丹、张平文、周伟、朱智敏 摘要 随着新一代信息技术的迅猛发展，人类已进入数字时代。数字化具有极强的穿透力，对各行各业产生了巨大影响。当前，数字化已成为国家战略，数字中国建设不断深入。在数字时代，数字思维与数字素养成为公民应具备的基础能力。作为当代中国拔尖人才培养的重镇之一，武汉大学顺应数字时代潮流，响应国家战略规划与需求，将数智人才培养覆盖到所有学科专业及各个学历层次，在推动数据科学知识的交叉学习基础上，更加注重数字技能的融通实训，着力培养面向未来的复合型数智人才。 武汉大学数智教育白皮书（以下简称白皮书）从介绍数智教育概况入手，充分调研并分析了国内外高校数智人才的培养现状和显著差异，并以详实的数据与案例总结武汉大学数智教育的优势与特色，即武汉大学具有支撑数智人才培养的全栈强势学科：数学、计算机科学与技术、图书情报与档案管理、测绘科学与技术、地球物理学、理论经济学、工商管理、法学等，这些学科均具有较强实力；武汉大学具备数智人才培养的丰富经验和良好基础：完善的通识教育体系、丰富的数智人才培养资源，这些为数智人才培养打下了良好基础，并取得了丰硕成果。同时，也进一步分析了武汉大学数智教育当前面临的挑战，包括相关课程尚未形成系统的建设标准和体系、人才培养尚未形成差异化和梯度化的培养模式、数据资源和实践平台尚未形成全校共享。由此，提出建设具有武汉大学特色的一体化数智人才培养体系。 武汉大学遵循“顶层设计、统筹规划、分类培养、稳步推进”方针，制定全校一体化的数智人才培养体系建设方案，力争做到数据科学知识学习与技能培养的专业与学生全覆盖。武汉大学将以“五数一体”的培养思路推动全校数智人才培养的融合贯通，即“以数字思维的培养为根基、数字素 养的锻造为拓展、数智课程的凝练为要点、数智人才的分类为依托、数智平台的打造为保障”。 培养方案将数智人才培养分为“通识、赋能、应用、专业”四个类型，采取“分类+梯度”模块化选课、“融通+创新”灵活性设课、“基础+场景”差异化授课的体系化分类培养思路，将全校数据科学核心课程统一为18门，以求解决专业培养差异化与知识学习统一化之间的矛盾，既可以推动数据科学与各个专业的交叉融合，又可以利用全校资源，从而有序推进各个专业的数智化培养。培养方案涵盖数字思维、数字素养、数智课程、数智人才和数智平台的总体培养目标与思路，支持本科、专业型硕士和博士三个学历层次，“通识型、赋能型、应用型、专业型”四类人才，以及自然科学、地理空间、健康医疗、工业生产、金融商务、城乡政务、法务舆情、人文社会八大领域不同场景的人才培养。 武汉大学数智人才培养方案将按照“学生（主体）全覆盖、课程（客体）全校选、资源（载体）全校用、教学（本体）全数智、专业（实体）全融合”的“五体驱动”全面推进落实。充分利用教研相长的导师资源、产教融合的行业资源与科教一体的研究资源，助推基于“三教融合”的数智人才全方位培养，为培养出具有实践能力的可用好用的数智人才，武汉大学将以“真数据（算据）、真模型（算法）、真处理（算力）、真场景（算题）”来训练学生运用真数据、学会真模型、体验真处理、解决真问题的能力。为此，武汉大学将整合校内外资源，按照“共建共享、互联互通、交叉融合、开放运行”的总体思路，构建学校层面的实验创新教学平台，建设平台“标准体系”和“一站式门户”，汇集“数据、工具、算力”三大资源，支撑人才培养、科学研究、创新创业和社会服务。 目录 前言1 1.数智教育概况3 1.1数智时代的高等教育3 1.1.1发展数智教育推动社会转型进步3 1.1.2发展数智教育促进学科交叉融合4 1.1.3发展数智教育赋能拔尖人才培养5 1.2数智教育的概念6 1.2.1数智教育的概念及特征6 1.2.2数智教育的内涵及要素7 1.3数智人才培养的需求分析8 1.3.1实现科技创新的需求8 1.3.2数字产业发展的需求9 1.3.3数智化社会转型的需求10 1.3.4参与数字治理的需求10 2.国内外数智人才培养现状11 2.1国外高校数智人才培养现状11 2.1.1人才培养体系11 2.1.2专业课程体系13 2.2国内高校数智人才培养现状15 2.2.1人才培养体系15 2.2.2专业课程体系17 3.武汉大学数智人才培养现状19 3.1发展数智教育的特色与优势19 3.1.1办学理念19 3.1.2学科交叉优势19 3.1.3数智教育转型的经验20 3.2数智人才培养现状分析22 3.2.1人才培养体系22 3.2.2人才培养基础25 3.2.3人才培养挑战31 4.武汉大学数智人才培养的思考与规划32 4.1数智人才培养的总体目标32 4.2数智人才培养的内涵与外延33 4.2.1数智人才培养的基础33 4.2.2数智人才培养的价值33 4.2.3数智人才培养的拓展34 4.3基于“五数一体”的培养思路35 4.3.1以数字思维的培养为根基36 4.3.2以数字素养的锻造为拓展36 4.3.3以数智课程的凝练为要点37 4.3.4以数智人才的分类为依托37 4.3.5以数智平台的打造为保障38 5.武汉大学数智人才培养的方案体系39 5.1数智人才培养的方案与课程教材体系39 5.1.1数智人才培养的总体方案与课程体系39 5.1.2本科数智人才的分类培养方案与课程体系43 5.1.3专业型硕士数智人才的分类培养方案与课程体系45 5.1.4博士数智人才的培养方案与课程体系46 5.1.5数智人才培养的教材体系47 5.2数智人才培养的实施与特色49 5.2.1基于“五体驱动”的数智人才培养方案的实施49 5.2.2基于“三教融合”的数智人才全方位培养50 5.2.3基于“四真计算”的数智人才实习实践锻炼50 5.3数智人才培养的实验创新教学支撑平台52 5.3.1实验创新教学平台的总体方案52 5.3.2实验创新教学平台的“一套数据集”53 5.3.3实验创新教学平台的“一套工具集”55 5.3.4实验创新教学平台的“一个算力池”55 5.3.5实验创新教学平台的“一套标准集”57 5.3.6实验创新教学平台的“一站式门户”58 5.3.7实验创新教学平台的“一个数智社区”59 6.总结与展望60 图目录 图1全球设置数据科学专业的各高校区域分布情况12 图2全球设置数据科学专业的各学科分布情况12 图3国内各省、自治区、直辖市及特别行政区高校数据科学专业分布图.16 图4武汉大学数智人才培养相关本科生课程开设情况25 图5数智人才培养的基础33 图6数智人才培养的价值34 图7武汉大学“五数一体”数智人才培养体系36 图8武汉大学数智人才培养总体方案39 图9武汉大学数智人才的特色培养思路50 图10武汉大学数智人才培养实习实践教学体系52 图11武汉大学数智人才培养实验创新教学平台53 图12武汉大学数智人才培养实习实践数据资源54 图13武汉大学数智人才培养实验创新平台标准规范体系57 图14武汉大学数智人才培养实验实训一站式门户58 图15武汉大学数智人才培养创新创业训创社区59 表目录 表1武汉大学基于八大领域的数智人才培养拓展35 表2武汉大学四类数智人才培养的知识体系38 表3武汉大学数智人才培养课程体系40 表4武汉大学本科数智人才培养课程体系44 表5武汉大学专业型硕士数智人才培养课程体系45 表6武汉大学博士数智人才培养课程体系47 表7武汉大学数智人才培养的教材建设规划48 表8武汉大学数智人才培养工具软件集建设方案55 表9武汉大学数智人才培养实验算力池56 前言 当前，世界百年未有之大变局加速演进，数字技术带来的产业创新在全球范围高速发展，数字化已成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变国际竞争格局的关键力量。顺应数智时代潮流、推动数字变革与创新，成为全球共同面临的重大课题。大学作为科技第一生产力、人才第一资源、创新第一动力的重要结合点，应立足全球视野、担当时代使命，坚守人才培养、科学研究的核心职能，积极拥抱数智时代并主动回应其带来的变化与挑战。 大学应在人才培养过程中注重数字思维能力提升。在数智时代，人类面临众多重大复杂问题，需要增强数字思维，以多学科视角、运用数学方法和信息化手段提供解决方案。大学作为人才培养的主阵地，应牢牢把握时代需求，培养具有数字思维与数字素养的拔尖创新人才。 大学应进一步推进数智赋能科技创新与文化传播。在数智时代，科学研究范式和组织模式发生深刻变革，单一学科的研究范式和思维模式，难以实现科技创新的重大突破和复杂问题的解决。大学应进一步推进数智赋能科技创新与文化传播，大力推动跨学科、多领域的交叉研究，探索最前沿。大学应以积极主动的姿态参与全球数字治理。当前，全球数字治理问 题日益凸显，数据安全、个人隐私、道德伦理等方面面临一系列新挑战，数字领域发展不平衡、规则不完善、体系不健全等问题尤为突出。大学应充分发挥学科优势，积极参与解决全球性数字问题，助力搭建公平高效的全球数字治理框架，推动数智时代全球安全和发展。 大学既是科学技术的探索者和发现者，也是文化知识的生产者和改革者。数智时代的大学，应更积极应对机遇与挑战，在数字这一新领域，关怀 人类、创造知识、传承文化，为促进人类文明进步、构建人类命运共同体作 出更大贡献。 武汉大学作为世界知名、国内一流的高校，第一使命就是为党和国家培 养高端人才。学校积极响应国家战略、回应时代需求，大力推动数智人才培 养。据不完全统计，目前全校共有30多个教学单位开设了与数据科学相关 的课程800余门，课程类别涉及通识教育课程、公共基础课程、大类平台课程、专业教育课程、创新创业课程等。 为更好服务国家战略，提升武汉大学数智人才培养的综合实力，在校长张平文院士的领导和指导下，本科生院会同研究生院，组织全校数据科学与人工智能相关领域的20余位一线专家，经过数次研讨、方案修改以及校外知名专家论证，最终形成了武汉大学数智人才培养建设方案。 1.数智教育概况 1.1数智时代的高等教育 随着全球新一轮科技革命和产业变革的深入发展，大数据、云计算、人工智能、区块链等数智技术创新活跃，数据作为关键生产要素的价值日益凸显，并深入渗透到经济社会各领域全过程。随着数智化转型深入推进，传统产业加速向智能化、绿色化、融合化方向转型升级，新产业、新业态、新模式蓬勃发展，推动生产方式、生活方式发生深刻变化。数字空间国际竞争进入新阶段，以信息技术生态优势、数智化转型势能、数据治理能力为核心的国家创新力和竞争力正在成为世界各国新一轮竞争焦点。 在新的时代环境下，顺应数智时代潮流，推动数智变革与创新，成为全球共同面临的重大课题。数字经济的发展改变了职业结构和人才知识技能结构，推动教育的数智化转型，培养具备数字思维、数字素养和智算技能的数智人才成为世界各国教育改革的重要趋势。 以数智化转型推动高等教育的高质量发展是新时代赋予大学的历史机遇，也是大学贯彻国家战略的应有之义。 1.1.1发展数智教育推动社会转型进步 联合国自2020年陆续推出的“数字合作路线图”（RoadmapforDigitalCooperation）、“全球数字契约”（GlobalDigitalCompact）等战略框架均以加强数字能力建设为目标，保障数字技术安全平等地惠及全民。联