2025年大學(xué)《數(shù)據(jù)科學(xué)》專業(yè)題庫——數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、論述題1.試論述在數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)教學(xué)中，實踐環(huán)節(jié)相對于理論教學(xué)的重要性，并分析當(dāng)前高校在設(shè)置數(shù)據(jù)科學(xué)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)時普遍面臨的主要挑戰(zhàn)。2.結(jié)合項目式學(xué)習(xí)（PBL）的理念，論述如何設(shè)計一個能夠有效提升學(xué)生數(shù)據(jù)科學(xué)綜合實踐能力的核心項目，并說明在該項目實施過程中，教師和學(xué)生在不同階段的角色與任務(wù)。二、案例分析題假設(shè)某大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)計劃新開設(shè)一門名為“數(shù)據(jù)產(chǎn)品實戰(zhàn)”的實踐課程，目標(biāo)是通過真實或模擬的數(shù)據(jù)產(chǎn)品開發(fā)流程，讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)產(chǎn)品從概念到落地的全過程。請分析以下案例中該課程設(shè)計的潛在優(yōu)點與不足，并提出具體的改進建議。案例描述：該課程計劃采用“團隊項目制”模式，由學(xué)生自由組隊，選擇一個感興趣的數(shù)據(jù)領(lǐng)域（如社交媒體分析、城市交通預(yù)測等），在教師指導(dǎo)下，完成一個數(shù)據(jù)產(chǎn)品的原型設(shè)計、數(shù)據(jù)采集/處理、模型構(gòu)建（可選）、可視化展示和最終報告。課程周期為一學(xué)期，占總學(xué)分4學(xué)分。主要評估方式為項目最終成果（產(chǎn)品原型及報告）和團隊過程表現(xiàn)。三、方案設(shè)計題某高校計算機學(xué)院希望提升其數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)的實踐教學(xué)水平，計劃投入資源建設(shè)一個新的數(shù)據(jù)科學(xué)聯(lián)合實驗室。請為該實驗室的設(shè)計與建設(shè)制定一個初步方案，方案應(yīng)至少包含以下內(nèi)容：1.實驗室的整體定位與目標(biāo)。2.硬件環(huán)境（設(shè)備配置、網(wǎng)絡(luò)等）和軟件環(huán)境（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、編程語言、分析工具、可視化平臺等）的建設(shè)規(guī)劃。3.實驗室面向的教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃（可涵蓋哪些課程、設(shè)計哪些類型的實驗或項目）。4.實驗室的管理模式與運行機制（人員構(gòu)成、資源分配、開放共享策略等）。5.預(yù)期達到的實踐教學(xué)效果。四、簡答題1.簡述在數(shù)據(jù)科學(xué)實踐教學(xué)活動中，融入“計算思維”和“數(shù)據(jù)思維”的具體途徑。2.比較并說明項目式學(xué)習(xí)（PBL）與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生能力方面的主要差異。3.列舉至少三種常用的數(shù)據(jù)科學(xué)實踐教學(xué)效果評估方法，并簡要說明其評估的側(cè)重點。試卷答案一、論述題1.答案:數(shù)據(jù)科學(xué)是一門高度實踐性的交叉學(xué)科，其核心在于利用計算技術(shù)從海量、高維數(shù)據(jù)中提取有價值的信息和知識。因此，實踐環(huán)節(jié)在數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)教學(xué)中具有至關(guān)重要的作用。實踐教學(xué)是連接理論與實踐的橋梁，它能夠幫助學(xué)生將課堂上學(xué)到的理論知識（如統(tǒng)計學(xué)原理、機器學(xué)習(xí)算法、編程技能）應(yīng)用于解決實際的數(shù)據(jù)問題，從而深化對理論的理解，并培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。通過實踐，學(xué)生能夠熟悉數(shù)據(jù)科學(xué)工作的完整流程，包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)探索、模型構(gòu)建、模型評估和結(jié)果解釋等，為未來從事相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)。當(dāng)前高校在設(shè)置數(shù)據(jù)科學(xué)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)時普遍面臨以下挑戰(zhàn)：一是教學(xué)內(nèi)容更新快，數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，教材和課程內(nèi)容往往滯后于技術(shù)前沿，導(dǎo)致實踐教學(xué)內(nèi)容與業(yè)界需求脫節(jié)；二是師資力量不足，既有扎實理論基礎(chǔ)又具備豐富實踐經(jīng)驗和教學(xué)能力的師資相對缺乏；三是實踐平臺建設(shè)成本高，需要配備高性能計算資源、豐富的數(shù)據(jù)庫和軟件工具，建設(shè)成本較高；四是實踐項目質(zhì)量難保證，如何設(shè)計出既有挑戰(zhàn)性又能保證完成度、且貼近實際應(yīng)用的項目是一個難題；五是效果評估體系不完善，如何科學(xué)、全面地評估學(xué)生的實踐能力和實踐效果缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。解析思路:第一部分闡述數(shù)據(jù)科學(xué)實踐性的本質(zhì)，強調(diào)實踐對于理論鞏固和能力培養(yǎng)的重要性。第二部分列舉實踐教學(xué)面臨的普遍挑戰(zhàn)，并從內(nèi)容、師資、平臺、項目、評估等多個維度進行分析，體現(xiàn)對現(xiàn)狀的深刻理解。2.答案:設(shè)計一個有效的數(shù)據(jù)科學(xué)核心項目，可以采用項目式學(xué)習(xí)（PBL）模式，其關(guān)鍵在于項目選題、目標(biāo)設(shè)定、過程引導(dǎo)和成果評估。首先，項目選題要具有代表性，能夠覆蓋數(shù)據(jù)科學(xué)的核心知識和技能，如數(shù)據(jù)預(yù)處理、探索性數(shù)據(jù)分析、常用模型（如回歸、分類、聚類）的應(yīng)用、數(shù)據(jù)可視化等。選題應(yīng)具有一定真實感或挑戰(zhàn)性，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲望，例如，“基于用戶行為數(shù)據(jù)分析推薦系統(tǒng)優(yōu)化”或“城市共享單車出行規(guī)律研究”。其次，目標(biāo)設(shè)定要明確，不僅要包含知識技能目標(biāo)，也要包含能力目標(biāo)，如團隊協(xié)作能力、溝通表達能力、解決復(fù)雜問題的能力等。目標(biāo)應(yīng)與課程教學(xué)大綱相呼應(yīng)。再次，過程引導(dǎo)是關(guān)鍵，教師需扮演引導(dǎo)者和資源提供者的角色，定期組織項目進展討論會，提供必要的指導(dǎo)和反饋，鼓勵學(xué)生自主探索和嘗試，同時也要培養(yǎng)學(xué)生的項目管理能力。需要設(shè)計明確的階段性任務(wù)和檢查點，幫助學(xué)生保持進度。最后，成果評估應(yīng)多元化，不僅評估最終的項目成果（如代碼、報告、原型系統(tǒng)），也要評估過程表現(xiàn)（如團隊協(xié)作、參與度、問題解決過程），可以結(jié)合項目答辯、同行評議、教師評價等方式進行。在項目實施過程中，學(xué)生的角色是主體，負(fù)責(zé)項目的規(guī)劃、執(zhí)行、協(xié)作和總結(jié)；教師的角色是引導(dǎo)者和支持者，提供必要的知識支持和過程指導(dǎo)。解析思路:首先點明項目設(shè)計的關(guān)鍵要素（選題、目標(biāo)、過程、成果）。然后逐一展開，對每個要素進行詳細(xì)闡述，特別是項目選題的要求（核心技能、真實感、趣味性）、目標(biāo)設(shè)定（知識+能力）、過程引導(dǎo)（教師角色、學(xué)生角色、過程管理）、成果評估（多元方式）。最后明確師生在不同階段的角色定位。二、案例分析題答案:該課程設(shè)計的潛在優(yōu)點在于：采用了項目式學(xué)習(xí)（PBL）模式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、團隊協(xié)作能力和解決實際問題的能力；給予學(xué)生一定的自主選擇權(quán)（領(lǐng)域選擇、團隊組建），可能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和投入度；課程周期長，有利于深入完成一個項目；涉及數(shù)據(jù)產(chǎn)品全流程，能較全面地鍛煉學(xué)生的數(shù)據(jù)科學(xué)綜合能力。然而，該課程設(shè)計也存在一些不足：一是目標(biāo)模糊，“數(shù)據(jù)產(chǎn)品實戰(zhàn)”具體指什么類型的產(chǎn)品、達到什么程度不夠清晰，可能導(dǎo)致項目方向發(fā)散或深度不足；二是技能要求過高，一學(xué)期4學(xué)分難以支撐學(xué)生掌握數(shù)據(jù)產(chǎn)品從概念到落地的全部技能，特別是數(shù)據(jù)產(chǎn)品策劃、交互設(shè)計、商業(yè)價值評估等非技術(shù)環(huán)節(jié)可能涉及不足；三是評估方式單一，過度依賴最終成果和過程表現(xiàn)，可能忽視學(xué)生在特定技能（如編程、建模）上的深入掌握程度，也難以全面評估項目的技術(shù)水平和創(chuàng)新性；四是缺乏基礎(chǔ)訓(xùn)練，直接進入項目可能對部分學(xué)生的基礎(chǔ)技能（如數(shù)據(jù)處理、基礎(chǔ)算法）構(gòu)成挑戰(zhàn)；五是指導(dǎo)難度大，教師需要同時指導(dǎo)多個團隊在各自領(lǐng)域進行探索，難以提供足夠深入的個性化指導(dǎo)。改進建議：首先，明確課程目標(biāo)，清晰定義“數(shù)據(jù)產(chǎn)品”的類型和預(yù)期產(chǎn)出水平，細(xì)化需要掌握的關(guān)鍵知識點和技能點。其次，加強基礎(chǔ)與前沿結(jié)合，在課程初期安排必要的核心技術(shù)（如高級數(shù)據(jù)處理、特定模型、可視化工具）和產(chǎn)品思維（如用戶需求分析、MVP理念）的講座或工作坊，為基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生提供支撐，并引入前沿技術(shù)介紹。再次，優(yōu)化評估體系，增加技能考核（如編程作業(yè)、模型報告），引入同行評審，允許學(xué)生展示不同階段的工作，使評估更全面。第四，加強過程指導(dǎo)與資源支持，建立更完善的項目模板、資源庫和答疑機制，組織更多小組討論和經(jīng)驗分享，教師可以采用更靈活的指導(dǎo)方式（如定期檢查點、小組會議）。第五，考慮引入業(yè)界資源，邀請業(yè)界專家進行講座或擔(dān)任項目顧問，讓學(xué)生了解業(yè)界真實需求。解析思路:分析優(yōu)點時，從教學(xué)模式、學(xué)生自主性、能力培養(yǎng)、課程設(shè)置等方面肯定其合理之處。分析不足時，從課程目標(biāo)、技能要求、評估方式、基礎(chǔ)銜接、指導(dǎo)機制等角度指出具體問題，要求有理有據(jù)。提出改進建議時，針對每個不足點提出具體、可操作的解決方案，體現(xiàn)建設(shè)性。三、方案設(shè)計題答案:1.實驗室定位與目標(biāo):定位為學(xué)院面向數(shù)據(jù)科學(xué)及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)、科研和社會服務(wù)的重要平臺。目標(biāo)是為學(xué)生提供先進的數(shù)據(jù)科學(xué)實踐環(huán)境，支持課程實驗、項目開發(fā)、科研創(chuàng)新和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動；促進教師從事數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)的教學(xué)和研究；服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟和社會發(fā)展，開展數(shù)據(jù)咨詢和技術(shù)服務(wù)。2.硬件環(huán)境規(guī)劃:配置高性能計算服務(wù)器（集群），滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和模型訓(xùn)練需求；配備一定數(shù)量的圖形工作站，用于數(shù)據(jù)可視化、原型設(shè)計和開發(fā)；提供高速網(wǎng)絡(luò)連接和云資源接入接口；建設(shè)安全可靠的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)；配備舒適的研討區(qū)和學(xué)生工位。3.軟件環(huán)境規(guī)劃:安裝主流的操作系統(tǒng)（如Linux,Windows）；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（如MySQL,PostgreSQL,MongoDB）；編程語言環(huán)境（Python,R,Java）；數(shù)據(jù)分析庫（Pandas,NumPy,Scikit-learn）；機器學(xué)習(xí)框架（TensorFlow,PyTorch）；深度學(xué)習(xí)平臺（CUDA,cuDNN）；數(shù)據(jù)可視化工具（Tableau,PowerBI,Matplotlib,Seaborn）；大數(shù)據(jù)處理框架（Hadoop,Spark）；版本控制工具（Git）；以及相關(guān)的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）。4.教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃:面向數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)核心課程，如“數(shù)據(jù)挖掘”、“機器學(xué)習(xí)”、“數(shù)據(jù)可視化”、“大數(shù)據(jù)技術(shù)”等，提供配套的實驗環(huán)境和項目案例；面向“數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論”等基礎(chǔ)課程，提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理、簡單分析和可視化工具體驗；支持學(xué)生自主項目開發(fā)和個人研究；可開設(shè)專題工作坊，介紹前沿技術(shù)（如AI-forScience,AIGC）。5.管理模式與運行機制:成立由學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)、專業(yè)教師、技術(shù)管理員組成的管理委員會；實行開放共享與專業(yè)管理相結(jié)合的機制，核心設(shè)備對學(xué)生開放預(yù)約，特定區(qū)域或設(shè)備由專業(yè)教師指導(dǎo)的項目占用；制定詳細(xì)的實驗室使用規(guī)則、設(shè)備管理辦法和安全管理規(guī)定；建立設(shè)備維護和更新機制；定期組織技術(shù)交流和培訓(xùn)活動；鼓勵學(xué)生參與實驗室管理和技術(shù)維護。6.預(yù)期實踐教學(xué)效果:學(xué)生能夠熟練掌握數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)的軟硬件工具和環(huán)境；能夠獨立或協(xié)作完成數(shù)據(jù)科學(xué)項目的完整流程；提升編程實現(xiàn)、算法設(shè)計、模型調(diào)優(yōu)和結(jié)果解釋的能力；培養(yǎng)團隊協(xié)作、溝通表達和解決復(fù)雜問題的能力；激發(fā)創(chuàng)新思維，為參與科研競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)打下堅實基礎(chǔ)；提高學(xué)生的就業(yè)競爭力和對數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域的深入理解。解析思路:方案設(shè)計題需結(jié)構(gòu)清晰，逐條作答。定位目標(biāo)要符合高校實驗室的普遍定位。硬件軟件規(guī)劃要結(jié)合數(shù)據(jù)科學(xué)的技術(shù)特點，體現(xiàn)先進性和全面性。教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃要考慮不同課程層次和學(xué)生需求。管理模式要兼顧開放性和專業(yè)性，確保高效運行。預(yù)期效果要具體，與教學(xué)目標(biāo)相對應(yīng)，體現(xiàn)對學(xué)生能力的提升。四、簡答題1.答案:在數(shù)據(jù)科學(xué)實踐教學(xué)活動中，融入“計算思維”和“數(shù)據(jù)思維”的具體途徑包括：*計算思維:強調(diào)分解問題、模式識別、抽象和算法設(shè)計。通過編程實踐（如Python數(shù)據(jù)處理腳本、算法實現(xiàn)），讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何將復(fù)雜問題分解為可計算的子任務(wù)；通過數(shù)據(jù)可視化任務(wù)，訓(xùn)練學(xué)生識別數(shù)據(jù)中的模式；通過算法設(shè)計練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和設(shè)計自動化解決方案的能力；通過項目實踐，讓學(xué)生設(shè)計和實現(xiàn)解決特定問題的算法流程。*數(shù)據(jù)思維:強調(diào)以數(shù)據(jù)為中心，注重數(shù)據(jù)的獲取、處理、分析和解釋。通過真實數(shù)據(jù)集分析項目，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何定義問題、尋找和獲取相關(guān)數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)清洗和預(yù)處理任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生處理不完整、不干凈數(shù)據(jù)的能力；通過統(tǒng)計分析和機器學(xué)習(xí)建模，訓(xùn)練學(xué)生從數(shù)據(jù)中提取信息和規(guī)律；通過結(jié)果解釋和報告撰寫，培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)據(jù)和事實說話，進行有效溝通的能力；通過案例分析，讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)在決策中的價值。解析思路:分別闡述計算思維和數(shù)據(jù)思維的核心內(nèi)涵，然后結(jié)合具體的數(shù)據(jù)科學(xué)實踐活動（編程、可視化、數(shù)據(jù)分析、建模、報告等）說明如何在實踐中培養(yǎng)學(xué)生的這兩種思維。要點要具體，體現(xiàn)理論與實踐的結(jié)合。2.答案:項目式學(xué)習(xí)（PBL）與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生能力方面的主要差異在于：*學(xué)習(xí)驅(qū)動方式:傳統(tǒng)實驗通常是驗證性或指令性的，學(xué)生按照教師給定的步驟和任務(wù)操作，側(cè)重于掌握特定技術(shù)的操作方法；PBL則以解決一個復(fù)雜的、真實或模擬的問題為驅(qū)動，學(xué)生自主確定學(xué)習(xí)目標(biāo)和路徑，更側(cè)重于知識的綜合應(yīng)用和創(chuàng)造性地解決問題。*知識整合程度:傳統(tǒng)實驗往往聚焦于單一知識點或技能點，知識模塊相對獨立；PBL需要學(xué)生整合運用多門課程的知識和技能來解決問題，知識關(guān)聯(lián)度更高，更能體現(xiàn)知識的整體性和應(yīng)用性。*能力培養(yǎng)側(cè)重:傳統(tǒng)實驗主要培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、對特定工具和技術(shù)的掌握程度；PBL除了培養(yǎng)操作能力，更注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、問題解決能力、批判性思維、團隊協(xié)作能力、溝通表達能力以及項目管理能力等綜合素養(yǎng)。*角色定位:在傳統(tǒng)實驗中，教師是知識的傳授者和操作指導(dǎo)者，學(xué)生是知識的接收者和執(zhí)行者；在PBL中，教師是引導(dǎo)者、促進者和資源提供者，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體、問題的發(fā)現(xiàn)者和解決者。*學(xué)習(xí)環(huán)境:傳統(tǒng)實驗環(huán)境相對封閉和可控；PBL環(huán)境通常更開放，需要學(xué)生主動探索、尋求資源，可能涉及與外界（如團隊成員、指導(dǎo)教師、甚至行業(yè)專家）的互動。解析思路:從驅(qū)動方式、知識整合、能力側(cè)重、師生角色、學(xué)習(xí)環(huán)境等幾個核心維度進行對比，突出PBL在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和自主學(xué)習(xí)方面的優(yōu)勢。3.答案:常用的數(shù)據(jù)科學(xué)實踐教學(xué)效果評估方法包括：*Kirkpatrick四級評估模型:這是培訓(xùn)效果評估的經(jīng)典模型，適用于實踐教學(xué)。第一