關(guān)于“大數(shù)據(jù)課堂”建設(shè)的思考

曾萬聃，周敏奇，王志敏，于萬均，肖立中

(1.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院，上海 201418；2.華東師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件工程學(xué)院，上海 200062)

關(guān)于“大數(shù)據(jù)課堂”建設(shè)的思考

曾萬聃1，周敏奇2，王志敏1，于萬均1，肖立中1

(1.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院，上海 201418；2.華東師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件工程學(xué)院，上海 200062)

隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用的深化，大數(shù)據(jù)已經(jīng)融入到與計(jì)算機(jī)相關(guān)的各級(jí)課程教學(xué)中，成為一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。文章提出了“大數(shù)據(jù)課堂”的概念，指出要結(jié)合課程專業(yè)領(lǐng)域的需求和數(shù)據(jù)特點(diǎn)，對(duì)原有教學(xué)內(nèi)容和方式進(jìn)行積極創(chuàng)新和改革。同時(shí)剖析了大數(shù)據(jù)課堂的特點(diǎn)，提出了大數(shù)據(jù)課堂的建設(shè)方案，指出了大數(shù)據(jù)課堂的內(nèi)涵和發(fā)展趨勢(shì)。大數(shù)據(jù)課堂有利于提高課程的國(guó)際化程度，提高課程內(nèi)涵和專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用程度，對(duì)于課堂教學(xué)的改革具有與時(shí)俱進(jìn)的應(yīng)用和研究意義。

課程改革；大數(shù)據(jù)；大數(shù)據(jù)課堂

周敏奇，江蘇蘇州人，華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件工程學(xué)院副教授，博士，主要從事大數(shù)據(jù)研究。

王志敏，湖南天門人，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院講師，碩士，主要從事軟件項(xiàng)目管理研究。

于萬均，吉林德惠人，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院教授，博士，主要從事人工智能的研究。

肖立中，上海市人，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院副教授，博士，主要從事軟件工程研究。

隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用的興起，近年來對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的方法、理論、技術(shù)以及相關(guān)人員的教育培訓(xùn)都提出了新的內(nèi)容和挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)存在于生產(chǎn)、生活各個(gè)領(lǐng)域，包括傳統(tǒng)行業(yè)數(shù)據(jù)的整合、個(gè)人用戶的信息匯總、在線電子商務(wù)、搜索引擎，以及軍事、科學(xué)研究、教育、銀行等。大數(shù)據(jù)以其大量(high volume)、高速(high velocity)和多樣化(high variety)的特點(diǎn)，已經(jīng)不再僅停留于概念或抽象的范疇，而是深刻地融入到教學(xué)、科研和產(chǎn)業(yè)等各個(gè)方面，并將對(duì)生產(chǎn)、生活產(chǎn)生巨大的影響力。通過近五年高校畢業(yè)生就業(yè)及薪酬統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，大數(shù)據(jù)是最具發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價(jià)值的就業(yè)領(lǐng)域之一。蓋特納咨詢公司統(tǒng)計(jì)：大數(shù)據(jù)將帶來440百萬個(gè)IT崗位以及上千萬個(gè)非IT新崗位[1]?？梢娫谀壳叭瞬胚^剩、就業(yè)不景氣的大環(huán)境下，大數(shù)據(jù)就業(yè)領(lǐng)域仍然存在供不應(yīng)求的現(xiàn)象。大數(shù)據(jù)人才的培養(yǎng)已經(jīng)超越了應(yīng)用領(lǐng)域的局限，亟需從人才培養(yǎng)這個(gè)環(huán)節(jié)抓起，從課堂建設(shè)的教學(xué)內(nèi)容和方式方法上，進(jìn)行大數(shù)據(jù)課堂的改革。[2][3]

一、引言

大數(shù)據(jù)課堂在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)引起了眾多研究機(jī)構(gòu)和高等院校的重視，他們?cè)诟髯韵嚓P(guān)領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)之上開展了大數(shù)據(jù)的研究，或者在跨領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用、教育和研究中，展開了積極的工作。美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)較早針對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用和工具的研究開設(shè)了專門的課程， 側(cè)重于對(duì)大數(shù)據(jù)專業(yè)技術(shù)和工具進(jìn)行教學(xué)。華盛頓大學(xué)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域各分支的基礎(chǔ)之上系統(tǒng)深入地對(duì)大數(shù)據(jù)展開了研究，在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上研發(fā)了專門的系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)了示范性的應(yīng)用。澳洲昆士蘭大學(xué)對(duì)大數(shù)據(jù)的行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用研究取得了很大進(jìn)展，例如在時(shí)空數(shù)據(jù)、車輛軌跡和Web數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。加拿大Simon Foster大學(xué)韓家煒教授帶領(lǐng)的課題組，最早展開了大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的研究，在數(shù)據(jù)處理方面取得了豐碩的有代表性的成果，是大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的先驅(qū)者之一，他們的《數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘》教材是全球數(shù)據(jù)領(lǐng)域公認(rèn)的經(jīng)典教材。[4]隨著大數(shù)據(jù)研究和應(yīng)用的深化，大數(shù)據(jù)出現(xiàn)了跨領(lǐng)域縱深發(fā)展的趨勢(shì)。大數(shù)據(jù)的方法理論體系，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了最初的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的限囿，成為了各領(lǐng)域、各行業(yè)競(jìng)相研究和發(fā)掘的新領(lǐng)域和增長(zhǎng)點(diǎn)之一。在成熟的計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，大數(shù)據(jù)以迅猛的勢(shì)頭發(fā)展到了行業(yè)應(yīng)用中，也將很快深入到高校乃至小學(xué)、初中學(xué)校的課堂教學(xué)當(dāng)中。

大數(shù)據(jù)不再拘囿于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究課題，已經(jīng)成為能夠解決各行業(yè)實(shí)際問題的利器。[5]例如，在醫(yī)療診斷行業(yè)利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程診療，對(duì)病歷數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，能夠?qū)膊≡\斷和預(yù)測(cè)起到更加有效的作用；在心理學(xué)領(lǐng)域，利用大數(shù)據(jù)分析，可對(duì)大樣本的統(tǒng)計(jì)群體開展調(diào)研，進(jìn)一步利用計(jì)算工具對(duì)樣本數(shù)據(jù)作以分析，能夠取得比人工和單純的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方式高得多的效率和精確度，以及更加豐富的統(tǒng)計(jì)結(jié)果； 在大氣環(huán)境和氣候監(jiān)測(cè)方面，大數(shù)據(jù)分析能夠?qū)Υ髿赓|(zhì)量提出更細(xì)粒度的和實(shí)時(shí)的監(jiān)控結(jié)果；大數(shù)據(jù)還可以應(yīng)用在海關(guān)監(jiān)控、禽類飼養(yǎng)、物業(yè)管理等廣泛的領(lǐng)域中。

大數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用具備深遠(yuǎn)的、強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿途薮蟮慕?jīng)濟(jì)效益，然而目前不論是國(guó)內(nèi)還是從海外大數(shù)據(jù)人才市場(chǎng)現(xiàn)狀來看，都存在巨大的缺口，大數(shù)據(jù)人力資源亟需從高校人才培養(yǎng)中重視起來?，F(xiàn)狀是，大數(shù)據(jù)人才、教育和行業(yè)需求存在脫節(jié)的狀況，大數(shù)據(jù)課堂教學(xué)作為一個(gè)全新的概念還處在起步和萌芽階段，但是隨著國(guó)內(nèi)外大數(shù)據(jù)應(yīng)用的巨大推動(dòng)，學(xué)校大數(shù)據(jù)課堂也將很快成為一個(gè)飛速發(fā)展和極具競(jìng)爭(zhēng)性的新鮮領(lǐng)域。

二、大數(shù)據(jù)課堂的特點(diǎn)

1.大數(shù)據(jù)課堂的概念

大數(shù)據(jù)課堂是指在各級(jí)學(xué)校，尤其是高校課堂教學(xué)中，以大數(shù)據(jù)應(yīng)用為導(dǎo)向，以大數(shù)據(jù)問題為驅(qū)動(dòng)，針對(duì)課程的內(nèi)容，結(jié)合課程應(yīng)用領(lǐng)域的需求和發(fā)展，積極創(chuàng)新高校課堂建設(shè)的內(nèi)容、方式以及方法的提升和改進(jìn)。大數(shù)據(jù)課堂不僅是一個(gè)概念，還是順應(yīng)目前全球大數(shù)據(jù)應(yīng)用如火如荼的發(fā)展勢(shì)頭的前提下，順應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求和人才培養(yǎng)需要而提出的一種課堂教學(xué)理念。這和我國(guó)倡導(dǎo)的高等教育和人才培養(yǎng)的“人文科學(xué)和社會(huì)科學(xué)相融合”的理念是一致的[6]，大數(shù)據(jù)課堂也是以此為本的。人才培養(yǎng)的知識(shí)和技能是可以逐步培養(yǎng)的，但是知識(shí)的理念和素質(zhì)是在長(zhǎng)期的人才培養(yǎng)和資源積累的過程中，逐漸形成的。因此，大數(shù)據(jù)課堂不僅可以在高校本科生課程教學(xué)中實(shí)現(xiàn)，甚至大數(shù)據(jù)的思想理念可以推廣到?？?、高中甚至中小學(xué)生的課程教學(xué)中。

大數(shù)據(jù)課堂與傳統(tǒng)課堂的不同在于，大數(shù)據(jù)課堂是融入了實(shí)用領(lǐng)域思想和大數(shù)據(jù)問題驅(qū)動(dòng)的一種課堂教學(xué)，是對(duì)傳統(tǒng)課堂內(nèi)容、方式和方法的提升。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)主要體現(xiàn)在教材內(nèi)容和實(shí)踐等環(huán)節(jié)，但是對(duì)于實(shí)際案例、專業(yè)知識(shí)與實(shí)際問題的結(jié)合程度不夠，尤其對(duì)于應(yīng)用大數(shù)據(jù)問題的解決，是一個(gè)全新的教學(xué)內(nèi)容。

2.大數(shù)據(jù)課堂的內(nèi)涵

大數(shù)據(jù)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)和Web等知識(shí)為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)，包含了從技術(shù)積累、應(yīng)用問題凝練到課堂教學(xué)的遞進(jìn)實(shí)現(xiàn)。大數(shù)據(jù)課堂以傳統(tǒng)課堂教學(xué)為基礎(chǔ)，在內(nèi)容上能夠體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)問題，在體系上注重大數(shù)據(jù)在各個(gè)環(huán)節(jié)的有機(jī)統(tǒng)一，在形式上能夠突出大數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求和特點(diǎn)。[7]大數(shù)據(jù)課堂是在傳統(tǒng)課堂教學(xué)基礎(chǔ)上對(duì)大數(shù)據(jù)問題的抽象和凝練，是從書本知識(shí)到實(shí)際運(yùn)用的深化，是現(xiàn)階段高校課堂改革面臨的新機(jī)遇。

(1)課程內(nèi)容體現(xiàn)大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)是“從實(shí)踐到理論再到實(shí)踐”的一個(gè)循環(huán)實(shí)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的課堂內(nèi)容中需要體現(xiàn)大數(shù)據(jù)體系的各個(gè)步驟，及其與課堂內(nèi)容的有效結(jié)合。大數(shù)據(jù)課堂是大數(shù)據(jù)在課堂教學(xué)中的成果體現(xiàn)，它的實(shí)現(xiàn)需要從課程內(nèi)容的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，增加體現(xiàn)大數(shù)據(jù)思想的內(nèi)容。原有的課堂教學(xué)基本以教材為依據(jù)，教材內(nèi)容體現(xiàn)了課程內(nèi)容的循序漸進(jìn)、由淺入深。相應(yīng)地，大數(shù)據(jù)課堂內(nèi)容應(yīng)該緊密結(jié)合教材內(nèi)容，包含元數(shù)據(jù)的建模、數(shù)據(jù)算法、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、大數(shù)據(jù)原子問題和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用問題等循序漸進(jìn)的步驟。

(2)課程組織體現(xiàn)大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)課堂組織以大數(shù)據(jù)的目標(biāo)為導(dǎo)向，本著覆蓋全面、體現(xiàn)重點(diǎn)的原則，在課程中重點(diǎn)建設(shè)具有代表性的大數(shù)據(jù)教材內(nèi)容范例。由于大數(shù)據(jù)問題涵蓋內(nèi)容廣，因而在原有課程內(nèi)容的各個(gè)章節(jié)全面體現(xiàn)大數(shù)據(jù)的思想(尤其是與計(jì)算機(jī)和應(yīng)用相關(guān)的課程，例如數(shù)據(jù)庫、管理信息系統(tǒng)、統(tǒng)籌學(xué)等)是一個(gè)長(zhǎng)期的建設(shè)過程。目前首先應(yīng)該做到：在課程中全面體現(xiàn)大數(shù)據(jù)思想的同時(shí)，選擇重點(diǎn)章節(jié)進(jìn)行大數(shù)據(jù)案例的實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建大數(shù)據(jù)樣例課程。這是大數(shù)據(jù)課程建設(shè)的第一步。

(3)課程教學(xué)方法體現(xiàn)大數(shù)據(jù)

之所以提出大數(shù)據(jù)課堂教學(xué)，是因?yàn)樗藘?nèi)容和表現(xiàn)形式兩者的結(jié)合，是大數(shù)據(jù)和課程內(nèi)容整合，并通過課堂表現(xiàn)的一種形式。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中體現(xiàn)大數(shù)據(jù)，需要相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)，以在教學(xué)方式方法中利用大數(shù)據(jù)的思想和工具實(shí)現(xiàn)新的突破。例如，美國(guó)某閱讀培訓(xùn)機(jī)構(gòu)通過大數(shù)據(jù)工具的使用，隨機(jī)地在海量的Web數(shù)據(jù)中選取樣本，然后進(jìn)行讀者閱讀測(cè)試，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。利用大數(shù)據(jù)工具，首先在樣本上，樣本數(shù)據(jù)量更大，樣本的內(nèi)容更加多樣化；在評(píng)價(jià)方式上，可以通過大數(shù)據(jù)分析，得出閱讀能力評(píng)測(cè)、對(duì)不同類型和不同難度的素材掌握的程度，以及重點(diǎn)分析某些詞或者句子的掌握能力。通過大數(shù)據(jù)分析能夠?qū)崿F(xiàn)考察內(nèi)容和考察對(duì)象的雙向考察、分析和統(tǒng)計(jì)。

三、大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)方案

1.內(nèi)容創(chuàng)新

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)既需要處理相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容和方法，也需要面對(duì)新的形勢(shì)、新的需求做相應(yīng)的更改，適應(yīng)新的發(fā)展需求、社會(huì)需求和人才需求。[8]以高校為例，目前已有的跟數(shù)據(jù)處理相關(guān)的課程包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、數(shù)據(jù)庫等。針對(duì)目前海量數(shù)據(jù)處理的性能、速度和數(shù)據(jù)量等特性，結(jié)合傳統(tǒng)的基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行新的教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改進(jìn)，是一項(xiàng)正在進(jìn)行的工作。針對(duì)目前的大數(shù)據(jù)的技術(shù)特點(diǎn)和行業(yè)設(shè)定教學(xué)內(nèi)容，合理安排教學(xué)的進(jìn)度和梯度，是目前數(shù)據(jù)教學(xué)中需要考慮的問題。

2.大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

根據(jù)課程大綱要求，在保證課程大綱內(nèi)容完成的基礎(chǔ)上，大數(shù)據(jù)課堂能夠結(jié)合本課程相關(guān)的專業(yè)領(lǐng)域需求，進(jìn)一步深化書本知識(shí)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)基于問題驅(qū)動(dòng)的大數(shù)據(jù)課堂。大數(shù)據(jù)課堂側(cè)重需求和實(shí)例分析，案例要分層次，講解詳盡細(xì)致。大數(shù)據(jù)課堂的關(guān)鍵在于人才的大數(shù)據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)，因而教師在進(jìn)行案例分析的時(shí)候，要本著以點(diǎn)蓋面、層層深入的原則，使學(xué)生深入理解和掌握大數(shù)據(jù)的基本思想和方法。

3.教師培訓(xùn)和師資

由于大數(shù)據(jù)涉及的專業(yè)知識(shí)性較強(qiáng)，因而大數(shù)據(jù)教學(xué)既要從課堂人才培養(yǎng)抓起，也要從教師師資抓起，做到雙管齊下。同時(shí)，大數(shù)據(jù)課堂既需要培養(yǎng)專門的課程任課教師在大數(shù)據(jù)方面的專業(yè)素質(zhì)，也應(yīng)該積極培養(yǎng)專門的大數(shù)據(jù)人才。

學(xué)校應(yīng)該保持專業(yè)課程體系、教師和工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式，積極組織學(xué)生進(jìn)入公司實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)，因而建立專門的大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)合作單位和平臺(tái)也是當(dāng)前必要的工作之一。

一輛豐田普銳斯汽車電池含有9千克之多的稀土元素鑭；大型風(fēng)力發(fā)電組的磁鐵需要227千克甚至更多的釹；軍隊(duì)更需要稀土用于制作夜視鏡、巡航導(dǎo)彈和其他武器。利用稀土材料，我國(guó)成功地實(shí)現(xiàn)了高速飛行器的整體測(cè)溫和神舟飛船的減重……目前只有中美兩國(guó)掌握了“高速飛行器的整體測(cè)溫”這一技術(shù)，稀土材料起了大作用。

四、大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)的層次結(jié)構(gòu)

大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)需要以大數(shù)據(jù)為理論基礎(chǔ)的教材結(jié)構(gòu)的支持，以及相應(yīng)的教學(xué)對(duì)象的參與和反饋；需要構(gòu)建完整的以數(shù)據(jù)為核心的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)體系，及其在此基礎(chǔ)之上的大數(shù)據(jù)課堂的認(rèn)知和教學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)。學(xué)科結(jié)構(gòu)是學(xué)科知識(shí)內(nèi)容的載體，它既引領(lǐng)了課堂教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)，又決定了學(xué)生對(duì)于知識(shí)的認(rèn)知層次和水平。[9]合理的層次結(jié)構(gòu)有利于教師對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)性梳理、把握和提高，同時(shí)又有利于學(xué)生認(rèn)知的客觀性、啟發(fā)性和能動(dòng)性。大數(shù)據(jù)課堂的構(gòu)建，尤其針對(duì)于大數(shù)據(jù)相關(guān)的基礎(chǔ)學(xué)科的知識(shí)構(gòu)建，有著決定性的作用，例如計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)、軟件工程專業(yè)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)等，這些信息類的基礎(chǔ)學(xué)科尤其需要重視面向大數(shù)據(jù)的學(xué)科知識(shí)體系的構(gòu)建，以及與大數(shù)據(jù)配套的知識(shí)運(yùn)用和實(shí)踐平臺(tái)。好的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)既能夠提供基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)的覆蓋和框架，又能夠保持內(nèi)容組織的客觀性和啟發(fā)性。換句話說就是既能夠體現(xiàn)知識(shí)的客觀性和系統(tǒng)性，同時(shí)又能夠保持一定的思維空間和創(chuàng)造空間。

大數(shù)據(jù)課堂知識(shí)體系的建設(shè)既要能夠激發(fā)教師的思想活力和創(chuàng)造力，同時(shí)又保持學(xué)生對(duì)于知識(shí)的好奇和激情。這是構(gòu)建一個(gè)良性健康的知識(shí)體系的目標(biāo)，也是必要條件之一。

對(duì)于知識(shí)結(jié)構(gòu)不假思考和長(zhǎng)期延用，只知遵循守舊僵化、教條的知識(shí)體系以及由此衍生的專業(yè)相關(guān)教材體系、配套的教學(xué)方法和由此產(chǎn)生的教學(xué)成果，也只能是缺乏活力和創(chuàng)新空間的本本主義。人民生活水平的不斷提高和物質(zhì)生活的極大豐富，都為新一代的成長(zhǎng)和學(xué)習(xí)提供了優(yōu)越的環(huán)境和更加新穎多樣的知識(shí)獲取渠道，因此學(xué)生和教師都迎來了富媒體時(shí)代的新型知識(shí)結(jié)構(gòu)。

大數(shù)據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)意味著在涵蓋了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理的專業(yè)課程的前提下，開設(shè)了大數(shù)據(jù)處理方法、工具和應(yīng)用案例課程的知識(shí)系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)，有以下特點(diǎn)：實(shí)時(shí)性、密集型、多維性。隨著對(duì)于大型的數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)維護(hù)和數(shù)據(jù)安全等方面不斷的應(yīng)用，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出線性級(jí)別乃至指數(shù)級(jí)別的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)特性；隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用邊界逐漸模糊，大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)的融合特性以及基于融合數(shù)據(jù)的分析和決策等功能；大數(shù)據(jù)中心、各類應(yīng)用的數(shù)據(jù)融合、同行應(yīng)用的從頂?shù)较碌臄?shù)據(jù)融合，大數(shù)據(jù)逐漸趨于密集的態(tài)勢(shì)，使得對(duì)于大數(shù)據(jù)的分析、分類和分析決策等成為一項(xiàng)重要的任務(wù)，新型大數(shù)據(jù)分析工具和運(yùn)行環(huán)境也應(yīng)運(yùn)而生。

知識(shí)結(jié)構(gòu)的表述影響了知識(shí)傳授和接受的效果，對(duì)于學(xué)科專業(yè)的發(fā)展和知識(shí)本身的創(chuàng)新影響深遠(yuǎn)；知識(shí)結(jié)構(gòu)包含了內(nèi)層知識(shí)結(jié)構(gòu)和外層知識(shí)結(jié)構(gòu)，大數(shù)據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)的內(nèi)層包括大數(shù)據(jù)學(xué)科建設(shè)、大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)課程、大數(shù)據(jù)課程實(shí)踐以及大數(shù)據(jù)的研究和改進(jìn)；在大數(shù)據(jù)內(nèi)層結(jié)構(gòu)的構(gòu)建基礎(chǔ)上，積極建設(shè)大數(shù)據(jù)的外層結(jié)構(gòu)，包括大數(shù)據(jù)工具的開發(fā)、大數(shù)據(jù)技術(shù)開發(fā)、大數(shù)據(jù)行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用、大數(shù)據(jù)的公共平臺(tái)，乃至大數(shù)據(jù)的領(lǐng)域融合的實(shí)踐。大數(shù)據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)的發(fā)展是內(nèi)層結(jié)構(gòu)的延展和內(nèi)外層結(jié)構(gòu)的互相促進(jìn)和發(fā)展的結(jié)果。在大數(shù)據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)建之初，能夠理性、客觀地分析大數(shù)據(jù)的課程特點(diǎn)，在結(jié)合原有知識(shí)體系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建合理、有效的大數(shù)據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)是具有重要的實(shí)際意義和影響深遠(yuǎn)的一項(xiàng)任務(wù)。大數(shù)據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)是針對(duì)大數(shù)據(jù)的環(huán)境和應(yīng)用以及數(shù)據(jù)本身的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，所以要充分考慮大數(shù)據(jù)應(yīng)用的特性，構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)性的、開放性的、循序漸進(jìn)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。大數(shù)據(jù)課堂的知識(shí)結(jié)構(gòu)在內(nèi)容上涵蓋了大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)課程，在結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)知識(shí)的層次性和系統(tǒng)性，同時(shí)又有一定的知識(shí)空間，能夠客觀、理性地看待變化中的大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用和技術(shù)。大數(shù)據(jù)知識(shí)體系尤其需要對(duì)知識(shí)的來龍去脈、知識(shí)結(jié)構(gòu)給予客觀和充分的闡述，同時(shí)又需要保留一定的空間，使得知識(shí)的表述不是既定的條條框框，不是填鴨式的被動(dòng)接受，而是賦予啟發(fā)性和思想性。

圖1 大數(shù)據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)建圖

五、大數(shù)據(jù)課堂的實(shí)踐案例

大數(shù)據(jù)問題來源于實(shí)際應(yīng)用的問題，以金融領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)分析問題為例：從2008年起中國(guó)建設(shè)銀行發(fā)卡量達(dá)到500萬張，到了2010年增加了一倍，金融業(yè)務(wù)線性膨脹，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和維護(hù)等均面臨巨大的挑戰(zhàn)，這時(shí)利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和工具，對(duì)銀行數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析，能夠?qū)崿F(xiàn)彈性的實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)分析。

在進(jìn)行案例分析時(shí)，分成以下幾個(gè)步驟，各步驟具體內(nèi)容如下：首先分析業(yè)務(wù)流程，然后按階段分析業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)；其次，根據(jù)原始業(yè)務(wù)邏輯，進(jìn)行數(shù)據(jù)建模、元數(shù)據(jù)語義提取，然后對(duì)數(shù)據(jù)過濾和存儲(chǔ)；第三，按照系統(tǒng)化分析方法，根據(jù)系統(tǒng)和流程將業(yè)務(wù)流程進(jìn)行劃分，選擇各階段的數(shù)據(jù)分析方法和工具；第四，進(jìn)行大數(shù)據(jù)的采集、匯聚和分析等。從以上例子的特殊性來看，金融業(yè)務(wù)存在安全隱私性、金融業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性這兩個(gè)基本和重要的非功能性需求，那么在進(jìn)行大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，就需要充分考慮到應(yīng)用業(yè)務(wù)的特定需求，制定相應(yīng)的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

大數(shù)據(jù)應(yīng)用的劃分門類復(fù)雜，不同行業(yè)中的大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出特定的領(lǐng)域特性，因而進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用的同時(shí)，需要以應(yīng)用需求為導(dǎo)向，根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行縱向的數(shù)據(jù)粒度的劃分以及橫向的數(shù)據(jù)類型的聚類，這些都對(duì)大數(shù)據(jù)分析有積極的意義。大數(shù)據(jù)研究的新型需求，包括對(duì)于大數(shù)據(jù)的響應(yīng)時(shí)間的要求、分析數(shù)據(jù)的規(guī)模要求、性能要求以及大數(shù)據(jù)的更加豐富的語義要求，都可以在原有的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)行升級(jí)、改進(jìn)和功能模塊的添加等。如何在現(xiàn)有的傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)基礎(chǔ)上，有效地利用現(xiàn)有資源，并及時(shí)地采用新型工具和平臺(tái)，對(duì)原有業(yè)務(wù)功能進(jìn)行整合和改進(jìn)，也是一項(xiàng)重要的任務(wù)。

由于課堂的局限性，大型的業(yè)務(wù)不可能在課堂上得到完整的呈現(xiàn)，這就需要教師針對(duì)學(xué)生的興趣愛好以及課程的重點(diǎn)，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行細(xì)粒度的劃分，抽取適合于課堂講解和利于學(xué)生理解的實(shí)例；并且對(duì)于同樣的例子，不同的課程選擇的大數(shù)據(jù)教學(xué)也不相同。例如，假設(shè)存在兩個(gè)課堂：一是數(shù)據(jù)庫課堂，二是軟件工程課堂，對(duì)于上述例子，它們的大數(shù)據(jù)策略重點(diǎn)也都不盡相同。以非功能性需求為例，上述系統(tǒng)中的安全性問題，在數(shù)據(jù)庫課堂可以選擇在元數(shù)據(jù)操作上的約束，來限制數(shù)據(jù)訪問的操作；對(duì)于軟件工程課，可以重點(diǎn)講解系統(tǒng)層次對(duì)于安全問題的實(shí)現(xiàn)等。

六、關(guān)鍵問題的思考

大數(shù)據(jù)課堂不僅是高校課程建設(shè)的重要一環(huán)，在不遠(yuǎn)的未來還將成為高校教師尤其是工科教師的必修課程。高等教育的職能，即培養(yǎng)專門人才、服務(wù)社會(huì)和科學(xué)研究[10]，充分把握大數(shù)據(jù)的機(jī)遇、挖掘大數(shù)據(jù)的資源和掌握大數(shù)據(jù)的基本技能，應(yīng)該以高校的課堂建設(shè)作為起點(diǎn)。目前我國(guó)大數(shù)據(jù)的主力軍是在工業(yè)領(lǐng)域和學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，高校培養(yǎng)的人才還不能滿足大數(shù)據(jù)所需，大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)需要高校在課程建設(shè)、人才培養(yǎng)和師資上配套用功。關(guān)于大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)的關(guān)鍵問題，可以從以下幾個(gè)方面著手，以打破大數(shù)據(jù)課堂的瓶頸，使高校大數(shù)據(jù)課堂積極穩(wěn)步發(fā)展。

1.大數(shù)據(jù)的意識(shí)

大數(shù)據(jù)課堂的建設(shè)是課程建設(shè)、人才建設(shè)的延續(xù)，是在原有課程建設(shè)水平基礎(chǔ)上的提高，是順應(yīng)我國(guó)大數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)潮流的高校課程建設(shè)的必需，是高校課程國(guó)際化建設(shè)[3]的必游之旅。目前，我國(guó)高校課程建設(shè)中的大數(shù)據(jù)教學(xué)還處在起步階段，大數(shù)據(jù)意識(shí)還比較薄弱。高校課程建設(shè)可以積極開展形式豐富的大數(shù)據(jù)實(shí)踐培訓(xùn)，和行業(yè)發(fā)展的領(lǐng)軍人物建立更多更穩(wěn)定的校企合作平臺(tái)，使大數(shù)據(jù)平臺(tái)能夠有長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃和階段性的目標(biāo)。

2.大數(shù)據(jù)課堂的考核

大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)需要量化的考核目標(biāo)，可以建立校內(nèi)、課程小組等多種形式的考核或組織競(jìng)賽，讓更多學(xué)生、教師通過多樣化的大數(shù)據(jù)考核形式，深化對(duì)于大數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)，熟悉大數(shù)據(jù)的基本技術(shù)。大數(shù)據(jù)課堂的考核，可以通過建立可度量的量化衡量指標(biāo)和獎(jiǎng)勵(lì)的形式，來鼓勵(lì)任課教師的大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)。

3.大數(shù)據(jù)課堂的運(yùn)用

大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)蘊(yùn)含了豐富的建設(shè)內(nèi)容，例如包括教材的改革、教學(xué)PPT的改進(jìn)、課程光盤、案例庫等。大數(shù)據(jù)課堂由于增加了相應(yīng)的大數(shù)據(jù)教學(xué)內(nèi)容，因而需要配套的教學(xué)進(jìn)度和課時(shí)的調(diào)整等，這些也都是需要考慮的問題。大數(shù)據(jù)課堂可以通過多媒體、遠(yuǎn)程課堂、實(shí)訓(xùn)教學(xué)等多種形式開展。

大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)是課堂建設(shè)、教材建設(shè)和人才建設(shè)的延續(xù)，是我國(guó)大數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)潮流下的人才培養(yǎng)的亟需任務(wù)之一。大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)能夠提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，激活現(xiàn)有課堂內(nèi)在潛力，使人才建設(shè)朝著校企互動(dòng)和全球發(fā)展的大數(shù)據(jù)潮流穩(wěn)步前進(jìn)。

大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)需要大數(shù)據(jù)知識(shí)體系的支撐、大數(shù)據(jù)教學(xué)環(huán)境的支撐和大數(shù)據(jù)實(shí)踐平臺(tái)的支持，鑒于此，構(gòu)建一個(gè)行之有效的大數(shù)據(jù)課堂是一項(xiàng)創(chuàng)新性的、綜合性的任務(wù)。大數(shù)據(jù)課堂建設(shè)蘊(yùn)含了多種建設(shè)形式和建設(shè)內(nèi)容，這是當(dāng)前階段課堂建設(shè)的新目標(biāo)、新任務(wù)。

[1] Remain Scarce. Highlight for Survey Analysis: Big Data Investment Grows but Deployments Remain Scarce in 2014[R]. http://www.gartner.com/it-glossary/big-data/.2014.

[2] 孫曙輝,劉邦奇,李新義. 大數(shù)據(jù)時(shí)代智慧課堂的構(gòu)建與應(yīng)用[J]. 中國(guó)信息技術(shù)教育,2015,(1).

[3] 梁文鑫. 大數(shù)據(jù)時(shí)代——課堂教學(xué)將迎來真正的變革[J]. 北京教育學(xué)院學(xué)報(bào),2013,(1).

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[10] 楊德廣. 高等教育學(xué)[M]. 北京:高等教育出版社,2009:578.

Ideas about the “Big Data Class” Construction

ZENG Wandan1, ZHOU Minqi2, WANG Zhimin1, YU Wanjun1, XIAO Lizhong1

(1.School of Computing Science and Information Engineering，Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418； 2.School of Computer Science and Software Engineering, East China Normal University，Shanghai 200062)

With the deep development of the big data application big data has merged into each level of computer related educations and become a challenging task. The paper proposed the concept of the big data class and indicated to make positive creation and evolution for the original teaching methods and contents according to the requirement of characteristics of the big data. The paper explained the properties of the big data class and gave the construction plan of it. Further the paper explained the inner sense and developing trend of the big data class. The big data class is benefit for the international degree of the class and it is also helpful for the enhancement of the value of the class. The big data class construction has very important impact for the application and the research of the class reformation.

class reformation, big data, big data class

本文系上海自然科學(xué)基金面上資助項(xiàng)目 (13ZR1413200)；吉林省教育廳“十二五”科研基金資助項(xiàng)目；上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)科研啟動(dòng)資助(YJ2016-27)項(xiàng)目；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助(2016YFC1201605)項(xiàng)目。

曾萬聃，吉林長(zhǎng)春人，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院副教授，博士，主要從事大數(shù)據(jù)和分布式計(jì)算研究。