“大數(shù)據(jù)”環(huán)境下計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)

我國(guó)高校是培養(yǎng)人才的搖籃，從高校、教育機(jī)構(gòu)著手培養(yǎng)大數(shù)據(jù)相關(guān)人才為社會(huì)需求打下扎實(shí)基礎(chǔ)，與其息息相關(guān)的計(jì)算機(jī)學(xué)科在其中也將發(fā)揮巨大推動(dòng)作用。計(jì)算機(jī)學(xué)科是研究計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和利用其進(jìn)行信息獲取、表示、存儲(chǔ)、處理等理論、原則、技術(shù)、方法的學(xué)科。計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)主要目的是讓學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)掌握，受到嚴(yán)格的科學(xué)研究訓(xùn)練，具有創(chuàng)新意識(shí)和較高的綜合素質(zhì)，能對(duì)成熟的理論、技術(shù)和方法具有相應(yīng)的應(yīng)用分析能力。因此，從高校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)考慮，完善符合大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展的培養(yǎng)機(jī)制顯得尤為重要。

一、大數(shù)據(jù)概況

（一）大數(shù)據(jù)概念

大數(shù)據(jù)不是一種技術(shù)，也不是一種產(chǎn)品，而是一個(gè)抽象的概念，近年來(lái)繼云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)之后的一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)。它與傳統(tǒng)海量數(shù)據(jù)有著本質(zhì)區(qū)別，且定義尚未統(tǒng)一。早在2008年《Science》雜志將大數(shù)據(jù)定義為“代表著人類(lèi)認(rèn)知過(guò)程的進(jìn)步，數(shù)據(jù)集的規(guī)模是無(wú)法再可容忍的時(shí)間內(nèi)用目前的技術(shù)、方法和理論去獲取、管理、處理的數(shù)據(jù)”。Gartner公司提出大數(shù)據(jù)是高容量、高生成速率、種類(lèi)繁多的信息價(jià)值，同時(shí)需要新的處理形式確保判斷的作出、洞察力的發(fā)現(xiàn)和處理的優(yōu)化。麥肯錫將大數(shù)據(jù)定義為：無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)所涵蓋的數(shù)據(jù)類(lèi)型有結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化、半機(jī)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，具有4V特點(diǎn)（volume，variety，velocity，value），有利于領(lǐng)導(dǎo)決策和信任。雖然定義尚未統(tǒng)一，但是大數(shù)據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)，數(shù)據(jù)本身就是價(jià)值、資產(chǎn)，現(xiàn)每年呈指數(shù)增長(zhǎng)。

（二）大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

人才的培養(yǎng)要與大數(shù)據(jù)的市場(chǎng)需求和處理緊密聯(lián)系，為了解決這些難題需要大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行新技術(shù)的變革。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括大數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、數(shù)據(jù)挖掘、安全、檢索等。在大數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)方面，Google較早開(kāi)發(fā)了GFS，隨后基于Spanner服務(wù)器的FI（fault tolerant distributed RDBMS）新型數(shù)據(jù)庫(kù)。微軟自行開(kāi)發(fā)的分布式計(jì)算平臺(tái)Cosmos，主要包括存儲(chǔ)系統(tǒng)、執(zhí)行環(huán)境、SCOPE（structured computations optimized for parallel execution），能夠存儲(chǔ)和分析大數(shù)據(jù)集。Facebook也相繼變革了自己的存儲(chǔ)技術(shù)，先后推出了Haystack、Hadoop、Hive，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)采集、查詢、分析等操作。在數(shù)據(jù)挖掘方面，有WEKA、Rapidminer、Dryad、Pregel技術(shù)，WEKA是開(kāi)源的集合大量承擔(dān)數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，RapidMiner可實(shí)現(xiàn)Excel、Access、Oracle等數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，Dryad用于集群處理，與MPI、PVM等緊密聯(lián)系，Pregel用于圖處理及并行計(jì)算。在大數(shù)據(jù)搜索、查詢方面，有PowerDrill、Impala、Caffeine、Nectar技術(shù)，PowerDrill屬列存儲(chǔ)，分析搜索時(shí)可跳過(guò)不必要分區(qū)提高效率，Impala屬并行處理，Caffeine屬更新搜索結(jié)構(gòu)技術(shù)，Nectar可減少搜索延遲，避免對(duì)舊的重復(fù)計(jì)算。當(dāng)然，隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)將不斷涌現(xiàn)，目前我國(guó)大數(shù)據(jù)研究還處于起步階段，未來(lái)發(fā)展涉及領(lǐng)域十分廣泛，對(duì)于人才需求將急速上升。因此，我國(guó)教育機(jī)構(gòu)特別是高校要做好培養(yǎng)人才、提升教師能力的準(zhǔn)備。

二、大數(shù)據(jù)在教學(xué)中的作用

大數(shù)據(jù)技術(shù)與計(jì)算機(jī)學(xué)科息息相關(guān)，對(duì)于教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、研究都起到重要作用，并且以計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)相關(guān)知識(shí)為依托。因此，重點(diǎn)應(yīng)考慮如何將大數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)相結(jié)合，首先要分析大數(shù)據(jù)的教學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)源對(duì)該專(zhuān)業(yè)的影響及作用，其次結(jié)合我國(guó)地方院校專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)任務(wù)，探索計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教育教學(xué)方式，課程設(shè)置，教學(xué)改革等內(nèi)容，最后在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中加以實(shí)施，完善教學(xué)策略，做好師生互動(dòng)與溝通，真正做到師生相長(zhǎng)。

大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)處理不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理，例如云計(jì)算，可視化處理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等需要《大數(shù)據(jù)概論》、《分布式并行處理技術(shù)》、《數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用》、《算法設(shè)計(jì)與分析》、《智能計(jì)算》、《數(shù)據(jù)挖掘》、《高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》等計(jì)算機(jī)課程做鋪墊。因此，根據(jù)社會(huì)和時(shí)代需求對(duì)現(xiàn)有相關(guān)課程強(qiáng)化，同時(shí)按照課程體系開(kāi)設(shè)相關(guān)課程作為選秀課來(lái)彌補(bǔ)其空缺。在教學(xué)過(guò)程中，教師不但要了解大數(shù)據(jù)概念、發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域等來(lái)拓展自身專(zhuān)業(yè)知識(shí)有利于深造和進(jìn)修，而且還要研究其對(duì)當(dāng)今社會(huì)的需求和影響來(lái)教授學(xué)生相關(guān)技術(shù)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使其能夠順應(yīng)社會(huì)發(fā)展。在課程考核中可以改善學(xué)校考核方式、課程考核方式、課程開(kāi)展環(huán)境，使其向多樣化和多元化發(fā)展，全面評(píng)估專(zhuān)業(yè)設(shè)置和課程，提供更多的分析數(shù)據(jù)，來(lái)幫助教師改善教學(xué)質(zhì)量。大數(shù)據(jù)時(shí)代所帶來(lái)的新鮮事物和技術(shù)、新知識(shí)、新課程等的沖擊，使學(xué)生不但了解和拓寬了知識(shí)面有助于提高學(xué)習(xí)興趣并了解社會(huì)需求，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，制定自身學(xué)習(xí)計(jì)劃，有助于自導(dǎo)性學(xué)習(xí)的開(kāi)展。

三、教學(xué)探索

（一）課程體系設(shè)置

由計(jì)算機(jī)時(shí)代過(guò)渡到當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)面臨著巨大挑戰(zhàn)，計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備、終端設(shè)備等將要解決結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、通信、傳輸?shù)入y題，人才市場(chǎng)需要的存儲(chǔ)技術(shù)人才、數(shù)據(jù)分析人才、數(shù)據(jù)應(yīng)用人才等，都需要計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)為支柱。因此，專(zhuān)業(yè)課程體系設(shè)置可以遵循“引入-基礎(chǔ)-專(zhuān)業(yè)-實(shí)踐-深究”的思路。專(zhuān)業(yè)課程總體設(shè)置分三類(lèi)：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課、專(zhuān)業(yè)必修/必選課、實(shí)踐環(huán)節(jié)。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程在低年級(jí)開(kāi)設(shè)，旨在打好基礎(chǔ)，主要包括離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Java程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理與Oracle應(yīng)用等，同時(shí)開(kāi)設(shè)外語(yǔ)，鼓勵(lì)學(xué)生閱讀外文文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外最新技術(shù)和發(fā)展，培養(yǎng)自學(xué)能力。專(zhuān)業(yè)必修課在高年級(jí)開(kāi)設(shè)，旨在方向鉆研，包括軟件工程方向、網(wǎng)絡(luò)工程方向，主要課程有軟件工程、Android編程技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)技術(shù)、Linux系統(tǒng)等課程，深化基礎(chǔ)技能，提高專(zhuān)業(yè)水平。專(zhuān)業(yè)選修課在高年級(jí)開(kāi)設(shè)，旨在建立完善理論體系，主要包括面向?qū)ο蠓治雠c建模UML、物聯(lián)網(wǎng)工程概論、VC++高級(jí)編程等。同時(shí)實(shí)踐環(huán)節(jié)包括社會(huì)實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)、學(xué)年論文、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)。

（二）教學(xué)策略和方法

計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程對(duì)實(shí)踐操作能力要求較高，教師在基本教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該將理論與實(shí)踐相結(jié)合，由前期的理論教學(xué)為主配合實(shí)踐操作過(guò)渡到后期的專(zhuān)業(yè)教學(xué)，以實(shí)踐教學(xué)為主配合理論講解，再到根據(jù)主題由學(xué)生自主設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，同時(shí)注意師生間互動(dòng)與溝通。在理論教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)該讓學(xué)生明白所學(xué)課程內(nèi)容的具體概念、原理、基本方法，應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合實(shí)例、案例教學(xué)，主要來(lái)驗(yàn)證相關(guān)理論，使學(xué)生從例子中真正掌握理論知識(shí)并牢固記憶，除此之外穿插講解大數(shù)據(jù)相關(guān)的新技術(shù)和新方法，保持學(xué)生學(xué)習(xí)“熱度”，并積極參與從而提高整個(gè)教學(xué)質(zhì)量。以計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、物聯(lián)網(wǎng)工程概論為例，教師在授課時(shí)可將實(shí)物、視頻、圖片和計(jì)算機(jī)結(jié)合，由計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)拓展到物聯(lián)網(wǎng)中各種技術(shù)產(chǎn)品，從而引出相關(guān)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)技術(shù)，數(shù)據(jù)處理技術(shù)等。

積極鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)利用所學(xué)知識(shí)和技能去實(shí)踐解決問(wèn)題。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，教師結(jié)合專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)同步為學(xué)生制定開(kāi)發(fā)主題，并講解開(kāi)發(fā)實(shí)踐過(guò)程中注意事項(xiàng)和關(guān)鍵技術(shù)，主動(dòng)指導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生積極思考，認(rèn)真批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告和聆聽(tīng)解決方案，避免學(xué)生抄襲、偷懶等現(xiàn)象。對(duì)于技術(shù)性較強(qiáng)的課程，教師可以從案例或小型項(xiàng)目著手講授，將重要理論和技術(shù)滲入到其中，讓學(xué)生自主開(kāi)發(fā)類(lèi)似案例或項(xiàng)目。

以數(shù)據(jù)庫(kù)原理及Oracle應(yīng)用課程為例，其技術(shù)性較強(qiáng)，主要由教學(xué)、實(shí)踐操作、課程設(shè)計(jì)三部分教授。在課堂教學(xué)時(shí)，課件多以圖片、案例、操作形式呈現(xiàn)，對(duì)于重要知識(shí)點(diǎn)以課堂案例演示為主，配合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)踐提高學(xué)生動(dòng)手能力。課程設(shè)計(jì)以小型項(xiàng)目為主，考查學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)掌握程度，認(rèn)真指導(dǎo)并批閱課程設(shè)計(jì)報(bào)告。使得教師能更好地把握學(xué)生對(duì)新技術(shù)、新內(nèi)容的接受和掌握程度。以便教師完善其教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣和研究相關(guān)理論、技術(shù)的能力，為相關(guān)的教師或研究人員提供幫助。

（三）學(xué)生興趣培養(yǎng)

通過(guò)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)滿意調(diào)查問(wèn)卷，分析、統(tǒng)計(jì)其表現(xiàn)數(shù)據(jù)，評(píng)估計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置、教師教學(xué)質(zhì)量，改善課程設(shè)計(jì)、課程教學(xué)順序和科目：以學(xué)生為本，根據(jù)大數(shù)據(jù)時(shí)代需求，科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，先要科學(xué)地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)產(chǎn)生興趣，增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識(shí)。在此過(guò)程中，可以先以大數(shù)據(jù)相關(guān)的問(wèn)題或者現(xiàn)象出發(fā)引起學(xué)生的注意，安排4到6個(gè)學(xué)時(shí)左右講解計(jì)算機(jī)發(fā)展及相關(guān)技術(shù)，再過(guò)渡到大數(shù)據(jù)產(chǎn)生、發(fā)展、現(xiàn)狀，使學(xué)生知道大數(shù)據(jù)對(duì)人們生活的影響，理解“數(shù)據(jù)”、“大數(shù)據(jù)”含義，能夠區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)、海量數(shù)據(jù)三者的不同。同時(shí)，通過(guò)圖片、視頻、案例講解等引導(dǎo)學(xué)生知曉數(shù)據(jù)無(wú)處不在，可以利用計(jì)算機(jī)理論和技術(shù)來(lái)挖掘、存儲(chǔ)、處理有用的信息，這些有用的信息對(duì)企業(yè)、公司、機(jī)構(gòu)、學(xué)校的價(jià)值，所涉及的專(zhuān)業(yè)課程有數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、高級(jí)程序設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)與分析、分布式并行處理、智能計(jì)算等等。教師可以從講解基礎(chǔ)課程開(kāi)始自然過(guò)渡到專(zhuān)業(yè)課程和選修課程，起到拋磚引玉、深入淺出之用，使學(xué)生總體把握計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置體系及各課程之間銜接關(guān)系和重要性，從而吸引學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)及相關(guān)課程的了解和興趣，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)、技能培訓(xùn)奠定基礎(chǔ)。

同時(shí)，教師要充分發(fā)揮自身主導(dǎo)作用，使學(xué)生由“學(xué)會(huì)”轉(zhuǎn)向“會(huì)學(xué)”發(fā)展，定期定量向?qū)W生提出待解決問(wèn)題，由學(xué)生以小組形式自由分配任務(wù)、自主查閱、提出方案、求解驗(yàn)證、總結(jié)歸納，并適當(dāng)討論戰(zhàn)士小組解決效果，分配和組織學(xué)生參加項(xiàng)目和課題研究，豐富教學(xué)形式，引導(dǎo)和增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。

四、結(jié)語(yǔ)

高校做好大數(shù)據(jù)時(shí)代的人才隊(duì)伍建設(shè)與管理工作，領(lǐng)導(dǎo)重視是關(guān)鍵，平臺(tái)建設(shè)是基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)應(yīng)用才是目標(biāo)。

大數(shù)據(jù)時(shí)代帶給學(xué)生、教師很多新鮮事物，大數(shù)據(jù)應(yīng)用也給計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教育帶來(lái)頗多機(jī)遇和啟發(fā)，教師需要在教學(xué)實(shí)踐中不斷完善和探索，提高自身教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)加強(qiáng)與教師之間的溝通與協(xié)助，互相總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)探討大數(shù)據(jù)時(shí)代下計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教育模型，從興趣、理論體系、科學(xué)實(shí)踐、科學(xué)策略等方面創(chuàng)新、完善教學(xué)方法，為提高計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程體系的教學(xué)質(zhì)量提高依據(jù)。（作者單位為湖南外貿(mào)職業(yè)學(xué)院）