基于CDIO的大數(shù)據(jù)技術(shù)課程教學(xué)研究

摘要：當(dāng)前的社會發(fā)展之中，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為信息時代的新石油，因此，作為高職院校，也必須推動大數(shù)據(jù)技術(shù)課程教學(xué)的有序開展，從而使得學(xué)校本身適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的辦學(xué)發(fā)展要求和辦學(xué)發(fā)展目標(biāo)，這就要求著學(xué)校方面需要從觀念、模式、資源、評價等多個角度進行協(xié)調(diào)，從而提升大數(shù)據(jù)課程的教學(xué)質(zhì)量，推動課程教學(xué)體系的改革和課程教學(xué)模式的創(chuàng)新，從而實現(xiàn)高質(zhì)量授課。

關(guān)鍵詞：CDIO;大數(shù)據(jù)技術(shù);課程教學(xué)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，社交網(wǎng)絡(luò)逐漸成熟且發(fā)達，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)都需要運用到數(shù)據(jù)傳輸，并且這些技術(shù)本身也產(chǎn)生著大量的數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)機構(gòu)估計，在未來的發(fā)展過程中，國內(nèi)市場大約需要180萬以上的大數(shù)據(jù)人才，然而從目前的情況來看，我國只有30余萬大數(shù)據(jù)人才，遠遠無法滿足市場需求，因此，亟需推動大數(shù)據(jù)課程體系改革，培養(yǎng)充足的大數(shù)據(jù)人才，因此，本文以CDIO為基礎(chǔ)，分析了大數(shù)據(jù)技術(shù)的課程教學(xué)。

一、CDIO概述

CDIO教學(xué)全稱為CDIO工程教育模式，是近年來工程領(lǐng)域教育改革的重要成果，其中，CDIO中的四個字母分別代表構(gòu)思（conceive）、設(shè)計（design）、實現(xiàn)（implement）和運作（operate），CDIO貫穿了產(chǎn)品研發(fā)到運行的整個生命周期，并且借助CDIO教學(xué)模式，可以讓學(xué)生對于實踐活動具有更強的積極性和主動性，實現(xiàn)學(xué)生、教師和課程之間的密切聯(lián)系，CDIO培養(yǎng)大綱將工程領(lǐng)域畢業(yè)生的能力分為基礎(chǔ)知識能力、個人操作能力、人際協(xié)作能力和工程系統(tǒng)能力，在培養(yǎng)大綱之中，四大部分的能力需要協(xié)調(diào)培養(yǎng)，共同努力從而使得學(xué)生能夠在四個方面的指標(biāo)都能達到合格。

CDIO教學(xué)強調(diào)以工程為基礎(chǔ)，并且將產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運行融為一體，將工程學(xué)生所必須具備的基礎(chǔ)知識、個人能力、協(xié)作能力和系統(tǒng)能力以逐級細化的方式展現(xiàn)出來，從而確保了教學(xué)方向的明確性和教學(xué)改革的系統(tǒng)性，對于教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)都具備重要的指導(dǎo)作用，實現(xiàn)了教學(xué)活動的系統(tǒng)性、先進性和科學(xué)性的統(tǒng)一，換而言之，CDIO教學(xué)模式是當(dāng)前工程教育的主要發(fā)展趨勢之一。

二、大數(shù)據(jù)技術(shù)課程教學(xué)研究現(xiàn)狀

2.1教學(xué)目標(biāo)不明確

在大數(shù)據(jù)的背景之下，要想提升大數(shù)據(jù)技術(shù)課程教學(xué)效果，就必須以系統(tǒng)性的思維來綜合分析課程教學(xué)要求，明確課程教學(xué)目標(biāo)，借助相關(guān)技術(shù)對教學(xué)所需的海量技術(shù)進行搜集、整理和分析，從而篩選出對師生具有高價值的數(shù)據(jù)資源。從現(xiàn)實的教學(xué)活動來看，在許多學(xué)習(xí)之內(nèi)，都尚未形成良好的數(shù)據(jù)管理機制，沒有做到對數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用，由于缺乏明確的教學(xué)目標(biāo)，大數(shù)據(jù)技術(shù)課程在教學(xué)活動之中，也沒有實現(xiàn)對教學(xué)資源框架的開發(fā)，更遑論大數(shù)據(jù)的分析與建模[1]。

2.2教學(xué)觀念有待改變

結(jié)合高職院校的辦學(xué)情況，不論是校方還是學(xué)生本身，都認(rèn)為大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的研究難度較高，不適合高職院校的學(xué)生學(xué)習(xí)，在辦學(xué)過程中也缺乏資源投入，而學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中也未盡全力去了解和掌握相關(guān)知識，這就導(dǎo)致辦學(xué)效果并不理想，因此，教學(xué)觀念方面的問題是影響大數(shù)據(jù)技術(shù)課程教學(xué)效果的重要因素。

2.3教學(xué)管理及教學(xué)評價有待改善

教學(xué)管理可以對于教學(xué)活動起到規(guī)范性作用，良好的教學(xué)管理活動可以促進教學(xué)活動的正常開展，與此同時，可以提升教學(xué)質(zhì)量，而教學(xué)評價則對教學(xué)活動起著引導(dǎo)作用，如果教學(xué)評價多元化，則教學(xué)活動就會更加注重培養(yǎng)學(xué)生的全面發(fā)展，反之則會導(dǎo)致學(xué)生的片面發(fā)展，例如，在大數(shù)據(jù)技術(shù)課程教學(xué)之中，教師和期末考核過度關(guān)注學(xué)生的成績，則學(xué)生就會為了提升成績而去生搬硬套，然而大數(shù)據(jù)技術(shù)課程之中，最為重要的應(yīng)該是讓學(xué)生在理解和掌握的基礎(chǔ)上去學(xué)以致用，并且在使用的過程中反復(fù)練習(xí)以至完全掌握。

在當(dāng)前的學(xué)校教學(xué)活動之中，存在過度關(guān)注成績和教學(xué)秩序的情況，忽略了學(xué)習(xí)氛圍的建設(shè)和學(xué)習(xí)素養(yǎng)的養(yǎng)成，這與CDIO模式也完全背離，因此，從教學(xué)管理和教學(xué)評價角度來看，CDIO的運用亟需對教學(xué)管理和教學(xué)評價進行深度改革，從而適應(yīng)大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的教學(xué)活動[2]。

2.4教學(xué)資源建設(shè)不足

在前文論述之中已經(jīng)提及，由于缺乏觀念上的重視，當(dāng)前的大數(shù)據(jù)技術(shù)課程教學(xué)缺乏充足的教學(xué)資源，更遑論CDIO的應(yīng)用了，教學(xué)資源建設(shè)問題主要表現(xiàn)在兩方面，一方面是教學(xué)設(shè)備的建設(shè)，另一方面則是教師隊伍的建設(shè)。從教學(xué)設(shè)備角度來看，CDIO在大數(shù)據(jù)技術(shù)課程教學(xué)之中的應(yīng)用需要充足和先進的教學(xué)設(shè)備作為支撐，但是許多學(xué)校在教學(xué)設(shè)備方面缺乏資金，沒有引進相應(yīng)的教學(xué)設(shè)備，從教師角度來看，大部分學(xué)校在大數(shù)據(jù)方面的師資都是較為缺乏的，而且現(xiàn)階段也缺乏直接對口數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域的教師，教師隊伍建設(shè)的不足也是影響教學(xué)活動效果的重要原因。

三、CDIO基礎(chǔ)上的大數(shù)據(jù)課程教學(xué)研究

3.1大數(shù)據(jù)課程發(fā)展現(xiàn)狀分析

2014年，中央電視臺首次播報了有關(guān)兩會大數(shù)據(jù)和春運大數(shù)據(jù)的相關(guān)新聞，從此刻起，大數(shù)據(jù)作為新興詞匯和新興領(lǐng)域越來越多地出現(xiàn)在公眾的視野之中，并且逐步被國家列為重點發(fā)展的領(lǐng)域，但是與此同時，我國的大數(shù)據(jù)人才極端缺乏，因此，大多數(shù)國內(nèi)外高校都依托自身的定位和技術(shù)支撐開始了相關(guān)專業(yè)的申報工作，2016年，北京大學(xué)、對外經(jīng)貿(mào)及中南大學(xué)率先申報成功，截至2018年，包括各種獨立學(xué)院、高職院校在內(nèi)的250多所高校申報成功。在當(dāng)前的發(fā)展之中，大數(shù)據(jù)課程已經(jīng)成為熱門專業(yè)，但是大數(shù)據(jù)技術(shù)課程與CDIO的結(jié)合并不多，因此，本文將大數(shù)據(jù)技術(shù)課程與CDIO的結(jié)合進行了探討。

3.2課程體系改革

CDIO的核心是工程實踐教學(xué)思想，因此，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)課程，應(yīng)該以軟件工程為試點，從而推動教學(xué)方法與課程體系的全方位教學(xué)改革。

在課程改革之中，位于首要位置的就是將CDIO融入大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的授課框架，將大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的授課與構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運行融為一體，由于現(xiàn)階段的學(xué)校師資不足，并且缺乏專業(yè)對口的教師，因此需要選拔相關(guān)專業(yè)的優(yōu)秀教師進行大數(shù)據(jù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)培訓(xùn)工作，并且綜合考慮培養(yǎng)目標(biāo)、課時安排等客觀條件，考慮到學(xué)生的理論基礎(chǔ)相對薄弱，因此并不適合直接照搬重點高校的課程體系，而應(yīng)該在結(jié)合自身情況的基礎(chǔ)上對重點院校的課程體系進行借鑒，推動學(xué)校自身的教學(xué)體系改革，建立健全符合自身特色的課程體系。

鑒于當(dāng)前市場上對于大數(shù)據(jù)技術(shù)人才的重大缺口，因此，當(dāng)務(wù)之急應(yīng)當(dāng)是在相關(guān)專業(yè)，例如軟件工程專業(yè)的授課和培養(yǎng)方案之中融入大數(shù)據(jù)技術(shù)課程以及CDIO模式，從而為數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域和大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的開辦奠定良好的基礎(chǔ)。

大數(shù)據(jù)技術(shù)課程體系將整個大數(shù)據(jù)的理論知識部分分為大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、大數(shù)據(jù)存儲和大數(shù)據(jù)處理，大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)部分主要介紹大數(shù)據(jù)的4V特征，即大量（volume）、多樣（variety）、價值（value）和快速（velocity），與此同時，還介紹了大數(shù)據(jù)技術(shù)與其他行業(yè)的融合，以及應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的主要工具，例如HDFS、HIVE、和PIG等等。大數(shù)據(jù)存儲部分主要介紹大數(shù)據(jù)的運行機制和相關(guān)數(shù)據(jù)模型等等，同時介紹了一些數(shù)據(jù)庫的特征和區(qū)別，包括云數(shù)據(jù)庫的介紹。最后，在大數(shù)據(jù)處理部分，主要以wordcut為例，運動互動式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)模式，對Hadoop的MapReduce和HDFS的執(zhí)行原理、執(zhí)行過程進行了簡單介紹，并對Spark和Storm進行了更深層次的探討。

3.3基于CDIO的課程改革

在前文論述之中，大數(shù)據(jù)課程體系主要被分為大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、大數(shù)據(jù)存儲和大數(shù)據(jù)處理，在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)部分，主要學(xué)習(xí)Ubuntu Linux的重要指令，并且對其進行實訓(xùn)操作，此外，還要讓學(xué)生加強對Hadoop平臺配置流程的學(xué)習(xí)和掌握，使其能夠熟練利用該平臺進行相關(guān)數(shù)據(jù)信息的調(diào)用和配置。

在大數(shù)據(jù)存儲階段，首先需要對HDFS的常用操作指令進行熟悉，尤其是Shell指令，包括Hadoop fs、HDFS dfs、Hadoop dfs等指令，而后通過Shell指令實現(xiàn)HDFS與本地環(huán)境中的數(shù)據(jù)互換，具體操作包括上傳、下載、復(fù)制、移動、授權(quán)等等，與此同時，存儲階段還需要仔細分析SQL、NEWSQL和NOSQL之間的差異，并且對相關(guān)的數(shù)據(jù)庫項目進行實踐操作，最后結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)工具實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸送與分析，加強學(xué)生對于大數(shù)據(jù)技術(shù)課程知識的掌握和應(yīng)用。

大數(shù)據(jù)處理階段的授課需要以學(xué)生熟練掌握MaperReduce和HDFS原理為基礎(chǔ)，通過Hadoop處理平臺處理好課程數(shù)據(jù)，并且結(jié)合Wordcut項目來熟練掌握數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理、分布式計算、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化。在大數(shù)據(jù)處理的學(xué)習(xí)過程中，教師可以借助一些現(xiàn)實之中的具體項目來輔助教學(xué)，例如視頻網(wǎng)站的用戶愛好預(yù)測、網(wǎng)絡(luò)購物的數(shù)據(jù)分析處理等等，在此過程中，還可以讓學(xué)生掌握Spark RDD、Spark SQL、Spark Streaming、Spark Mllib等數(shù)據(jù)庫，并且讓學(xué)生能夠?qū)ε幚碛嬎恪崟r批處理、交互式處理和流處理的優(yōu)缺點和適用場景能夠有更深層次的理解和把握，加深學(xué)生對于大數(shù)據(jù)技術(shù)的認(rèn)識。

3.4教學(xué)方面的建設(shè)

在前文的論述之中，主要從教學(xué)觀念、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)評價、教學(xué)管理和教學(xué)資源角度分析了大數(shù)據(jù)課程教學(xué)存在的問題，在接下來的論述之中，也從相關(guān)角度展開了分析，并且提出了相應(yīng)措施。

從課程教學(xué)觀念角度來看，要轉(zhuǎn)變高職院校學(xué)生不適合學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)技術(shù)的觀念，認(rèn)識到當(dāng)前大數(shù)據(jù)專業(yè)的熱度和該專業(yè)畢業(yè)生在未來就業(yè)市場上的競爭力，同時轉(zhuǎn)變原有的教學(xué)觀念，多關(guān)注學(xué)生在該課程學(xué)習(xí)過程中的狀態(tài)。學(xué)校方面要樹立明確的教學(xué)目標(biāo)，以打造優(yōu)勢專業(yè)和優(yōu)質(zhì)畢業(yè)生為目標(biāo)，要么不開辦這一專業(yè)，要么打造強勢專業(yè)，避免在大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)辦學(xué)過程中出現(xiàn)尾大不掉的問題。學(xué)校和教師都應(yīng)該轉(zhuǎn)變教學(xué)評價，更加關(guān)注學(xué)生在基礎(chǔ)知識能力、個人操作能力、人際協(xié)作能力和工程系統(tǒng)能力方面的成長和培養(yǎng)，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，從而為社會和就業(yè)市場提供更多優(yōu)秀的大數(shù)據(jù)人才。

學(xué)校方面需要加強教學(xué)管理，使得教學(xué)管理對教學(xué)活動起到規(guī)范作用，從而使得教學(xué)活動效率提升，提高課堂的教學(xué)效果，避免學(xué)生在大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的學(xué)習(xí)過程之中出現(xiàn)其他問題，與此同時，可以做到教學(xué)管理與課程改革的同步開展，推動兩者的融合。從教學(xué)資源角度來看，一方面要優(yōu)化學(xué)校內(nèi)部的教學(xué)資源配置，從而調(diào)集有效資源打造高效課堂，形成強勢的專業(yè)品牌，另一方面，則應(yīng)該加強自身內(nèi)部教師的培訓(xùn)和外部優(yōu)秀人才的引進，提升大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)對口人才的招、育、用、留，以教師隊伍的建設(shè)推動教學(xué)活動的開展，以及CDIO與大數(shù)據(jù)技術(shù)課程的融合。

四、小結(jié)

大數(shù)據(jù)技術(shù)課程是當(dāng)前辦學(xué)的熱點之一，必須找好落腳點，把握核心發(fā)力點，以課程體系的改革推動CDIO的應(yīng)用，并且推動教學(xué)管理和教學(xué)改革的融合，實現(xiàn)基于CDIO的大數(shù)據(jù)技術(shù)課程教學(xué)活動的有效開展以及相關(guān)專業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介：李彥文、男、漢族，（1970.11.05）甘肅靖遠人，本科、副教授。研究方向：大數(shù)據(jù)處理。