大數(shù)據(jù)技術(shù)實驗教學(xué)改革研究

蘇冰山 李舶永 周迅

摘要：大數(shù)據(jù)技術(shù)促進(jìn)了信息技術(shù)時代生產(chǎn)效率的提高。大數(shù)據(jù)課程體系中，實驗教學(xué)占據(jù)了重要一環(huán)。針對現(xiàn)有大數(shù)據(jù)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的局限和困境，本文將嘗試研究把熱點問題如新冠肺炎的傳播模型引入到大數(shù)據(jù)技術(shù)實驗的教學(xué)過程中，促進(jìn)新技術(shù)解決熱點問題的教學(xué)方式的實現(xiàn)，同時提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。熱點問題引入實驗教學(xué)可實現(xiàn)教與用的對接，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)效果的目的。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù)實驗;傳染病模型;新冠肺炎

1 引言

近年來，大數(shù)據(jù)技術(shù)引起了政界、商界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。2018年、2019年、2020年新增開設(shè)大數(shù)據(jù)專業(yè)的學(xué)校數(shù)量分別為225所、192所、138所，截至2021年，共有730所高校開設(shè)了大數(shù)據(jù)專業(yè)。大數(shù)據(jù)技術(shù)在實現(xiàn)諸多便利的同時，也為高校培養(yǎng)相關(guān)人才和構(gòu)建相應(yīng)課程體系帶來挑戰(zhàn)。由于大數(shù)據(jù)是一門應(yīng)用性極強的學(xué)科，所以實驗教學(xué)對于促進(jìn)學(xué)生掌握大數(shù)據(jù)技術(shù)來說至關(guān)重要?，F(xiàn)有的大數(shù)據(jù)實驗教學(xué)課程體系中，一般包括Hadoop的部署與管理、MapReducer原理與實踐、用Pandas進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)分析等實驗環(huán)節(jié)。這些實驗環(huán)節(jié)中，缺少與熱點問題對接的部分，難以很好的調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。針對如上問題，我們嘗試研究引入與新冠肺炎相關(guān)的傳染病傳播模型到大數(shù)據(jù)技術(shù)實驗課程中。

2 大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)的現(xiàn)實需求

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，當(dāng)今社會已經(jīng)邁入“人工智能”和“大數(shù)據(jù)”的數(shù)據(jù)信息時代，由此使得大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了大量的人才缺口。世界很多國家把發(fā)展大數(shù)據(jù)技術(shù)納入國家戰(zhàn)略，并采取相應(yīng)措施促進(jìn)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與其他多業(yè)態(tài)的融合。為了促進(jìn)大數(shù)據(jù)業(yè)態(tài)的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)顯得尤為重要。自2015年大數(shù)據(jù)專業(yè)在高校出現(xiàn)開始，國務(wù)院就明確指出：創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，建立完善合理的大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)體系，鼓勵跨學(xué)科、跨校聯(lián)合培養(yǎng)，鼓勵校企聯(lián)合培養(yǎng)，積極培養(yǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用及創(chuàng)新型人才?；诖?，我們可以看出實驗教學(xué)在大數(shù)據(jù)專業(yè)建設(shè)中的重要地位。

在發(fā)展大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的過程中，眾多高校積極投入人力物力財力，申請并建設(shè)大數(shù)據(jù)專業(yè)，為大數(shù)據(jù)人才的培養(yǎng)打牢基礎(chǔ)。多所高校和地方政府加強大數(shù)據(jù)人才培育和引進(jìn)等隊伍建設(shè)，從而完善大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)機制，在完善人才培養(yǎng)機制的過程中，建設(shè)合理高效的專業(yè)課程體系成為重要建設(shè)內(nèi)容。

3 ?大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)的現(xiàn)存問題

近年來，隨著大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)需求和相關(guān)技術(shù)的興起，世界多國的高校紛紛成立與大數(shù)據(jù)相關(guān)的實體學(xué)院，有的組建大數(shù)據(jù)科研院所，有的高校借助社會力量對在校相關(guān)教師和技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，以此提高師資水平，促進(jìn)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的提高。

從高校大數(shù)據(jù)專業(yè)建設(shè)的情況來看，大數(shù)據(jù)課程體系包括大數(shù)據(jù)平臺和大數(shù)據(jù)分析兩個方向。大數(shù)據(jù)平臺方向側(cè)重于Hadoop等相關(guān)技術(shù)的運維和管理，以及數(shù)據(jù)庫建模和管理等相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。大數(shù)據(jù)分析方向側(cè)重數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及應(yīng)用實踐等內(nèi)容。兩個專業(yè)方向的實踐性均較強。

縱觀大數(shù)據(jù)專業(yè)的課程建設(shè)現(xiàn)狀，對其實驗課的改革和重視程度有待加強，培養(yǎng)具有工程實踐能力的技術(shù)人才需要完善高效的實驗課程體系，如何圍繞教學(xué)體系、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容做好實驗課程教學(xué)改革，是當(dāng)前大數(shù)據(jù)專業(yè)建設(shè)存在的重要問題。

4 新冠肺炎傳染病模型

新冠肺炎自2019年爆發(fā)以來，在世界范圍內(nèi)造成了極大損失。新冠肺炎是一種呼吸道傳染病，符合傳染病模型。研究傳染病的基本數(shù)學(xué)模型，就是研究傳染病的傳播速度、空間范圍、傳播途徑等問題，以指導(dǎo)對傳染病的有效預(yù)防和控制。新冠肺炎的病例分布情況，感染時間和地點，病例的行動軌跡，與病例接觸人員的行動軌跡，并結(jié)合區(qū)域密度和人口流動率等大數(shù)據(jù)，可以憑借相關(guān)數(shù)據(jù)對傳染病的發(fā)展速度及分布區(qū)域等進(jìn)行預(yù)測，從而為疾控決策給出參考數(shù)據(jù)。因此，在大數(shù)據(jù)實驗課程中引入新冠肺炎的相關(guān)數(shù)據(jù)作為實驗素材，做出相應(yīng)的預(yù)測和分析，是可行有效且有實際意義的。

5 如何去做

大數(shù)據(jù)技術(shù)對新冠肺炎疫情的分析預(yù)測是一個面向現(xiàn)實應(yīng)用的實驗，該實驗環(huán)節(jié)應(yīng)該放在“Hadoop的部署與管理”實驗之后。該實驗可以通過網(wǎng)絡(luò)在線

實驗的形式完成，云端的虛擬機可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)平臺的仿真構(gòu)建，使學(xué)生方便的通過網(wǎng)絡(luò)在線模擬實驗。實驗設(shè)計上應(yīng)首先介紹實驗?zāi)康?、先學(xué)知識（如python的基本語法）、實驗原理（包括新冠肺炎傳染病模型的介紹）、然后給出實驗步驟（包括新冠肺炎傳染病的分析預(yù)測數(shù)據(jù)及可視化）和對照的實驗結(jié)果。

6 總結(jié)

大數(shù)據(jù)技術(shù)是當(dāng)今的技術(shù)熱點之一，隨著眾多高校開設(shè)大數(shù)據(jù)專業(yè)，建設(shè)高質(zhì)量的大數(shù)據(jù)課程體系是十分重要的專業(yè)建設(shè)環(huán)節(jié)。大數(shù)據(jù)技術(shù)實驗是大數(shù)據(jù)課程體系的重要一部分，怎樣提升大數(shù)據(jù)實驗課程的趣味性和學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情是亟待解決的問題。課程改革中把社會熱點問題和技術(shù)結(jié)合起來，將新冠肺炎疫情數(shù)據(jù)作為實驗素材，以此增強大數(shù)據(jù)課程學(xué)習(xí)的趣味性和實用性。當(dāng)然改革過程還需要逐步調(diào)優(yōu)，解決教學(xué)過程中存在的不足。我們在做大數(shù)據(jù)實驗課程教改的過程中，仍然面臨著多方面挑戰(zhàn)，在此過程中，我們應(yīng)當(dāng)運用實驗課的實踐性，從實用、趣味和實戰(zhàn)出發(fā)，將實驗課的教改工作不斷推向前進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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河南省教育科學(xué)十三五規(guī)劃課題（2020YB0149）、國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（202110485023）、鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（“在線學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)者特征模型構(gòu)建及應(yīng)用研究”）。

作者簡介：蘇冰山（1989—），男，漢，籍貫：河南省焦作市，職稱：助理實驗師，學(xué)歷：碩士，單位：鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院智能工程學(xué)院，研究方向：信號與信息處理。