基于CDIO的云計算與大數據課程體系建設

謝志明，王 鵬，李俊杰，石 慧

（1．汕尾職業技術學院 信息工程系，廣東 汕尾 516600；

2．汕尾市創新工業設計研究院 云計算與數據中心工程設計研究所 ，廣東 汕尾 516600）

基于CDIO的云計算與大數據課程體系建設

謝志明1,2，王 鵬1，李俊杰1,2，石 慧1,2

（1．汕尾職業技術學院 信息工程系，廣東 汕尾 516600；

2．汕尾市創新工業設計研究院 云計算與數據中心工程設計研究所 ，廣東 汕尾 516600）

云計算與大數據技術作為新一代信息產業技術代表，給IT界和教育界帶來了更多的機遇與挑戰。文章依據目前云計算與大數據課程體系的建設現狀和該專業人才培養目標及未來可能從事的就業崗位分析，提出以工科思維對該課程體系的建設進行全面的探討與改革，并以國外先進的CDIO教育理念為主線對本課程體系建設的思路、制定、實施及運作過程進行詳細論述。

云計算與大數據；課程體系；工科思維；CDIO；高職院校

0 引 言

云計算與大數據被喻為未來的“鉆石礦與新石油”，這是由其本身的特點和潛在價值所決定的[12]。云計算與大數據技術的出現再次給IT界帶來了技術層面更高、影響力更廣的一次全方位變革。云計算通過分布式處理技術將計算資源、存儲資源以及相關各類廣義的資源通過網絡以服務的形式提供給資源的使用者，改變了傳統IT架構中物理資源直接獨占使用的模式。大數據作為這場IT革命的核心價值承載者，主要是將具有多種數據類型的海量數據進行分布式存儲與分析，以獲得有價值的信息，指導產業、行業、企業、政府和教育等部門對未來的發展作出預判性決策。

云計算項目工程作為我國“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃的20項重點工程之一，與德國在2013年漢諾威工業博覽會上提出的第四代工業革命契合，雙合力驅動下云計算與大數據產業得到迅速發展。著名的IDC研究機構對亞太地區云計算大數據相關人才需求做了調查，發現缺口巨大，年需求增長量達30%以上。當然，這條產業鏈的有效帶動離不開人才隊伍的建設，作為動手能力強、職業定位明確的高職院校應該建構起合理、科學的云計算與大數據課程體系，避免專業開設盲目跟風、課程順序設置隨意、學習內容無章可循、崗位定位不明確等問題。

1 云計算與大數據課程體系建設現狀分析

高職院校云計算與大數據課程體系的建構既要注重理論的學科性與系統性，還要保持高職教育“以服務為宗旨、以就業為導向、以能力為本位”的特色教學模式，以培養出符合云計算與大數據產業人才為最終目標。據不完全統計，國內已開設云計算大數據方向及相關課程的高職院校主要有汕尾職業技術學院、電子科技大學成都學院、重慶正大軟件職業技術學院、廣西科技職業學院、山東科技職業學院、山東輕工業學院、廣東嶺南職業技術學院、山西職業技術學院等30多所高職院校。僅從廣東和四川兩省2015年高職院校的高考招生計劃目錄中即可發現，許多高職院校在計算機專業目錄中就開設了云計算與大數據相關課程。從官方處了解到，今年廣東省申報云計算技術與應用專業的高職院校僅有4所，即汕尾職業技術學院、深圳職業技術學院、廣東科學技術職業學院和廣州科技貿易職業學院。據走訪調研發現，我國仍有許多很有實力的高職院校為規避專業開設風險，沒有積極主動去申報這個新專業，另外一些院校則處于觀望狀態。究其原因，主要是目前該專業發展態勢還不是很明朗，尤其在專業建設、人才培養和課程體系等方面可借鑒的成功經驗與現成的理論太少;其次，師資培養和實訓室建設不足、適合于高職高專的教材缺乏也是一大阻力。

雖然在近兩三年，許多高職院校陸續對外宣稱開設了云計算大數據課程或專業方向，但是對開設這類課程或專業方向的高職院校進行抽樣調查發現，大部分是在原計算機相關專業的基礎上作了課程調整，修改了教學大綱，在這些專業里增加了部分云計算大數據相關的課程，根本不能形成良性的云計算與大數據學習系統。甚至還有部分高職院校由于找不到同類院校的專業課程體系來借鑒或參考，就直接生搬硬套本科的云計算大數據專業課程體系作為自己學校的專業課程體系對學生開放，其情形可想而知。如早期汕尾職業技術學院在該專業方向建設過程中也是走了不少彎路，嘗盡了苦頭，其中最突出的問題是課程設置隨意、課程銜接不科學、學時安排不合理、政校企互動交流少等，導致專業課程體系內部結構出現諸多不適，最終結果是累了教師，苦了學生。

2 結合CDIO理念構思云計算與大數據課程體系

CDIO作為一種新型的工程教育模式傳人我國，在培養學生的技術知識與推理能力，個人職業技能與職業道德，團隊協作與交流，企業與社會的構思（conceive，C）、設計（design，D）、實現（implement，I）和運作（operate，O）方面均取得了良好的效果，在該教育模式下培養出來的學生深受社會與企業歡迎[3]。依據CDIO這種先進的教育理念展開對高職院校云計算與大數據課程體系建設的探討，將會給該課程體系建設提供有益的借鑒與啟發。

3 結合CDIO理念規劃云計算與大數據課程體系

CDIO人才培養的理念為：培養出來的學生是能滿足行業相應崗位要求的專業技術型人才。職業教育應該勇于創新教育理念，大膽改革傳統的“厚基礎，寬口徑”教育觀念。

3.1 云計算與大數據人才市場供需關系和崗位分布情況

云計算大數據時代的到來，對IT人才的培養提出了新的要求和挑戰，近期通過搜錄國內外大小知名的招聘網站及多家云計算和大數據行業門戶網站的數據發現，許多公司及部門都在大量發布招聘云計算與大數據人才相關的職位，可見崗位需求很大[4]。圖1展示了云計算與大數據領域崗位需求的大致情況，從圖1中可以非常清晰地發現云計算與大數據產業對專業崗位技術要求屬于“金字塔形”，需要大量的底層操作人員，高職類學生將有望成為這一職業崗位的主力軍，然而從目前人才市場的供需比發現，知識型人才與技能型人才成“倒金字塔形”，人才供給結構極不均衡，且“倒三角”的這種人才結構在短期內仍無法扭轉形勢以滿足“金字塔形”的人才需求。因此，云計算和大數據已經不僅是行業技術革新的問題，更是職業教育改革創新的問題，應大力發展云計算與大數據職業教育，以培養一批新IT人才，用于適應新一代信息產業發展的需要。

3.2 高職院校云計算與大數據專業方向定位及服務去向

（1）云計算技術與應用：注重培養能夠為企事業單位提供具有部署云計算平臺、基于云端的網站開發與管理、云實施和應用以及云計算軟件測試、運維等能力的學生。畢業生可從事在云系統應用開發商或云服務提供商企業進行云計算系統及應用的軟件測試、管理和基于云端的網站開發與維護等工作，同時還可把云計算售前與售后服務工作作為有可能今后從事輔助崗位的選擇。此外，該專業畢業的學生仍可勝任各企事業IT部門的日常工作，提供了更寬的就業渠道。

（2）大數據技術與應用：注重培養能夠為企事業單位提供具有能夠進行日常數據庫管理，特別是具有大數據系統搭建、管理、運維能力的學生。畢業生可在各種電子商務企業、應用服務提供企業、大數據應用開發企業以及企事業單位的IT部門進行各種計算機系統，特別是大數據系統中，從事搭建、設置、管理和運維等工作。

圖1 云計算與大數據領域崗位需求大致分布情況

4 結合CDIO理念實現云計算與大數據課程體系設置方案

3.3 創新高職院校云計算與大數據課程教學模式

（1）采用“平臺+模塊+實踐”的課程教學模式培養學生，突出工科教學特點[5]。

（2）按角色、多階段、分層次，遵循學生學習的自然規律及認知規律，培養學生實際動手能力[6]。探討每一階段、每一層次學生具體掌握的能力和真實的實戰能力，最大化挖掘學生的內在潛力，并把這一模式進行多輪反復設計和論證，形成優秀的設計模式，提供給更多高職院校參考，服務師生，提高教學質量。

CDIO突出以能力為本位，重點培養學生的技術知識、職業技能、職業素養和團隊協作等能力。因此，為保證高職教育云計算與大數據課程體系設計的合理性，將方案分為4個階段：第一、二學期為專業基本素質培養階段，即“平臺”階段;第三、四學期為專業能力培養階段，即“模塊”階段;第五學期為專業綜合素質培養階段，即“綜合模塊”階段;第六學期為專業實習階段，屬于“實踐”階段。同時為保證學生有足夠的時間練習、提高實際動手操作能力，在每一學期末專門開設實踐專周供學生提高熟練度和有效強化知識點。

教育部于2015年10月下發的普通高等學校高等職業教育專業目錄中明確允許高職院校于2016年可以增設云計算技術與應用專業并招生，而大數據技術與應用專業方向仍掛靠在計算機技術及應用專業下。據此，本文按照教育部精神也將該課程體系分為兩個部分進行研究，其課程體系的設置結構規劃圖分別如圖2和圖3所示。

圖2和圖3將課程體系描述為三大能力：基礎能力、2級應用開發能力和3級應用開發能力。課程類型分為公共基礎課、專業基礎課、專業拓展課和專業核心課，突出實操和實訓環節，以實踐貫穿整個課程體系。課程體系的構成、學分、學時分配比例會受當地教育水平如師資力量、學生情況、實訓環境、校企合作及政府指引等方面的影響。因此，如何合理設計好課程類別，切分好公共基礎課和學科基礎課所用的學時，計劃好專業核心課和拓展課的學時分配并突出高職院校的辦學特色，組織安排好實踐專周和實訓強化月的學習，以及踏實提高學生就業競爭實力、提升專業幸福指數等，都是我們一線教師要認真思考的問題。

圖2 云計算技術與應用專業課程體系規劃圖

圖3 大數據技術與應用方向課程體系規劃圖

5 結合CDIO理念實施云計算與大數據課程體系

CDIO培養大綱要求使學生畢業后具有明顯的工科素質能力，其生命周期是以產品研發到產品運行的全過程，突出學生學習過程的主動性與實踐性，強調課程體系中各門課程的有機結合與聯系[7]。云計算與大數據的工作模式具有明顯的工科特征，因此在課程體系實施過程也應突出其工科特性，發揮職業特長，為產業輸送素質好、技術好、做得好、學得快的云計算與大數據現代化“藍領”人才，使學生畢業后就能快速地融人社會并與市場實現無縫對接。

5.1 云計算與大數據課程體系實施模式

CDIO的教育核心理念就是讓學生在完成工程項目的同時就能掌握相關知識點，所有課程的設計都是圍繞著項目開展，使整個課程體系有機、系統地結合，突出“做中學、做中教、做中會”的職業教育教學特色。由于云計算與大數據技術處于快速成長期且又是信息前沿技術， CDIO理念讓學生在學習過程中就能體驗到相關產品和技術的應用，能很好培養出學生對專業的認知與情感。

在該課程體系實施過程中，采用“1+3≥1”課程體系實施模式，一些課程會在不同學期重復開出，課程名稱雖然相同或相似，但由于處于認知周期的不同階段，其課程的內容實際上是螺旋式上升的。由于把原來按照學科邏輯構建的課程拆分為若干個課程，可能出現知識的重復或者知識的碎片化。知識的重復問題比較好處理，已經在上次學習過的內容學生自己復習就可以了;至于知識的碎片化問題可以通過教材的系統性和完整性來解決，學生通過3次課程學習并借助教材可以逐步形成并完善自己的知識體系。課程體系實施周期如圖4所示。

“1+3≥1”中的第一個“1”——全院性公共課平臺，由教務處統一管理。包括公共課程、人文社會科學基礎課程、自然科學基礎課程。該平臺范圍內的課程主要是教育部和省教育行政部門規定開設的課程，這類課程主要是培養學生的綜合素質能力。

中間的“3”——專業課程組模式，即職業需求的專業基礎課和核心課，采用低、中、高模式向上推進。在實施過程中，低年級的學生做初級層次問題和項目，高年級的學生做綜合層次問題和項目，體現從“簡單”到“中等”再到“復雜”的過程。以基于項目式學習（project-based learning，PjBL）模式為主，輔以基于問題式學習（problem based learning，PBL）、基于案例式學習（case based learning，CBL）模式來開展教學，以學生為中心、項目為載體，注重培養學生通過團隊或小組協作的方式完成任務或產品，提高自主學習、自主探究等能力的訓練[8]。

最后的“1”——人才出口，把培養高專技（高素質、專業強、技能熟）人才作為目標，以滿足市場對人才的定義和需求。

圖4 課程體系實施周期

5.2 云計算與大數據課程體系實施過程中面臨的突出問題

在開展云計算與大數據專業課程體系建設時，除了要圍繞高職教育人才培養方案進行制定，還要密切關注云計算與大數據人才市場的需求和科技發展動向及時調整課程體系方案，以適應市場的變化[9]。目前，在該課程體系建設過程中面臨3個迫切需要解決的問題：

（1）適合高職教育的云計算與大數據教材匱乏。無論是建設好一個專業還是制定好課程體系以及教師組織好一門課程的教學，都離不開好的教材、教參和課程教學資源等。由于早期只有少數高職院校開設云計算與大數據課程，所以市面上很難找到一本適合高職院校師生使用的教材，可用的教學資源就更少，大部分都是由一線教師從網上收集整理后提供給學生使用，內容不全且知識碎片化，難成體系，嚴重阻礙了專業的可持續發展。為使該專業能健康發展，我們課題組在2014年和2015年連續出版了兩本適合高職教育的云計算與大數據人門教材——《云計算與大數據技術》和《云計算和大數據技術實戰》，同時還提供豐富的課堂教學資源，并將于今年再編寫一本云計算與大數據普適教材，為完善該課程體系盡綿薄之力。

（2）學校、行業、企業、政府共建課程體系有待加強。云計算與大數據作為時下最時髦、最前沿的IT技術，其課程體系的制定更需要行企政等多方參與，以市場需求為導向剖析職業發展，使一線產業所需的新技術、新知識、新設備和新標準等源源不斷地充實到課堂教學中。同時，教師也要積極參與行企政等部門的交流與合作，教師只有做到與時俱進才能保證教出的學生掌握最新、最實用的知識與技術。但由于受制于地方人力、物力和財力等因素，而且各地經濟、技術發展水平差異很大，所以校方應積極主動謀求所有可能與行企政等合作與發展的有效途徑。

（3）缺乏有項目經驗的云計算大數據教學團隊。教學團隊是課程體系的制定者也是執行者，關乎專業建設的成敗。經調研發現，高職院校教授云計算大數據相關課程的教師大多是從計算機相關專業引進的或是一些大學剛畢業的研究生，缺少在云計算大數據領域一線鍛煉的經歷。因此，提高工科教師的實踐技能或引人有豐富工作經驗的行業、企業工作人員兼職教學迫在眉睫。只有打造好有項目經驗的云計算大數據教學團隊，才能牢牢把握住課程體系建設的思路與方向，使培養的學生具有明顯的專業特長，有效地規避培養人才過程中出現同質化的問題[11]。

6 結 語

如何制定合理可行的云計算與大數據課程體系，是目前眾多高職院校都在思考和研究的問題。針對該問題，結合汕尾職業技術學院云計算技術專業方向開設的實際情況，并以CDIO工程教育理念為主線制定出具有職業特色的云計算與大數據課程體系。該課程體系的基本框架是我們課題組近兩三年對實際教學過程不斷改革與總結、研究與創新制定出來的，當然，我們還會在下一步采取更有深度和廣度的研究，使該課程體系有更大的彈性空間，以適用于更多的教育機構與群體。

[1] 李國杰, 程學旗. 大數據研究: 未來科技及經濟社會發展的重大戰略領域——大數據的研究現狀與科學思考[J].中國科學院院刊, 2012(6): 647-657.

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[6] 羅福強, 熊永福. 基于CDIO的云計算與大數據專業人才培養方案[J]. 計算機教育, 2015(1): 52-56.

[7] 黃曼綺, 武志學. 基于CDIO的云計算專業導論改革[J]. 計算機教育, 2015(9): 79-82.

[8] 劉廣平, 陳立文, 李嫄. 國外基于項目式學習的教學模式研究述評[J]. 高等建筑教育, 2014, 23(4): 44-50.

[9] 郭劍嵐, 陳俞強, 胡選子, 等. 高職院校課程體系建設與實踐研究[J]. 計算機教育, 2014(12): 51-54.

[10] 李偉娟. 關于高職教育課程體系建設的探索[J]. 職教論壇, 2012(32): 46-49.

[11] 韓洪文, 田漢族, 袁東. 我國大學教學模式同質化的表征、原因與對策[J]. 教育研究, 2012(9): 67-72.

（見習編輯：張 勛）

1672-5913(2017)01-0047-06

G642

廣東省高等職業教育質量工程教育教學改革項目（GDJG2015245）；廣東省信息技術教指委教改項目“高職院校云計算與大數據專業人才培養模式創新與實踐研究”（XXJZW2015002）；全國高等院校計算機基礎教育研究會2016年度高職科研規劃縱向課題“基于CDIO理念的云計算技術與應用專業課程體系與課程標準建設研究”（2016GHB02025）；廣東省高等教育學會高職高專云計算與大數據專業委員會教育科研課題（GDYJSKT16-01、GDYJSKT16-03）；汕尾職業技術學院科研處重點課題（SWKT15-002）。

謝志明，男，講師，研究方向為云計算與大數據、算法設計，swxzm2013@126．com。