大數(shù)據(jù)時代計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

糜學(xué)琴　葉苗

摘要：大數(shù)據(jù)時代的來臨使得各行各業(yè)對相關(guān)人才的需求日益劇增，針對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法滯后于大數(shù)據(jù)時代發(fā)展要求的現(xiàn)狀，通過改革計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，搭建大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，利用大數(shù)據(jù)和云計(jì)算平臺為學(xué)生制定個性化實(shí)驗(yàn)要求。借助校企合作，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和方法，培養(yǎng)順應(yīng)大數(shù)據(jù)時代發(fā)展需求的應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；大數(shù)據(jù)；云計(jì)算平臺

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）04-0263-02

隨著計(jì)算機(jī)時代的發(fā)展，信息爆炸已經(jīng)積累到了一個開始引發(fā)變革的程度。它促使全球的數(shù)據(jù)規(guī)模和種類迅速增長，從而迎來了大數(shù)據(jù)時代。大數(shù)據(jù)與云計(jì)算聯(lián)系密切，是構(gòu)成信息化世界的基本元素，廣泛應(yīng)用于學(xué)術(shù)界、各行各業(yè)乃至政府機(jī)構(gòu)。

我國高校是培養(yǎng)人才的搖籃，應(yīng)從高校著手，培養(yǎng)適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的人才，以滿足社會需求。在這個過程中，與大數(shù)據(jù)息息相關(guān)的計(jì)算機(jī)學(xué)科將發(fā)揮巨大推動作用。計(jì)算機(jī)學(xué)科是關(guān)于計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和制造的學(xué)科，計(jì)算機(jī)技術(shù)則側(cè)重于研制計(jì)算機(jī)和研究如何利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行事件分析處理的方法。計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)的主要目的，是讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)相關(guān)的基礎(chǔ)知識，受到科學(xué)研究訓(xùn)練，能熟練地分析已有的理論、技術(shù)和方法并具有一定的創(chuàng)新能力。因此，從高校計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考慮，改善高校人才培養(yǎng)重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)狀，完善符合大數(shù)據(jù)時代的培養(yǎng)機(jī)制顯得尤為重要。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種借助于實(shí)驗(yàn)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證理論知識的實(shí)踐性教學(xué)方法。它有別于灌輸式教學(xué)，能夠讓學(xué)生深入理解理論知識，形成知識體系，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，從而使自身綜合實(shí)踐能力得以提高。在大數(shù)據(jù)時代，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種與行業(yè)和科研前沿結(jié)合，培養(yǎng)具有創(chuàng)新實(shí)踐能力人才的重要手段。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，偏重于對所學(xué)知識的驗(yàn)證，學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)，根據(jù)書上規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟和方法，完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。它不能滿足大數(shù)據(jù)時代的需求，嚴(yán)重阻礙了大數(shù)據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)計(jì)劃的推進(jìn)。目前，計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題主要表現(xiàn)在以下方面：

1.目前，大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還處在基本概念的了解階段。這一階段主要完成驗(yàn)證性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而大數(shù)據(jù)分析主要依靠云計(jì)算平臺，這一實(shí)驗(yàn)條件的缺少使得在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中較少涉及可以鍛煉學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容脫離行業(yè)與科研前沿。因此，結(jié)合大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展需求，開發(fā)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)以提高學(xué)生創(chuàng)新能力和動手操作能力迫在眉睫。

2.隨著大數(shù)據(jù)時代發(fā)展步伐的不斷加快，大數(shù)據(jù)人才的需求與日俱增，部分高校已有的實(shí)驗(yàn)條件不能很好地滿足大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)的需要，因此，高校人才培養(yǎng)容易出現(xiàn)脫節(jié)。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段有待改革。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生僅需要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，循序漸進(jìn)地完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不需要創(chuàng)新性思考。而大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與行業(yè)和科研前沿密切結(jié)合，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和動手操作能力。顯然，采用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不能培養(yǎng)出順應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的人才。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段的改革是當(dāng)務(wù)之急。

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一化。在高校的學(xué)分制管理模式下，大學(xué)生學(xué)習(xí)方式更為多樣化，自由支配的時間更充足，上課時間也更為靈活。但是，很多高校計(jì)算機(jī)專業(yè)僅僅開設(shè)和專業(yè)課相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課，并且，實(shí)驗(yàn)室的開放時間不夠靈活。這不利于學(xué)生充分利用資源自主學(xué)習(xí)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。所以，實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式也應(yīng)在原有模式上有所改革與創(chuàng)新，以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，為學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐提供良好的環(huán)境。

二、大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

（一）改革目標(biāo)

在大數(shù)據(jù)時代，通過依托大數(shù)據(jù)和云計(jì)算平臺搭建實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，利用校企合作，改革計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和考核方法，完善實(shí)驗(yàn)室的開放制度，為學(xué)生創(chuàng)建良好的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境，結(jié)合科研和行業(yè)前沿，引導(dǎo)學(xué)生自主創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)協(xié)作，培養(yǎng)適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的應(yīng)用型專業(yè)人才。

（二）改革內(nèi)容

1.以云計(jì)算為依托，搭建大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。基于云平臺，構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，建立虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，構(gòu)建在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，利用Hadoop和HDFS進(jìn)行大數(shù)據(jù)的管理、分析和存儲，記錄學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)展、互動情況、自主學(xué)習(xí)進(jìn)度等信息，分析學(xué)生的知識體系和已有知識的理解程度，幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺，結(jié)合不同學(xué)生的不同特點(diǎn)，制定個性化實(shí)驗(yàn)要求，因材施教，啟發(fā)式指引不同層次學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。

2.利用校企合作為有效途徑。很多高校因?yàn)槟承┛陀^原因沒能很好地提供真正的大數(shù)據(jù)環(huán)境給學(xué)生，而僅僅依靠偏向于理論的教育，很難培養(yǎng)出符合大數(shù)據(jù)時代需求的實(shí)用型人才，所以大數(shù)據(jù)時代計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須強(qiáng)調(diào)與企業(yè)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。一方面，積極聘請企業(yè)中有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的專家到學(xué)校授課，使得學(xué)生有機(jī)會接觸工程項(xiàng)目，緊跟企業(yè)和社會發(fā)展，把握市場需求脈搏，積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。另一方面，希望校企合作的企業(yè)為學(xué)生提供實(shí)習(xí)機(jī)會，給予優(yōu)先錄用機(jī)會，以提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的積極性。

3.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研前沿密切相關(guān)，研究式學(xué)習(xí)方式很重要。因此，應(yīng)當(dāng)改變傳統(tǒng)的一人一機(jī)、按部就班的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，采用團(tuán)隊(duì)式、研究式和自主式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。例如，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，借助創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目平臺，鼓勵學(xué)生2～4人一組，自主進(jìn)行項(xiàng)目選題，制定具體實(shí)驗(yàn)方案，協(xié)作完成項(xiàng)目并以論文和答辯的形式進(jìn)行項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)匯報(bào)。在大數(shù)據(jù)迅速發(fā)展的背景下，相關(guān)科技競賽也逐漸開展，例如全國云計(jì)算設(shè)計(jì)應(yīng)用大賽、全國大學(xué)生大數(shù)據(jù)競賽等，老師要多鼓勵學(xué)生參加這類科技競賽，以賽促學(xué)、以賽代練。通過多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、設(shè)計(jì)方案以及總結(jié)、歸納、撰寫論文的能力，從而提高學(xué)生的科研能力，滿足大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展需要。

4.改革實(shí)驗(yàn)考核方法。結(jié)合不同實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，設(shè)置彈性的實(shí)驗(yàn)考核方法。基礎(chǔ)訓(xùn)練類實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生利用指定方法驗(yàn)證已有的理論知識，旨在考察學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ@類實(shí)驗(yàn)成績應(yīng)以學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解以及實(shí)際操作能力為依據(jù)。綜合設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)成績以項(xiàng)目的任務(wù)指標(biāo)為參考，通過答辯、論文等形式進(jìn)行考核，最終成績經(jīng)過答辯小組審核，可認(rèn)定為相關(guān)環(huán)節(jié)學(xué)分。研究型實(shí)驗(yàn)，根據(jù)學(xué)生興趣和能力自主選擇項(xiàng)目題目，項(xiàng)目的方案、方法的設(shè)計(jì)和作品的制作均由學(xué)生自主完成，最后提交科研論文或技術(shù)總結(jié)。依據(jù)學(xué)生申請專利、科研論文發(fā)表、各類獲獎等情況考核。改革實(shí)驗(yàn)考核方法，充分調(diào)動學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的積極性，提供實(shí)踐能力，滿足社會需求。

5.完善實(shí)驗(yàn)室開放管理制度，為學(xué)生提供靈活的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。大數(shù)據(jù)時代需要學(xué)生具備創(chuàng)新能力和較強(qiáng)的實(shí)踐以及科研能力，因此，開放實(shí)驗(yàn)室是高校計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這種模式將會為不同的學(xué)生提供適合自身的實(shí)踐時間和自主實(shí)驗(yàn)探索的空間，充分培養(yǎng)了學(xué)生自主研究探索的能力。同時，還節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室資源，使其得到了最大程度的利用。大數(shù)據(jù)時代背景下，應(yīng)將開放式實(shí)驗(yàn)室管理制度與日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合，列為實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃。應(yīng)鼓勵實(shí)驗(yàn)老師把實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研工作聯(lián)系起來，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用科研的方法和手段，保證開放式實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。

三、特色總結(jié)

大數(shù)據(jù)時代背景下，計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革特色為：（1）以云計(jì)算為依托，搭建大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，為學(xué)生制定個性化實(shí)驗(yàn)要求，滿足不同層次學(xué)生的需求；（2）校企結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與行業(yè)發(fā)展和科研前沿結(jié)合，為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生提供工程實(shí)踐機(jī)會，順應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展需求；（3）改革以往單一的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，開放實(shí)驗(yàn)室，利用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目和各類大數(shù)據(jù)競賽，引導(dǎo)學(xué)生對大數(shù)據(jù)發(fā)展動態(tài)的關(guān)注，啟迪學(xué)生科研思維，提高科研方法，培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新、動手操作、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等綜合能力；（4）改革實(shí)驗(yàn)考核制度，結(jié)合不同實(shí)驗(yàn)的要求設(shè)置彈性考核制度，調(diào)動學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性。

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