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(huì)發(fā)展之中，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為信息時(shí)代的新石油，因此，作為高職院校，也必須推動(dòng)大數(shù)據(jù)技術(shù)課程教學(xué)的有序開(kāi)展，從而使得學(xué)校本身適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)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(píng)價(jià)等多個(gè)角度進(jìn)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(dòng)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(shí)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(dá)，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)都需要運(yùn)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(jī)構(gòu)估計(jì)，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大約需要180萬(wàn)以上的大數(shù)據(jù)人才，然而從目前的情況來(lái)看，我國(guó)只有30余萬(wàn)大數(shù)據(jù)人才，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足市場(chǎng)需求，因此，亟需推動(dòng)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(lái)工程領(lǐng)域教育改革的重要成果，其中，CDIO中的四個(gè)字母分別代表構(gòu)思（conceive）、設(shè)計(jì)（design）、實(shí)現(xiàn)（implement）和運(yùn)作（operate），CDIO貫穿了產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行的整個(gè)生命周期，并且借助CDIO教學(xué)模式，可以讓學(xué)生對(duì)于實(shí)踐活動(dòng)具有更強(qiáng)的積極性和主動(dòng)性，實(shí)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(shí)能力、個(gè)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(gè)方面的指標(biāo)都能達(dá)到合格。

CDIO教學(xué)強(qiáng)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(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行融為一體，將工程學(xué)生所必須具備的基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、協(xié)作能力和系統(tǒng)能力以逐級(jí)細(xì)化的方式展現(xiàn)出來(lái)，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(duì)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(shí)現(xiàn)了教學(xué)活動(dòng)的系統(tǒng)性、先進(jìn)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(shì)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(lái)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(duì)教學(xué)所需的海量技術(shù)進(jìn)行搜集、整理和分析，從而篩選出對(duì)師生具有高價(jià)值的數(shù)據(jù)資源。從現(xiàn)實(shí)的教學(xué)活動(dòng)來(lái)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(jī)制，沒(méi)有做到對(duì)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(dòng)之中，也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)資源框架的開(kāi)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(guò)程中也缺乏資源投入，而學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中也未盡全力去了解和掌握相關(guān)知識(shí)，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(wèn)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(píng)價(jià)有待改善

教學(xué)管理可以對(duì)于教學(xué)活動(dòng)起到規(guī)范性作用，良好的教學(xué)管理活動(dòng)可以促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)的正常開(kāi)展，與此同時(shí)，可以提升教學(xué)質(zhì)量，而教學(xué)評(píng)價(jià)則對(duì)教學(xué)活動(dòng)起著引導(dǎo)作用，如果教學(xué)評(píng)價(jià)多元化，則教學(xué)活動(dòng)就會(huì)更加注重培養(yǎng)學(xué)生的全面發(fā)展，反之則會(huì)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(guò)度關(guān)注學(xué)生的成績(jī)，則學(xué)生就會(huì)為了提升成績(jī)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(guò)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(dòng)之中，存在過(guò)度關(guān)注成績(jī)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(píng)價(jià)角度來(lái)看，CDIO的運(yùn)用亟需對(duì)教學(xué)管理和教學(xué)評(píng)價(jià)進(jìn)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(dòng)[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(wèn)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(duì)伍的建設(shè)。從教學(xué)設(shè)備角度來(lái)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(jìn)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(méi)有引進(jìn)相應(yīng)的教學(xué)設(shè)備，從教師角度來(lái)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(duì)口數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域的教師，教師隊(duì)伍建設(shè)的不足也是影響教學(xué)活動(dòng)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(tái)首次播報(bào)了有關(guān)兩會(huì)大數(shù)據(jù)和春運(yùn)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(lái)越多地出現(xiàn)在公眾的視野之中，并且逐步被國(guó)家列為重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域，但是與此同時(shí)，我國(guó)的大數(shù)據(jù)人才極端缺乏，因此，大多數(shù)國(guó)內(nèi)外高校都依托自身的定位和技術(shù)支撐開(kāi)始了相關(guān)專業(yè)的申報(bào)工作，2016年，北京大學(xué)、對(duì)外經(jīng)貿(mào)及中南大學(xué)率先申報(bào)成功，截至2018年，包括各種獨(dú)立學(xué)院、高職院校在內(nèi)的250多所高校申報(bào)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(mén)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(jìn)行了探討。

3.2課程體系改革

CDIO的核心是工程實(shí)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(diǎn)，從而推動(dòng)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(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)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(duì)口的教師，因此需要選拔相關(guān)專業(yè)的優(yōu)秀教師進(jìn)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(shí)安排等客觀條件，考慮到學(xué)生的理論基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，因此并不適合直接照搬重點(diǎn)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(duì)重點(diǎn)院校的課程體系進(jìn)行借鑒，推動(dòng)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(chǎng)上對(duì)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(kāi)辦奠定良好的基礎(chǔ)。

大數(shù)據(jù)技術(shù)課程體系將整個(gè)大數(shù)據(jù)的理論知識(shí)部分分為大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jià)值（value）和快速（velocity），與此同時(shí)，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(chǔ)部分主要介紹大數(shù)據(jù)的運(yùn)行機(jī)制和相關(guān)數(shù)據(jù)模型等等，同時(shí)介紹了一些數(shù)據(jù)庫(kù)的特征和區(qū)別，包括云數(shù)據(jù)庫(kù)的介紹。最后，在大數(shù)據(jù)處理部分，主要以wordcut為例，運(yùn)動(dòng)互動(dòng)式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)模式，對(duì)Hadoop的MapReduce和HDFS的執(zhí)行原理、執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)Spark和Storm進(jìn)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(chǔ)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(duì)其進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作，此外，還要讓學(xué)生加強(qiáng)對(duì)Hadoop平臺(tái)配置流程的學(xué)習(xí)和掌握，使其能夠熟練利用該平臺(tái)進(jìn)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(chǔ)階段，首先需要對(duì)HDFS的常用操作指令進(jìn)行熟悉，尤其是Shell指令，包括Hadoop fs、HDFS dfs、Hadoop dfs等指令，而后通過(guò)Shell指令實(shí)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(dòng)、授權(quán)等等，與此同時(shí)，存儲(chǔ)階段還需要仔細(xì)分析SQL、NEWSQL和NOSQL之間的差異，并且對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)踐操作，最后結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)工具實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸送與分析，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于大數(shù)據(jù)技術(shù)課程知識(shí)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(guò)Hadoop處理平臺(tái)處理好課程數(shù)據(jù)，并且結(jié)合Wordcut項(xiàng)目來(lái)熟練掌握數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理、分布式計(jì)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(guò)程中，教師可以借助一些現(xiàn)實(shí)之中的具體項(xiàng)目來(lái)輔助教學(xué)，例如視頻網(wǎng)站的用戶愛(ài)好預(yù)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物的數(shù)據(jù)分析處理等等，在此過(guò)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(kù)，并且讓學(xué)生能夠?qū)ε幚碛?jì)算、實(shí)時(shí)批處理、交互式處理和流處理的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景能夠有更深層次的理解和把握，加深學(xué)生對(duì)于大數(shù)據(jù)技術(shù)的認(rèn)識(shí)。

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(píng)價(jià)、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(wèn)題，在接下來(lái)的論述之中，也從相關(guān)角度展開(kāi)了分析，并且提出了相應(yīng)措施。

從課程教學(xué)觀念角度來(lái)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(shí)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(lái)就業(yè)市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)轉(zhuǎn)變?cè)械慕虒W(xué)觀念，多關(guān)注學(xué)生在該課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的狀態(tài)。學(xué)校方面要樹(shù)立明確的教學(xué)目標(biāo)，以打造優(yōu)勢(shì)專業(yè)和優(yōu)質(zhì)畢業(yè)生為目標(biāo)，要么不開(kāi)辦這一專業(yè)，要么打造強(qiáng)勢(shì)專業(yè)，避免在大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)辦學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)尾大不掉的問(wèn)題。學(xué)校和教師都應(yīng)該轉(zhuǎn)變教學(xué)評(píng)價(jià)，更加關(guān)注學(xué)生在基礎(chǔ)知識(shí)能力、個(gè)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(zhǎng)和培養(yǎng)，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，從而為社會(huì)和就業(yè)市場(chǎng)提供更多優(yōu)秀的大數(shù)據(jù)人才。

學(xué)校方面需要加強(qiáng)教學(xué)管理，使得教學(xué)管理對(duì)教學(xué)活動(dòng)起到規(guī)范作用，從而使得教學(xué)活動(dòng)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(guò)程之中出現(xiàn)其他問(wèn)題，與此同時(shí)，可以做到教學(xué)管理與課程改革的同步開(kāi)展，推動(dòng)兩者的融合。從教學(xué)資源角度來(lái)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(qiáng)勢(shì)的專業(yè)品牌，另一方面，則應(yīng)該加強(qiáng)自身內(nèi)部教師的培訓(xùn)和外部?jī)?yōu)秀人才的引進(jìn)，提升大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)對(duì)口人才的招、育、用、留，以教師隊(duì)伍的建設(shè)推動(dòng)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)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(diǎn)之一，必須找好落腳點(diǎn)，把握核心發(fā)力點(diǎn)，以課程體系的改革推動(dòng)CDIO的應(yīng)用，并且推動(dòng)教學(xué)管理和教學(xué)改革的融合，實(shí)現(xiàn)基于CDIO的大數(shù)據(jù)技術(shù)課程教學(xué)活動(dòng)的有效開(kāi)展以及相關(guān)專業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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