基于OBE-CDIO理念的“大數據存儲”課程產教融合實踐教學研究

盧坤菲 韓林芮 李雪真

摘要：以工程人才能力培養為導向，從培養目標、課程設計、平臺建設、課外實踐活動、質量監控和推進形式等6個方面研究基于OBE-CDIO理念的大數據技術專業課程產教融合實現技術路徑。以大數據存儲課程為例闡述實踐教學實施過程，教學實踐結果表明，該模式提高學生的工程實踐能力，滿足行業對大數據存儲人才的需求。

關鍵詞：OBE；CDIO；大數據存儲；產教融合；實踐教學

中圖分類號：TP391? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）07-0146-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0 引言

隨著大數據技術的蓬勃發展，社會對新時代數據人才的需求持續增加。國家第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要指出，作為數字經濟的核心引擎，數據要素已經成為與土地、勞動力、資本和技術并列的五大生產要素之一[1]。工業和信息化部《“十四五”大數據產業發展規劃》作出培育壯大大數據等新興數字產業的明確部署和行動綱領。預計到2025年，我國大數據核心人才缺口將高達230萬[2]。在新工業時代背景下，產教融合成為促進工程技術教育與產業發展雙贏的育人模式。在產教融合的背景下，引入產出導向教育（Outcomes-based Education，OBE） 理念和工程教育模式CDIO成為我國高等職業教育改革的重要思想[3]。OBE教學是基于產出的教學理念，明確學生畢業需要掌握的知識和技能體系。CDIO是以工程項目為載體培養學生工程能力的教育模式，CDIO分別代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）[4]，將OBE理念和CDIO工程教育模式結合引入產教融合背景下的課程教學可推動工程技術人才綜合能力培養[5]。因此，以大數據技術專業的核心課程大數據存儲為例，研究基于OBE-CDIO理念的課程產教融合實踐教學方案。

1 基于OBE-CDIO理念的大數據技術專業課程產教融合實現技術路徑

廣東生態工程職業學院大數據技術教研室始終堅持以學生為中心的教學理念和工學結合的教育模式，與廣東軒轅網絡科技股份有限公司合作共建校外實踐教學基地，根據《國務院辦公廳關于深化產教融合的若干意見（國辦發〔2017〕95號）》的要求，參考王春林學者的產教融合機制模型[6]，結合廣東生態工程職業學院具體情況，設計產教融合實現路徑如圖1所示。

高校、企業和學生三方為參與主體，校企導師各取所長在育人的各個環節發揮不同職能。基于OBE產出導向教育理念，綜合國家戰略、行業人才需求、崗位技能要求和立德樹人根本任務，確定課程目標。

依據培養目標進行課程設計，基于CDIO工程教育理念設計項目化的學習情景承載實踐教學內容，項目案例由企業需求、教師科研項目和學生技能競賽等內容轉化，開發課程配套活頁教材，組織開展CDIO模式的實踐教學活動，培養學生的崗位綜合能力。完善評價體系衡量教學效果和引導教學方向。

在平臺建設方面，本課程采用混合式教學，校企合作建設SPOC在線課程平臺和在線實踐教學平臺，前者側重呈現文檔、視頻、作業等教學資源和開展線上互動活動，滿足學生對理論的學習需求，后者側重實踐項目虛擬仿真，部署在線開發環境和實踐項目任務工單，滿足學生對技能學習的需求。與企業合作共同建設校外實踐教學基地，充分滿足學生對崗位的認知與實踐需求。

搭建雙師指導的課外實踐體系。基于OBE產出教育理念，以企業導師和校內專業課教師為指導團隊，構建專業技能競賽、大學生創新創業項目、實習項目和素質教育項目的校外實踐體系。在專業競賽中錘煉技能，在創新創業項目中實現教學成果化，在實習項目中強化崗位實踐技能，在素質教育項目中融入思政教育應用技術服務社會，培養學生的實踐技能和綜合素質。

監控產教融合工作保障質量。由學校制定產教融合的規范管理制度和激勵政策，保障產教融合工作規范運作，激勵更多教師和企業參與協同育人。監控培養流程的完整性，教學團隊嚴格按照CDIO四階段開展實踐教學活動，保障學生工程實踐能力的培養質量。廣泛收集包括學生、教學督導、合作企業和應屆畢業生用人單位的評價反饋，教學團隊反思整改動態調整優化課程設計，培養產出更符合崗位需求的技能人才。

為推進產教融合工作，在學校層面建立產教融合工作機構負責統籌規劃，明確合作企業與教學部門的工作職責和任務。企業與教學團隊定期開展教研活動，研討優化課程設計以覆蓋培養目標。每學年組織師資培訓，提高教學能力和新技術實操技能。

2 大數據存儲產教融合實踐教學案例

2.1 課程目標

“大數據存儲”是高職大數據技術專業大二下學期開設的專業核心課。隨著智慧中國建設的發展，在線項目都離不開包括計算資源、存儲資源和網絡資源三大基礎資源池的支持，能夠支撐大數據海量存儲的MongoDB數據庫成為當今最熱門的非關系型數據庫，是阿里云、騰訊云等廠商提供的三大云數據庫存儲方案之一，因此“大數據存儲”課程選用MongoDB作為主要教學技術。基于OBE產出理念，根據大數據技術專業人才培養方案、社會需求和崗位技能要求，校企教學團隊共同研討確定本課程目標是：掌握分布式數據庫技術、實現分布式數據庫集群環境的構建和配置，運用大數據技術，實現分布式文件系統的構建和配置；具備非結構化數據庫的使用能力，能利用MongoDB存儲海量文檔型數據并熟悉MongoDB開發接口；具有愛國情懷、工程實踐精神和探索創新等素養，培養高素質大數據存儲技能人才。

2.2 實踐教學項目

依據課程目標設計課程知識體系結構，基于CDIO工程教育理念設計項目化的實踐教學內容，主要有圖書館和冬奧會獎牌榜兩大學習情境，項目任務由校企合作開發，深入淺出地培養數據庫工程師崗位的綜合能力。并在教學過程中有機融入家國情懷、科學精神、專業倫理與品格塑造等思政元素，落實立德樹人根本任務。每個實踐教學項目有針對性地培養技能。項目1：MongoDB服務器配置（基于Windows和Linux環境部署MongoDB） ；項目2：北京冬奧會中國隊首金牌數據的插入（創建集合和插入簡單文檔）；項目3：北京冬奧會中國隊獎牌榜數據的插入與更新（復雜文檔的插入與更新）；項目4：圖書館數據的創建時間獲取與數據刪除（ObjectID應用、刪除文檔）；項目5：中國隊獎牌榜數據的簡單查詢（普通查詢、條件查詢）；項目6：圖書館數據復雜查詢（數組查詢、查詢操作符應用）；項目7：中國隊獎牌榜指定字段的數據校驗與原子性操作（數據校驗與原子性操作）；項目8：中國隊獎牌榜數據的簡單聚合統計（簡單聚合函數、aggregate聚合操作）；項目9：中國隊獎牌榜數據的映射規約統計（MapReduce應用）；項目10：存取冬奧會視頻（GridFS大文件存取）；項目11：搭建獎牌榜數據庫副本集（MongoDB副本集的搭建）；項目12：搭建獎牌榜數據庫分片集群（MongoDB分片集群搭建）。

2.3 實踐教學資源建設

校企合作開發課程資源，在職教云平臺建設：1） 課程教學文件。包括課程大綱、教師授課教案、實驗指導書和習題等電子文檔資源。2） 微課視頻資源。包括每章節均提供校內教師錄制的理論視頻和企業導師錄制的實操視頻。3） 課程拓展資源。包括知識圖譜、思維導圖和參考文獻等。校企合作建設在線實踐教學平臺，依托合作公司的軒轅智慧實驗平臺部署MongoDB數據庫環境，建設課程實驗實訓資源，包括數據模型、在線實驗項目和項目源代碼文件。

2.4 搭建課內混合式教學體系

本課程采用線上與線下教學相結合的混合式教學模式，應用職教云共享課程平臺發布學習任務、發布學習資源、檢驗學習成果等課程相關內容，通過騰訊會議連線企業導師實時講解實戰技巧和點評優化，利用軒轅智慧實驗平臺學生可隨時啟動數據庫環境，根據在線任務工單的指引完成任務，達成實踐項目學習成果。在整個教學過程中，交叉采用了多種教學模式，加強互動機制與移動學習模式建設，促進學生、校內教師與企業導師緊密溝通，滿足學生個性化學習需求。

2.5 課內實踐教學實施

以項目11搭建獎牌榜數據庫副本集為例，闡述大數據存儲課程按照CDIO工程教育模式開展課內實踐教學活動。

首先，構思階段（C） ，師生共同研討課內教學項目需求，構思分解任務：1） 確定集群節點數量。2） 配置主從節點。3） 添加選舉節點。4） 驗證復制集同步。5） 驗證自動故障轉移。

在設計階段（D） ，校內教師指導學生查閱資源，根據任務工單設計項目實施方案，包括：流程圖、關鍵技術、測試方案、成員分工職責等。

在實現階段（I） ，學生觀看企業導師錄制的“副本集搭建”實戰技巧微視頻，突破技術難點。學生團隊按照設計方案協作實現項目需求，根據選舉原理設置配置3個節點的集群，以副本集模式開啟實例后，連接任意一個節點進行主從節點的初始化配置，將未參與初始化的節點添加為選舉節點。再進行兩個測試任務驗證：首先在主節點插入任意文檔，在從節點查詢數據同步情況。然后手動關閉主節點故障，驗證副本集的自動故障轉移有效。實施過程中，校內教師引導學生注意代碼編寫規范，錘煉工匠技能。

運作階段（O） ，各個小組運行代碼匯報實踐效果，交流心得。學生互評推選優秀方案，互相學習取長補短。可根據情況實時連線企業導師，師生共同探討改進措施和優化重構的代碼。校內教師做課堂總結，并布置拓展任務，引導學生探索創新，實現知識到成果的轉化。組織開展工程教育模式的實踐教學，培養學生工程素質、團隊協作、解決問題的綜合能力。

2.6 課外實踐活動

教師團隊協作指導學生課外實踐活動。學生參加本課程融通的技能競賽，如信息素養大賽和大數據技術與應用學生技能競賽，校內專業課教師指導學生查閱文獻資料學習競賽考點的技術理念并加強相關能力的訓練，企業教師輔助分享實戰技巧，指導學生突破新技術應用難點。在創新創業項目方面，企業導師提供項目需求，指導學生應用所學知識開發分布式數據庫管理系統參加大學生創新創業項目，實現教學成果化。在實習就業項目中，企業導師指導學生在數據庫工程師崗位技能實踐，校內教學輔助學生歸納崗位就業的能力需求，明確奮斗方向。在素質教育項目中，校內教師與輔導員指導學生參加三下鄉活動，應用所學技術為農產品電商搭建MongoDB數據庫管理系統，提供技術咨詢服務，鍛煉學生實踐技能、解決問題能力和職業素養。

2.7 課程評價體系

設計多元教學評價體系，過程性評價將與“課前、課中、課后”環節相結合，課堂參與度與CDIO工程教育四階段相結合，實踐技能和職業素養相結合。平臺、學生、教師和企業導師各占比25%，針對知識、能力、素質目標進行評價。教師錄入線下成績，結合在線平臺成績，根據權重自動計算學生總評成績。

3 結束語

產教融合實踐實現技術路徑包括培養目標、課程設計、平臺建設、課外實踐活動、質量監控和推進形式等6個方面。通過OBE產出理念設計人才培養目標，校企共同研討，根據崗位要求和技術發展，以項目化形式設計課程內容，整理文檔、視頻、源碼、實訓項目等資源，建設在線教學與實踐平臺。結合課程特色，將CDIO工程教育模式融入實踐項目的教學環節，培養學生工程實踐素養、解決問題能力和團結協作精神。選取多樣化的課外實踐活動錘煉實踐技能，激發創新思維，提高職業素養。實踐反饋，基于OBE理念和CDIO工程教育模式的課程產教融合實踐教學可有效推動高素質工程技能人才的培養。

參考文獻：

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[6] 王春林，夏建軍.基于OBE-CDIO理念的地方應用型本科工科專業產教融合機制模型建構[J].赤峰學院學報：自然科學版，2021，37（4）：92-97.

【通聯編輯：唐一東】