基于移動(dòng)群智感知的大數(shù)據(jù)分析課程實(shí)驗(yàn)體系研究與探討

劉媛妮　李慧聰　段潔

摘要：針對(duì)大數(shù)據(jù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀和問題，結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐，本文提出了切實(shí)可行的教學(xué)改革方案，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高使用技能，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S能力和創(chuàng)新能力，從而為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)分析；移動(dòng)群智感知；課程改革；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，企業(yè)信息化建設(shè)從信息系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用轉(zhuǎn)移到建立大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的數(shù)據(jù)中心方面，企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)工程師的需求也逐漸增多。國外許多知名大學(xué)如卡耐基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院都開設(shè)了數(shù)據(jù)學(xué)專業(yè)，國內(nèi)的一些著名大學(xué)也相繼開設(shè)了大數(shù)據(jù)分析課程。因此，在高校推廣、建立大數(shù)據(jù)分析系列課程，培養(yǎng)大數(shù)據(jù)分析人才已迫在眉睫。

一、大數(shù)據(jù)分析課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

當(dāng)前大數(shù)據(jù)分析課程教學(xué)存在的問題主要有以下幾點(diǎn)：

第一，數(shù)據(jù)源缺乏，數(shù)據(jù)不具有背景意義。現(xiàn)有用于分析的數(shù)據(jù)大都基于已有的數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)的真實(shí)性、數(shù)據(jù)質(zhì)量無法考證，且缺乏相關(guān)的背景意義，對(duì)數(shù)據(jù)分析過程中的場景推斷缺少輔助作用。

第二，數(shù)據(jù)分析的方法與目的本末倒置。目前大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)思路大都是對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)分析方法的驗(yàn)證而不是利用這些方法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘。

第三，靜態(tài)數(shù)據(jù)不具有可持續(xù)性。目前用于數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)大都是靜態(tài)的、一成不變的，無法跟上日益發(fā)展的數(shù)據(jù)分析技術(shù)的步伐。

第四，學(xué)生課堂參與度較低。學(xué)生對(duì)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容了解不夠深入，最終導(dǎo)致其對(duì)課程學(xué)習(xí)的參與興趣大打折扣。

二、教學(xué)改革的具體思路及目標(biāo)

1.教學(xué)改革具體思路

基于以上問題，本課題以開發(fā)某些典型的實(shí)際應(yīng)用（如人群密度監(jiān)測、用戶社交行為、交通狀況、環(huán)境監(jiān)測等）為驅(qū)動(dòng)，基于移動(dòng)群智感知技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，并構(gòu)建數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，最終將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果反饋給相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包含了大數(shù)據(jù)分析過程中數(shù)據(jù)的收集、分析以及結(jié)果反饋三個(gè)環(huán)節(jié)，一方面，使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)掌握數(shù)據(jù)分析的完整流程；另一方面，以應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的建設(shè)使得數(shù)據(jù)的獲取、分析、反饋形成良性循環(huán)，并能夠使該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)朝著可持續(xù)、可運(yùn)營的方向演進(jìn)，從而為新時(shí)期實(shí)驗(yàn)課程及平臺(tái)的建設(shè)提供借鑒。

2.課程改革的具體目標(biāo)

以應(yīng)用開發(fā)為驅(qū)動(dòng)，建立基于移動(dòng)群智感知技術(shù)的大數(shù)據(jù)收集及分析實(shí)驗(yàn)體系平臺(tái)，提高我校大數(shù)據(jù)分析相關(guān)課程的學(xué)科建設(shè)，探索大數(shù)據(jù)分析類型人才培養(yǎng)模式。主要包括：（1）開發(fā)相關(guān)的APP應(yīng)用，建立移動(dòng)群智感知網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集；（2）建立大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用數(shù)據(jù)分析方法對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；（3）研究并開發(fā)基于數(shù)據(jù)分析的移動(dòng)APP應(yīng)用；（4）探索大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)模式。

三、教學(xué)改革具體措施

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的建設(shè)首先從開發(fā)各種簡單的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，如用戶行為分析、環(huán)境監(jiān)測（二氧化碳濃度、PM25、揚(yáng)塵）、交通擁堵狀況等，以應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，建立數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用的生產(chǎn)線，最終達(dá)到數(shù)據(jù)分析能夠物盡其用的目的。通過開發(fā)設(shè)計(jì)典型的以數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的移動(dòng)應(yīng)用，使數(shù)據(jù)分析的目的及所處的場景更具有針對(duì)性。以人群密度監(jiān)測的應(yīng)用為例，通過對(duì)能夠反映人群密度的數(shù)據(jù)（如個(gè)體移動(dòng)的加速度、方向、環(huán)境噪聲、溫度等）進(jìn)行分析，獲得當(dāng)前的人群密度，設(shè)置人群密度的預(yù)警。此類應(yīng)用開發(fā)難度較低，且數(shù)據(jù)分析的過程具有實(shí)際應(yīng)用意義，能夠吸引學(xué)生的興趣。主要包含以下幾個(gè)方面：

1.基于移動(dòng)群智感知的大數(shù)據(jù)收集平臺(tái)建設(shè)

移動(dòng)群智感知的含義是利用普通用戶的移動(dòng)設(shè)備作為基本的感知單元，并通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有意識(shí)或無意識(shí)的協(xié)作，實(shí)現(xiàn)感知任務(wù)分發(fā)與感知數(shù)據(jù)收集，完成大規(guī)模的、復(fù)雜的感知任務(wù)，其目的在于以一種全新的感知模式為上層應(yīng)用提供收據(jù)的收集。移動(dòng)群智感知的數(shù)據(jù)收集的特點(diǎn)是“以人為中心”，即人將參與整個(gè)感知過程，既是感知數(shù)據(jù)的“消費(fèi)者”，又是感知數(shù)據(jù)的“生產(chǎn)者”。以人為中心的移動(dòng)感知數(shù)據(jù)的收集特性能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)踐過程中的參與度，且能夠保證數(shù)據(jù)收集的真實(shí)性。

2.可持續(xù)、可運(yùn)營的大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

大數(shù)據(jù)真正的價(jià)值在于形成主動(dòng)收集數(shù)據(jù)的良性循環(huán)，并帶動(dòng)更多的數(shù)據(jù)進(jìn)入該循環(huán)，其分析的目的是將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果提供給上層應(yīng)用，并且建立數(shù)據(jù)收集—數(shù)據(jù)分析—結(jié)果反饋—數(shù)據(jù)再收集這樣一個(gè)良性循環(huán)。因此，針對(duì)感知數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析的方法進(jìn)行分析并將結(jié)果提交給應(yīng)用，將分析的結(jié)論用于指導(dǎo)或開發(fā)相關(guān)應(yīng)用，并利用該應(yīng)用不斷獲取新的數(shù)據(jù)，使得本數(shù)據(jù)分析平臺(tái)形成數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)運(yùn)營（利用數(shù)據(jù)分析的結(jié)果去解決問題）、運(yùn)營數(shù)據(jù)（以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)創(chuàng)造更優(yōu)質(zhì)的新數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)從用數(shù)據(jù)到養(yǎng)數(shù)據(jù)）的良性循環(huán)。最終，使該平臺(tái)達(dá)到可持續(xù)發(fā)展、可運(yùn)營的目的。

3.教學(xué)方式及考核方式改革的建設(shè)

課程教學(xué)及考核不能輕視學(xué)生的學(xué)習(xí)過程并以結(jié)果為唯一衡量標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)目前學(xué)生學(xué)習(xí)輕過程、以考前突擊應(yīng)付考試導(dǎo)致對(duì)知識(shí)的掌握浮于表面的現(xiàn)象，課程在授課及考核方式上可以以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)來督促學(xué)生學(xué)習(xí)。

四、教學(xué)改革的主要特色

1.數(shù)據(jù)收集質(zhì)量源頭可控

一方面，基于移動(dòng)群智感知的數(shù)據(jù)收集模式，使得數(shù)據(jù)的收集不再依賴于已有的數(shù)據(jù)源，而是可以通過自己構(gòu)建的數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，并通過研究相應(yīng)的機(jī)制提高數(shù)據(jù)收集的質(zhì)量；另一方面，基于各種應(yīng)用需求的數(shù)據(jù)收集，使得數(shù)據(jù)具有一定的背景意義，為數(shù)據(jù)分析的結(jié)果提供了一定的指導(dǎo)意義。

2.以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的大數(shù)據(jù)分析教學(xué)方法

針對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，探索合理的數(shù)據(jù)分析方法，從數(shù)據(jù)中得出有意義的結(jié)論或現(xiàn)象，而此思路正是數(shù)據(jù)分析的本質(zhì)。

3.建立數(shù)據(jù)收集、分析、反饋、再收集的良性循環(huán)

移動(dòng)群智感知網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行應(yīng)用數(shù)據(jù)收集，并在大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行分析，最后將分析結(jié)果反饋到相關(guān)應(yīng)用，同時(shí)相關(guān)應(yīng)用會(huì)發(fā)出新的數(shù)據(jù)收集任務(wù)。這種方式真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)從收集、分析、反饋到再收集的良性循環(huán)，達(dá)到了以數(shù)據(jù)養(yǎng)數(shù)據(jù)、用數(shù)據(jù)的目的，最終朝著數(shù)據(jù)運(yùn)營的目標(biāo)邁進(jìn)。

4.學(xué)生參與度高

移動(dòng)群智感知中的“參與式”數(shù)據(jù)收集模式需要學(xué)生參與到數(shù)據(jù)的收集過程中，利用大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)進(jìn)行分析，并開發(fā)相關(guān)的數(shù)據(jù)應(yīng)用，這是一個(gè)環(huán)環(huán)相扣的過程，需要學(xué)生了解整個(gè)流程，能夠極大地提高學(xué)生對(duì)課程的參與度。

五、結(jié)束語

高校的教學(xué)改革是一個(gè)長期的、不斷探索的過程，為培養(yǎng)高素質(zhì)的大數(shù)據(jù)創(chuàng)新型人才，應(yīng)避免輕視實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)，注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的研究開發(fā)興趣和科學(xué)創(chuàng)新精神。教師也應(yīng)該時(shí)刻保持創(chuàng)新的頭腦，不斷學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，不斷改革教學(xué)模式和更新教學(xué)內(nèi)容，為社會(huì)培養(yǎng)合格的大數(shù)據(jù)分析人才。

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注：本文系重慶郵電大學(xué)校級(jí)教改項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：XJG1502）。endprint