應(yīng)用型計算機專業(yè)大數(shù)據(jù)分析實驗室建設(shè)

李曉丹, 劉云翔, 王 浩, 原鑫鑫, 徐 琛

(上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 計算機科學(xué)與信息工程學(xué)院, 上海 201418)

應(yīng)用型計算機專業(yè)大數(shù)據(jù)分析實驗室建設(shè)

李曉丹, 劉云翔, 王 浩, 原鑫鑫, 徐 琛

(上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 計算機科學(xué)與信息工程學(xué)院, 上海 201418)

分析了大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的社會需求、學(xué)生就業(yè)需求、實踐學(xué)習需求,提出了高等院校大數(shù)據(jù)課程開設(shè)的必要性。針對目前實踐教學(xué)的需要,從應(yīng)用型本科院校的實際情況出發(fā),探討了大數(shù)據(jù)分析實驗室建設(shè)的目標,以及大數(shù)據(jù)實驗室建設(shè)的3大具體內(nèi)容,提出了基于教學(xué)科研一體化的實驗室建設(shè)“三步走”方案,為教學(xué)和科研提供有力支持。

實驗室建設(shè)； 計算機專業(yè)； 大數(shù)據(jù)分析

“十二五”期間,我國信息產(chǎn)業(yè)迅速擴大、信息技術(shù)快速發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟日益繁榮,并積累了豐富的數(shù)據(jù)資源,比如面向公眾的政府網(wǎng)站達8.4萬個、智慧城市試點近300個、網(wǎng)民數(shù)量超過7億、移動電話用戶突破13億等[1]；技術(shù)創(chuàng)新取得了明顯突破,應(yīng)用勢頭良好,電信、金融、交通等行業(yè)利用已積累的數(shù)據(jù)資源,積極探索行業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和行業(yè)服務(wù)優(yōu)化；為“十三五”時期我國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

目前,大數(shù)據(jù)在電子商務(wù)、金融、物流、電信、醫(yī)療、教育、智慧城市等領(lǐng)域的應(yīng)用蓬勃興起[2-4],產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼,以Hadoop、Spark等開源技術(shù)為代表的技術(shù)發(fā)展日新月異[5]。由于大數(shù)據(jù)技術(shù)屬于近幾年的新興技術(shù),目前部分高校缺乏高層次的大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系和師資隊伍；同時,大數(shù)據(jù)不僅是停留在課堂教學(xué)層面上的技術(shù)知識,更是需要在實踐中學(xué)習的一項技能,因此為師生提供一個大數(shù)據(jù)實踐教學(xué)平臺勢在必行。

1 大數(shù)據(jù)分析實驗室建設(shè)的必要性分析

1.1 大數(shù)據(jù)社會產(chǎn)業(yè)需求分析

“十三五”時期是我國全面建成小康社會的決勝階段,是新舊動能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時期,也是全球新一代信息產(chǎn)業(yè)處于加速變革期,以及國內(nèi)市場需求處于持續(xù)增長期。我國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)面臨重要的發(fā)展機遇,抓住這一機遇,推動大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,對提升政府治理能力、優(yōu)化民生公共服務(wù)、促進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新發(fā)展有重大意義[1]。

隨著新一代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)與社會各領(lǐng)域、各行業(yè)交融、交匯日益深化,一個以大規(guī)模產(chǎn)生、分享和應(yīng)用數(shù)據(jù)為特征的大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來。2014年是進入大數(shù)據(jù)應(yīng)用市場的快速增長期,同比增長80%以上,2015年后進入平穩(wěn)增長階段,預(yù)計2018年全球大數(shù)據(jù)市場規(guī)模將達到超過2 500億元,2015—2018年的增長率為21.8%,我國大數(shù)據(jù)市場規(guī)模將超過500億元,增長率為47.0%,是全球增長率的2.2倍[6]。

1.2 學(xué)生大數(shù)據(jù)就業(yè)需求分析

目前,大數(shù)據(jù)在各個行業(yè)都得到了充分的重視,也急需大數(shù)據(jù)方面的人才。大數(shù)據(jù)人才是一個非常寬泛的概念,根據(jù)具體從事崗位不同,技能要求也會不同。從大數(shù)據(jù)崗位和技能需求的角度來劃分,大數(shù)據(jù)人才分為3類[7]:第一類是數(shù)據(jù)分析師,要求熟悉大數(shù)據(jù)的概念和原理,具有一定的數(shù)理和統(tǒng)計學(xué)知識,能夠熟練操作和使用數(shù)據(jù)軟件和工具,是從事大數(shù)據(jù)的初級人員；第二類是數(shù)據(jù)工程師,能夠開發(fā)和搭建數(shù)據(jù)平臺和應(yīng)用,并且熟悉數(shù)據(jù)挖掘的流程和原理,為大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用在各個領(lǐng)域提供解決方案,要求具有軟件開發(fā)和數(shù)據(jù)分析的能力；第三類是數(shù)據(jù)科學(xué)家,要求熟悉各種大數(shù)據(jù)技術(shù)的原理和相對的優(yōu)劣勢,合理利用各種技術(shù)來設(shè)計大數(shù)據(jù)平臺的架構(gòu),根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的使用需求和商業(yè)理解來設(shè)計和開發(fā)算法,是對數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、機器學(xué)習等多方面知識的綜合掌控的復(fù)合型人才,也是大數(shù)據(jù)分析的高級人才。

大數(shù)據(jù)人才在“領(lǐng)英”(linkedin)和“玻璃門”(glassdoor)等人力資源和招聘網(wǎng)站上,長期處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。麥肯錫咨詢研究指出,到2018年僅在美國,大數(shù)據(jù)人才短缺就達到50%～60%。今日美國和彭博社等媒體一致認為,大數(shù)據(jù)人才短缺的問題短期內(nèi)只會加劇而不會緩解[7]。如何從紛繁復(fù)雜的海量數(shù)據(jù)中提取有用的信息,變數(shù)據(jù)為財富,挖掘數(shù)據(jù)中的金礦,提升企業(yè)競爭力以及提高企業(yè)風險管理水平,是當前企業(yè)和院校教育工作的重要課題。

1.3 學(xué)生理論學(xué)習與實踐相結(jié)合

院校開設(shè)大數(shù)據(jù)相關(guān)課程,涉及到的課程內(nèi)容有數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、編程語言、機器學(xué)習等,這些課程均需要學(xué)生具備很強的實踐動手能力,如果只是停留在理論知識上,學(xué)生也只能紙上談兵。因此,學(xué)校在開設(shè)大數(shù)據(jù)課程時,只有為學(xué)生提供配套的實踐課程,才能真正達到學(xué)以致用的目的[8-9]。

建設(shè)大數(shù)據(jù)分析實驗室,從學(xué)生學(xué)習角度來講,迫切性和必要性主要在于以下幾點:第一，加強學(xué)生對知識的吸收與應(yīng)用,萌發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習動力,在實踐中,通過有趣并結(jié)合實際的案例,提高學(xué)生的興趣和分析問題的能力；第二，有利于提高學(xué)生解決問題的實踐能力,通過實驗室模擬環(huán)境,使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R用于解決實際問題；第三，增強學(xué)生的社會適應(yīng)性與競爭力,通過實際案例及應(yīng)用場境,使學(xué)生畢業(yè)后能夠很快融入行業(yè)環(huán)境,掌握和具備相應(yīng)的技能。

2 大數(shù)據(jù)分析實驗室建設(shè)目標與建設(shè)內(nèi)容

大數(shù)據(jù)分析實驗室的建設(shè),應(yīng)最終為該專業(yè)人才培養(yǎng)方案中相應(yīng)的課程服務(wù),而人才培養(yǎng)方案的制訂,應(yīng)該從社會需求和學(xué)生實際需要著手[10],考慮學(xué)生學(xué)習基礎(chǔ),不能盲目追求高大上。我校為應(yīng)用型本科院校,注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力,因此培養(yǎng)方案中課程的制定,也更注重實踐部分。對于大數(shù)據(jù)技術(shù)方面,我們側(cè)重于大數(shù)據(jù)的分析和挖掘,以及大數(shù)據(jù)技術(shù)和應(yīng)用。課程方面,先從大數(shù)據(jù)分析和挖掘、大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用等相關(guān)內(nèi)容入手,使學(xué)生具備數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘的基本能力和大數(shù)據(jù)技術(shù)的基本原理,以及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的能力。因而大數(shù)據(jù)實驗室的建設(shè),也將從數(shù)據(jù)分析挖掘算法、Hadoop生態(tài)系統(tǒng)及開發(fā)2方面進行建設(shè)。

大數(shù)據(jù)分析實驗室集硬件服務(wù)器、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)于一身,便于計算機相關(guān)專業(yè)開設(shè)大數(shù)據(jù)教學(xué)課程。實驗室的建設(shè)內(nèi)容將包含以下3方面內(nèi)容:

(1) 實驗室硬件平臺建設(shè):為保證實驗環(huán)境的整體搭建,需在現(xiàn)有實驗室基礎(chǔ)設(shè)備基礎(chǔ)上,配備必要的服務(wù)器環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,為搭建大數(shù)據(jù)分析實驗教學(xué)平臺,提供硬件支撐環(huán)境。

(2) 實驗教學(xué)平臺建設(shè):充分利用現(xiàn)有硬件資源,通過Vmware等虛擬化技術(shù)構(gòu)建云中心的資源池,將云存儲資源、服務(wù)器資源和網(wǎng)絡(luò)資源整合,在云平臺上搭建統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)分析與挖掘和大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用的實驗課程所需的實驗平臺。

(3) 課程資源建設(shè):根據(jù)培養(yǎng)方案,開設(shè)大數(shù)據(jù)分析與挖掘、大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用2門專業(yè)必修課程。為確保理論與實踐的緊密結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用能力,積累工程項目經(jīng)驗,需要增設(shè)以上理論課程的配套實驗課。

3 大數(shù)據(jù)分析實驗室實施方案

3.1 大數(shù)據(jù)分析實驗室建設(shè)思路

大數(shù)據(jù)實驗室的建設(shè)是一個系統(tǒng)工程,主要服務(wù)于學(xué)生學(xué)習、教師教學(xué)；為了充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)實驗室的功效和作用,可以增加一項增值服務(wù),即在滿足學(xué)習和教學(xué)的基礎(chǔ)上,進一步為教師和學(xué)生提供科研服務(wù),使得教師可在該平臺上進行科學(xué)研究和實驗,進而反哺教學(xué)(見圖1)。

圖1 實驗室建設(shè)思路

3.2 大數(shù)據(jù)分析實驗室建設(shè)

實驗室建設(shè)分3步走:

(1) 為滿足教學(xué)的迫切需求,首先建設(shè)大數(shù)據(jù)分析教學(xué)平臺,以及必要的軟硬件支撐,如課程資源,可以是真實數(shù)據(jù),也可以是模擬數(shù)據(jù)。在該平臺之上建設(shè)數(shù)據(jù)挖掘分析平臺和大數(shù)據(jù)開發(fā)教學(xué)平臺,滿足課堂教與學(xué)的需求。

(2) 沙盤模擬系統(tǒng)建設(shè)。為了積累更多的行業(yè)數(shù)據(jù),更好地體現(xiàn)大數(shù)據(jù)的特性,需要建設(shè)沙盤模擬系統(tǒng),更好地服務(wù)于大數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)功能的實現(xiàn)和操作。

(3) 服務(wù)科研的高級應(yīng)用。通過校企合作[11],引入企業(yè)實際工程項目,隨著系統(tǒng)的完善和數(shù)據(jù)的積累,教師和學(xué)生可以在該平臺上進行其他行業(yè)的科學(xué)研究和算法優(yōu)化等工作,一方面服務(wù)企業(yè),另一方面也可不斷服務(wù)創(chuàng)新。

4 結(jié)語

建設(shè)大數(shù)據(jù)分析實驗室,不但可以滿足教學(xué)的需求,而且可以提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力,解決理論知識與企業(yè)實際需求相脫節(jié)的矛盾,培養(yǎng)能快速適應(yīng)企業(yè)技術(shù)環(huán)境和需求的工程技術(shù)人才[12]。同時,需進一步開展校企合作,加強人才培養(yǎng),以企業(yè)需求為導(dǎo)向,以實際工程為背景,以工程技術(shù)為人才培養(yǎng)主線,將高校的資源優(yōu)勢和企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢相結(jié)合,建設(shè)一個符合專業(yè)人才培養(yǎng)要求的、能夠支持實踐教學(xué)和科研的、具備一定前瞻性的、能夠統(tǒng)一管理和維護的實訓(xùn)基地,是提高人才培養(yǎng)水平、提升師資隊伍能力、增強學(xué)生就業(yè)率的有效舉措。

References)

[1] 工信部. 大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年):工信部規(guī)[2016]412號[Z].2016.

[2] 韓慧. 大數(shù)據(jù)環(huán)境下電子商務(wù)的發(fā)展探討[J]. 科技展望,2017,27(3)51-54.

[3] 郭琨, 李建平. 金融大數(shù)據(jù)標準規(guī)范體系比較研究[J]. 大數(shù)據(jù),2017(1):12-18.

[4] 吳東東, 黃昊, 趙平, 等. 大數(shù)據(jù)醫(yī)療與移動醫(yī)療隊未來醫(yī)療體制的影響[J]. 重慶醫(yī)學(xué),2016,45(34):4866-4867.

[5] 陳虹君, 謝彩云. 基于Spark的大數(shù)據(jù)實驗室建設(shè)的研究與實施[J]. 教育現(xiàn)代化,2016(37):218-219.

[6] 中國產(chǎn)業(yè)信息. 2016年中國大數(shù)據(jù)行業(yè)現(xiàn)狀分析及市場規(guī)模預(yù)測[EB/OL]. (2016-08-15). http://www.chyxx.com/industry/201608/439019.html.

[7] 上海大數(shù)據(jù)聯(lián)盟. 中國即將面臨“大數(shù)據(jù)人才荒” [EB/OL]. (2016-11-16). http://mt.sohu.com/20161109/n472698429.shtml.

[8] 蔣日華, 傅文博. 提升大數(shù)據(jù)時代應(yīng)用型本科院校計算機實踐教學(xué)管理水平的思考[J]. 洛陽師范學(xué)院學(xué)報,2016,35(11):62-65.

[9] 王成端. 應(yīng)用型本科院校實踐教學(xué)建設(shè)探究[J]. 四川文理學(xué)院學(xué)報,2016,26(6):7-11.

[10] 謝宇. 高職院校“大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室”建設(shè)與規(guī)劃[J]. 無線互聯(lián)科技,2016(6):81-83.

[11] 熊建. 校企合作共建的大數(shù)據(jù)實驗室管理經(jīng)驗與做法[J]. 電腦知識與技術(shù),2017,13(4):153-154

[12] 吳明念. 基于應(yīng)用型本科院校的大數(shù)據(jù)實驗室建設(shè)探究[J].電腦知識與技術(shù),2015,11(16):6-7.

Construction on big data analysis laboratory of application-oriented computer majors

Li Xiaodan, Liu Yunxiang, Wang Hao, Yuan Xinxin, Xu Chen

(School of Computer Science and Information Engineering, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China)

Based on the analysis of the social demand of the big data industry, students’ employment demand and the practical learning demand, the necessity of setting up the Big Data course in colleges and universities is put forward. In view of the need of the current practical teaching, and on the basis of the actual situation of the application-oriented undergraduate colleges and universities, the goal of constructing a big data analysis laboratory and the three major specific contents for the big data laboratory construction are explored. The “Three steps” program of the laboratory construction based on integration of teaching and scientific research is proposed so as to provide the strong support for teaching and research.

laboratory construction; computer science majors; big data analysis

G482

: A

: 1002-4956(2017)09-0236-03

2017-03-27

李曉丹(1980—),女,河南許昌,博士,講師,主要從事信息系統(tǒng)理論與技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等方面的研究和教學(xué)工作.

E-mail：lxdan@sit.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2017.09.061