工程認(rèn)證背景下的大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室建設(shè)

何金鳳，馬天宏，杜明珠

（南通大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇南通 226019）

0 引言

2017 年1 月，工信部發(fā)布了《大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020 年）》，明確了促進(jìn)我國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要任務(wù)、重大工程和保障措施。目前社會對于大數(shù)據(jù)專業(yè)人才的需求量呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢，我國要實現(xiàn)從“數(shù)據(jù)大國”向“數(shù)據(jù)強國”的轉(zhuǎn)變，面臨的重大挑戰(zhàn)之一就是人才隊伍建設(shè)。因此，如何快速培養(yǎng)一批具有國際水平的應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型大數(shù)據(jù)人才成為教育部門的重點研究方向。

工程教育認(rèn)證的核心為工科專業(yè)畢業(yè)生的培養(yǎng)需根據(jù)行業(yè)發(fā)展趨勢調(diào)整，以使其達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，滿足社會崗位需求，對行業(yè)發(fā)展起到一定推動作用，這也是一種人才定向培養(yǎng)方案。大數(shù)據(jù)學(xué)科應(yīng)用性強，在工程教育認(rèn)證背景下建設(shè)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室對于大數(shù)據(jù)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。

1 傳統(tǒng)計算機實驗室建設(shè)現(xiàn)狀

高校只有構(gòu)建設(shè)施完善的大數(shù)據(jù)實驗室，才能為社會培養(yǎng)出合格的大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實踐人才。大數(shù)據(jù)實驗室不僅要提供基礎(chǔ)開發(fā)環(huán)境，還要提供大數(shù)據(jù)運算環(huán)境以及用于實驗的大數(shù)據(jù)案例。為此，各地高校紛紛在工程認(rèn)證的背景下制定大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方案，確保在實驗室內(nèi)實現(xiàn)教育培養(yǎng)目標(biāo)。然而在實施階段仍存在一定不足，主要原因包括：大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)方案不明晰；實驗室硬件設(shè)施陳舊，性能無法滿足教學(xué)需求；專業(yè)教師、實驗師的實驗指導(dǎo)能力有待提高；缺少企業(yè)工程師與高校教師聯(lián)合開展實訓(xùn)項目實踐；學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題無法得到及時反饋；實驗室管理缺少較為完善的運行保障機制等。因此，大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室建設(shè)是高校大數(shù)據(jù)人才教育培養(yǎng)的必然訴求。

2 大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室建設(shè)目標(biāo)

基于工程教育專業(yè)認(rèn)證視角，結(jié)合南通大學(xué)現(xiàn)狀設(shè)定大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室前端及后臺功能，具體如圖1所示。

結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展趨勢，以滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求作為中心思想，從以下兩個方面闡述實驗室建設(shè)目標(biāo)：

（1）以培養(yǎng)大數(shù)據(jù)專業(yè)應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才為實驗室建設(shè)準(zhǔn)則，明確實驗室內(nèi)部責(zé)任制度，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的管理方式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。實驗師承擔(dān)實驗室管理職責(zé)，控制實驗室的開放時間，在學(xué)生上機操作時給予其設(shè)備使用方面的指導(dǎo)，使其掌握計算機設(shè)備及軟件使用方法。由大數(shù)據(jù)專業(yè)教師提供學(xué)生技能操作指導(dǎo)，使學(xué)生掌握主流的大數(shù)據(jù)存儲、管理、分析處理技術(shù)，以及大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)和建設(shè)方法，分享大數(shù)據(jù)應(yīng)用項目成功經(jīng)驗并提供咨詢服務(wù)。結(jié)合企業(yè)提供的真實項目案例，教師可采用項目教學(xué)法劃分實驗室學(xué)習(xí)小組，依照學(xué)生的就業(yè)規(guī)劃，為其設(shè)定不同的實驗課程目標(biāo)，輔助其了解科研項目的實踐流程，指導(dǎo)其完成企業(yè)項目案例，培養(yǎng)其統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力。

（2）大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室的建設(shè)目標(biāo)之一是在提升學(xué)生計算機操作能力的基礎(chǔ)上樹立其正確的職業(yè)觀念，培養(yǎng)其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維。高校合作企業(yè)為學(xué)生提供大數(shù)據(jù)專業(yè)在不同行業(yè)的發(fā)展趨勢信息，有助于其根據(jù)市場發(fā)展及行業(yè)崗位需求情況及時調(diào)整就業(yè)規(guī)劃。將實驗室作為企業(yè)項目基地，調(diào)派企業(yè)員工規(guī)劃大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室功能，按照企業(yè)部門要求劃分實驗室建設(shè)目標(biāo)。

Fig.1 Big data innovation laboratory function圖1 大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室功能

3 大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室建設(shè)措施

3.1 完善大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室配套設(shè)施

完備的計算機配套設(shè)備是大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室建設(shè)的基礎(chǔ)。根據(jù)教育部提出的大數(shù)據(jù)專業(yè)教學(xué)大綱，參照算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘等專業(yè)課程教學(xué)目標(biāo)完善實驗室基礎(chǔ)建設(shè)，包括C++、C#、JSP、SQL、Python 等計算機語言包的環(huán)境配置。根據(jù)課程需求，嚴(yán)格遵循國家實驗室建設(shè)方案，在實驗室的每臺計算機上安裝指定軟件，給學(xué)生提供充足的學(xué)習(xí)資源。大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室設(shè)備詳單如表1所示。

增設(shè)實驗室打卡功能，學(xué)生可憑借學(xué)生卡或其他學(xué)生證明進(jìn)入大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室參與項目實踐活動，在實驗室使用記錄本上登記每次出入時間。學(xué)生完成實驗項目的情況可作為期末成績評價的關(guān)鍵依據(jù)。

Table 1 Detailed list of big data innovation laboratory equipment表1 大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室設(shè)備詳單

3.2 引入云平臺技術(shù)健全實驗反饋功能

及時更換實驗室的設(shè)備終端，引進(jìn)云平臺技術(shù)，實時監(jiān)控實驗室運轉(zhuǎn)情況。實驗室技術(shù)接口配套組件安裝情況如表2所示。

Table 2 Laboratory technical interface kit installation表2 實驗室技術(shù)接口配套組件安裝情況

基于大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實時獲取實驗室設(shè)備的使用頻率、實時運轉(zhuǎn)功率，搭建設(shè)備運轉(zhuǎn)站點。學(xué)生根據(jù)企業(yè)提供的真實項目案例設(shè)計并開發(fā)技術(shù)軟件，由高校將學(xué)生實踐成果上傳至企業(yè)資源共享平臺，由企業(yè)對成果實施評估，評估數(shù)據(jù)發(fā)送至高校計算機項目管理部門。學(xué)校為實驗室提供長期發(fā)展資金，避免實驗室建設(shè)與實際市場脫節(jié)，使其成為一個單獨運行的實體。

3.3 建立大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室保障機制

工程教育專業(yè)認(rèn)證要求實驗室在具備完善管理條例的同時建立合理的運行保障機制。為了提升大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室在教學(xué)中的可持續(xù)性，結(jié)合我校大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室運行情況，提出以下保障機制。

（1）充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室在學(xué)生學(xué)習(xí)中的作用，以過程評價代替結(jié)果評價，重視對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。建立多元化實驗室運行評價指標(biāo)，包括實驗室設(shè)備運行時網(wǎng)絡(luò)中斷情況、互聯(lián)網(wǎng)覆蓋率、網(wǎng)絡(luò)連貫性等。提供實驗室運行終期報告，并根據(jù)報告內(nèi)容調(diào)整實驗室運行機制。

（2）在大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室建設(shè)過程中要具備統(tǒng)籌規(guī)劃、長遠(yuǎn)發(fā)展等意識，即根據(jù)市場上大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的發(fā)展方向明確實驗室分期建設(shè)目標(biāo)，制定階段性發(fā)展規(guī)劃。規(guī)劃中應(yīng)包括明確的實踐教學(xué)任務(wù)、配套設(shè)施養(yǎng)護(hù)目標(biāo)、實驗室隊伍建設(shè)規(guī)劃等。同時秉承公開透明的建設(shè)原則，建立明確的責(zé)任制度，切實做到責(zé)任落實到個人。成立實驗室監(jiān)督小組，安排不同專業(yè)人員負(fù)責(zé)不同實驗區(qū)域監(jiān)管。引導(dǎo)專業(yè)教師共同參與到實驗室建設(shè)中，鼓勵其從教學(xué)內(nèi)容角度提出建設(shè)意見，有利于實驗室階段性目標(biāo)的高效完成。

（3）擬定大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室利益保障相關(guān)文件。實驗室涉及的建設(shè)人員較多，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，應(yīng)對其實施完善的管理制度，以便在實際工作中有理可依、有據(jù)可講。此外，結(jié)合實驗室運行狀況，定期開展實驗室發(fā)展目標(biāo)制定會議，由保障部門人員整理學(xué)生和教師提出的建設(shè)意見，及時調(diào)整實驗室運行模式，定期更新實驗室教師工作環(huán)境及學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境。發(fā)布實驗室設(shè)備實時使用情況、磨損及養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀、固定及流動資金剩余額度等文件，保障大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室的透明有序運轉(zhuǎn)。

3.4 搭建大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室資源共享平臺

結(jié)合南通大學(xué)大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建基礎(chǔ)理論與基本操作技能、程序設(shè)計與綜合應(yīng)用、應(yīng)用開發(fā)與創(chuàng)新實踐3 層實踐教學(xué)體系，建立基礎(chǔ)訓(xùn)練+方法培養(yǎng)+能力提高+實踐應(yīng)用的教學(xué)模式，嚴(yán)格遵循以學(xué)生為中心的教學(xué)原則。為滿足以上教學(xué)要求，搭建大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室資源共享平臺，以滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求，其架構(gòu)如圖2所示。

Fig.2 Big data innovation laboratory resource sharing platform architecture圖2 大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗室資源共享平臺架構(gòu)

完善平臺基礎(chǔ)層設(shè)施，安裝防火墻及病毒防御軟件，避免外部人員通過非法路徑進(jìn)入平臺獲取高校信息資源。建立資源管理數(shù)據(jù)庫，用于存儲實驗室中基礎(chǔ)運行設(shè)備的實時運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。構(gòu)建終端處理數(shù)據(jù)庫，用于存儲學(xué)生完成以及正在實施的項目數(shù)據(jù)。引入仿真虛擬計算機環(huán)境，模擬特征化數(shù)據(jù)，統(tǒng)一資源格式，經(jīng)過安全檢測的數(shù)據(jù)可上傳至平臺，給教師及學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源。同時整合高校學(xué)習(xí)資源，統(tǒng)籌管理多元化渠道的數(shù)據(jù)信息，給學(xué)生提供良好的實踐學(xué)習(xí)環(huán)境。此外，利用高校官網(wǎng)和微信公共平臺建立大數(shù)據(jù)專業(yè)虛擬創(chuàng)新實驗室，整理優(yōu)秀項目案例發(fā)布至平臺，任何學(xué)生均可登錄下載，方便其隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語

本文從工程教育專業(yè)認(rèn)證視角對國內(nèi)大數(shù)據(jù)實驗室建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，針對存在的問題并結(jié)合南通大學(xué)實際情況，初步建立起面向大數(shù)據(jù)專業(yè)本科生的實驗教學(xué)平臺。該平臺有效擴大了大數(shù)據(jù)專業(yè)實踐教學(xué)范圍，最大限度地提高了實驗室資源利用率，拓展了學(xué)生學(xué)習(xí)的深度與廣度，為其提供了多元化的學(xué)習(xí)方式。該建設(shè)方案已在南通大學(xué)實踐應(yīng)用中取得了一些成效，近兩年來大數(shù)據(jù)專業(yè)學(xué)生實踐能力有所提高，考研率和就業(yè)率有所提升，為社會輸出了更多滿足市場需求的大數(shù)據(jù)專業(yè)人才。