基于應用型本科大數據概論課程的多元化教學實踐研究

楊軍，寧玉富，楊菲菲，王俊玲

（山東青年政治學院，山東濟南 250000)

1 大數據概論的課程內容體系結構

為了讓學生更好地在學習中熟練掌握大數據的理論和技術，將課程分為理論和實驗課，不僅能夠讓學生了解大數據的相關內容，并且可以熟練操作大數據的基本架構和技術，讓學生對大數據技術有初步的了解。

該課程重點讓學生理解并掌握六個方面的內容：大數據處理架構Hadoop、HDFS基本操作、分布式數據庫Hbase基本操作、MapReduce開發與應用、數據可視化、Storm 流計算框架、Spark、圖計算[1]。認識大數據Hadoop 平臺的安裝、自動化部署以及安裝配置的方法，掌握運行和管理該集群；深入學習Hadoop 的項目結構和安裝方式，理解Hadoop 的運行方式；掌握HDFS 的相關概念、體系結構、存儲原理、常用命令、Web 界面；了解大數據讀寫過程；理解常用Java API；掌握MapReduce 的工作流程，了解MapReduce 簡單編程方法；理解MapReduce 的具體應用；掌握HBase 的數據模型及常用的Shell 命令；了解HBase 的實現原理、運行機制；理解訪問接口；掌握可視化工具；了解數據可視化的重要作用及類型；理解Spark 的工作原理和基本操作；理解Hive 的工作原理和基本操作[2]。具體課程內容和學時分配如表1所示。

表1 大數據概論課程內容與學時分配

大數據概論課程旨在介紹大數據領域的基本概念、技術、應用和挑戰，主要介紹大數據的基本概念、特點、來源以及在現代社會中的重要性和應用領域；數據的獲取、收集、存儲和處理，涵蓋傳感器、社交媒體、日志文件等數據來源以及數據庫、分布式存儲系統等存儲技術；數據清洗、去噪、填充缺失值等預處理技術；數據分析和挖掘的基本方法包括統計分析、數據可視化、關聯規則挖掘、聚類和分類等技術；分布式計算框架如Hadoop 和Spark 以及并行計算、批處理和流處理技術，用于高效處理大規模數據；探討數據可視化方法；大數據隱私保護和安全問題，討論數據泄露、身份識別等風險以及加密、訪問控制等保護方法；大數據在不同領域的實際應用，如商業智能、金融分析、醫療保健、社交網絡分析等，通過案例研究幫助學生理解實際應用場景；大數據倫理、隱私權、知識產權等法律和道德問題引導學生思考在數據收集和使用中的道德準則；大數據領域的未來發展趨勢討論可能的技術進展、應用領域擴展以及面臨的挑戰[3]。

2 課程教學中存在的問題與多元化教學實際意義

在實際教學過程中，大數據概論的教學存在諸多問題。比如枯燥的大數據入門知識影響學生的學習興趣；由于不同學生的學習能力和基礎不同，學習有效性的整體水平不一致；學生缺少學習的主觀能動性，主動性和積極性不高。

對于存在的問題，利用多元化教學的方式，可以提供更豐富、更有效的學習體驗，滿足不同學生的需求和學習風格。多樣化的教學方式可以從不同角度、不同途徑來呈現知識，幫助學生從多個維度理解和掌握學習內容，有助于培養深層次的理解和分析能力。通過實際案例、項目、討論等形式，學生能夠學習將理論知識應用于實際問題的能力，培養問題解決和創新思維能力，通常涉及小組合作、討論等活動，這有助于學生培養團隊合作、溝通和協調的能力，為將來的職業生涯做好準備。強調學生的主動參與和自主學習，學生需要根據自己的需求和興趣選擇合適的學習方式，從而培養自主學習的能力。在增強學生的社會技能和人際關系方面，多樣化的教學可以通過小組合作、討論和交流促進學生之間的互動和交流，增強他們的社會技能和人際關系，使他們更好地適應社會和未來的工作環境。在培養學生的綜合素質和能力方面，多元化教學可以通過不同的教學方法和策略，培養學生的批判性思維、創造力、溝通能力、合作精神等多種能力和素質，使其更加具備全面、綜合的能力。

3 大數據概論多元化教學理念

1)大數據概論課程要著眼于工科學生的職業發展。在目前的云大物移智時代，大數據技術很大程度上影響了經濟發展、社會發展和世界格局。作為新一代的工科學生，務必要學以致用，所以課程教學理念要定位在人的綜合發展上，尤其是以信息技術素養能力和個性為核心的發展。而課程改革更要培養學生的大數據思維，在信息采集、信息存儲和信息處理方面的處理問題的能力以及發現問題和思考問題的能力。同時，課程改革還要培養學生優秀的個人品質，培養終身學習創新的能力、分析處理問題的能力以及生存和發展的能力。

2)有教無類地面向每一位同學。在課程教學實施中，要保持不放棄每位同學的心態，面向全體學生綜合考慮，了解每位學生的特點和優劣勢，引導開發其信息技術潛能，力爭讓每位學生都具備一定的動手能力和操作能力，讓每位學生踏入不同的發展領域，將來成為不同層次、不同規格的信息技術人才。

3) 加強學生在信息科技思維的全面綜合發展。該教學理念始終貫徹讓同學們全面發展的思路，該課程提出了對大數據技能與知識、方法與原理的教學目標，達到了對目前信息技術思維的整體覆蓋，讓學生從大數據基礎到大數據原理的整體知識的普及以及在實際生活中大數據技術的應用[4]。

4)全面始終貫徹素質教育，講授專業知識，進一步增強學生的創新意識，拓寬專業學習和交流的界面。

5)借助大數據平臺為學生提供豐富的自學材料，鼓勵學生進行多方面的訓練，開拓學生專業知識領域的寬度和廣度。

6)在課程中加入工程認證思維，通過課程講授、實驗和設計的教學手段，深化對大數據概論課程內容的把握和理解，提升學生對大數據知識整體的掌握。大數據概論課程以理論和實驗為主，在實際教學中以工程認證為背景，通過課程實驗和課程設計讓學生加深對知識的理解和應用能力，在一定程度上激發鉆研精神和培養研究能力。

7)通過搜集教材知識點和實際應用的大數據案例，并且邀請國內知名專家學者的大數據專題講座，進一步促進學生對云大物移智時代大數據知識的掌握和應用。

4 大數據概論多元化教學設計

1)課程考核方式及其創新點

大數據概論課程考核包括平時考核和期末考核。平時考核包括：作業、實踐成績等。實踐成績從操作過程、創新能力、操行表現、實驗報告等多方面進行考核，操作過程滿分60 分，實驗報告滿分30 分，創新能力滿分10分，操行表現從考勤、安全和態度與文明三方面考核，只減分不加分，記錄實踐成績。實踐成績按加權值計入課程成績。期末考核采取筆試開卷形式，理論考核成績以百分制計，主要考核學生對大數據的基本知識、基本理論、大數據應用等內容的掌握情況。期末考試試題依據工程認證標準。

在考核內容與要求方面，主要包括如下方面：操作過程：學生聽課情況，操作過程中大數據平臺的獨立使用及熟練程度。完成情況：學生作業及測試的完成情況。創新能力：學生在實驗過程中的創新思維體現。日常考勤：遲到、早退及曠課情況。態度與文明：學生在實驗過程中的組織紀律、操作規范、學習態度及服從管理等情況。實驗報告：學生完成實驗報告的情況。理論考核：學生對大數據技術理論及應用知識的掌握情況。

本課程的實踐教學包括課堂實踐、實驗教學、課外實踐。課堂實踐包括課堂討論、小組辯論等形式，以培養學生邏輯思維和學術語言表達的嚴密性。實驗教學主要包括數據存儲與管理、數據處理與分析、數據可視化等環節典型軟件的安裝、使用和基礎編程方法，內容涵蓋操作系統(Linux 和Windows)、開發工具(Eclipse) 以及大數據相關技術、軟件(Hadoop、HDFS、MapReduce、HBase、Hive、Spark、MySQL、MongoDB、Redis、R、D3、ECharts)等，讓學生學習和掌握大數據關鍵技術。課外實踐包括教學觀摩、研究性學習、參加學科競賽等形式，目的在于使學生通過實踐性教學，學會運用所學理論分析現實中的問題，以培養學生的科學研究能力、分析問題能力、解決問題的能力以及創新能力。

2)多元化教學方法的設計

根據授課對象的特點和課程類型，對大數據概論課程采用多元化教學方法，如課堂講授、案例演示、問題導向、小組互助等多種教學方法相結合。加強多媒體展示、模擬實踐、上機指導等多種教學手段，采用引導式教學。在授課時以現實中的案例為例引導學生主動思考和學習，避免灌輸式教學，以達到更好地理解和掌握知識點的目的。

第一，反轉課堂。通過讓學生在課堂外預習大數據概論教材和視頻等資源，然后在課堂上對大數據概論知識進行深入的討論和分析，提高學生的思考和理解能力。結合傳統教學和學生討論，讓學生參與問題解決和知識探討中，同時結合課堂上的提問和討論，評估學生對課程內容的理解和運用能力。

第二，個性化學習。根據每位學生的學習需求和風格，提供個性化的學習計劃和教學資源，讓學生在自己的舒適區內進行學習。利用多樣的教學方法和資源，激發學生的學習興趣，提高他們的參與度，讓學生更好地在活動、討論、實驗等互動性較強的教學環境中保持專注和投入。

第三，項目學習。通過組織學生參與實際的項目活動，讓學生在實踐中學習，培養他們解決問題的能力和團隊合作精神，在每個模塊中引入實際案例，展示大數據在現實世界中的應用，激發學生的興趣。

第四，課程實踐環節。在課堂教學中注重運用案例教學、討論式教學、實驗教學等教學方法和網絡課程、多媒體等現代教學手段，進一步鼓勵學生系統地掌握該課程的基本原理、基本原理和知識。

第五，實驗教學。學生可以在實驗室的大數據實驗平臺和線上的大數據平臺進行實驗，設計理論作業和實踐項目，讓學生既能理解概念，又能運用所學知識解決實際問題。同時，實驗練習專業課程實驗和大數據存儲、數據分析、數據挖掘等綜合實驗。這種實驗式教學能夠極大地提升學生的綜合素質。

第六，將學生作為課外專業實踐活動的主體，依托本學院的大數據專業教師、學工及學生會積極引導和鼓勵學生們自主開展大數據專業創業實踐、創新活動和實踐活動，培養學生大數據技術的實踐能力。例如，積極組織學生參加大數據競賽、互聯網大賽、數據挖掘比賽等活動以及學院和其他各部門組織的學術探討和科學研究活動。同時，提供在線學習平臺，包括課程資料、討論區、在線測試等，便于學生隨時學習和交流

大數據概論課程是大數據技術入門課程，是一門理論性和應用性都較強的專業基礎課。課程需要系統全面地介紹關于大數據技術與應用的基本知識和技能，所以在課程設計思路上，要充分體現“貼近學生實際，貼近大數據工作要求，貼近后繼課程需要，貼近科技進步”，教學內容以實用為目標，重點涵蓋最新技術。利用線上線下混合式教學方式，大數據課程教學需要大量上機實踐，這些實踐內容的詳細步驟是無法通過課堂時間介紹清楚的，需要學生在課后摸索實踐[5]。

5 總結

基于大數據概論課程，本文討論了在應用型本科專業核心課中使用多元化教學的方案[6]。多元化教學是一種教學方法，旨在更好地滿足不同學生的學習需求和興趣，提高學習效果，增強學習動機，培養綜合能力，增加學習樂趣，更好地適應未來發展。