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(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院, 上海 201418)

應(yīng)用型計(jì)算機(jī)專業(yè)大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)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(huì)需求、學(xué)生就業(yè)需求、實(shí)踐學(xué)習(xí)需求,提出了高等院校大數(shù)據(jù)課程開(kāi)設(shè)的必要性。針對(duì)目前實(shí)踐教學(xué)的需要,從應(yīng)用型本科院校的實(shí)際情況出發(fā),探討了大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的目標(biāo),以及大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)“三步走”方案,為教學(xué)和科研提供有力支持。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)； 計(jì)算機(jī)專業(yè)； 大數(shù)據(jù)分析

“十二五”期間,我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)迅速擴(kuò)大、信息技術(shù)快速發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)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(dá)8.4萬(wàn)個(gè)、智慧城市試點(diǎn)近300個(gè)、網(wǎng)民數(shù)量超過(guò)7億、移動(dòng)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(shì)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(shí)期我國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)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(kāi)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(duì)伍；同時(shí),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(shí),更是需要在實(shí)踐中學(xué)習(xí)的一項(xiàng)技能,因此為師生提供一個(gè)大數(shù)據(jù)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)勢(shì)在必行。

1 大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性分析

1.1 大數(shù)據(jù)社會(huì)產(chǎn)業(yè)需求分析

“十三五”時(shí)期是我國(guó)全面建成小康社會(huì)的決勝階段,是新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時(shí)期,也是全球新一代信息產(chǎn)業(yè)處于加速變革期,以及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求處于持續(xù)增長(zhǎng)期。我國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)面臨重要的發(fā)展機(jī)遇,抓住這一機(jī)遇,推動(dòng)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,對(duì)提升政府治理能力、優(yōu)化民生公共服務(wù)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)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(huì)各領(lǐng)域、各行業(yè)交融、交匯日益深化,一個(gè)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(shí)代已經(jīng)到來(lái)。2014年是進(jìn)入大數(shù)據(jù)應(yīng)用市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)期,同比增長(zhǎng)80%以上,2015年后進(jìn)入平穩(wěn)增長(zhǎng)階段,預(yù)計(jì)2018年全球大數(shù)據(jù)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到超過(guò)2 500億元,2015—2018年的增長(zhǎng)率為21.8%,我國(guó)大數(shù)據(jù)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)500億元,增長(zhǎng)率為47.0%,是全球增長(zhǎng)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(gè)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(gè)非常寬泛的概念,根據(jù)具體從事崗位不同,技能要求也會(huì)不同。從大數(shù)據(jù)崗位和技能需求的角度來(lái)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(jì)學(xué)知識(shí),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(jí)人員；第二類是數(shù)據(jù)工程師,能夠開(kāi)發(fā)和搭建數(shù)據(jù)平臺(tái)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(gè)領(lǐng)域提供解決方案,要求具有軟件開(kāi)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(duì)的優(yōu)劣勢(shì),合理利用各種技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)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(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)算法,是對(duì)數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等多方面知識(shí)的綜合掌控的復(fù)合型人才,也是大數(shù)據(jù)分析的高級(jí)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(zhǎng)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(guó),大數(shù)據(jù)人才短缺就達(dá)到50%～60%。今日美國(guó)和彭博社等媒體一致認(rèn)為,大數(shù)據(jù)人才短缺的問(wèn)題短期內(nèi)只會(huì)加劇而不會(huì)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(cái)富,挖掘數(shù)據(jù)中的金礦,提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力以及提高企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理水平,是當(dāng)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(xí)與實(shí)踐相結(jié)合

院校開(kāi)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(yǔ)言、機(jī)器學(xué)習(xí)等,這些課程均需要學(xué)生具備很強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力,如果只是停留在理論知識(shí)上,學(xué)生也只能紙上談兵。因此,學(xué)校在開(kāi)設(shè)大數(shù)據(jù)課程時(shí),只有為學(xué)生提供配套的實(shí)踐課程,才能真正達(dá)到學(xué)以致用的目的[8-9]。

建設(shè)大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)室,從學(xué)生學(xué)習(xí)角度來(lái)講,迫切性和必要性主要在于以下幾點(diǎn):第一，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)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(xí)動(dòng)力,在實(shí)踐中,通過(guò)有趣并結(jié)合實(shí)際的案例,提高學(xué)生的興趣和分析問(wèn)題的能力；第二，有利于提高學(xué)生解決問(wèn)題的實(shí)踐能力,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬環(huán)境,使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)用于解決實(shí)際問(wèn)題；第三，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)適應(yīng)性與競(jìng)爭(zhēng)力,通過(guò)實(shí)際案例及應(yīng)用場(chǎng)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)與建設(shè)內(nèi)容

大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)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(huì)需求和學(xué)生實(shí)際需要著手[10],考慮學(xué)生學(xué)習(xí)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(shí)踐動(dòng)手能力,因此培養(yǎng)方案中課程的制定,也更注重實(shí)踐部分。對(duì)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(kāi)發(fā)的能力。因而大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)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(kāi)發(fā)2方面進(jìn)行建設(shè)。

大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)室集硬件服務(wù)器、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)于一身,便于計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)開(kāi)設(shè)大數(shù)據(jù)教學(xué)課程。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)內(nèi)容將包含以下3方面內(nèi)容:

(1) 實(shí)驗(yàn)室硬件平臺(tái)建設(shè):為保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境的整體搭建,需在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),提供硬件支撐環(huán)境。

(2) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè):充分利用現(xiàn)有硬件資源,通過(guò)Vmware等虛擬化技術(shù)構(gòu)建云中心的資源池,將云存儲(chǔ)資源、服務(wù)器資源和網(wǎng)絡(luò)資源整合,在云平臺(tái)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(shí)驗(yàn)課程所需的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

(3) 課程資源建設(shè):根據(jù)培養(yǎng)方案,開(kāi)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(shí)踐的緊密結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力,積累工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),需要增設(shè)以上理論課程的配套實(shí)驗(yàn)課。

3 大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)室實(shí)施方案

3.1 大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)室建設(shè)思路

大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程,主要服務(wù)于學(xué)生學(xué)習(xí)、教師教學(xué)；為了充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室的功效和作用,可以增加一項(xiàng)增值服務(wù),即在滿足學(xué)習(xí)和教學(xué)的基礎(chǔ)上,進(jìn)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(tái)上進(jìn)行科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn),進(jìn)而反哺教學(xué)(見(jiàn)圖1)。

圖1 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)思路

3.2 大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

實(shí)驗(yàn)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(tái),以及必要的軟硬件支撐,如課程資源,可以是真實(shí)數(shù)據(jù),也可以是模擬數(shù)據(jù)。在該平臺(tái)之上建設(shè)數(shù)據(jù)挖掘分析平臺(tái)和大數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)教學(xué)平臺(tái),滿足課堂教與學(xué)的需求。

(2) 沙盤(pán)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(pán)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(shí)現(xiàn)和操作。

(3) 服務(wù)科研的高級(jí)應(yīng)用。通過(guò)校企合作[11],引入企業(yè)實(shí)際工程項(xiàng)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(tái)上進(jìn)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(yǔ)

建設(shè)大數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)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(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力,解決理論知識(shí)與企業(yè)實(shí)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(shí),需進(jìn)一步開(kāi)展校企合作,加強(qiáng)人才培養(yǎng),以企業(yè)需求為導(dǎo)向,以實(shí)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(shì)和企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)相結(jié)合,建設(shè)一個(gè)符合專業(yè)人才培養(yǎng)要求的、能夠支持實(shí)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(hù)的實(shí)訓(xùn)基地,是提高人才培養(yǎng)水平、提升師資隊(duì)伍能力、增強(qiáng)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(hào)[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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)醫(yī)療隊(duì)未來(lái)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)的研究與實(shí)施[J]. 教育現(xiàn)代化,2016(37):218-219.

[6] 中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息. 2016年中國(guó)大數(shù)據(jù)行業(yè)現(xiàn)狀分析及市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)[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(guó)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(shí)代應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)管理水平的思考[J]. 洛陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2016,35(11):62-65.

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

[10] 謝宇. 高職院校“大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”建設(shè)與規(guī)劃[J]. 無(wú)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(shí)驗(yàn)室管理經(jīng)驗(yàn)與做法[J]. 電腦知識(shí)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)探究[J].電腦知識(shí)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