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        基于應(yīng)用型本科大數(shù)據(jù)概論課程的多元化教學(xué)實踐研究

        2023-11-06 09:39:00楊軍寧玉富楊菲菲王俊玲
        電腦知識與技術(shù) 2023年25期
        關(guān)鍵詞:能力課程教學(xué)

        楊軍,寧玉富,楊菲菲,王俊玲

        (山東青年政治學(xué)院,山東濟(jì)南 250000)

        1 大數(shù)據(jù)概論的課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)

        為了讓學(xué)生更好地在學(xué)習(xí)中熟練掌握大數(shù)據(jù)的理論和技術(shù),將課程分為理論和實驗課,不僅能夠讓學(xué)生了解大數(shù)據(jù)的相關(guān)內(nèi)容,并且可以熟練操作大數(shù)據(jù)的基本架構(gòu)和技術(shù),讓學(xué)生對大數(shù)據(jù)技術(shù)有初步的了解。

        該課程重點讓學(xué)生理解并掌握六個方面的內(nèi)容:大數(shù)據(jù)處理架構(gòu)Hadoop、HDFS基本操作、分布式數(shù)據(jù)庫Hbase基本操作、MapReduce開發(fā)與應(yīng)用、數(shù)據(jù)可視化、Storm 流計算框架、Spark、圖計算[1]。認(rèn)識大數(shù)據(jù)Hadoop 平臺的安裝、自動化部署以及安裝配置的方法,掌握運(yùn)行和管理該集群;深入學(xué)習(xí)Hadoop 的項目結(jié)構(gòu)和安裝方式,理解Hadoop 的運(yùn)行方式;掌握HDFS 的相關(guān)概念、體系結(jié)構(gòu)、存儲原理、常用命令、Web 界面;了解大數(shù)據(jù)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(yīng)用;掌握HBase 的數(shù)據(jù)模型及常用的Shell 命令;了解HBase 的實現(xiàn)原理、運(yùn)行機(jī)制;理解訪問接口;掌握可視化工具;了解數(shù)據(jù)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(nèi)容和學(xué)時分配如表1所示。

        表1 大數(shù)據(jù)概論課程內(nèi)容與學(xué)時分配

        大數(shù)據(jù)概論課程旨在介紹大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的基本概念、技術(shù)、應(yīng)用和挑戰(zhàn),主要介紹大數(shù)據(jù)的基本概念、特點、來源以及在現(xiàn)代社會中的重要性和應(yīng)用領(lǐng)域;數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)來源以及數(shù)據(jù)庫、分布式存儲系統(tǒng)等存儲技術(shù);數(shù)據(jù)清洗、去噪、填充缺失值等預(yù)處理技術(shù);數(shù)據(jù)分析和挖掘的基本方法包括統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)可視化、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、聚類和分類等技術(shù);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(shù),用于高效處理大規(guī)模數(shù)據(jù);探討數(shù)據(jù)可視化方法;大數(shù)據(jù)隱私保護(hù)和安全問題,討論數(shù)據(jù)泄露、身份識別等風(fēng)險以及加密、訪問控制等保護(hù)方法;大數(shù)據(jù)在不同領(lǐng)域的實際應(yīng)用,如商業(yè)智能、金融分析、醫(yī)療保健、社交網(wǎng)絡(luò)分析等,通過案例研究幫助學(xué)生理解實際應(yīng)用場景;大數(shù)據(jù)倫理、隱私權(quán)、知識產(chǎn)權(quán)等法律和道德問題引導(dǎo)學(xué)生思考在數(shù)據(jù)收集和使用中的道德準(zhǔn)則;大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢討論可能的技術(shù)進(jìn)展、應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展以及面臨的挑戰(zhàn)[3]。

        2 課程教學(xué)中存在的問題與多元化教學(xué)實際意義

        在實際教學(xué)過程中,大數(shù)據(jù)概論的教學(xué)存在諸多問題。比如枯燥的大數(shù)據(jù)入門知識影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;由于不同學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和基礎(chǔ)不同,學(xué)習(xí)有效性的整體水平不一致;學(xué)生缺少學(xué)習(xí)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(xué)的方式,可以提供更豐富、更有效的學(xué)習(xí)體驗,滿足不同學(xué)生的需求和學(xué)習(xí)風(fēng)格。多樣化的教學(xué)方式可以從不同角度、不同途徑來呈現(xiàn)知識,幫助學(xué)生從多個維度理解和掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容,有助于培養(yǎng)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(xué)生能夠?qū)W習(xí)將理論知識應(yīng)用于實際問題的能力,培養(yǎng)問題解決和創(chuàng)新思維能力,通常涉及小組合作、討論等活動,這有助于學(xué)生培養(yǎng)團(tuán)隊合作、溝通和協(xié)調(diào)的能力,為將來的職業(yè)生涯做好準(zhǔn)備。強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動參與和自主學(xué)習(xí),學(xué)生需要根據(jù)自己的需求和興趣選擇合適的學(xué)習(xí)方式,從而培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力。在增強(qiáng)學(xué)生的社會技能和人際關(guān)系方面,多樣化的教學(xué)可以通過小組合作、討論和交流促進(jìn)學(xué)生之間的互動和交流,增強(qiáng)他們的社會技能和人際關(guān)系,使他們更好地適應(yīng)社會和未來的工作環(huán)境。在培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力方面,多元化教學(xué)可以通過不同的教學(xué)方法和策略,培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造力、溝通能力、合作精神等多種能力和素質(zhì),使其更加具備全面、綜合的能力。

        3 大數(shù)據(jù)概論多元化教學(xué)理念

        1)大數(shù)據(jù)概論課程要著眼于工科學(xué)生的職業(yè)發(fā)展。在目前的云大物移智時代,大數(shù)據(jù)技術(shù)很大程度上影響了經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會發(fā)展和世界格局。作為新一代的工科學(xué)生,務(wù)必要學(xué)以致用,所以課程教學(xué)理念要定位在人的綜合發(fā)展上,尤其是以信息技術(shù)素養(yǎng)能力和個性為核心的發(fā)展。而課程改革更要培養(yǎng)學(xué)生的大數(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)問題和思考問題的能力。同時,課程改革還要培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)秀的個人品質(zhì),培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)創(chuàng)新的能力、分析處理問題的能力以及生存和發(fā)展的能力。

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

        3) 加強(qiáng)學(xué)生在信息科技思維的全面綜合發(fā)展。該教學(xué)理念始終貫徹讓同學(xué)們?nèi)姘l(fā)展的思路,該課程提出了對大數(shù)據(jù)技能與知識、方法與原理的教學(xué)目標(biāo),達(dá)到了對目前信息技術(shù)思維的整體覆蓋,讓學(xué)生從大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)到大數(shù)據(jù)原理的整體知識的普及以及在實際生活中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用[4]。

        4)全面始終貫徹素質(zhì)教育,講授專業(yè)知識,進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,拓寬專業(yè)學(xué)習(xí)和交流的界面。

        5)借助大數(shù)據(jù)平臺為學(xué)生提供豐富的自學(xué)材料,鼓勵學(xué)生進(jìn)行多方面的訓(xùn)練,開拓學(xué)生專業(yè)知識領(lǐng)域的寬度和廣度。

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

        7)通過搜集教材知識點和實際應(yīng)用的大數(shù)據(jù)案例,并且邀請國內(nèi)知名專家學(xué)者的大數(shù)據(jù)專題講座,進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生對云大物移智時代大數(shù)據(jù)知識的掌握和應(yīng)用。

        4 大數(shù)據(jù)概論多元化教學(xué)設(shè)計

        1)課程考核方式及其創(chuàng)新點

        大數(shù)據(jù)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(yè)、實踐成績等。實踐成績從操作過程、創(chuàng)新能力、操行表現(xiàn)、實驗報告等多方面進(jìn)行考核,操作過程滿分60 分,實驗報告滿分30 分,創(chuàng)新能力滿分10分,操行表現(xiàn)從考勤、安全和態(tài)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(quán)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(xué)生對大數(shù)據(jù)的基本知識、基本理論、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等內(nèi)容的掌握情況。期末考試試題依據(jù)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

        在考核內(nèi)容與要求方面,主要包括如下方面:操作過程:學(xué)生聽課情況,操作過程中大數(shù)據(jù)平臺的獨(dú)立使用及熟練程度。完成情況:學(xué)生作業(yè)及測試的完成情況。創(chuàng)新能力:學(xué)生在實驗過程中的創(chuàng)新思維體現(xiàn)。日??记冢哼t到、早退及曠課情況。態(tài)度與文明:學(xué)生在實驗過程中的組織紀(jì)律、操作規(guī)范、學(xué)習(xí)態(tài)度及服從管理等情況。實驗報告:學(xué)生完成實驗報告的情況。理論考核:學(xué)生對大數(shù)據(jù)技術(shù)理論及應(yīng)用知識的掌握情況。

        本課程的實踐教學(xué)包括課堂實踐、實驗教學(xué)、課外實踐。課堂實踐包括課堂討論、小組辯論等形式,以培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和學(xué)術(shù)語言表達(dá)的嚴(yán)密性。實驗教學(xué)主要包括數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)可視化等環(huán)節(jié)典型軟件的安裝、使用和基礎(chǔ)編程方法,內(nèi)容涵蓋操作系統(tǒng)(Linux 和Windows)、開發(fā)工具(Eclipse) 以及大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)、軟件(Hadoop、HDFS、MapReduce、HBase、Hive、Spark、MySQL、MongoDB、Redis、R、D3、ECharts)等,讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)。課外實踐包括教學(xué)觀摩、研究性學(xué)習(xí)、參加學(xué)科競賽等形式,目的在于使學(xué)生通過實踐性教學(xué),學(xué)會運(yùn)用所學(xué)理論分析現(xiàn)實中的問題,以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力、分析問題能力、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。

        2)多元化教學(xué)方法的設(shè)計

        根據(jù)授課對象的特點和課程類型,對大數(shù)據(jù)概論課程采用多元化教學(xué)方法,如課堂講授、案例演示、問題導(dǎo)向、小組互助等多種教學(xué)方法相結(jié)合。加強(qiáng)多媒體展示、模擬實踐、上機(jī)指導(dǎo)等多種教學(xué)手段,采用引導(dǎo)式教學(xué)。在授課時以現(xiàn)實中的案例為例引導(dǎo)學(xué)生主動思考和學(xué)習(xí),避免灌輸式教學(xué),以達(dá)到更好地理解和掌握知識點的目的。

        第一,反轉(zhuǎn)課堂。通過讓學(xué)生在課堂外預(yù)習(xí)大數(shù)據(jù)概論教材和視頻等資源,然后在課堂上對大數(shù)據(jù)概論知識進(jìn)行深入的討論和分析,提高學(xué)生的思考和理解能力。結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)和學(xué)生討論,讓學(xué)生參與問題解決和知識探討中,同時結(jié)合課堂上的提問和討論,評估學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和運(yùn)用能力。

        第二,個性化學(xué)習(xí)。根據(jù)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和風(fēng)格,提供個性化的學(xué)習(xí)計劃和教學(xué)資源,讓學(xué)生在自己的舒適區(qū)內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)。利用多樣的教學(xué)方法和資源,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高他們的參與度,讓學(xué)生更好地在活動、討論、實驗等互動性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)境中保持專注和投入。

        第三,項目學(xué)習(xí)。通過組織學(xué)生參與實際的項目活動,讓學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí),培養(yǎng)他們解決問題的能力和團(tuán)隊合作精神,在每個模塊中引入實際案例,展示大數(shù)據(jù)在現(xiàn)實世界中的應(yīng)用,激發(fā)學(xué)生的興趣。

        第四,課程實踐環(huán)節(jié)。在課堂教學(xué)中注重運(yùn)用案例教學(xué)、討論式教學(xué)、實驗教學(xué)等教學(xué)方法和網(wǎng)絡(luò)課程、多媒體等現(xiàn)代教學(xué)手段,進(jìn)一步鼓勵學(xué)生系統(tǒng)地掌握該課程的基本原理、基本原理和知識。

        第五,實驗教學(xué)。學(xué)生可以在實驗室的大數(shù)據(jù)實驗平臺和線上的大數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行實驗,設(shè)計理論作業(yè)和實踐項目,讓學(xué)生既能理解概念,又能運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題。同時,實驗練習(xí)專業(yè)課程實驗和大數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等綜合實驗。這種實驗式教學(xué)能夠極大地提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

        第六,將學(xué)生作為課外專業(yè)實踐活動的主體,依托本學(xué)院的大數(shù)據(jù)專業(yè)教師、學(xué)工及學(xué)生會積極引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生們自主開展大數(shù)據(jù)專業(yè)創(chuàng)業(yè)實踐、創(chuàng)新活動和實踐活動,培養(yǎng)學(xué)生大數(shù)據(jù)技術(shù)的實踐能力。例如,積極組織學(xué)生參加大數(shù)據(jù)競賽、互聯(lián)網(wǎng)大賽、數(shù)據(jù)挖掘比賽等活動以及學(xué)院和其他各部門組織的學(xué)術(shù)探討和科學(xué)研究活動。同時,提供在線學(xué)習(xí)平臺,包括課程資料、討論區(qū)、在線測試等,便于學(xué)生隨時學(xué)習(xí)和交流

        大數(shù)據(jù)概論課程是大數(shù)據(jù)技術(shù)入門課程,是一門理論性和應(yīng)用性都較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程需要系統(tǒng)全面地介紹關(guān)于大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用的基本知識和技能,所以在課程設(shè)計思路上,要充分體現(xiàn)“貼近學(xué)生實際,貼近大數(shù)據(jù)工作要求,貼近后繼課程需要,貼近科技進(jìn)步”,教學(xué)內(nèi)容以實用為目標(biāo),重點涵蓋最新技術(shù)。利用線上線下混合式教學(xué)方式,大數(shù)據(jù)課程教學(xué)需要大量上機(jī)實踐,這些實踐內(nèi)容的詳細(xì)步驟是無法通過課堂時間介紹清楚的,需要學(xué)生在課后摸索實踐[5]。

        5 總結(jié)

        基于大數(shù)據(jù)概論課程,本文討論了在應(yīng)用型本科專業(yè)核心課中使用多元化教學(xué)的方案[6]。多元化教學(xué)是一種教學(xué)方法,旨在更好地滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和興趣,提高學(xué)習(xí)效果,增強(qiáng)學(xué)習(xí)動機(jī),培養(yǎng)綜合能力,增加學(xué)習(xí)樂趣,更好地適應(yīng)未來發(fā)展。

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