面向数据分析与大数据专业的实践教学模式研究

王敏

摘 要：新工科教育形式下数据分析与大数据专业应用型人才培养的实践教学中存在形式单一、技术单一以及工程导师不足的问题，因此，提出了基于“SPOC+企业+校内”的三级专业实践实训课程的培养模式。由校外导师、校内导师和SPOC共同构建特色实践方向，共建培养方案，实现三级培养和三级评价机制，完成工程紧缺型专业前沿应用型人才的培养。系统地给出基于兴趣的面向大数据应用需求的人才培养实践教改方案。

关键词：新工科;SPOC;大数据;应用型人才;实践教学模式

中图分类号：G642.0

文献标志码：A

文章编号：1001-7836（2019）06-0037-03

引言

“新工科”提出工程教育要摒弃旧领域、吸入新领域的实践教学体系，打破传统人才培养模式的边界，探索大学、企业、社会深度融合的教学生态系统[1]。结合当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域的需求，以及学校培养方案和学生兴趣三方面的研究，确定了项目驱动的模式下生成多方位、订单式的联合教学方法。

教育部已将数据科学与大数据技术确定为新的本科专业，越来越多的高校正在积极地筹备开设该专业，规划所需要的实验设备、专业教师和培养特色，制定不仅懂理论而且具有相当实践动手能力的学生培养方案，以适应社会对大数据分析人才的需求。除此之外，计算机科学技术、电子类、信息管理类等现有专业也在逐步调整原有的教学计划和教学内容，增加一些必要的大数据相关课程，让学生能了解大数据相关技术，增强就业的竞争力。

本课题以“SPOC+企业培训+校内”三方合作为基础，以应用型软件人才培养为目标，搭建并实施数据分析和大数据专业实践实训课程的人才培养教学体系[2]。SPOC教学、学校导师、企业培训导师的三方位一体化共同协作的实践教学方法，是适应新工科应用型的新型人才培养模式的大胆创新，有利于优化传统的实践教学体系，提高学生的综合素质和自学能力。通过在校内搭建的企业化培训环境、模拟企业化的开发氛围和管理流程，由企业职业讲师和校内专业教师共同引导项目实践，督导教学实践过程，SPOC[3]教学为补充的实践教学模式，形成一个有机的、协调的培养和管理体系。创新校、企和“互联网+”的三方合作人才培养模式，可有效提高学生的实践能力与前沿知识学习能力，从而实现卓越应用型人才的培养目标。

1 确定“三足鼎立”的实践方案

基于大数据处理、云计算基础和软件开发架构三个方面的相关原理和技术的项目实践课程，以学校、培训企业和SPOC三方合作为基础，制定互补的联合培养方案。

学校培养：面向校企合作的校企导师联合培养方案中，学校仍然是培养的中流砥柱，因此，需要校内导师具有一定的工程经验和工程背景。校内导师从专任教师中选拔，导师具有较高的政治素质和高度的责任心，具有扎实的专业知识和合理的知识结构。校内导师应充分理解本专业的学习特点、学习方法以及专业的发展方向，保证专业认知与专业实践的统一。由于大数据方向的基础知识非常广泛，参加不同的项目，学生对专业的理解和感悟不同，校内导师在实际指导过程中应该做到以下三点。（1）在项目实践过程中，定期开展项目组间讨论，共享专业理解，深化专业认知;（2）校内导师亲自参加到创新实践项目中，引导和启发学生积极地完成实践项目;（3）建立有效的评测机制，对多方向多项目之间进行有效的评价，确定评价等级和评价指标。

培训企业：采用“订单式”合作培养模式，学校根据市场应用型人才的需求，与培训机构、企业协商联合制定相应的人才培养方案，对具有一定专业素质的毕业生，通过3周左右的集中实践实训环节，使其快速成长为前沿紧缺型应用人才，是对学校培训的一个关键补充。

SPOC倡导混合式教学[4]，是对MOOC的继承、完善与超越，实现了优质MOOC资源与课堂面对面教学优势的有机结合，实现对教学流程的重构与创新。在剖析伯克分校“软件工程”SPOC的发展脉络与关键做法的基础上，基于SPOC+校企合作[5]创建良好的实践实训基地和全面特色的培养方案，实现SPOC在数据分析和大数据专业实践教学中的应用，改变该专业实践课程技术单调的现状和教学跟不上技术更新的问题。

数据分析和大数据专业采用“3+1”教学模式，学校和培训企业合作共建实践教学基地[6]，校外导师和校内导师互补，设置不同方向的技术导师，进行分流式、顾客式实践教学。该模式是在校企合作的方式上的一个大胆改进，传统的校企合作方式的“双导师制”，在国内许多应用型本科院校取得了成效，但由于对校外企业培训的依赖性较高，容易导致校内教学质量下滑。因此，以校内导师为核心，可以兼顾不同方向的不同学习能力的学生培养的需求，符合学生分流培养、兴趣培养和小班培养的需求，达到扩大学生就业范围和提高就业率的目的。

2 设计“2+1”的专业培养模式

以大三学生的实践实训课程为例，以校内、校外双导师+SPOC的2+1为基础，根据学生的技能水平和专业基础，分为3个梯度，从专业基础知识、专业方向知识到自学能力要求的高低来设定，实训分为三个方向：数据处理方向、分布式编程方向和软件开发架构方向，对学生进行多方向多方位的培养，有利于分散就业，提高就业率。“2+1”的专业培养模式如图1所示。

2.1 SPOC自主学习+校内外双导师制

该方向适应于学习能力强的学生。第一周由校内导师讲解相关基础知识，通过SPOC掌握其他相关知识点，为引入项目做准备，在此基础上，进行为期2周的项目牵引式实践课程教学。校外导师制定基于PYTHON[7]的UPLOOKING超级爬虫培养方案。

2.2 SPOC自主学习+校内导师制

该方向对专业基础课程和专业方向课程有一定的要求。以基于SSM的开源框架课程作为实践基础，通过实践项目，让学生实际体验和感悟相关的知识体系，强调知识的实际应用性和活学活用，而不必過多地要求知识点的全面性。具体方法包括：

（1）原理与项目相结合

以CDIO工程教育理念[8]为教学指导思想，采用“原理→框架→应用”的教学模式，在实践课程中深入探讨这些基本原理的具体实现流程，以实际的工程应用来体会这种架构在项目应用中能够带来的好处。要在深入理解各种架构的原理之后研读架构的核心代码，通过核心代码反过来再领会软件开发架构的设计思想。

（2）翻转式项目开发

软件开发框架的种类繁多，但是基本的原理是不变的、稳定的。采用课堂翻转的方式，通过提出任务，完成任务，分析问题，解决问题的方式，能够激发学生的自主学习能力，使学生变被动“听课”为主动思考和主动学习，使得学生具有快速掌握新型框架的能力。

（3）实践教学

实践的目的就是要学以致用。在本课程中以SPRING、SPRINGMVC、MYBATIS软件开发架构为例，采用实践教学的形式，深入分析基本的架构原理，透彻理解架构在项目开发中的作用和地位，掌握基于SSM[9]开发架构的项目工程实践。

2.3 SPOC自主学习+校外导师制

该专业方向的课程是基础薄弱、专业基础课程有一定掌握的学生比较好的选择。以应用需求为背景讲解分布式编程的思想和应用方法。分布式编程是云计算和大数据存储与处理的基础，分布式是通过应用设计，将任务进行分解。云计算是通过类似网格的东西，由系统自动进行资源组合。分布式是一个很具体的概念，云是一个更上层、更抽象、更玄乎的概念，若没有分布式，云就无从谈起。

教学实施计划分为三周的集中式开发。第一周学习BIO基础和网络通信，掌握JavaBIO基本编程，能够独立完成对各种文件的读写操作、掌握网络编程;第二周学习NIO和Netty，掌握同步非阻塞IO的基本原理和编程模型，完成基于命令行的聊天通信实战案例;第三周完成基于Netty的聊天室项目（包括私聊和群聊），首先进行基于NIO的框架Netty的基本架构原理、Netty的编程模型、编码和解码过程的知识点预习，其次通过聊天室项目实现知识点的运用，并添加自定义数据包操作，实现基于GUI的聊天室开发。

2.4 测评和成绩

为了保证工程实践教学体系的有效运行，建立一套三级评价机制，对实践教学过程进行评价，包括对学生个体的能力评价以及对实践效果的综合评价。通过对CDIO 内容的分析，具体应用到实践项目开发中，实践成效的评估模型中应包括对学生能力中的基本个人能力、人际能力、过程与系统的构建能力、创新能力等几个方面的评价。而这些关键能力的具体量化工作分为以下3级评价：第一，校外导师评价：校外导师从工作量、功能点、创新性及独立解决给定问题的能力四个方面给出成绩。第二是校内导师评价：除了校外导师评价的4个方面之外，还给出课堂考勤及设计文档。第三是项目组长评价：组长是最直接的项目管理者，在整个开发过程中，从每个成员方案的先进性，设计的规范性、参与小组开发的活跃度创、新意识与创新能力上给出评价，并进行分数量化。最后在三级评分的基础之上做加权求和，给出实践教学的总成绩。评价机制如图2所示。

3 实施过程

实践任务分为数据分析、分布式开发和软件开发架构三个方向。任务分组进行，根据题目的规模，每组3—5人，以团队的形式，模拟在企业和社会环境中实际软件产品或系统的构思、设计、实施与运行过程，体验软件工程的整个实践过程，使学生切实理解从理论到实现的综合过程以及决定成败的一些细部要求和规范、标准的要求。

在实践的教学环节中主要是由学生自己动手操作，一人一台电脑，按照小组的划分，坐在一个连续的位置，方便小组成员之间的沟通和交流。对于项目，先由指导教师明确项目需求，然后根据学生的实际情况，可以带着大家做一部分，手把手地教学生，例如：一边敲代码一边讲解;对于项目的核心模块，可以先引导学生进行思考，与学生一起讨论，然后再让学生分组实践，让每个学生都能够独立地完成项目模块。

实施过程严格按照软件生命周期进行。根据学生能力水平和教学进程安排，制定合理的SPOC+校企合作实践教学方案。具体步骤包括：（1）在校内搭建教学所需的软件环境和硬件平台;（2）根据学生的不同能力等级和专业方向;（3）实施实践项目内容划分。

以整个实践过程中的关键活动表现为依据，根据这些关键活动的表现，建立实践成效评估模型，对学生的项目开发成果进行评估，来完成校外导师、校内导师、组长的三级评价过程。

结束语

新工程教育强调创新，以卓越工程师为目标，强化互联网+与产教的结合，通过引入国际先进的工程教育理念，开展灵活有效的校企合作，培养大数据、人工智能等前沿紧缺应用型人才，提高学生在产业转型过程中的就业率和理想达成度。从学生反馈来看，课程改革符合学生的需求，符合德国应用技术大学提倡的“应用技术大学将自己的毕业生培养得更加接近顾客”的导向，符合数据分析和大数据专业的专业特色，增强了学生做出项目，走向社会的信心。

参考文献：

[1]杨晓燕.新工科教育中计算机应用型人才培养实践探索[J].计算机教育，2018（4）.

[2]陈慧，陈敏.关于综合性大学培养新工科人才的思考与探索[J].高等工程教育研究，2017（2）：19—23.

[3]李强.基于MOOC/SPOC的地方高校软件工程課程改革与实践[J].计算机教育，2018（2）.

[4]贺斌，曹阳.SPOC：基于MOOC的教学流程创新[J].中国电化教育，2015（3）：22—29.

[5]李亚茹，陈波，刘志峰.产教融合优化专业设置校企合作实现协同发展[J].高教学刊，2017（6）：136—137.

[6]彭鑫，赵文耘，钱乐秋.软件工程实验教学研究与实践[J].计算机教育，2007（10x）：15—17.

[7]嵩天，黄天羽，礼欣.Python语言：程序设计课程教学改革的理想选择[J].中国大学教学，2016（2）.

[8]Sultana S. Book Review-Rethinking Engineering Education： The CDIO Approach[J].Journal of Technology Education， 2015，26（2）.

[9]张新峰，张轩.基于SSM框架的现代信号处理精品课程网站分析与设计[J].教育教学论坛，2018（4）.