基于OBE-CDIO理念的“大数据存储”课程产教融合实践教学研究

卢坤菲 韩林芮 李雪真

摘要：以工程人才能力培养为导向，从培养目标、课程设计、平台建设、课外实践活动、质量监控和推进形式等6个方面研究基于OBE-CDIO理念的大数据技术专业课程产教融合实现技术路径。以大数据存储课程为例阐述实践教学实施过程，教学实践结果表明，该模式提高学生的工程实践能力，满足行业对大数据存储人才的需求。

关键词：OBE；CDIO；大数据存储；产教融合；实践教学

中图分类号：TP391        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）07-0146-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

0 引言

随着大数据技术的蓬勃发展，社会对新时代数据人才的需求持续增加。国家第十四个五年规划和2035年远景目标纲要指出，作为数字经济的核心引擎，数据要素已经成为与土地、劳动力、资本和技术并列的五大生产要素之一[1]。工业和信息化部《“十四五”大数据产业发展规划》作出培育壮大大数据等新兴数字产业的明确部署和行动纲领。预计到2025年，我国大数据核心人才缺口将高达230万[2]。在新工业时代背景下，产教融合成为促进工程技术教育与产业发展双赢的育人模式。在产教融合的背景下，引入产出导向教育（Outcomes-based Education，OBE） 理念和工程教育模式CDIO成为我国高等职业教育改革的重要思想[3]。OBE教学是基于产出的教学理念，明确学生毕业需要掌握的知识和技能体系。CDIO是以工程项目为载体培养学生工程能力的教育模式，CDIO分别代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）[4]，将OBE理念和CDIO工程教育模式结合引入产教融合背景下的课程教学可推动工程技术人才综合能力培养[5]。因此，以大数据技术专业的核心课程大数据存储为例，研究基于OBE-CDIO理念的课程产教融合实践教学方案。

1 基于OBE-CDIO理念的大数据技术专业课程产教融合实现技术路径

广东生态工程职业学院大数据技术教研室始终坚持以学生为中心的教学理念和工学结合的教育模式，与广东轩辕网络科技股份有限公司合作共建校外实践教学基地，根据《国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见（国办发〔2017〕95号）》的要求，参考王春林学者的产教融合机制模型[6]，结合广东生态工程职业学院具体情况，设计产教融合实现路径如图1所示。

高校、企业和学生三方为参与主体，校企导师各取所长在育人的各个环节发挥不同职能。基于OBE产出导向教育理念，综合国家战略、行业人才需求、岗位技能要求和立德树人根本任务，确定课程目标。

依据培养目标进行课程设计，基于CDIO工程教育理念设计项目化的学习情景承载实践教学内容，项目案例由企业需求、教师科研项目和学生技能竞赛等内容转化，开发课程配套活页教材，组织开展CDIO模式的实践教学活动，培养学生的岗位综合能力。完善评价体系衡量教学效果和引导教学方向。

在平台建设方面，本课程采用混合式教学，校企合作建设SPOC在线课程平台和在线实践教学平台，前者侧重呈现文档、视频、作业等教学资源和开展线上互动活动，满足学生对理论的学习需求，后者侧重实践项目虚拟仿真，部署在线开发环境和实践项目任务工单，满足学生对技能学习的需求。与企业合作共同建设校外实践教学基地，充分满足学生对岗位的认知与实践需求。

搭建双师指导的课外实践体系。基于OBE产出教育理念，以企业导师和校内专业课教师为指导团队，构建专业技能竞赛、大学生创新创业项目、实习项目和素质教育项目的校外实践体系。在专业竞赛中锤炼技能，在创新创业项目中实现教学成果化，在实习项目中强化岗位实践技能，在素质教育项目中融入思政教育应用技术服务社会，培养学生的实践技能和综合素质。

监控产教融合工作保障质量。由学校制定产教融合的规范管理制度和激励政策，保障产教融合工作规范运作，激励更多教师和企业参与协同育人。监控培养流程的完整性，教学团队严格按照CDIO四阶段开展实践教学活动，保障学生工程实践能力的培养质量。广泛收集包括学生、教学督导、合作企业和应届毕业生用人单位的评价反馈，教学团队反思整改动态调整优化课程设计，培养产出更符合岗位需求的技能人才。

为推进产教融合工作，在学校层面建立产教融合工作机构负责统筹规划，明确合作企业与教学部门的工作职责和任务。企业与教学团队定期开展教研活动，研討优化课程设计以覆盖培养目标。每学年组织师资培训，提高教学能力和新技术实操技能。

2 大数据存储产教融合实践教学案例

2.1 课程目标

“大数据存储”是高职大数据技术专业大二下学期开设的专业核心课。随着智慧中国建设的发展，在线项目都离不开包括计算资源、存储资源和网络资源三大基础资源池的支持，能够支撑大数据海量存储的MongoDB数据库成为当今最热门的非关系型数据库，是阿里云、腾讯云等厂商提供的三大云数据库存储方案之一，因此“大数据存储”课程选用MongoDB作为主要教学技术。基于OBE产出理念，根据大数据技术专业人才培养方案、社会需求和岗位技能要求，校企教学团队共同研讨确定本课程目标是：掌握分布式数据库技术、实现分布式数据库集群环境的构建和配置，运用大数据技术，实现分布式文件系统的构建和配置；具备非结构化数据库的使用能力，能利用MongoDB存储海量文档型数据并熟悉MongoDB开发接口；具有爱国情怀、工程实践精神和探索创新等素养，培养高素质大数据存储技能人才。

2.2 实践教学项目

依据课程目标设计课程知识体系结构，基于CDIO工程教育理念设计项目化的实践教学内容，主要有图书馆和冬奥会奖牌榜两大学习情境，项目任务由校企合作开发，深入浅出地培养数据库工程师岗位的综合能力。并在教学过程中有机融入家国情怀、科学精神、专业伦理与品格塑造等思政元素，落实立德树人根本任务。每个实践教学项目有针对性地培养技能。项目1：MongoDB服务器配置（基于Windows和Linux环境部署MongoDB） ；项目2：北京冬奥会中国队首金牌数据的插入（创建集合和插入简单文档）；项目3：北京冬奥会中国队奖牌榜数据的插入与更新（复杂文档的插入与更新）；项目4：图书馆数据的创建时间获取与数据删除（ObjectID应用、删除文档）；项目5：中国队奖牌榜数据的简单查询（普通查询、条件查询）；项目6：图书馆数据复杂查询（数组查询、查询操作符应用）；项目7：中国队奖牌榜指定字段的数据校验与原子性操作（数据校验与原子性操作）；项目8：中国队奖牌榜数据的简单聚合统计（简单聚合函数、aggregate聚合操作）；项目9：中国队奖牌榜数据的映射规约统计（MapReduce应用）；项目10：存取冬奥会视频（GridFS大文件存取）；项目11：搭建奖牌榜数据库副本集（MongoDB副本集的搭建）；项目12：搭建奖牌榜数据库分片集群（MongoDB分片集群搭建）。

2.3 实践教学资源建设

校企合作开发课程资源，在职教云平台建设：1） 课程教学文件。包括课程大纲、教师授课教案、实验指导书和习题等电子文档资源。2） 微课视频资源。包括每章节均提供校内教师录制的理论视频和企业导师录制的实操视频。3） 课程拓展资源。包括知识图谱、思维导图和参考文献等。校企合作建设在线实践教学平台，依托合作公司的轩辕智慧实验平台部署MongoDB数据库环境，建设课程实验实训资源，包括数据模型、在线实验项目和项目源代码文件。

2.4 搭建课内混合式教学体系

本课程采用线上与线下教学相结合的混合式教学模式，应用职教云共享课程平台发布学习任务、发布学习资源、检验学习成果等课程相关内容，通过腾讯会议连线企业导师实时讲解实战技巧和点评优化，利用轩辕智慧实验平台学生可随时启动数据库环境，根据在线任务工单的指引完成任务，达成实践项目学习成果。在整个教学过程中，交叉采用了多种教学模式，加强互动机制与移动学习模式建设，促进学生、校内教师与企业导师紧密沟通，满足学生个性化学习需求。

2.5 课内实践教学實施

以项目11搭建奖牌榜数据库副本集为例，阐述大数据存储课程按照CDIO工程教育模式开展课内实践教学活动。

首先，构思阶段（C） ，师生共同研讨课内教学项目需求，构思分解任务：1） 确定集群节点数量。2） 配置主从节点。3） 添加选举节点。4） 验证复制集同步。5） 验证自动故障转移。

在设计阶段（D） ，校内教师指导学生查阅资源，根据任务工单设计项目实施方案，包括：流程图、关键技术、测试方案、成员分工职责等。

在实现阶段（I） ，学生观看企业导师录制的“副本集搭建”实战技巧微视频，突破技术难点。学生团队按照设计方案协作实现项目需求，根据选举原理设置配置3个节点的集群，以副本集模式开启实例后，连接任意一个节点进行主从节点的初始化配置，将未参与初始化的节点添加为选举节点。再进行两个测试任务验证：首先在主节点插入任意文档，在从节点查询数据同步情况。然后手动关闭主节点故障，验证副本集的自动故障转移有效。实施过程中，校内教师引导学生注意代码编写规范，锤炼工匠技能。

运作阶段（O） ，各个小组运行代码汇报实践效果，交流心得。学生互评推选优秀方案，互相学习取长补短。可根据情况实时连线企业导师，师生共同探讨改进措施和优化重构的代码。校内教师做课堂总结，并布置拓展任务，引导学生探索创新，实现知识到成果的转化。组织开展工程教育模式的实践教学，培养学生工程素质、团队协作、解决问题的综合能力。

2.6 课外实践活动

教师团队协作指导学生课外实践活动。学生参加本课程融通的技能竞赛，如信息素养大赛和大数据技术与应用学生技能竞赛，校内专业课教师指导学生查阅文献资料学习竞赛考点的技术理念并加强相关能力的训练，企业教师辅助分享实战技巧，指导学生突破新技术应用难点。在创新创业项目方面，企业导师提供项目需求，指导学生应用所学知识开发分布式数据库管理系统参加大学生创新创业项目，实现教学成果化。在实习就业项目中，企业导师指导学生在数据库工程师岗位技能实践，校内教学辅助学生归纳岗位就业的能力需求，明确奋斗方向。在素质教育项目中，校内教师与辅导员指导学生参加三下乡活动，应用所学技术为农产品电商搭建MongoDB数据库管理系统，提供技术咨询服务，锻炼学生实践技能、解决问题能力和职业素养。

2.7 课程评价体系

设计多元教学评价体系，过程性评价将与“课前、课中、课后”环节相结合，课堂参与度与CDIO工程教育四阶段相结合，实践技能和职业素养相结合。平台、学生、教师和企业导师各占比25%，针对知识、能力、素质目标进行评价。教师录入线下成绩，结合在线平台成绩，根据权重自动计算学生总评成绩。

3 结束语

产教融合实践实现技术路径包括培养目标、课程设计、平台建设、课外实践活动、质量监控和推进形式等6个方面。通过OBE产出理念设计人才培养目标，校企共同研讨，根据岗位要求和技术发展，以项目化形式设计课程内容，整理文档、视频、源码、实训项目等资源，建设在线教学与实践平台。结合课程特色，将CDIO工程教育模式融入实践项目的教学环节，培养学生工程实践素养、解决问题能力和团结协作精神。选取多样化的课外实践活动锤炼实践技能，激发创新思维，提高职业素养。实践反馈，基于OBE理念和CDIO工程教育模式的课程产教融合实践教学可有效推动高素质工程技能人才的培养。

参考文献：

[1] 黄奇帆.伟大复兴的关键阶段：学习《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》的认识和体会[J].人民论坛，2021（15）：6-10.

[2] 高婴劢.《“十四五” 大数据产业发展规划》解读[J].数字经济，2022（3）：6-10.

[3] 何颖，吴昊，边倩.产教融合下基于OBE-CDIO的电子信息综合实践教学改革[J].微型电脑应用，2022，38（3）：34-36.

[4] 黄毅斌，邱树伟，林璇，等.“新工科” 背景下融合CDIO和SPOC的翻转课堂教学模式[J].职业教育，2023，22（14）：20-23.

[5] 贾宁，郑纯军.CDIO理念下的大数据人才培养混合式教育探索：以数据获取与预处理实践课程为例[J].计算机教育，2021（8）：35-39.

[6] 王春林，夏建军.基于OBE-CDIO理念的地方应用型本科工科专业产教融合机制模型建构[J].赤峰学院学报：自然科学版，2021，37（4）：92-97.

【通联编辑：唐一东】