大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)創(chuàng)建思路

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摘要：設(shè)計(jì)構(gòu)建了《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》通識(shí)基礎(chǔ)課程，課程介紹了大數(shù)據(jù)的基本概念、特點(diǎn)與大數(shù)據(jù)引起的時(shí)代變革，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)方法和大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，并通過(guò)實(shí)際案例講述大數(shù)據(jù)在日常生活和各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用。通過(guò)該課程，可使學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代及大數(shù)據(jù)應(yīng)用有一定了解，并能進(jìn)一步延伸思考本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展方向及前景。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)挖掘；大數(shù)據(jù)處理；大數(shù)據(jù)平臺(tái)；大數(shù)據(jù)案例

0引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，企業(yè)計(jì)算、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等各種應(yīng)用的涌現(xiàn)，“大數(shù)據(jù)”應(yīng)運(yùn)而生［1］。21世紀(jì)已邁入了“大數(shù)據(jù)時(shí)代”。作為大數(shù)據(jù)時(shí)代的人才，了解大數(shù)據(jù)時(shí)代特點(diǎn)，掌握大數(shù)據(jù)處理的基本方法，了解各行業(yè)使用大數(shù)據(jù)將造成的社會(huì)變革，已成為21世紀(jì)市場(chǎng)對(duì)人才的需求。大數(shù)據(jù)是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，大數(shù)據(jù)課程的開(kāi)設(shè)，有助于培養(yǎng)出符合市場(chǎng)發(fā)展和企業(yè)需求的21世紀(jì)創(chuàng)新型人才，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的高校人才培養(yǎng)和課程體系中缺少面向高校所有專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)課程。如何設(shè)計(jì)和構(gòu)建面向高校所有專(zhuān)業(yè)的《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》課程是本文研究的主旨。

1國(guó)內(nèi)外大數(shù)據(jù)相關(guān)課程現(xiàn)狀調(diào)查分析

目前，國(guó)外有多所高校開(kāi)設(shè)了大數(shù)據(jù)方向?qū)I(yè)課程，如波士頓大學(xué)、北卡羅萊納州立大學(xué)、德保羅大學(xué)等。課程的開(kāi)設(shè)與人才培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)緊密相關(guān)，主要分為3個(gè)方向：面向商學(xué)院、管理學(xué)院、財(cái)經(jīng)學(xué)院的大數(shù)據(jù)分析方向，面向計(jì)算機(jī)學(xué)院與軟件學(xué)院的大數(shù)據(jù)平臺(tái)方向，面向理學(xué)院的深度計(jì)算分析方向［2］。在國(guó)外，大數(shù)據(jù)相關(guān)課程主要以課程體系的形式開(kāi)設(shè)，重在以項(xiàng)目的形式培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和使用大數(shù)據(jù)技術(shù)解決問(wèn)題的能力。近年來(lái)陸續(xù)有國(guó)內(nèi)高校在計(jì)算機(jī)學(xué)院、軟件學(xué)院等開(kāi)設(shè)針對(duì)研究生的大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)方向課程。2014年，西安電子科技大學(xué)開(kāi)設(shè)大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用專(zhuān)業(yè)碩士方向；2013年，北京航空航天大學(xué)成立了“大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用”軟件工程碩士項(xiàng)目；2012年，西安交通大學(xué)軟件學(xué)院建立了以大數(shù)據(jù)系列課程作為專(zhuān)業(yè)必選課、針對(duì)研究生的業(yè)務(wù)分析系；2011年，北京交通大學(xué)軟件學(xué)院建立了研究生信息管理專(zhuān)業(yè)［2］。國(guó)內(nèi)針對(duì)本科生的大數(shù)據(jù)相關(guān)課程開(kāi)設(shè)較少。清華大學(xué)在本科培養(yǎng)方案中開(kāi)設(shè)了專(zhuān)業(yè)限選課“云數(shù)據(jù)管理”；部分國(guó)內(nèi)高校也開(kāi)設(shè)了與大數(shù)據(jù)相關(guān)的課程，如“存儲(chǔ)技術(shù)”、“數(shù)據(jù)挖掘”與“分布式編程和數(shù)據(jù)處理”等，但課程僅在計(jì)算機(jī)學(xué)院、軟件學(xué)院等學(xué)院內(nèi)部作為專(zhuān)業(yè)限選課或選修課開(kāi)放?？梢钥吹?，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，國(guó)內(nèi)高校開(kāi)始逐步開(kāi)設(shè)大數(shù)據(jù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)方向，并建設(shè)大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)課程。然而，大數(shù)據(jù)作為各行各業(yè)都需要使用的技術(shù)，是各行業(yè)人才都需要了解和掌握的。目前，國(guó)內(nèi)鮮有高校面向全校本科生開(kāi)設(shè)《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》課程。

2課程構(gòu)建思路

根據(jù)社會(huì)各行業(yè)對(duì)人才在大數(shù)據(jù)方面的知識(shí)儲(chǔ)備需求，學(xué)校設(shè)計(jì)構(gòu)建了面向全校各專(zhuān)業(yè)本科生開(kāi)設(shè)的《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》課程。在廣泛調(diào)研了解社會(huì)各行業(yè)大數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用的基礎(chǔ)上，在構(gòu)建《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容中遵循以下3點(diǎn)思路：（1）不同行業(yè)的大數(shù)據(jù)均具有相同的數(shù)據(jù)類(lèi)型和特點(diǎn)，只是數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式和使用方式不同。因此，課程需要介紹大數(shù)據(jù)的基本概念和特點(diǎn)，以及各行業(yè)使用大數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)代的影響和變革。（2）大數(shù)據(jù)要發(fā)揮作用，其核心在于對(duì)大數(shù)據(jù)的處理，包括數(shù)據(jù)處理平臺(tái)和數(shù)據(jù)處理方法。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)和處理方式很多不適用大數(shù)據(jù)的處理，大數(shù)據(jù)有其特有處理方式。因此，大數(shù)據(jù)的處理是本課程講授的核心和重點(diǎn)。（3）《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》作為面向各個(gè)專(zhuān)業(yè)的通識(shí)基礎(chǔ)課程，為了提升學(xué)生對(duì)課程的理解能力與學(xué)習(xí)興趣，需要通過(guò)對(duì)多個(gè)行業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例進(jìn)行講述，以幫助其深入了解大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型、應(yīng)用處理方法和過(guò)程等，并對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代產(chǎn)生進(jìn)一步深入認(rèn)知。

3課程構(gòu)建思路

3．1課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

在第一章中，主要介紹大數(shù)據(jù)時(shí)代的產(chǎn)生、大數(shù)據(jù)的概念特點(diǎn)，大數(shù)據(jù)時(shí)代到來(lái)對(duì)社會(huì)生活產(chǎn)生的影響、引發(fā)的行業(yè)變革，以及在大數(shù)據(jù)時(shí)代來(lái)臨之時(shí)，新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)的提出。在這一章的介紹中，大數(shù)據(jù)的概念特點(diǎn)是基礎(chǔ)，由此引起的社會(huì)變革是現(xiàn)象，需要學(xué)生們通過(guò)討論進(jìn)一步深入理解；新挑戰(zhàn)的提出為學(xué)生們開(kāi)辟了廣闊的視角，有助于幫助他們根據(jù)時(shí)代需求確定學(xué)習(xí)研究的方向和對(duì)自身的培養(yǎng)規(guī)劃。要從大數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息挖掘。第二章中首先介紹數(shù)據(jù)挖掘的概念，然后詳細(xì)介紹數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法流程和數(shù)據(jù)挖掘的主要方法，最后結(jié)合案例介紹大數(shù)據(jù)挖掘的實(shí)際應(yīng)用。在案例選取中，使用了亞馬遜推薦系統(tǒng)、谷歌翻譯系統(tǒng)，以及上海外灘踩踏事件等有代表性的案例進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘的講解，以幫助學(xué)生們理解大數(shù)據(jù)挖掘的方法、特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值。大數(shù)據(jù)的處理分實(shí)時(shí)流處理和靜態(tài)分析處理兩大類(lèi)。在第三章中，結(jié)合案例介紹了大數(shù)據(jù)流處理和靜態(tài)分析處理的平臺(tái)和技術(shù)。大數(shù)據(jù)靜態(tài)分析處理平臺(tái)重點(diǎn)介紹了Hadoop平臺(tái)，大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)流處理技術(shù)重點(diǎn)介紹技術(shù)原理和方案。這一章主要介紹大數(shù)據(jù)的處理方法，給學(xué)生們建立一個(gè)基本的概念框架。案例使用城市洪澇災(zāi)害分析預(yù)警平臺(tái)，介紹靜態(tài)數(shù)據(jù)分析處理和流數(shù)據(jù)分析處理在同一行業(yè)中的不同應(yīng)用，以幫助學(xué)生們理解兩種數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。作為面向全校的本科生通識(shí)課程，希望學(xué)生們能夠通過(guò)本門(mén)課程了解大數(shù)據(jù)處理分析在社會(huì)生活各方面的應(yīng)用前景，并結(jié)合各專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用需求分析及展望未來(lái)大數(shù)據(jù)在本專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用發(fā)展。因此，需要在課程中充分開(kāi)拓學(xué)生們的視野，廣泛地介紹各行業(yè)案例。第四章大數(shù)據(jù)應(yīng)用及案例分析重點(diǎn)介紹了智慧城市、輿情分析、阿里大數(shù)據(jù)處理以及FaceBook臉譜網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理案例。

3．2授課方法設(shè)計(jì)

課程各章節(jié)內(nèi)容充分使用案例，深入淺出地進(jìn)行講解。由于各專(zhuān)業(yè)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備不同，作為通識(shí)基礎(chǔ)課程，只有充分引入各行業(yè)案例，才能既激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又幫助學(xué)生掌握各個(gè)知識(shí)點(diǎn)。充分引入學(xué)生自主討論機(jī)制。在大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型、大數(shù)據(jù)預(yù)處理方式、大數(shù)據(jù)挖掘方法、大數(shù)據(jù)靜態(tài)處理分析、大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)流處理等知識(shí)點(diǎn)的講授中，先介紹基礎(chǔ)概念，然后要求學(xué)生們針對(duì)自己本專(zhuān)業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行廣泛討論。

4實(shí)施及效果

《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》課程于2015年春季學(xué)期面向全校本科生開(kāi)課。學(xué)生來(lái)自經(jīng)濟(jì)學(xué)院、新聞與傳播學(xué)院、管理學(xué)院、社會(huì)學(xué)系、水電與數(shù)字化工程學(xué)院、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、軟件學(xué)院、船舶與海洋工程學(xué)院等多個(gè)學(xué)院。學(xué)生們普遍反映，通過(guò)該課程，對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代及大數(shù)據(jù)應(yīng)用有了一定了解，并能進(jìn)一步延伸思考本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展方向及前景。

5結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)人們的工作和生活造成了巨大影響，是當(dāng)前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本課程從大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)日常社會(huì)、生活、工作的影響入手，深入淺出地介紹大數(shù)據(jù)的基本概念、相關(guān)的數(shù)據(jù)處理方法和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，并通過(guò)實(shí)際案例講述大數(shù)據(jù)在日常生活與各行業(yè)中的應(yīng)用。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，有助于提高學(xué)生們的大數(shù)據(jù)應(yīng)用能力，為未來(lái)應(yīng)用、研究和創(chuàng)新創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

［1］孟小峰，慈祥．大數(shù)據(jù)管理：概念、技術(shù)與挑戰(zhàn)［J］．計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2013（1）：146－169．

［2］張曉芳，王芬，黃曉濤．國(guó)內(nèi)外大數(shù)據(jù)課程體系與專(zhuān)業(yè)建設(shè)調(diào)查研究［C］．ICEMSS2015，2015．

［3］施利萍，張應(yīng)輝，羅阿玲，等．大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)及其發(fā)展機(jī)遇［J］．軟件導(dǎo)刊，2015，14（7）：5－7．

［4］曾雷．大數(shù)據(jù)研究綜述［J］．軟件導(dǎo)刊，2015，14（8）：1－2．

作者：王芬 黃曉濤 張曉芳 單位：華中科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算中心