大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)課程設(shè)計創(chuàng)建思路

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摘要：設(shè)計構(gòu)建了《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》通識基礎(chǔ)課程，課程介紹了大數(shù)據(jù)的基本概念、特點與大數(shù)據(jù)引起的時代變革，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理平臺方法和大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，并通過實際案例講述大數(shù)據(jù)在日常生活和各個行業(yè)中的應用。通過該課程，可使學生對大數(shù)據(jù)時代及大數(shù)據(jù)應用有一定了解，并能進一步延伸思考本專業(yè)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應用發(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；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)計算、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等各種應用的涌現(xiàn)，“大數(shù)據(jù)”應運而生［1］。21世紀已邁入了“大數(shù)據(jù)時代”。作為大數(shù)據(jù)時代的人才，了解大數(shù)據(jù)時代特點，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)將造成的社會變革，已成為21世紀市場對人才的需求。大數(shù)據(jù)是未來發(fā)展的趨勢，大數(shù)據(jù)課程的開設(shè)，有助于培養(yǎng)出符合市場發(fā)展和企業(yè)需求的21世紀創(chuàng)新型人才，而國內(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業(yè)開設(shè)的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)課程。如何設(shè)計和構(gòu)建面向高校所有專業(yè)的《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》課程是本文研究的主旨。

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

目前，國外有多所高校開設(shè)了大數(shù)據(jù)方向?qū)I(yè)課程，如波士頓大學、北卡羅萊納州立大學、德保羅大學等。課程的開設(shè)與人才培養(yǎng)的側(cè)重點緊密相關(guān)，主要分為3個方向：面向商學院、管理學院、財經(jīng)學院的大數(shù)據(jù)分析方向，面向計算機學院與軟件學院的大數(shù)據(jù)平臺方向，面向理學院的深度計算分析方向［2］。在國外，大數(shù)據(jù)相關(guān)課程主要以課程體系的形式開設(shè)，重在以項目的形式培養(yǎng)學生實踐動手能力和使用大數(shù)據(jù)技術(shù)解決問題的能力。近年來陸續(xù)有國內(nèi)高校在計算機學院、軟件學院等開設(shè)針對研究生的大數(shù)據(jù)專業(yè)方向課程。2014年，西安電子科技大學開設(shè)大數(shù)據(jù)技術(shù)與應用專業(yè)碩士方向；2013年，北京航空航天大學成立了“大數(shù)據(jù)技術(shù)與應用”軟件工程碩士項目；2012年，西安交通大學軟件學院建立了以大數(shù)據(jù)系列課程作為專業(yè)必選課、針對研究生的業(yè)務(wù)分析系；2011年，北京交通大學軟件學院建立了研究生信息管理專業(yè)［2］。國內(nèi)針對本科生的大數(shù)據(jù)相關(guān)課程開設(shè)較少。清華大學在本科培養(yǎng)方案中開設(shè)了專業(yè)限選課“云數(shù)據(jù)管理”；部分國內(nèi)高校也開設(shè)了與大數(shù)據(jù)相關(guān)的課程，如“存儲技術(shù)”、“數(shù)據(jù)挖掘”與“分布式編程和數(shù)據(jù)處理”等，但課程僅在計算機學院、軟件學院等學院內(nèi)部作為專業(yè)限選課或選修課開放?？梢钥吹剑S著大數(shù)據(jù)時代的到來，國內(nèi)高校開始逐步開設(shè)大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)方向，并建設(shè)大數(shù)據(jù)專業(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，國內(nèi)鮮有高校面向全校本科生開設(shè)《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》課程。

2課程構(gòu)建思路

根據(jù)社會各行業(yè)對人才在大數(shù)據(jù)方面的知識儲備需求，學校設(shè)計構(gòu)建了面向全校各專業(yè)本科生開設(shè)的《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》課程。在廣泛調(diào)研了解社會各行業(yè)大數(shù)據(jù)處理及應用的基礎(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)類型和特點，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，以及各行業(yè)使用大數(shù)據(jù)對時代的影響和變革。（2）大數(shù)據(jù)要發(fā)揮作用，其核心在于對大數(shù)據(jù)的處理，包括數(shù)據(jù)處理平臺和數(shù)據(jù)處理方法。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理平臺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。（3）《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》作為面向各個專業(yè)的通識基礎(chǔ)課程，為了提升學生對課程的理解能力與學習興趣，需要通過對多個行業(yè)大數(shù)據(jù)應用案例進行講述，以幫助其深入了解大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型、應用處理方法和過程等，并對大數(shù)據(jù)時代產(chǎn)生進一步深入認知。

3課程構(gòu)建思路

3．1課程內(nèi)容設(shè)計

在第一章中，主要介紹大數(shù)據(jù)時代的產(chǎn)生、大數(shù)據(jù)的概念特點，大數(shù)據(jù)時代到來對社會生活產(chǎn)生的影響、引發(fā)的行業(yè)變革，以及在大數(shù)據(jù)時代來臨之時，新的問題和挑戰(zhàn)的提出。在這一章的介紹中，大數(shù)據(jù)的概念特點是基礎(chǔ)，由此引起的社會變革是現(xiàn)象，需要學生們通過討論進一步深入理解；新挑戰(zhàn)的提出為學生們開辟了廣闊的視角，有助于幫助他們根據(jù)時代需求確定學習研究的方向和對自身的培養(yǎng)規(guī)劃。要從大數(shù)據(jù)中提取有價值的信息，需要對數(shù)據(jù)進行信息挖掘。第二章中首先介紹數(shù)據(jù)挖掘的概念，然后詳細介紹數(shù)據(jù)預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)挖掘的實際應用。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行大數(shù)據(jù)挖掘的講解，以幫助學生們理解大數(shù)據(jù)挖掘的方法、特點和應用價值。大數(shù)據(jù)的處理分實時流處理和靜態(tài)分析處理兩大類。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)分析處理的平臺和技術(shù)。大數(shù)據(jù)靜態(tài)分析處理平臺重點介紹了Hadoop平臺，大數(shù)據(jù)實時流處理技術(shù)重點介紹技術(shù)原理和方案。這一章主要介紹大數(shù)據(jù)的處理方法，給學生們建立一個基本的概念框架。案例使用城市洪澇災害分析預警平臺，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)中的不同應用，以幫助學生們理解兩種數(shù)據(jù)處理的特點和應用領(lǐng)域。作為面向全校的本科生通識課程，希望學生們能夠通過本門課程了解大數(shù)據(jù)處理分析在社會生活各方面的應用前景，并結(jié)合各專業(yè)的應用需求分析及展望未來大數(shù)據(jù)在本專業(yè)的應用發(fā)展。因此，需要在課程中充分開拓學生們的視野，廣泛地介紹各行業(yè)案例。第四章大數(shù)據(jù)應用及案例分析重點介紹了智慧城市、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

課程各章節(jié)內(nèi)容充分使用案例，深入淺出地進行講解。由于各專業(yè)學生的知識儲備不同，作為通識基礎(chǔ)課程，只有充分引入各行業(yè)案例，才能既激發(fā)學生學習興趣，又幫助學生掌握各個知識點。充分引入學生自主討論機制。在大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型、大數(shù)據(jù)預處理方式、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)實時流處理等知識點的講授中，先介紹基礎(chǔ)概念，然后要求學生們針對自己本專業(yè)的大數(shù)據(jù)應用領(lǐng)域進行廣泛討論。

4實施及效果

《大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》課程于2015年春季學期面向全校本科生開課。學生來自經(jīng)濟學院、新聞與傳播學院、管理學院、社會學系、水電與數(shù)字化工程學院、計算機科學與技術(shù)學院、軟件學院、船舶與海洋工程學院等多個學院。學生們普遍反映，通過該課程，對大數(shù)據(jù)時代及大數(shù)據(jù)應用有了一定了解，并能進一步延伸思考本專業(yè)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應用發(fā)展方向及前景。

5結(jié)語

大數(shù)據(jù)技術(shù)對人們的工作和生活造成了巨大影響，是當前計算機領(lǐng)域的研究熱點。本課程從大數(shù)據(jù)技術(shù)對日常社會、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)，并通過實際案例講述大數(shù)據(jù)在日常生活與各行業(yè)中的應用。通過本課程的學習，有助于提高學生們的大數(shù)據(jù)應用能力，為未來應用、研究和創(chuàng)新創(chuàng)造更多機會。

參考文獻：

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

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

［3］施利萍，張應輝，羅阿玲，等．大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)及其發(fā)展機遇［J］．軟件導刊，2015，14（7）：5－7．

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

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