王穎純，張紫荊，馮 嬌，賈雪琳

（天津理工大學(xué)管理學(xué)院，天津 300384）

0 引言

目前，全國(guó)各大高校都在陸續(xù)開設(shè)大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)，專業(yè)性質(zhì)決定了該專業(yè)的學(xué)生需要了解大數(shù)據(jù)管理的相關(guān)原理，掌握相關(guān)理論和技術(shù)，理解大數(shù)據(jù)技術(shù)在實(shí)際管理和決策中的應(yīng)用。當(dāng)前社會(huì)信息化發(fā)展速度迅猛，大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用作為一門新興應(yīng)用技術(shù)型專業(yè)在課程設(shè)計(jì)等方面尚不夠成熟，各高校大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系較社會(huì)需求來(lái)說(shuō)相對(duì)滯后，各高校有必要完善該專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系，對(duì)該專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行課程改革，在學(xué)習(xí)理論課程的同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐能力，加快學(xué)生對(duì)社會(huì)環(huán)境的適應(yīng)速度。本文以天津理工大學(xué)大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為背景，對(duì)該專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系的建設(shè)進(jìn)行探析。

1 大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系的研究現(xiàn)狀及所存在的問題

1.1 存在的問題

大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)是一門多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，旨在培養(yǎng)復(fù)合型人才，要求學(xué)生不僅要具備信息系統(tǒng)方面的專業(yè)技術(shù)，還要具備管理能力。因此，該專業(yè)雖然屬于管理類，但是要求學(xué)生在具備信息化方面的專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也要擁有實(shí)際操作能力，現(xiàn)在的企事業(yè)單位非常重視該專業(yè)學(xué)生能否在工作中充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)處理實(shí)際問題。然而目前該專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系在專業(yè)技術(shù)知識(shí)和處理實(shí)際問題方面的融合與社會(huì)要求相比依然滯后，這也說(shuō)明該專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系不夠完善，實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)不能接軌業(yè)界需求，學(xué)生難以將專業(yè)技術(shù)知識(shí)向解決問題的行為能力順利過(guò)渡。當(dāng)前大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系不夠合理主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一是上機(jī)實(shí)驗(yàn)課時(shí)占總學(xué)時(shí)的比重不足；其二是具體實(shí)驗(yàn)課程中實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容綜合性不足。

1.2 研究現(xiàn)狀

劉莉[1]認(rèn)為大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)的改革應(yīng)結(jié)合本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，做到教師主導(dǎo)，學(xué)生主體，讓學(xué)生對(duì)專業(yè)感興趣，主動(dòng)學(xué)習(xí)思考，提高實(shí)踐能力，在畢業(yè)求職過(guò)程中有較強(qiáng)的自身優(yōu)勢(shì)。魏小龍[2]認(rèn)為目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)出現(xiàn)為題的原因在于對(duì)課程在專業(yè)體系中的作用分析不到位，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性較差，應(yīng)該重構(gòu)課程內(nèi)容，聯(lián)系運(yùn)維實(shí)際，以實(shí)際操作考核的形式進(jìn)行考核。劉海燕[3]認(rèn)為大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)應(yīng)注重實(shí)踐過(guò)程，堅(jiān)持“理論與實(shí)踐并重，知識(shí)與運(yùn)用相結(jié)合”原則，及時(shí)更新和改革現(xiàn)行的教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)拓寬學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力，逐步縮小社會(huì)需求與人才培養(yǎng)之間的差距和矛盾。吳湘寧等[4]梳理了大數(shù)據(jù)專業(yè)知識(shí)體系，認(rèn)為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程體系需要在考慮畢業(yè)生的職業(yè)定位的同時(shí)，選擇被業(yè)界認(rèn)可的通用技術(shù)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，提出了在不同環(huán)境下建設(shè)大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室時(shí)所對(duì)應(yīng)的方案，以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程體系和具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。劉芳[5]通過(guò)分析大數(shù)據(jù)人才需求，詳細(xì)介紹了大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的搭建流程，并設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采用開放實(shí)驗(yàn)室的管理模式，讓學(xué)生開源自由選擇時(shí)間進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，一定程度上解決了實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足的問題。

2 大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用方向的課程體系

2.1 大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用的學(xué)科特點(diǎn)決定的基礎(chǔ)課程

大數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用學(xué)科，正在開展研究如何利用信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理與控制。它具備雙重意義：一是運(yùn)用大數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，二是運(yùn)用大數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)的研究和實(shí)證。在進(jìn)行信息處理與數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，所需的數(shù)據(jù)處理人員為大數(shù)據(jù)處理工程技術(shù)人員、大數(shù)據(jù)分析人員和大數(shù)據(jù)處理科研人員以及專門負(fù)責(zé)大數(shù)據(jù)處理工作的專業(yè)技術(shù)人員。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，他們有自身的責(zé)任。相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)能力均可在專業(yè)知識(shí)板塊中獲取，而信息處理能力、大數(shù)據(jù)挖掘及其可視化能力就需要相關(guān)的學(xué)科來(lái)支持。具體內(nèi)容如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)人才的職責(zé)與技能

2.2 大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)課程體系

大數(shù)據(jù)是研究數(shù)據(jù)的類型、現(xiàn)狀、屬性、形式和數(shù)據(jù)變化規(guī)律的學(xué)科，因此大數(shù)據(jù)的課程和教學(xué)改革應(yīng)該在考慮大學(xué)四年的情況下實(shí)施，首先遵循數(shù)據(jù)分析的生命周期。大數(shù)據(jù)學(xué)科考慮到它自身的學(xué)科特點(diǎn)將其分為三個(gè)模塊，主要包括基礎(chǔ)理論課程模塊、分析技術(shù)課程模塊和商務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)踐課程模塊。理論的研究方式主要包括利用數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的觀測(cè)和對(duì)基本數(shù)據(jù)的邏輯推理，運(yùn)用數(shù)據(jù)特征和數(shù)據(jù)推理方法及其中的觀察方式，完成生命周期中的業(yè)務(wù)理解和數(shù)據(jù)感知；而分析技術(shù)主要是利用核心的方法對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行探索與研究，以便學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)和把握大數(shù)據(jù)分析變化中的各種類型、狀態(tài)、屬性、類型，以及變化規(guī)律；而商務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)踐工作則主要應(yīng)根據(jù)高校的工作特色和專業(yè)化，把大數(shù)據(jù)分析科學(xué)研究的理論與方法運(yùn)用到多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。主要課程詳見圖2。

圖2 大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)主要課程

2.3 大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系

2.3.1 Hadoop平臺(tái)

Hadoop是一種分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)，能夠?qū)Ａ繑?shù)據(jù)進(jìn)行處理，是當(dāng)前各大企業(yè)進(jìn)行大數(shù)據(jù)開發(fā)的首選。Hadoop生態(tài)系統(tǒng)支持結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)句，具有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)開設(shè)Hadoop實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生掌握開發(fā)平臺(tái)的搭建流程，理解MapReduce并行計(jì)算的算法設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)通過(guò)調(diào)整Map和Reduce的各項(xiàng)參數(shù)調(diào)優(yōu)性能。目前國(guó)內(nèi)能夠熟練掌握Hadoop技術(shù)的人才非常稀少，開設(shè)Hadoop實(shí)驗(yàn)課程讓學(xué)生掌握 Hadoop使用方法是培養(yǎng)學(xué)生使用大數(shù)據(jù)平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理等操作的前提條件。

2.3.2 Spark計(jì)算引擎

Apache Spark也是一種開源集群計(jì)算環(huán)境，為大數(shù)據(jù)處理提供通用并行框架。作為Hadoop的補(bǔ)充，Spark能夠在Hadoop環(huán)境下并行運(yùn)行。Spark通過(guò)將運(yùn)行過(guò)程中的中間輸出結(jié)果在內(nèi)存中進(jìn)行存儲(chǔ)[6]，能夠提供比Hadoop更快的速度和更高的性能，通過(guò)建立在Java、Scala、Python、SQL的標(biāo)準(zhǔn)API也使其具備更強(qiáng)大的易用性。此外，Apache Spark由Scala實(shí)現(xiàn)，代碼比較簡(jiǎn)潔，但存在一定的門檻，開設(shè)Spark實(shí)驗(yàn)課程能夠?yàn)樵搶I(yè)學(xué)生作為大數(shù)據(jù)處理工程技術(shù)人才使用 Spark進(jìn)行數(shù)據(jù)系統(tǒng)的管理與維護(hù)打下基礎(chǔ)。

2.3.3 Linux操作系統(tǒng)

Linux是一款典型的開源操作系統(tǒng)，由于其性能穩(wěn)定，也是目前最常用的開源操作系統(tǒng)。Linux被廣泛應(yīng)用于各種嵌入式開發(fā)領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員也將其作為服務(wù)器使用[14]。掌握Linux操作系統(tǒng)是搭建Hadoop集群的必要條件。通過(guò)開設(shè) Linux實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生在上機(jī)操作的過(guò)程中熟悉Linux系統(tǒng)中的常用命令語(yǔ)句，是后續(xù)學(xué)生在Linux系統(tǒng)環(huán)境下搭建Hadoop平臺(tái)進(jìn)行操作時(shí)的必備技能。

2.3.4 基于Python的數(shù)據(jù)爬蟲和數(shù)據(jù)處理

網(wǎng)絡(luò)爬蟲是Python的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，使用Python編寫爬蟲可以自動(dòng)抓取互聯(lián)網(wǎng)上的信息，能夠支持大量并發(fā)操作，是大數(shù)據(jù)處理人員獲取數(shù)據(jù)的重要途徑。Python簡(jiǎn)單易學(xué)，可讀性強(qiáng)，其豐富的庫(kù)還能夠?yàn)閿?shù)據(jù)分析提供大量工具集，相比常規(guī)的數(shù)據(jù)處理軟件，Python能夠處理規(guī)模更大的數(shù)據(jù)集以及更復(fù)雜的數(shù)據(jù)邏輯。數(shù)據(jù)的收集和預(yù)處理是大數(shù)據(jù)處理工程技術(shù)人才的必備技能。通過(guò)開設(shè)Python實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生掌握通過(guò)爬蟲獲取數(shù)據(jù)的方法，才能夠?yàn)楹罄m(xù)使用HBase進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)分析等操作提供數(shù)據(jù)源，也是大數(shù)據(jù)分析人員進(jìn)行算法設(shè)計(jì)和挖掘模型開發(fā)的參考依據(jù)。

2.3.5 HBase開源數(shù)據(jù)庫(kù)和Hive數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)

HBase屬于分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，為Hadoop中的數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)服務(wù)，并通過(guò)MapReduce管理存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。區(qū)別于一般的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，HBase不屬于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，也不支持SQL。HBase基于列的模式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索查詢只需訪問相關(guān)列。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熟悉HBase中增刪改查的相關(guān)語(yǔ)句，掌握在Hadoop和HBase之間進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移的相關(guān)操作。

Hive使用HQL這種類SQL查詢語(yǔ)言，是一種建立在Hadoop上的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)架構(gòu)。大數(shù)據(jù)分析人員通過(guò)使用Hive對(duì)存儲(chǔ)在HDFS中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析，并使用MapReduce完成命令的執(zhí)行。HBase和Hive在大數(shù)據(jù)架構(gòu)中占據(jù)的位置不同，發(fā)揮的作用也不同，HBase主要進(jìn)行明細(xì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢的操作，Hive主要用于進(jìn)行大規(guī)模靜態(tài)數(shù)據(jù)處理和計(jì)算。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熟悉HBase和Hive的功能并結(jié)合使用能夠得到相得益彰的效果。能夠熟練使用HBase和Hive進(jìn)行數(shù)據(jù)管理是學(xué)生將來(lái)作為大數(shù)據(jù)分析人員通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘和分析，提煉有效信息，并結(jié)合管理理論輔助企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策的重要手段。

3 大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)課程設(shè)置的建議

3.1 改革教育模式與方法

大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注重理論與實(shí)際相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)課程學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作相結(jié)合。遵循老師主導(dǎo)，學(xué)生主體的原則。在實(shí)驗(yàn)課程中，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究性，給予學(xué)生充分發(fā)揮的空間，在講好理論前提之下，最大程度保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)課程中提出問題，讓學(xué)生自主思考，給予學(xué)生充分的實(shí)驗(yàn)時(shí)間以及試錯(cuò)機(jī)會(huì)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更好地體會(huì)理論知識(shí)并加以掌握，讓實(shí)驗(yàn)課程發(fā)揮最大的作用。對(duì)于基礎(chǔ)較好的同學(xué)，要鼓勵(lì)其進(jìn)行創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的時(shí)候應(yīng)根據(jù)課程體系要求，分析各門課程在課程體系中的作用，重構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容。鑒于大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)，要求該專業(yè)學(xué)生綜合掌握各方面知識(shí)，導(dǎo)致理論知識(shí)過(guò)于繁雜，教師應(yīng)平衡理論內(nèi)容教學(xué)課時(shí)與上機(jī)實(shí)驗(yàn)課時(shí)之間的關(guān)系，將理論體現(xiàn)在實(shí)踐過(guò)程中，擺脫“重理論輕實(shí)踐”的現(xiàn)象。在具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，不僅要設(shè)計(jì)驗(yàn)證性的基礎(chǔ)案例，也要強(qiáng)調(diào)案例的綜合性和創(chuàng)新性，激發(fā)學(xué)生的探究精神和思維能力。教師應(yīng)主動(dòng)利用各個(gè)實(shí)驗(yàn)課程之間的相關(guān)性，倡導(dǎo)學(xué)生結(jié)合多門實(shí)驗(yàn)課程完成實(shí)際操作考核，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

3.2 校企合作

大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性和實(shí)踐性，注重學(xué)生的實(shí)踐能力。在理論知識(shí)扎實(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)踐性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課程開展校企合作。由于企業(yè)對(duì)實(shí)踐能力要求較高，而學(xué)校相對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)實(shí)驗(yàn)的前沿性不足，在課程講授方面，可以實(shí)施雙教師模式，邀請(qǐng)企業(yè)相關(guān)人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程講授，結(jié)合實(shí)際案例，從專業(yè)角度指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)更貼切實(shí)際，讓學(xué)生更容易進(jìn)行實(shí)操并與企業(yè)接軌，學(xué)校教師輔助企業(yè)人員解答學(xué)生疑問，使學(xué)生了解最前沿的技術(shù)和應(yīng)用，對(duì)相關(guān)知識(shí)有更加深入的了解，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中真正掌握一門技術(shù)。例如編程課程，學(xué)校講授基礎(chǔ)理論，上機(jī)操作比較簡(jiǎn)單或有一定的模式可遵循，引入雙導(dǎo)師制度，企業(yè)真實(shí)案例更有助于學(xué)生實(shí)操能力的提升。

3.3 樹立融合發(fā)展理念

大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)是一門綜合性較強(qiáng)的專業(yè)，旨在培養(yǎng)可以利用本專業(yè)知識(shí)開展信息系統(tǒng)策劃、系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，能熟練利用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段支持組織管理決策的人才。相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程也應(yīng)該更加豐富，對(duì)有實(shí)驗(yàn)需求的課程要嚴(yán)格落實(shí)，給予學(xué)生充分的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。在每一門實(shí)驗(yàn)課掌握良好的基礎(chǔ)之上，設(shè)置綜合實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生對(duì)課程之間的關(guān)系有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)復(fù)合型人才。在條件允許的情況下，和企業(yè)達(dá)成合作，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)去企業(yè)實(shí)習(xí)，把課堂設(shè)置于企業(yè)之中，使學(xué)生在更切實(shí)的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行學(xué)習(xí)，更有利于課程的推進(jìn)，有利于學(xué)生的發(fā)展。

4 結(jié)論

在大數(shù)據(jù)背景下，大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用專業(yè)要凸顯專業(yè)優(yōu)勢(shì)，設(shè)置先進(jìn)合理的課程體系，而不是把課程機(jī)械的組合在一起，要培養(yǎng)復(fù)合型人才，培養(yǎng)與時(shí)俱進(jìn)、符合時(shí)代需求的人才，為學(xué)生未來(lái)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，分析問題解決問題以及動(dòng)手實(shí)踐能力是本專業(yè)的核心能力之一。本專業(yè)一部分實(shí)踐能力的培養(yǎng)是通過(guò)課程中的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程較弱，本研究的結(jié)論是加強(qiáng)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，并且由于本專業(yè)技術(shù)更新日新月異，所以實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置要與時(shí)俱進(jìn)，緊跟當(dāng)前技術(shù)熱點(diǎn)，這不是一次性教改可以達(dá)到的目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)要常態(tài)化，才能使畢業(yè)生更快地融入工作崗位。