1. 大數據學(xué)科建設現狀
1.1. 大數據學(xué)科建設現狀
由于高校在大數據教育領(lǐng)域的發(fā)展時(shí)間并不是很長(cháng)，所以目前高校在大數據專(zhuān)業(yè)方向的教學(xué)過(guò)程中，主要面臨以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
1) 師資隊伍建設
IT新技術(shù)更新的太快，有限的教師資源很難在有限的時(shí)間內系統的指導大批學(xué)生，設計性和探究性實(shí)驗難以開(kāi)展。
另外，教師教學(xué)任務(wù)繁重，新技術(shù)開(kāi)發(fā)課程周期長(cháng)，內部講師培養周期長(cháng)，很多院校在大數據技術(shù)課程的儲備上明顯不足。
2) 教學(xué)實(shí)驗環(huán)境
大數據實(shí)驗一人操作多臺機器，傳統機房是一人一臺操作，傳統的機房實(shí)驗室，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足大數據實(shí)驗操作的要求。
傳統機房的現有服務(wù)器資源，也大多無(wú)法滿(mǎn)足大數據實(shí)驗的高計算、高性能要求。
快速更新的技術(shù)，導致現在教學(xué)實(shí)驗環(huán)境無(wú)法快速適應大數據實(shí)驗教學(xué)的要求。
3) 課程體系建設
由于新開(kāi)專(zhuān)業(yè)，無(wú)參考標準體系，教師在編制大數據實(shí)驗課程方面缺乏積累，教學(xué)內容開(kāi)發(fā)緩慢。大數據實(shí)驗需要大量的真實(shí)行業(yè)數據，無(wú)法通過(guò)模擬進(jìn)行教學(xué)。
所以教學(xué)內容缺失主要是：缺乏真實(shí)數據；缺乏行業(yè)案例。
模擬數據的教學(xué)無(wú)法讓學(xué)生體會(huì )到大數據的真實(shí)應用，造成學(xué)生動(dòng)手能力難以提升。
4) 科研新挑戰
數據的激增，勢必由量變引起質(zhì)變，從而使科研人員的思維和行為模式在傳統學(xué)科的研究領(lǐng)域發(fā)生變化，如何利用大數據技術(shù)及優(yōu)勢，找到本學(xué)科研究成果的新視角，已經(jīng)成為當前高校研究的重要課題。
1.2. 大數據實(shí)驗實(shí)訓平臺建設的必要性
綜合目前大數據學(xué)科建設所面臨的問(wèn)題，對設有大數據專(zhuān)業(yè)或專(zhuān)業(yè)方向的學(xué)校教師和學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生很大的影響，教師面臨著(zhù)任務(wù)重、備課難、實(shí)驗課難開(kāi)展、發(fā)論文沒(méi)思路等困擾，而學(xué)生又面臨著(zhù)聽(tīng)不懂、不會(huì )做、不會(huì )用、學(xué)不會(huì )的煩惱。
所以大數據學(xué)科如何實(shí)現標準教學(xué)、如何評估學(xué)生綜合能力、如何解決師資缺乏、如何保障科研成果、學(xué)生就業(yè)如何滿(mǎn)足企業(yè)需求是高校在大數據學(xué)科建設中必須要解決的問(wèn)題。
因此，高校建設一個(gè)專(zhuān)業(yè)的大數據實(shí)驗實(shí)訓平臺，除了必要的符合當前虛擬化潮流的高端服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò )設備之外，其中的重點(diǎn)是建設集教學(xué)、實(shí)驗、實(shí)訓、科研綜合于一體的大數據實(shí)訓平臺，全方位支撐高校大數據教學(xué)及科研的需求是必要的和緊迫的。
1.3. 大數據實(shí)驗實(shí)訓平臺的建設原則
1) 理論與實(shí)踐相結合
理論與實(shí)踐相結合是知識經(jīng)濟背景下歷史發(fā)展的必然要求。在知識經(jīng)濟社會(huì )，高校是理論產(chǎn)生和傳播的主體，積累并傳承專(zhuān)業(yè)方向理論知識，指導學(xué)習者的實(shí)踐活動(dòng)與生產(chǎn)技能訓練。多國國際知名高校案例經(jīng)驗表明，對于我國起步較晚的大數據學(xué)科方向建設發(fā)展，該專(zhuān)業(yè)應在理論與實(shí)踐相結合的基礎上側重于實(shí)踐，才能厚積薄發(fā)、趕超國際水準。
2) 適應社會(huì )人才需求
高端大數據人才培養是大數據實(shí)驗實(shí)訓平臺建設的重要目標。當前各地院校在人才培養過(guò)程中必須以社會(huì )崗位的實(shí)際需求作為根本出發(fā)點(diǎn)，深入了解電信、零售、電力、銀行、證券、期貨、基金等眾多行業(yè)機構對大數據學(xué)科高端人才的需求。根據權威機構預測，未來(lái)3-5年，中國需要180萬(wàn)大數據人才，當前就有30萬(wàn)，缺口達到150萬(wàn)之巨。
3) 國際化標準
大數據在全球教育領(lǐng)域屬于一門(mén)新興專(zhuān)業(yè)。得力于國際大數據地位的先天優(yōu)勢，該專(zhuān)業(yè)教育在歐美迅速發(fā)展，并在教育領(lǐng)域建立了國際性話(huà)語(yǔ)權。我國大數據學(xué)科方向建設的天然優(yōu)勢就是國內大數據的不斷革新與發(fā)展，國際話(huà)語(yǔ)權不斷增強?；诖藘?yōu)勢，必須在參照國家標準設計人才培養模式的基礎上，全面參與該專(zhuān)業(yè)方向建設的國際標準的制定。
4) 堅持創(chuàng )新
創(chuàng )新必須是與時(shí)俱進(jìn)，國內信息技術(shù)的發(fā)展為大數據的創(chuàng )新提供了沃土，但這些遠遠不夠。大數據教學(xué)實(shí)驗室建設首先樹(shù)立創(chuàng )新機制、激勵制度；其次是尊重鼓勵創(chuàng )新人才；再者是為了大數據創(chuàng )新提供必要的物質(zhì)條件。各類(lèi)院校都可以選擇一條適合自己創(chuàng )新理念和模式，有利于促進(jìn)院?？缭绞桨l(fā)展與品牌影響力提升。
5) 專(zhuān)業(yè)深度與廣度
專(zhuān)業(yè)的深度與廣度并重是加強大數據實(shí)驗實(shí)訓平臺建設與創(chuàng )新的基本條件，也是大數據產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然目標導向。不斷縱向深入大數據的研究和創(chuàng )新大數據新的專(zhuān)業(yè)方向交叉點(diǎn)是推動(dòng)新理論、新技術(shù)、新產(chǎn)品的必要條件。深度建設有利于大數據解決更為深層次性的大數據問(wèn)題及工具方法創(chuàng )新；廣度可以使大數據與更多專(zhuān)業(yè)相結合，發(fā)展更多前沿方向與分支研究領(lǐng)域，同時(shí)也有利于解決各行各業(yè)出現的大數據的問(wèn)題。
6) 產(chǎn)學(xué)研一體化
堅持產(chǎn)學(xué)研一體化建設是科教興國戰略中必然的制度安排。在科教興國戰略體系中，教育、科研、生產(chǎn)相結合是一項重要的戰略措施，國家出臺了一系列政策法規支持高等學(xué)校推行教育、科研、生產(chǎn)相結合。當前國內，一方面產(chǎn)學(xué)研合作沒(méi)有形成很好的發(fā)展模式，另一方面部分院校對大數據方向定位及建設理念不恰當，從而造成國內大數據的研究成果能夠解決國內大數據行業(yè)問(wèn)題的不多，院校亦不能從這個(gè)模式中為其獲得長(cháng)久的發(fā)展經(jīng)濟動(dòng)力。
7) 院校特色定位
在借鑒國際經(jīng)驗和標準基礎上，各類(lèi)院校在建設大數據實(shí)驗實(shí)訓平臺的過(guò)程中，應該按照各自的總體發(fā)展目標為核心，依據自身區域、師資力量、專(zhuān)業(yè)方向優(yōu)勢定位，采取不同模式的專(zhuān)業(yè)方向建設來(lái)確定自身的發(fā)展特色定位。我國經(jīng)濟發(fā)展各區各省都呈現不均衡狀態(tài)，各行各業(yè)改革發(fā)展深度不一致，為院校大數據學(xué)科方向建設的特色定位提供了發(fā)展空間。
2. 大數據實(shí)驗實(shí)訓平臺建設方案
2.1. 核心理念
利用云計算、虛擬化、人工智能及大數據主流框架，搭建教學(xué)系統和集群，將大數據核心技術(shù)應用到企業(yè)真實(shí)項目中，將理論知識、實(shí)驗教學(xué)和大數據項目實(shí)踐融合，由淺入深，循序漸進(jìn)，逐步提升學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能和項目實(shí)踐能力，使得學(xué)生與企業(yè)人才需求無(wú)縫銜接，真正解決大數據人才缺口問(wèn)題。
2.2. 平臺架構
針對高校大數據教學(xué)、管理、人工智能、項目實(shí)踐、科研服務(wù)、創(chuàng )新孵化等實(shí)際應用場(chǎng)景，系統提供穩定、可靠、高效的軟硬一體化大數據教學(xué)科研環(huán)境，以及完善的課程體系、項目數據和視頻、多樣化的教學(xué)手段和豐富的實(shí)戰案例，以快速開(kāi)發(fā)平臺為基礎，快速的構建大數據實(shí)驗實(shí)訓平臺。整體平臺架構圖如下所示：

圖 - 架構圖
各組成部分說(shuō)明如下：
1) 大數據教學(xué)資源
大數據教學(xué)資源提供教學(xué)實(shí)驗指導手冊、在線(xiàn)視頻、資源包、實(shí)驗示例代碼、數據源等，讓學(xué)生學(xué)以致用。通過(guò)在線(xiàn)學(xué)習、在線(xiàn)測驗、在線(xiàn)實(shí)驗、在線(xiàn)實(shí)訓、綜合分析及自主設計等多層次的實(shí)驗操作，為大數據教學(xué)提供一個(gè)完整的一體化實(shí)驗教學(xué)體系。
項目案例提供行業(yè)典型項目及行業(yè)數據，項目涉及互聯(lián)網(wǎng)、運營(yíng)商、金融、電子商務(wù)、政府等多個(gè)領(lǐng)域，每個(gè)項目案例都配備項目指導手冊、講解視頻、行業(yè)數據及項目代碼。
2) 大數據教學(xué)平臺
實(shí)驗實(shí)訓使用的服務(wù)器采用虛擬化技術(shù)，實(shí)現硬件資源集中調度和管理，以大數據Hadoop及其生態(tài)組件為核心構建軟件系統，支持更多的大數據高級特性，經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的性能優(yōu)化和軟硬件集成測試，保證平臺的高性能與穩定可靠運行。
主要包括2個(gè)子系統：實(shí)驗實(shí)訓系統、云計算管理系統。
3) 基礎支撐平臺
傳統的信息管理類(lèi)系統普遍包含業(yè)務(wù)信息的增刪改查和導入導出功能、流程審批功能、表單填報功能、可視化展示功能、中國式報表功能，系統中70%~80%都是此類(lèi)功能。通過(guò)可配置化的快速開(kāi)發(fā)平臺，使用可配置的方式“零代碼”輕松的實(shí)現這些功能。

圖 - 架構圖
大數據教學(xué)平臺相關(guān)的功能模塊都是通過(guò)快速開(kāi)發(fā)平臺進(jìn)行配置化+插件開(kāi)發(fā)的方式完成的。
另外，快速開(kāi)發(fā)平臺還可以開(kāi)放給科研人員，這樣科研人員的精力能夠更專(zhuān)注在科學(xué)研究上，而不需要關(guān)注代碼本身，技術(shù)平臺的搭建能夠以一種非常輕松、高效的方式來(lái)完成。
2.3. 平臺優(yōu)勢
1) 真機實(shí)驗訓練
實(shí)驗室各模塊相對獨立，交互式的實(shí)驗任務(wù)、實(shí)驗指導、項目上機操作，教學(xué)視頻、考試評分、數據監控等，保障學(xué)生靈活、快速的掌握大數據核心技術(shù)及項目開(kāi)發(fā)能力。
2) 完善的課程體系
多年的大數據項目建設和IT培訓經(jīng)驗沉淀的經(jīng)驗，研發(fā)出行業(yè)領(lǐng)先的大數據課程體系。
3) 典型大數據項目案例
提供多個(gè)行業(yè)典型應用案例數據包和視頻包，以及配套實(shí)驗手冊，邊學(xué)邊練通過(guò)實(shí)際項目上機演練，多方位學(xué)習及訓練，做到學(xué)生與企業(yè)需求無(wú)縫銜接，真正解決大數據人才缺口問(wèn)題，行業(yè)案例還在不斷的補充中。
4) 交互式學(xué)習模式
提供完善課程體系、在線(xiàn)學(xué)習系統，以大數據課程學(xué)習、在線(xiàn)視頻、習題、線(xiàn)上測試、線(xiàn)上實(shí)驗為主線(xiàn)，典型案例貫穿知識點(diǎn)的學(xué)習模式，確保學(xué)生掌握大數據項目技能。
5) 充分支撐科研工作
整合了數據采集、數據集市、數據建模、數據視圖等，提供行業(yè)數據及案例用于基礎研究，科研人員通過(guò)該系統方便對行業(yè)數據進(jìn)行統計分析，按需求生成可視化數據報表。
6) 企業(yè)級硬件配置
基于業(yè)界最先進(jìn)的硬件平臺，采用企業(yè)級融合架構，具備高效融合、安全穩定、性能卓越、敏捷易用等特點(diǎn)。
2.4. 大數據教學(xué)資源建設
為了滿(mǎn)足院?？焖匍_(kāi)設大數據相關(guān)課程實(shí)驗的需求，實(shí)驗室配套相關(guān)課程體系、實(shí)驗手冊、在線(xiàn)視頻、在線(xiàn)試題庫等課程資源。
1) 課程體系
基于CDIO工程教育理念，設計了大數據工程型人才的教育解決方案，以研發(fā)到產(chǎn)品運行為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)、實(shí)踐的方式掌握大數據專(zhuān)業(yè)技能，培養具備大數據基礎知識、個(gè)人能力、人機團隊能力和項目動(dòng)手的綜合型人才。
大數據課程體系根據不同學(xué)歷和職業(yè)方向設置不同的課程學(xué)習路線(xiàn)，針對每門(mén)課程提供教學(xué)實(shí)驗指導手冊、在線(xiàn)視頻、資源包、實(shí)驗示例代碼等，讓學(xué)生學(xué)以致用；不僅學(xué)習大數據技術(shù)有的基本理論和原理，學(xué)習大數據平臺架構的技術(shù)實(shí)現及其在行業(yè)內的典型應用。通過(guò)在線(xiàn)學(xué)習、原理驗證、實(shí)訓應用、綜合分析及自主設計等多層次的實(shí)驗操作，為大數據教學(xué)提供一個(gè)完整的一體化的實(shí)驗教學(xué)體系，快速提升實(shí)操技能，最終培養高素質(zhì)、應用復合型大數據人才。
“數據科學(xué)與大數據技術(shù)”專(zhuān)業(yè)（專(zhuān)業(yè)代碼080910T）強調培養具有多學(xué)科交叉能力的大數據人才。該專(zhuān)業(yè)重點(diǎn)培養具有以下三方面素質(zhì)的人才：一是理論性的，主要是對數據科學(xué)中模型的理解和運用；二是實(shí)踐性的，主要是處理實(shí)際數據的能力。三是應用性的，主要利用大數據的方法解決具體行業(yè)應用問(wèn)題的能力。
2) 專(zhuān)業(yè)課
是為了讓學(xué)生了解大數據概況，了解大數據產(chǎn)品、技術(shù)的特性、實(shí)現原理和應用方向。專(zhuān)業(yè)課程包括大數據概論、scala語(yǔ)言、Linux技術(shù)、JavaEE項目開(kāi)發(fā)、大數據分析Python、概率論與數理統計、數據庫技術(shù)七門(mén)課程。
3) 核心課
是為了讓學(xué)生了解并初步掌握目前流行的大數據主流技術(shù)、了解其特點(diǎn)以及使用的場(chǎng)景，具備一定的大數據系統架構能力，并能自行開(kāi)展簡(jiǎn)單的大數據應用開(kāi)發(fā)。核心課程包括基于Hadoop的應用開(kāi)發(fā)技術(shù)、大數據挖掘技術(shù)、R語(yǔ)言、大數據實(shí)時(shí)計算技術(shù)與應用、Spark數據處理技術(shù)、大數據可視化技術(shù)、機器學(xué)習、數據分析技術(shù)八門(mén)課程。
4) 實(shí)訓及實(shí)踐課程
針對每門(mén)課程提供教學(xué)實(shí)驗指導手冊、操作視頻、實(shí)驗資源包、實(shí)驗示例代碼等，讓學(xué)生學(xué)以致用、用以促學(xué)；不僅學(xué)習大數據技術(shù)的基本理論和原理，還學(xué)習大數據平臺架構的技術(shù)實(shí)現，以及其在行業(yè)內的典型應用等，如大數據應用開(kāi)發(fā)綜合項目、大數據平臺搭建與管理綜合項目、運營(yíng)商數據分析、電商數據分析等。
2.6.1 實(shí)驗手冊
實(shí)驗手冊選用與產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目高等院?！稊祿茖W(xué)與大數據技術(shù)》系列規劃教材配套的實(shí)驗手冊。所有案例均來(lái)源于企業(yè)，貼近實(shí)戰，內容充實(shí)，拒絕空洞。每個(gè)實(shí)驗都配有實(shí)驗描述、實(shí)驗環(huán)境、相關(guān)技能、知識點(diǎn)、效果圖、詳細實(shí)驗步驟及總結。