李鴻健，段小林，鄒洋，吳思遠

（重慶郵電大學計算機科學與技術學院，重慶400065）

0 引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量都在以指數(shù)的規(guī)模增長，大量的數(shù)據(jù)需要及時進行過濾和處理。例如中國數(shù)據(jù)總量正以年均50%的速度增長，正在成為真正的數(shù)據(jù)資源大國。云計算以其強大的運算能力和日益成熟的體系架構為這龐大的數(shù)據(jù)處理提供支撐。大數(shù)據(jù)的管理和處理能力成為互聯(lián)網(wǎng)時代IT 發(fā)展的關鍵，獲得大量的實際數(shù)據(jù)并具備動態(tài)有效的數(shù)據(jù)處理能力，將成為IT 行業(yè)競爭力的體現(xiàn)。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展，對大數(shù)據(jù)專業(yè)人才產(chǎn)生了巨大的需求[1]。對大數(shù)據(jù)從業(yè)人員的專業(yè)素質要求也越來越高，包括對大數(shù)據(jù)的管理和分析能力。在國內，幾乎各行各業(yè)包括政府數(shù)據(jù)中心對大數(shù)據(jù)專業(yè)人員都有巨大需求。尤其是互聯(lián)網(wǎng)公司對專業(yè)人才有更加迫切的需求。因此，國內高校的大數(shù)據(jù)專業(yè)也迅速發(fā)展以適應人才市場的需求，然而當前國內高校大數(shù)據(jù)人才的培養(yǎng)仍然存在多種不足，例如與市場需求脫節(jié)，輕實踐重理論等，對企業(yè)領域高新技術知識更新緩慢，滯后的教育體系無法完全支持大數(shù)據(jù)變化的行業(yè)對人才的需求[2]。在這種背景下，在此背景下，依托中興ICT 平臺開展實驗教學改革和創(chuàng)新實踐，培養(yǎng)熟練掌握大數(shù)據(jù)技能包括數(shù)據(jù)的采集、存儲、管理、挖掘與分析等經(jīng)驗的專業(yè)人才具有重要意義。

1 背景與問題分析

1.1 背景

教育部高度重視高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育活動的開展，堅持強基礎、搭平臺、重引導的原則，打造良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育環(huán)境，優(yōu)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的制度和服務環(huán)境，營造鼓勵創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的校園文化環(huán)境，著力構建全覆蓋、分層次、有體系的高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系[3]。

“教育部-中興通訊ICT 產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地”是教育部與中興通訊股份有限公司深入推進產(chǎn)教融合與人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新的重要舉措[4]。根據(jù)協(xié)議，中興通訊將為每個創(chuàng)新基地捐贈價值500 萬元設備，免費對相關教師進行科研能力培訓?；貙⒂芍信d通訊派專家團隊與合作院校聯(lián)合制定人才培養(yǎng)方案、聯(lián)合開發(fā)教材、共建實踐教學平臺、聯(lián)合教學、聯(lián)合開發(fā)教學資源庫、提供就業(yè)支持。我校在第二屆產(chǎn)教融合發(fā)展戰(zhàn)略國際論壇上獲批“教育部-中興通訊ICT 產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地”項目，借助中興公司提供的軟硬件平臺支撐，數(shù)據(jù)支撐，技術培訓支撐等研究和構建校企結合的大數(shù)據(jù)實驗教學平臺。目前中心ICT 基地云計算中心已經(jīng)建成，依托云計算中心開展創(chuàng)新實踐是目前最緊迫的工作。

1.2 現(xiàn)狀與問題分析

目前高校的大數(shù)據(jù)實驗教學存在諸多條件限制，不能滿足大數(shù)據(jù)時代行業(yè)發(fā)展需求，與企業(yè)需求出現(xiàn)嚴重脫節(jié)，影響了合格的大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)質量[5]，與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實驗和培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力迫在眉睫[6]。目前存在的問題主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）實驗教學與企業(yè)需求脫節(jié)。高校的大數(shù)據(jù)實驗項目由于條件限制，目前的大數(shù)據(jù)和云計算的實驗教學往往還是處于了解基本概念階段，以基礎實驗項目為主。如果不與企業(yè)進行聯(lián)合，無法開發(fā)真實的大數(shù)據(jù)分析案例作為實驗項目。

（2）實驗項目孤立不成體系。由于大數(shù)據(jù)分析需要軟硬件設備和數(shù)據(jù)作為支撐，因此實驗項目也只涉及孤立的大數(shù)據(jù)的分析，無法實現(xiàn)大數(shù)據(jù)從采集，傳輸，存儲到分析的完整過程。

（3）師資培訓有待加強。大數(shù)據(jù)發(fā)展迅速，高校教師主要以科研和教學為主，參與企業(yè)大數(shù)據(jù)實際應用開發(fā)和培訓的機會較少，僅靠短暫培訓也難以滿足需求，迫切需要企業(yè)大數(shù)據(jù)技術人員對實驗教師進行系統(tǒng)培訓，掌握實際的經(jīng)典大數(shù)據(jù)分析案例，提高實驗教學水平，有利于培養(yǎng)合格的大數(shù)據(jù)人才。

（4）中興ICT 平臺資源未充分利用與學生創(chuàng)新實踐缺乏實驗條件并存。由于廣大教師對ICT 基地中的平臺和設備資源并不熟悉，導致教師習慣于采用原來的教學方式和教學資源開展創(chuàng)新實踐。一方面中興云平臺存在大量閑置資源沒有被充分利用；另一方面目前許多創(chuàng)新實踐項目由于沒有平臺支撐缺乏實驗條件，盡管目前許多創(chuàng)新實踐項目具有創(chuàng)新意義和前沿研究價值，然而由于沒有平臺可以依托，缺乏具體的實驗環(huán)境，這類項目對于學生創(chuàng)新看似很有意義，然而由于缺少實驗環(huán)境導致實踐創(chuàng)新可行性差。

（5）創(chuàng)新實踐項目缺乏有效管理。目前的創(chuàng)新實踐項目缺乏統(tǒng)一管理，教師在培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力時，選題主要來源于以往的實踐項目，科研項目中的一部分，以往的科技競賽項目等。這些項目差異性較大，學生開展這些創(chuàng)新項目的狀況也沒有得到收集和反饋，不利于形成創(chuàng)新能力培養(yǎng)的長效機制和模式。因此，創(chuàng)新實踐項目庫建設有利于對項目進行統(tǒng)一有效的管理。

2 基于ICT平臺構建實驗教學平臺

2.1 實驗平臺架構

依托“教育部-中興通訊ICT 產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地”，中興通訊公司為我校提供從采集，傳輸，存儲到分析的完整的平臺，包括數(shù)據(jù)整合層（采集和傳輸）、數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)分析層、數(shù)據(jù)應用層等。平臺框架如圖1 所示。

圖1 平臺框架圖

2.2 大數(shù)據(jù)案例開發(fā)

依托中興ICT 大數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)，在實驗項目中引入中興通訊公司真實的經(jīng)典分析案例，與中興通訊公司技術人員一起開發(fā)大數(shù)據(jù)實驗項目，實驗項目緊密結合產(chǎn)業(yè)需求和行業(yè)前沿，并考慮本校學生的專業(yè)基礎。

依托中興通訊公司可將經(jīng)典案例轉化為實驗項目，典型案例介紹如下：

（1）電信網(wǎng)絡營運大數(shù)據(jù)分析

目前電信網(wǎng)絡為了給不同用戶提供不同層次的服務，每天會產(chǎn)生TB 甚至PB 級別的多業(yè)務數(shù)據(jù)，為了實現(xiàn)多業(yè)務數(shù)據(jù)高效融合及實時處理，需要解決多源、動態(tài)、海量的數(shù)據(jù)處理過程中的實時性響應需求與計算性能瓶頸等問題。利用海量信息處理平臺具有自適應資源調度和快速部署的特性，充分發(fā)揮分布式數(shù)據(jù)存儲模式的動態(tài)擴展性，研發(fā)電信企業(yè)業(yè)務運營、業(yè)務支撐等應用示范，產(chǎn)生較大的社會和經(jīng)濟效益。

（2）大數(shù)據(jù)分析高校就業(yè)

近年來，隨著高校的擴招，如何做好畢業(yè)生的就業(yè)指導，促進學生更好地就業(yè)，引起了社會各方面的廣泛關注。隨著教育信息化進程的推進，將數(shù)據(jù)挖掘技術應用于高校畢業(yè)生就業(yè)指導工作，從大量的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱藏的、有用的知識來指導畢業(yè)生少走彎路，實現(xiàn)更快更好的就業(yè)，成為一個值得研究的課題。畢業(yè)生人數(shù)的增加以及高校學生管理信息系統(tǒng)的應用，積累了大量的畢業(yè)生就業(yè)信息數(shù)據(jù)，這就為數(shù)據(jù)挖掘技術的應用提供了前提。利用數(shù)據(jù)挖掘技術，就會挖掘出一些有用的數(shù)據(jù)，探討學生的就業(yè)與學生的專業(yè)成績、英語成績、社會任職之間有無必然的聯(lián)系，從而有助于學校加強對學生就業(yè)指導的針對性，更好地進行畢業(yè)生就業(yè)工作，提高學生就業(yè)率。

3 基于ICT平臺建設實驗項目庫

依托中興通訊ICT 產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地云計算中心，建設完成包含100 項創(chuàng)新實踐項目的項目庫，項目庫對每個項目的項目類型、項目內容、能力要求、預期效果等都進行了詳細描述。這些項目作為師生選擇作為創(chuàng)新計劃、學科競賽課程設計、專業(yè)實習、畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)的選題。

（1）數(shù)據(jù)感知類項目。中興通訊公司為我校提供從采集，傳輸，存儲到分析的完整的平臺。而數(shù)據(jù)感知依托于數(shù)據(jù)采集平臺，位于整個平臺的第一部分。數(shù)據(jù)感知類項目主要包括數(shù)據(jù)采集與預處理、ZigBee 無線傳感網(wǎng)、智慧農業(yè)統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)等共14 個項目。

（2）網(wǎng)絡傳輸類項目。網(wǎng)絡傳輸類項目處于中興ICT 整個平臺的第二部分，主要包含異構網(wǎng)絡互連技術、網(wǎng)絡負載均衡、網(wǎng)絡管理與優(yōu)化、網(wǎng)絡協(xié)議分析、網(wǎng)絡安全、移動App 開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)技術等29 個項目。

（3）云計算類項目。云計算類項目包含虛擬化技術、分布式存儲系統(tǒng)、云計算與云安全、應用性能監(jiān)控云數(shù)據(jù)中心優(yōu)化、面向服務的應用開發(fā)、云計算行業(yè)應用解決方案等共26 個項目。

（4）大數(shù)據(jù)分析類項目。大數(shù)據(jù)分析類項目包括海量數(shù)據(jù)挖掘、復雜數(shù)據(jù)建模、深度學習、行業(yè)大數(shù)據(jù)分析等項目21 項。依托中興ICT 大數(shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)，在實驗項目中引入中興通訊公司真實的經(jīng)典分析案例，與中興通訊公司技術人員一起開發(fā)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新實踐項目，實踐項目緊密結合產(chǎn)業(yè)需求和行業(yè)前沿，并考慮本校學生的專業(yè)基礎。

（5）數(shù)據(jù)可視化類項目。數(shù)據(jù)可視化類項目包含可視化管理、虛擬現(xiàn)實技術、數(shù)據(jù)挖掘與可視化等項目共10 項。

4 實驗教學及效果

依托中興ICT 產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地云計算平臺，構建了大數(shù)據(jù)實驗教學平臺，并進一步建設完成包含創(chuàng)新實踐項目的項目庫。我們將上述建設成果用于本科實驗教學當中。

利用平臺完善本科教學實驗體系。由于大數(shù)據(jù)管理和分析能力的培養(yǎng)對學生的基礎和能力要求較高，依托中興軟硬件平臺建設的大數(shù)據(jù)實驗平臺和實驗項目庫，在實驗項目設計中設計不同基礎不同專業(yè)能力的學生。再實驗教學中采用分層分類的實驗項目的設計，設計綜合設計，工程實訓，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)拓展等層次的實驗，在實驗教學中滿足計算機不同專業(yè)不同層次學生能力的訓練。

將中興ICT 軟硬件資源引入到大數(shù)據(jù)實驗教學中，這些平臺包括：MOA 平臺、IESB 平臺、虛擬化平臺IECS、資源池管理平臺IROS、云桌面ZXCLOUD、SOA平臺等。首先由中興公司為實驗教師進行項目培訓，實驗教師充分吸收后對平臺項目進行提煉簡化，形成教學可用的實驗項目，用于實驗教學。

依托中興ICT 平臺進行的上述實驗教學改革，近年來，本校計算機科學與技術專業(yè)在《云計算與大數(shù)據(jù)綜合實踐》等核心課程中取得了顯著的教學效果，如表1 所示，通過教學改革，該實驗課程教學效果逐年提升。

表1 計算機科學專業(yè)《云計算與大數(shù)據(jù)綜合實踐》課程成績分析

5 結語

依托ICT 產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地云計算平臺的建設，為大數(shù)據(jù)實驗教學提供了平臺支撐，探索大數(shù)據(jù)從采集、傳輸、存儲到分析的完整的大數(shù)據(jù)實驗教學，在實驗項目中引入中興通訊公司真實的經(jīng)典分析案例，適應計算機各專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)需求。同時依托中興ICT 平臺建設了創(chuàng)新實踐項目庫，對項目庫進行擴展，更新和淘汰等管理。該項目的建設有利于充分發(fā)揮中興通訊ICT 產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地現(xiàn)有資源為學生提供更好的創(chuàng)新實踐環(huán)境。