劉伯紅，吳思遠(yuǎn)，閻 英，張 林

（1.重慶郵電大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；2.重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065）

0 引言

中國大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，已滲透到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、金融、教育和交通等現(xiàn)代社會的各個行業(yè)領(lǐng)域，這一發(fā)展趨勢將對相關(guān)技術(shù)人才產(chǎn)生大量需求［1］。

雖然大部分高校開設(shè)了大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)，但在大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)模式方面與社會和行業(yè)需求仍存在不相適應(yīng)、相互脫節(jié)的矛盾。主要表現(xiàn)在：①大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展快速，技術(shù)日新月異，高校實踐內(nèi)容相對陳舊、簡單，綜合性和應(yīng)用型大作業(yè)較少；②社會對大數(shù)據(jù)類專業(yè)人才的能力需求不夠清晰，人才培養(yǎng)模式無法滿足大數(shù)據(jù)行業(yè)對人才培養(yǎng)的要求，學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識結(jié)構(gòu)無法涵蓋崗位需求，對相關(guān)平臺和軟件了解不夠深入，導(dǎo)致學(xué)生進(jìn)入工作狀態(tài)周期長，缺乏崗位轉(zhuǎn)換能力；③高校實踐實驗環(huán)境缺乏真實的業(yè)務(wù)場景、真正的實驗數(shù)據(jù)和相關(guān)的軟硬件環(huán)境［2-3］。

校企合作培養(yǎng)人才不失為解決上述問題的有效途徑，很多企業(yè)在大數(shù)據(jù)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域具有雄厚的實力和優(yōu)質(zhì)的教育資源，產(chǎn)教融合、校企合作為高校大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)提供了方向［4］。高等院校要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)人才培養(yǎng)觀念，樹立合作開放的育人理念，以學(xué)校為主體，強化與相關(guān)行業(yè)企業(yè)的合作，為大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)聚合更多資源。因此，合理整合校企資源、協(xié)同育人，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式是目前高校在人才培養(yǎng)上值得深入思考的問題［5］。

1 大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)校企合作協(xié)同育人現(xiàn)狀

部分學(xué)者對新工科背景下大數(shù)據(jù)專業(yè)的人才培養(yǎng)方法進(jìn)行了較為深入的探索。例如，何志芬等［6］從應(yīng)用型本科大數(shù)據(jù)專業(yè)的建設(shè)出發(fā)，通過實際案例闡述了雙師型教師建設(shè)與校企合作方法。楊洪等［7］從提高學(xué)生實踐能力出發(fā)構(gòu)建大數(shù)據(jù)課程體系，使用翻轉(zhuǎn)課堂和在線教學(xué)進(jìn)行教學(xué)改革。楊維明等［8］提出校企協(xié)同育人機制下的“大數(shù)據(jù)+教育學(xué)”和“數(shù)學(xué)+大數(shù)據(jù)”雙專業(yè)復(fù)合型課程體系。肖大薇等［9］提出一種新工科背景下應(yīng)用型大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)路徑。上述文獻(xiàn)中大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)方案或途徑對基于校企合作的大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)具有一定的借鑒意義，但對大數(shù)據(jù)實踐課程教學(xué)體系和模式的闡述還不夠充分。

在校企合作培養(yǎng)模式下，學(xué)生通過學(xué)習(xí)學(xué)科前沿知識，掌握與工業(yè)界零距離的開發(fā)技術(shù)和手段，通過自身實踐完成或部分完成企業(yè)所需的大數(shù)據(jù)產(chǎn)品，掌握解決復(fù)雜工程問題的能力。企業(yè)提前培養(yǎng)、儲備人才，優(yōu)先錄用實習(xí)生以解決短期用工不足的問題，形成學(xué)生成長成才、企業(yè)長足發(fā)展、學(xué)校教學(xué)體系優(yōu)化的互惠多贏新局面［5］。

在具體實施過程中，校企合作主要分為校內(nèi)、校外兩個部分。校內(nèi)，組織教師深入企業(yè)一線調(diào)研，根據(jù)企業(yè)崗位需求靈活調(diào)整實踐教學(xué)內(nèi)容，將企業(yè)真實案例、技術(shù)、數(shù)據(jù)和工具有機融入實踐教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)實踐后通過實驗教材建設(shè)的形式加以固化。

同時，聘請企業(yè)技術(shù)人員為學(xué)生開設(shè)講座，作為企業(yè)導(dǎo)師帶領(lǐng)學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動、國內(nèi)外各種競賽并指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等。校外，建立企業(yè)實習(xí)實訓(xùn)基地，組織學(xué)生參與企業(yè)實際項目研發(fā)，根據(jù)項目要求由企業(yè)工程人員牽頭，協(xié)同專任教師指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識點進(jìn)行相應(yīng)項目實戰(zhàn)，對實踐能力強、與企業(yè)協(xié)作較好的學(xué)生，選拔到企業(yè)實際工作崗位開展頂崗實習(xí)［10］。

然而，在實際合作的過程中，通常會出現(xiàn)合作協(xié)議松散、合作形式單一等一系列問題，無法形成人才共育、成果共享的雙贏局面［11］，并且大數(shù)據(jù)專業(yè)以多學(xué)科交叉為特征，需要學(xué)生具備計算機科學(xué)、統(tǒng)計學(xué)和數(shù)學(xué)這3門學(xué)科的背景知識，并且在多學(xué)科交叉的新工科專業(yè)教學(xué)中實踐教學(xué)體系尤為重要，因此本文以大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)實踐教學(xué)為例，總結(jié)校企合作協(xié)同育人經(jīng)驗，在平臺建設(shè)、內(nèi)容建設(shè)和實踐教學(xué)模式上探索改革實施方案［12］。

2 基于校企合作的大數(shù)據(jù)實踐教學(xué)改革

重慶郵電大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院積極與科大訊飛、華為、中興、普開、中冶賽迪、山東極客、青軟、重通服中冉信息等企業(yè)開展校企深度合作，通過分析大數(shù)據(jù)專業(yè)人才能力要求，從實習(xí)基地建設(shè)、實踐教材建設(shè)入手，著力改革專業(yè)實踐教學(xué)體系。

2.1 創(chuàng)新實踐基地與平臺建設(shè)

本文以中興通訊公司為例，通過“教育部—中興通訊ICT產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地”項目，學(xué)校與中興通訊公司深入開展校企合作，積極推進(jìn)產(chǎn)教融合與人才培養(yǎng)模式改革。具體為，學(xué)校借助中興公司提供的軟硬件平臺、數(shù)據(jù)、技術(shù)培訓(xùn)等構(gòu)建大數(shù)據(jù)實驗教學(xué)平臺，平臺主要框架如圖1所示。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步修訂人才培養(yǎng)方案，開發(fā)教學(xué)資源庫和一批理論與實踐教材［13-14］。

Fig.1 Main framework of big data experimental platform圖1 大數(shù)據(jù)實驗平臺主要框架

近年來，通過校企合作等形式，學(xué)校對大數(shù)據(jù)實驗平臺進(jìn)一步擴容算力，陸續(xù)建成了計算智能重慶市重點實驗室、重慶市大數(shù)據(jù)協(xié)同創(chuàng)新中心、重慶市移動互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)智能處理眾創(chuàng)空間、大數(shù)據(jù)智能計算示范型國家國際科技合作基地等大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的國家級/省部級科研基地，形成了集云、端技術(shù)于一體的學(xué)科優(yōu)勢平臺，平臺面向全校提供高性能計算、共享存儲、學(xué)習(xí)社區(qū)和應(yīng)用托管等IaaS、PaaS服務(wù)。

2.2 面向真實工程數(shù)據(jù)集的專業(yè)核心課程實踐教學(xué)內(nèi)容更新

大數(shù)據(jù)專業(yè)核心實踐課程包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗、數(shù)據(jù)庫原理實驗、操作系統(tǒng)課程設(shè)計、算法分析與設(shè)計實驗、數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶒?、計算機網(wǎng)絡(luò)實驗、云計算與大數(shù)據(jù)綜合實踐、機器學(xué)習(xí)實踐、深度學(xué)習(xí)綜合實踐、大數(shù)據(jù)分析與處理、數(shù)據(jù)工程綜合實踐、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)實踐、智能機器人等課程。

大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)必須根據(jù)學(xué)科和行業(yè)發(fā)展，適時優(yōu)化實驗教學(xué)體系［15］。為了培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)、企業(yè)發(fā)展的大數(shù)據(jù)分析與開發(fā)人才，通過校企合作，學(xué)校將學(xué)科前沿、產(chǎn)業(yè)和最新技術(shù)發(fā)展引入大數(shù)據(jù)專業(yè)實驗教學(xué)體系構(gòu)建，調(diào)整現(xiàn)有專業(yè)核心課程實驗內(nèi)容，拓展并加深原有實驗課程內(nèi)容。本文以數(shù)據(jù)庫原理實驗、數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶒?、云計算與大數(shù)據(jù)實踐、智能機器人課程設(shè)計等課程為例，詳細(xì)闡述實驗內(nèi)容更新方案。

（1）在數(shù)據(jù)庫原理實驗中采用合作企業(yè)提供的真實工程數(shù)據(jù)集（數(shù)據(jù)記錄達(dá)到10萬條）；增加NoSQL數(shù)據(jù)庫MongDB的實驗內(nèi)容；增加分布式數(shù)據(jù)庫Hbase的實驗內(nèi)容，增加研究性實驗比例；依托重慶郵電大學(xué)—華為“智能基座”項目，將“華為云學(xué)院”數(shù)據(jù)庫課程線上教學(xué)資源有機融入學(xué)校數(shù)據(jù)庫原理課程實驗，以增加openGauss國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫實驗內(nèi)容。

（2）在數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶒炛胁捎煤献髌髽I(yè)提供的真實工程數(shù)據(jù)集（數(shù)據(jù)記錄達(dá)到百萬條）；將原有的Excel數(shù)據(jù)挖掘內(nèi)容，調(diào)整為IBM SPSS Modeler數(shù)據(jù)挖掘，并對同一模型采用不同算法進(jìn)行實現(xiàn)；增加數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)加載等實驗內(nèi)容；增加使用R、Python等語言進(jìn)行模型分析實驗。

（3）在云計算與大數(shù)據(jù)實驗中引入城市計算、物流、交通、網(wǎng)頁搜索日志等合作企業(yè)真實案例與數(shù)據(jù)集（交通數(shù)據(jù)50GB，數(shù)十億條記錄，網(wǎng)頁搜索日志5 000萬條記錄）；完善云計算、大數(shù)據(jù)教學(xué)實驗手冊；開放微信公眾號，提供課上課下互動新渠道。在平臺選擇上，除了校內(nèi)建設(shè)的私有云大數(shù)據(jù)實驗平臺外，還可依托重慶郵電大學(xué)—華為“智能基座”項目，通過向華為公司申請代金券的方式使用華為云平臺開展一系列實驗。

（4）在智能機器人課程設(shè)計中，采用新型可編程機器人模塊，結(jié)合智能領(lǐng)域?qū)ν獠啃畔@取、處理和動態(tài)響應(yīng)的時效性要求，采用深度學(xué)習(xí)、脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等方法進(jìn)行實踐與操作；增加控制算法設(shè)計和姿態(tài)動作設(shè)計等實驗內(nèi)容。

2.3 基于多課程協(xié)同教學(xué)的實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

由于企業(yè)、行業(yè)等生產(chǎn)環(huán)境會面臨多種實際問題，將可能涉及多門課程的知識內(nèi)容，因此能徹底解決高校單一課程的問題。并且，高校由于教學(xué)學(xué)時限制，單一課程內(nèi)容不一定能滿足學(xué)生實際項目需要，相關(guān)課程也可能出現(xiàn)內(nèi)容重復(fù)的實驗教學(xué)內(nèi)容。

因此，本文提出多課程協(xié)同教學(xué)方式，核心就是由不同課程的任課教師組成教研小組，共同設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，有機融合多門課程的教學(xué)內(nèi)容，使其相互協(xié)同、互相呼應(yīng)，成為一個有機的教學(xué)體系。通過引進(jìn)企業(yè)優(yōu)秀案例串聯(lián)分散的知識點，從課程體系整體角度出發(fā)實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生實踐能力，圖2為大數(shù)據(jù)多課程協(xié)同教學(xué)框架［16-17］。

Fig.2 Collaborative teaching framework for multiple courses of big data圖2 大數(shù)據(jù)多課程協(xié)同教學(xué)框架

由圖2可見，在對每門課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計時，一方面需要充分考慮與協(xié)同課程的互相配合和支撐；另一方面要根據(jù)企業(yè)實際案例，設(shè)計基于案例驅(qū)動和典型場景的大作業(yè)，將實驗內(nèi)容劃分為層次和模塊，并將其合理安排在協(xié)同課程體系中［18-19］。本文以云計算與大數(shù)據(jù)實驗內(nèi)容為例，基于多課程相互協(xié)同改革示例如表1所示。

Table 1 Design of practical teaching content based on multi course collaboration表1 基于多課程相互協(xié)同的實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

由表1可知，由于學(xué)時限制和課程間的相關(guān)性，云計算與大數(shù)據(jù)實驗部分課程的某些內(nèi)容可分解安排在協(xié)同課程中。例如，對Hadoop平臺的安裝與配置，常用操作包括Linux系統(tǒng)安裝、Linux常用命令使用、網(wǎng)絡(luò)配置、SSH遠(yuǎn)程登錄等實驗可安排在前序課程操作系統(tǒng)課程實驗中，以提高前后課程實踐教學(xué)內(nèi)容的相關(guān)性與連續(xù)性，盡可能避免實驗內(nèi)容重復(fù)，達(dá)到節(jié)約課時的目的。

2.4 體現(xiàn)復(fù)雜工程和兩性一度的綜合大作業(yè)設(shè)計

目前，課堂教學(xué)內(nèi)容大多仍停留在動手學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的層面，體現(xiàn)復(fù)雜工程的內(nèi)容較少，系統(tǒng)性不夠強。因此，大數(shù)據(jù)課程改革要設(shè)計一些能體現(xiàn)復(fù)雜工程和兩性一度的實踐案例和課后思考作業(yè)。在設(shè)計大作業(yè)時應(yīng)遵循以下原則：①教學(xué)內(nèi)容常“新”，結(jié)合科研動態(tài)和企業(yè)行業(yè)領(lǐng)域需求，動態(tài)更新教學(xué)內(nèi)容，使之能反映企業(yè)行業(yè)領(lǐng)域的前沿性和時代性；②教學(xué)過程常“聯(lián)”，綜合大作業(yè)在專業(yè)層面加強知識點間的相互聯(lián)系，具體課題強化基礎(chǔ)知識，融會貫通相關(guān)知識點；③教學(xué)評價?！皠印?，以加強過程評價和關(guān)注能力提升為主線，重點關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)前后應(yīng)用知識的技能及綜合能力方面的變化，進(jìn)行課程達(dá)成評價和課程持續(xù)改進(jìn)。

3 大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)實踐教學(xué)實施

3.1 利用企業(yè)技術(shù)資源，提高師資水平

師資力量是人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，大數(shù)據(jù)作為新興專業(yè)，相關(guān)課程內(nèi)容較新，需要不斷提升課程教師的教學(xué)能力。通常而言，學(xué)校和企業(yè)掌握的先進(jìn)技術(shù)存在一定差距，通過校企合作能利用企業(yè)技術(shù)資源，為專業(yè)教師提供學(xué)習(xí)機會，提升業(yè)務(wù)水平。例如，學(xué)校利用華為“智能基座”等校企合作項目，每年會為專業(yè)相關(guān)教師提供豐富的線上線下培訓(xùn)機會，通過學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)來解決大數(shù)據(jù)教學(xué)環(huán)節(jié)中遇到的問題。

3.2 線上線下混合式實踐教學(xué)

課程采用混合式教學(xué)，課前、課后線上學(xué)習(xí)可提升學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力，線下教學(xué)部分主要在實驗室進(jìn)行，教師對難點知識進(jìn)行講解，大部分時間供學(xué)生自主進(jìn)行項目實踐。在實驗過程中，教師針有對性地個性化指導(dǎo)學(xué)生難以理解的知識點［20］。

（1）線上學(xué)習(xí)。學(xué)校建設(shè)有課程中心網(wǎng)站，網(wǎng)站內(nèi)容主要包括課程教學(xué)大綱、授課計劃、知識點體系、學(xué)習(xí)資源和考試大綱等內(nèi)容。學(xué)生通過該網(wǎng)站能全面了解課程內(nèi)容，輔以在線教學(xué)平臺（超星教學(xué)平臺、學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺等）進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。知識點和學(xué)習(xí)任務(wù)以微課和實驗視頻等方式發(fā)布至學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生課下自主預(yù)習(xí)并進(jìn)行部分自主實驗，學(xué)習(xí)完成后可利用線上平臺在線測試系統(tǒng)，通過一系列測試評測自身學(xué)習(xí)情況。

（2）線下實踐。通常安排學(xué)生在學(xué)校實驗室機房進(jìn)行學(xué)習(xí)，主要考察課程的主要知識點，通過理論聯(lián)系實際設(shè)計應(yīng)用題目，線下部分以學(xué)生動手實踐為主。教師只講解難點部分，根據(jù)學(xué)生實際操作完成情況和運行結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場評判和打分，并將其作為平時成績的重要組成部分。

（3）線上線下答疑。通過建立QQ學(xué)習(xí)群、微信群等方式，利用碎片化時間進(jìn)行答疑、學(xué)習(xí)和討論，不定期組織線下答疑活動。

3.3 基于過程監(jiān)督的實驗課程考核方式改革

根據(jù)實驗課程性質(zhì)特點，為了扭轉(zhuǎn)實驗課程中學(xué)生投入度低、學(xué)習(xí)效果不明顯的現(xiàn)象，對實驗課程考核方式進(jìn)行改革，引入企業(yè)、行業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)并持續(xù)改進(jìn)，建立基于過程監(jiān)督的實驗課程考核方案［21］。具體為，考勤不計入最終成績，只作為是否有資格參與實驗課程期末考試的參考；每次實驗均對學(xué)生進(jìn)行操作考核、成績評定，并綜合實驗成績作為過程成績計入最終成績；最后一次實驗進(jìn)行實驗課程期末考試，根據(jù)教學(xué)班情況設(shè)計3～6套試題，考試中使用企業(yè)實際的工程數(shù)據(jù)集（數(shù)據(jù)記錄在10～50萬條之間）、開發(fā)工具，以解決實際的工程問題為目的，完成項目案例，并將評定成績作為期末考試成績計入最終成績。

在此基礎(chǔ)上，建立多元化的考核和評價機制，學(xué)生成績由平時成績（48%）+期末考核（18%）+實驗報告（34%）組成。其中，平時成績由線上線下成績組成，包括課程視頻、線上討論、實驗、測驗4個部分，具體為課程視頻（20%）+討論（20%）+實驗檢查（40%）+線上測驗（20%）。

4 教研成果與教學(xué)效果分析

4.1 教研成果

近年來，經(jīng)過教學(xué)改革與實踐，重慶郵電大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院建設(shè)了一批優(yōu)質(zhì)課程，如表2所示。其中，大數(shù)據(jù)分析與處理獲批2020年首批國家級一流本科課程，取得了不錯的建設(shè)成效。

Table 2 Teaching achievements of curriculum construction表2 課程建設(shè)教研成果

4.2 教學(xué)效果

本文以重慶郵電大學(xué)大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學(xué)生為調(diào)查對象，依據(jù)學(xué)校學(xué)評教網(wǎng)站數(shù)據(jù)和調(diào)查問卷收集的數(shù)據(jù)分析教學(xué)效果，如表3所示。

Table 3 Comparative analysis of teaching effect表3 教學(xué)效果比較分析（%）

由表3可知，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)積極性逐步提高，2021學(xué)年學(xué)評教表明學(xué)生對教師教學(xué)滿意度高達(dá)92%以上，同比提升5%左右，課程教學(xué)內(nèi)容安排滿意度提升至90%，課程教學(xué)平均達(dá)成度也提升至83%；學(xué)生實習(xí)和頂崗實習(xí)獲得實習(xí)企業(yè)一致好評，參加的學(xué)科競賽也取得了優(yōu)異成績，例如校企合作指導(dǎo)的學(xué)生在“第四屆長風(fēng)杯全國大學(xué)生大數(shù)據(jù)分析與挖掘競賽”“第九屆華為杯中國大學(xué)生智能設(shè)計競賽”中分別獲得一、二等獎；畢業(yè)生就業(yè)率逐年提升，保持在95%以上，用人單位對學(xué)生就業(yè)情況滿意度逐年提高，達(dá)到88%，同比提升3%左右。

5 結(jié)語

當(dāng)前，大數(shù)據(jù)相關(guān)人才長期處于稀缺狀態(tài)，新工科背景下大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)體系仍需進(jìn)一步完善。本文通過校企合作、產(chǎn)教融合研究，提出校企聯(lián)合建設(shè)創(chuàng)新實踐基地與大數(shù)據(jù)實踐教學(xué)平臺，面向真實工程數(shù)據(jù)集更新實驗教學(xué)內(nèi)容，基于多課程協(xié)同改革實踐教學(xué)體系，完善實踐教學(xué)資源，讓學(xué)生充分了解、掌握大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)知識，具有面向大數(shù)據(jù)產(chǎn)品工程實踐的能力，能快速適應(yīng)市場需求，為高等院校大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)實踐教學(xué)提供了思路和方法。