大数据创新实践教学平台建设分析

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摘要:在教育部发展数据科学与大数据技术专业的背景下，本文以贵州理工学院阿里巴巴大数据学院为依托，以数据科学与大数据技术专业学生为研究对象，通过与阿里云和慧科集团进行校企合作，提出了大数据专业创新实践教学平台的建设思路，对实践平台中的智慧教室和智慧学习管理系统进行了阐述，为培养大数据人才提供创新实践教学平台。

关键词:新工科；大数据；校企合作；实践教学平台

1引言

国家十三五规划纲要中明确提出：“实施国家大数据战略，推进数据资源开放共享”。在这样的契机下，大数据领域必将迎来建设高峰和投资良机，而推动大数据发展不仅依靠国家战略与相关政策的支持，更需要大数据相关人才的支撑。截至2019年，在教育部每年度公布的高校新增数据科学与大数据技术专业名单中，2015年度首次获批3所，2016年度获批32所，2017年度获批248所，2018年度获批203所，共计486所[1]。该专业今后会有大量毕业生涌入市场，为市场需求填补人才空白。教育部于2017年提出了以实施“卓越工程师教育培养计划2.0版”为抓手，把握工科的新要求、加快建设发展新兴工科的号召[2]。与此同时，工业和信息化部近年来为推动我国制造业转型升级和重塑国际竞争新优势，相继实施了推动互联网+、大数据产业发展等若干重大举措，对信息技术人才培养也提出了新的需求。为积极响应教育部和工信部的号召，本文立足产业发展对大数据技术新工科人才的需要，积极探索大数据创新实践教学平台的建设，助力加快大数据技术领域的新工科建设，促进大数据技术人才的培养[3]。大数据专业创新实践教学平台是实践教学的重要组成部分[4]。它是支撑大数据人才培养的重要平台，是支撑大数据学院校企联合共建特色特点构建的核心，是大数据学院赋能学校和社会的共享平台。创新实践教学平台的建设对支撑大数据专业人才培养、探索适合本校师生的混合式教学模式、构建具备创新精神的学习氛围、促进教师水平整体提升具有重要的探索价值[5]。

2创新实践学习智慧教室建设

智慧教室包括集翻转课堂、实时直播、在线互动、移动学习、学习行为追踪等多种功能为一体，导入行业前沿的应用技术及最佳实践案例，采用新兴教育技术手段打造云生态教育环境解决方案，为大数据人才培养带来无限可能的未来实验室。智慧教室主要包括以下几个功能：（1）无线覆盖。教师和学生可以在教室里下载或者上传资源，进行云上实验。以公有云的方式为教学提供服务，云端系统拥有全媒体学习行为跟踪在线教学系统、前沿科技领域的在线课程体系。弹性的公有云计算服务支持大数据相关课程的实验教学。（2）高清视频。教师可以播放高保真视频以及教学内容，方便学生对实验有一个更加清晰直观的认识。（3）互动直播。通过远程视频双向互动系统模块套装，可以实现实时直播。教师和学生双方可以进行现场互动，逼近真实的课堂，犹如优秀名师在现场实施教学。（4）座位灵活。通过教室里灵活多变的布线，可以灵活机动地安排实训、讨论、练习等实验室教学安排，以便在功能性上对教室的布局进行调整。比如，教室的桌椅不仅可以拼接成传统的四边形上课形式，方便教师在讲台上传授知识；还可以拼接成六边形上课形式，方便学生成组讨论。

3创新实践学习管理系统建设

在线教育平台需采用B/S结构，基于J2EE架构，页面功能采用富客户端交互技术Web2.0AJAX开发，自动兼容IE9及以上版本、Safari、Firefox、Chrome等浏览器，无需安装其他插件。系统设计基于SOA架构，具备松耦合性和良好的可扩展性，支持灵活的分布式部署。数据库设计支持主从模式，支持SAAS架构部署，支持Web服务器集群。具有安全策略和备份机制，采用不同的安全措施，保证发生故障时不影响整个系统的正常运行。提供多级数据备份机制，支持每天非工作时段定时备份数据库，对于关键业务和数据采用多机热备。3.1课程管理系统。课程管理系统是创新实践学习管理系统中重要的子系统之一。该子系统可以对课程名称、课程简介、课程介绍、授课教师等课程基本信息进行设置；支持课程资源批量上传，支持设置浏览权限。提供在线上传视频，可以自行创建目录并对视频资源进行基本数据操纵。视频支持MP4等主流视频网络格式，支持断点续传，并可以上传字幕。提供在线上传文档，文档支持PPT、WORD、PDF、EXCEL、TXT等多格式文件上传。教师可以自定义课程的章节，可以从课程资源库或本地直接添加视频、测验、作业、讨论、课件、页面等课程内容来创建课程。支持教师批阅和同级互评作业等多种方式，减轻批阅压力，提高学生自主参与学习的主动性。支持按课程资源类型筛选章节知识点，实现可以只查看全部视频类章节、全部测验类章节、全部作业类章节等。提供课程自动化检查功能服务，课程新上线前，自动模拟学生操作。3.2教学管理系统。教学管理系统支持教师对学生的学习情况进行教学监督与跟踪，能够查看学生的作业、测验、视频等完成情况。支持教师在线对学生的作业进行批改、查阅，并可给出评语。教师可以发起、参与讨论，与学生进行互动答疑。也可对学生参与讨论的内容进行查看、删除等操作。教师可以对测验情况和测验成绩进行查阅、筛选。教学管理系统中的在线考试功能，可以自定义题库的类型与组合，自定义各种题库的名称，同时可自己由扩展题库的种类，并可自由设置任意层级，以方便管理用户自己的题目。在进行题库编辑过程中支持自动组卷、多种组卷模式混用，可手工录入试卷、模版导入试卷、自动组建试卷。通过用户的设置试卷题目的数量、题目难易、题目占有率等从题库中自由选择试卷并自动组成试卷。考试防作弊功能，能够有效地防止学生的作弊行为。3.3PC端在线学习系统。在线学习系统中的视频学习功能提供视频学习完成度设置。监督学生能够完整地看完全部学习视频，具有防止刷课的功能。为防止学习挂机，在过程中设置测验，并可以设置为未答对测验题不能观看后续视频，只能对已观看过的视频进行操作，第一次观看不能拖动和快进。不允许学生在观看时切换出视频窗口，切出窗口即暂停。支持即将到期的任务提醒，如测验开始、提交截止等信息。支持整个课程的信息时间节点的管理，展示整个重要课程信息的全周期时间节点。在线学习系统还支持学生在学习过程中随时记录笔记，能够实现与视频的关联与记录。笔记可按最新、最热的笔记进行排名，同时可对笔记进行收藏。支持即时提问，可以对问题知识点定位，能够反应出学生提的问题出于哪个知识点，让教师能够准确地进行回答。提供多途径、多分类的讨论区，教师可以建设多个班级板块，让学生自由讨论。根据教师设定的测验次数进行测试。当允许测验多次尝试时，测试成绩将会分别记录，最后取测验最高分作为最终成绩，并以此参与课程总分评定。支持错题本功能，记录测验中的错题。3.4移动在线学习系统。移动端APP为大数据专业学生提供基于移动端的碎片化学习交互体验，结合了在线选课、视频学习、笔记、提问、作业测验等一系列教学应用体验，满足了信息化条件下学生的应用习惯。同时实现了PC端在线学习平台在移动端的延伸，支持IOS/Android等手机、PAD等多种终端操的应用。学生可通过移动端进行在线选学课程、学习，还可以对学习的课程资源进行下载。在线视频学习时，实现多终端视频互斥，有效防止学生进行刷课。学生能通过移动端APP快速实现课程相关视频的在线学习，同时能够记录视频观看时长，跟PC端学生个人学习进度相结合，真正实现碎片化学习应用。平台自动推送消息至APP客户端，公告、章节解锁通知、作业、测验提前通知、直播课通知等信息。学生可以通过移动端完成对所学课程各章节在线测验并提交审批。提供大学生资讯头条，帮助大学生了解留学、考研、职业规划等学习技能。3.5大数据分析系统。大数据分析系统将各类教学数据进行汇总并进行分析。所有数据必须实现实时统计，并可以用形象直观的图表直接呈现，供教师直观了解教学实施情况及质量。通过分析可以查看到整个继续教育基地开设的课程、学生、教师的统计数据，可以以趋势图、饼图、柱状图等多种图表进行展示。通过大数据分析，可以快速高效地了解课程中心运行情况，对教学管理提供数据支撑。大数据分析系统对课程情况进行分析，能够通过课程的分析实际展示出课程建设情况，以及课程使用情况。通过课程的分析可以得到继续教育基地如何优化课程设计、优化课程结构，达到持续监督教学，改善教学的目的。对课程内视频、作业、讨论、测验的完成情况分项分析统计，以及对其答题正确进行汇总、统计、分析。支持学生选课统计，了解对应课程的学生每日、每周、每月的学习次数，提供直观图表显示学生访问活跃度。提供每个班视频播放情况统计，课程视频重复观看情况统计。大数据分析系统可以对教师行为进行分析，通过对教师线上数据统计能够得到教师线上工作量统计、课程教学情况，以及督导学生学习情况。提供教师的在线活跃情况，了解教师工作侧重点。包括每位教师的课程建设、资源建设、互动的明细情况。可以统计到每天登录平台的教师数，每天教师的导学时长和每位教师的日均导学时长等。提供教师具体教学行为的统计，包括公告数、测验查看数、批改作业数和讨论发言数等统计分析。从而了解师生之间的交流互动情况。大数据分析系统可以对学生行为进行分析。通过对学生学习行为分析能够得到学生对知识的掌握，对学习的积极性。从活跃度、学习情况、线上任务等多个维度对学生的学习行为进行分析。通过分析结果，快速得到对教学、课程、教学效果等多个维度的改进方向。实时分析班级学生学习的整体进度分析，并可细化到章、节等详细知识点进行分析，细化到每章节用时，并根据学习进度形成排名，帮助教师随时掌握学生的在线学习情况。分析学生每天的学习时间、学习时长等学习行为，帮助教师分析学生学习课程的花费时间和了解学生学习最多的具体时段。提供每位学生的章节学习情况，包括观看视频数、参与讨论数、提交作业数、完成测验数等统计。通过数据模型分析学生的学习掌握程度，分析学生在学习过程中可能的难点和学生的兴趣点等内容。

4结束语

本文通过校企合作提出了大数据专业创新实践教学平台的建设思路，对实践平台中的智慧教室和智慧学习管理系统进行了阐述，为培养大数据人才提供创新实践教学平台。创新实践教学平台的建设对支撑大数据专业人才培养、探索适合本校师生的混合式教学模式、构建具备创新精神的学习氛围、促进教师水平整体提升具有重要的探索价值。

作者:杨剑锋 王丹枫 王喜宾 张德跃 单位:贵州理工学院