大數據創新實踐教學平臺建設分析

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摘要:在教育部發展數據科學與大數據技術專業的背景下，本文以貴州理工學院阿里巴巴大數據學院為依托，以數據科學與大數據技術專業學生為研究對象，通過與阿里云和慧科集團進行校企合作，提出了大數據專業創新實踐教學平臺的建設思路，對實踐平臺中的智慧教室和智慧學習管理系統進行了闡述，為培養大數據人才提供創新實踐教學平臺。

關鍵詞:新工科；大數據；校企合作；實踐教學平臺

1引言

國家十三五規劃綱要中明確提出：“實施國家大數據戰略，推進數據資源開放共享”。在這樣的契機下，大數據領域必將迎來建設高峰和投資良機，而推動大數據發展不僅依靠國家戰略與相關政策的支持，更需要大數據相關人才的支撐。截至2019年，在教育部每年度公布的高校新增數據科學與大數據技術專業名單中，2015年度首次獲批3所，2016年度獲批32所，2017年度獲批248所，2018年度獲批203所，共計486所[1]。該專業今后會有大量畢業生涌入市場，為市場需求填補人才空白。教育部于2017年提出了以實施“卓越工程師教育培養計劃2.0版”為抓手，把握工科的新要求、加快建設發展新興工科的號召[2]。與此同時，工業和信息化部近年來為推動我國制造業轉型升級和重塑國際競爭新優勢，相繼實施了推動互聯網+、大數據產業發展等若干重大舉措，對信息技術人才培養也提出了新的需求。為積極響應教育部和工信部的號召，本文立足產業發展對大數據技術新工科人才的需要，積極探索大數據創新實踐教學平臺的建設，助力加快大數據技術領域的新工科建設，促進大數據技術人才的培養[3]。大數據專業創新實踐教學平臺是實踐教學的重要組成部分[4]。它是支撐大數據人才培養的重要平臺，是支撐大數據學院校企聯合共建特色特點構建的核心，是大數據學院賦能學校和社會的共享平臺。創新實踐教學平臺的建設對支撐大數據專業人才培養、探索適合本校師生的混合式教學模式、構建具備創新精神的學習氛圍、促進教師水平整體提升具有重要的探索價值[5]。

2創新實踐學習智慧教室建設

智慧教室包括集翻轉課堂、實時直播、在線互動、移動學習、學習行為追蹤等多種功能為一體，導入行業前沿的應用技術及最佳實踐案例，采用新興教育技術手段打造云生態教育環境解決方案，為大數據人才培養帶來無限可能的未來實驗室。智慧教室主要包括以下幾個功能：（1）無線覆蓋。教師和學生可以在教室里下載或者上傳資源，進行云上實驗。以公有云的方式為教學提供服務，云端系統擁有全媒體學習行為跟蹤在線教學系統、前沿科技領域的在線課程體系。彈性的公有云計算服務支持大數據相關課程的實驗教學。（2）高清視頻。教師可以播放高保真視頻以及教學內容，方便學生對實驗有一個更加清晰直觀的認識。（3）互動直播。通過遠程視頻雙向互動系統模塊套裝，可以實現實時直播。教師和學生雙方可以進行現場互動，逼近真實的課堂，猶如優秀名師在現場實施教學。（4）座位靈活。通過教室里靈活多變的布線，可以靈活機動地安排實訓、討論、練習等實驗室教學安排，以便在功能性上對教室的布局進行調整。比如，教室的桌椅不僅可以拼接成傳統的四邊形上課形式，方便教師在講臺上傳授知識；還可以拼接成六邊形上課形式，方便學生成組討論。

3創新實踐學習管理系統建設

在線教育平臺需采用B/S結構，基于J2EE架構，頁面功能采用富客戶端交互技術Web2.0AJAX開發，自動兼容IE9及以上版本、Safari、Firefox、Chrome等瀏覽器，無需安裝其他插件。系統設計基于SOA架構，具備松耦合性和良好的可擴展性，支持靈活的分布式部署。數據庫設計支持主從模式，支持SAAS架構部署，支持Web服務器集群。具有安全策略和備份機制，采用不同的安全措施，保證發生故障時不影響整個系統的正常運行。提供多級數據備份機制，支持每天非工作時段定時備份數據庫，對于關鍵業務和數據采用多機熱備。3.1課程管理系統。課程管理系統是創新實踐學習管理系統中重要的子系統之一。該子系統可以對課程名稱、課程簡介、課程介紹、授課教師等課程基本信息進行設置；支持課程資源批量上傳，支持設置瀏覽權限。提供在線上傳視頻，可以自行創建目錄并對視頻資源進行基本數據操縱。視頻支持MP4等主流視頻網絡格式，支持斷點續傳，并可以上傳字幕。提供在線上傳文檔，文檔支持PPT、WORD、PDF、EXCEL、TXT等多格式文件上傳。教師可以自定義課程的章節，可以從課程資源庫或本地直接添加視頻、測驗、作業、討論、課件、頁面等課程內容來創建課程。支持教師批閱和同級互評作業等多種方式，減輕批閱壓力，提高學生自主參與學習的主動性。支持按課程資源類型篩選章節知識點，實現可以只查看全部視頻類章節、全部測驗類章節、全部作業類章節等。提供課程自動化檢查功能服務，課程新上線前，自動模擬學生操作。3.2教學管理系統。教學管理系統支持教師對學生的學習情況進行教學監督與跟蹤，能夠查看學生的作業、測驗、視頻等完成情況。支持教師在線對學生的作業進行批改、查閱，并可給出評語。教師可以發起、參與討論，與學生進行互動答疑。也可對學生參與討論的內容進行查看、刪除等操作。教師可以對測驗情況和測驗成績進行查閱、篩選。教學管理系統中的在線考試功能，可以自定義題庫的類型與組合，自定義各種題庫的名稱，同時可自己由擴展題庫的種類，并可自由設置任意層級，以方便管理用戶自己的題目。在進行題庫編輯過程中支持自動組卷、多種組卷模式混用，可手工錄入試卷、模版導入試卷、自動組建試卷。通過用戶的設置試卷題目的數量、題目難易、題目占有率等從題庫中自由選擇試卷并自動組成試卷。考試防作弊功能，能夠有效地防止學生的作弊行為。3.3PC端在線學習系統。在線學習系統中的視頻學習功能提供視頻學習完成度設置。監督學生能夠完整地看完全部學習視頻，具有防止刷課的功能。為防止學習掛機，在過程中設置測驗，并可以設置為未答對測驗題不能觀看后續視頻，只能對已觀看過的視頻進行操作，第一次觀看不能拖動和快進。不允許學生在觀看時切換出視頻窗口，切出窗口即暫停。支持即將到期的任務提醒，如測驗開始、提交截止等信息。支持整個課程的信息時間節點的管理，展示整個重要課程信息的全周期時間節點。在線學習系統還支持學生在學習過程中隨時記錄筆記，能夠實現與視頻的關聯與記錄。筆記可按最新、最熱的筆記進行排名，同時可對筆記進行收藏。支持即時提問，可以對問題知識點定位，能夠反應出學生提的問題出于哪個知識點，讓教師能夠準確地進行回答。提供多途徑、多分類的討論區，教師可以建設多個班級板塊，讓學生自由討論。根據教師設定的測驗次數進行測試。當允許測驗多次嘗試時，測試成績將會分別記錄，最后取測驗最高分作為最終成績，并以此參與課程總分評定。支持錯題本功能，記錄測驗中的錯題。3.4移動在線學習系統。移動端APP為大數據專業學生提供基于移動端的碎片化學習交互體驗，結合了在線選課、視頻學習、筆記、提問、作業測驗等一系列教學應用體驗，滿足了信息化條件下學生的應用習慣。同時實現了PC端在線學習平臺在移動端的延伸，支持IOS/Android等手機、PAD等多種終端操的應用。學生可通過移動端進行在線選學課程、學習，還可以對學習的課程資源進行下載。在線視頻學習時，實現多終端視頻互斥，有效防止學生進行刷課。學生能通過移動端APP快速實現課程相關視頻的在線學習，同時能夠記錄視頻觀看時長，跟PC端學生個人學習進度相結合，真正實現碎片化學習應用。平臺自動推送消息至APP客戶端，公告、章節解鎖通知、作業、測驗提前通知、直播課通知等信息。學生可以通過移動端完成對所學課程各章節在線測驗并提交審批。提供大學生資訊頭條，幫助大學生了解留學、考研、職業規劃等學習技能。3.5大數據分析系統。大數據分析系統將各類教學數據進行匯總并進行分析。所有數據必須實現實時統計，并可以用形象直觀的圖表直接呈現，供教師直觀了解教學實施情況及質量。通過分析可以查看到整個繼續教育基地開設的課程、學生、教師的統計數據，可以以趨勢圖、餅圖、柱狀圖等多種圖表進行展示。通過大數據分析，可以快速高效地了解課程中心運行情況，對教學管理提供數據支撐。大數據分析系統對課程情況進行分析，能夠通過課程的分析實際展示出課程建設情況，以及課程使用情況。通過課程的分析可以得到繼續教育基地如何優化課程設計、優化課程結構，達到持續監督教學，改善教學的目的。對課程內視頻、作業、討論、測驗的完成情況分項分析統計，以及對其答題正確進行匯總、統計、分析。支持學生選課統計，了解對應課程的學生每日、每周、每月的學習次數，提供直觀圖表顯示學生訪問活躍度。提供每個班視頻播放情況統計，課程視頻重復觀看情況統計。大數據分析系統可以對教師行為進行分析，通過對教師線上數據統計能夠得到教師線上工作量統計、課程教學情況，以及督導學生學習情況。提供教師的在線活躍情況，了解教師工作側重點。包括每位教師的課程建設、資源建設、互動的明細情況。可以統計到每天登錄平臺的教師數，每天教師的導學時長和每位教師的日均導學時長等。提供教師具體教學行為的統計，包括公告數、測驗查看數、批改作業數和討論發言數等統計分析。從而了解師生之間的交流互動情況。大數據分析系統可以對學生行為進行分析。通過對學生學習行為分析能夠得到學生對知識的掌握，對學習的積極性。從活躍度、學習情況、線上任務等多個維度對學生的學習行為進行分析。通過分析結果，快速得到對教學、課程、教學效果等多個維度的改進方向。實時分析班級學生學習的整體進度分析，并可細化到章、節等詳細知識點進行分析，細化到每章節用時，并根據學習進度形成排名，幫助教師隨時掌握學生的在線學習情況。分析學生每天的學習時間、學習時長等學習行為，幫助教師分析學生學習課程的花費時間和了解學生學習最多的具體時段。提供每位學生的章節學習情況，包括觀看視頻數、參與討論數、提交作業數、完成測驗數等統計。通過數據模型分析學生的學習掌握程度，分析學生在學習過程中可能的難點和學生的興趣點等內容。

4結束語

本文通過校企合作提出了大數據專業創新實踐教學平臺的建設思路，對實踐平臺中的智慧教室和智慧學習管理系統進行了闡述，為培養大數據人才提供創新實踐教學平臺。創新實踐教學平臺的建設對支撐大數據專業人才培養、探索適合本校師生的混合式教學模式、構建具備創新精神的學習氛圍、促進教師水平整體提升具有重要的探索價值。

作者:楊劍鋒 王丹楓 王喜賓 張德躍 單位:貴州理工學院