东北师范大学

东北师范大学本科教学实验室建设项目实施方案（2017年度）申报单位信息科学与技术学院项目名称大数据云计算实验室及计算共享实验室项目类型升级换代(指完全新建、升级换代、设备数量扩充)拨付经费239.21万元万元自筹经费0万元项目联系人周治国联系电话159430606342017年10月16日教务处制一、项目组成员分工序号姓名职称分工1渊伟教授实验中心整体设计与建设2郑燕琳教授整体实验设计与教学指导3周治国副教授计算机创新实验、大数据实验、云计算实验设计4袁磊教授图形图像视频处理实验设计5魏来副教授信息搜索分析实验设计6刘志勇副教授软件工程实验设计二、本项目建设必要性、目标和内容2.1建设必要性(从学科专业发展、专业培养方案、实验开课现状及存在的问题等方面阐述）2.1.1云计算实验室在第十七次院士大会、中国工程院第十二次院士大会开幕会上，习近平总书记强调：坚定不移创新创新再创新，加快创新型国家建设步伐。为创建创新型国家，实施创新驱动发展战略是一个系统工程，在这个系统工程中，创新的事业呼唤创新的人才。而对于创新人才的培养，各大高校有着艰巨的使命。为突出我校在培养创新型人才的优势，创造良好的创新环境是非常有必要的。随着云计算、大数据、移动互联网的迅猛发展，人类已进入大数据时代。据麦肯锡的研究报告，到2018年世界范围内将会出现高达14万至19万的“大数据”岗位空缺。我国相关部门预计3到5年内，来自政府、媒体、企业等方面的数据工程师和数据分析师的需求将达100万人左右，而目前的人才培养，无论是规模还是质量水平，都远远达不到要求。因此，扩大学生的知识面、培养大数据知识和技能愈发显得必要。计算机学科教育作为大数据方向教育的基础，为大数据方向教育提供了基础理论、专业知识及实践能力。经过提炼，涉及本科计算机学科教学的相关内容，适合大数据热门岗位可以分为以下三层：数据应用师和数据工程师岗位，数据分析师、数据架构师和数据规划师岗位，数据科学家岗位.大数据方向研究对象是海量数据，其学科特性是基础知识扎实、交叉应用能力和工程实践性强。因此，大数据教育需要强调基础理论学习和基本能力训练并重，学生只有在课程及工程实践中才能学习和掌握大数据应用知识。据此，可以得出下面的大数据人才培养目标：培养具有较高专业素养、科学素养、人文素养和较强创新意识，具备大数据技术的基本理论和基本技能和数据工程实践能力，可以进行大数据系统的研发工作、开展基于大数据技术的相关应用、设计基于大数据行业解决方案的应用型人才。目前全国各类高校已陆续开始围绕大数据专业建设展开研究并申报大数据专业。作为交叉型学科，大数据的相关课程涉及数学、统计和计算机等学科知识，“数据科学与大数据技术”专业也强调培养具有多学科交叉能力的大数据人才。该专业重点培养具有以下三方面素质的人才：一是理论性的，主要是对数据科学中模型的理解和运用；二是实践性的，主要是处理实际数据的能力；三是应用性的，主要是利用大数据的方法解决具体行业应用问题的能力。大数据领域三个大的技术方向：方向一、Hadoop大数据开发方向；方向二、数据挖掘、数据分析&机器学习方向；方向三、大数据运维和云计算方向。从学科专业发展角度分析，大数据专业人才的培养已经在全国各大高校开展，据教育部数据显示，目前，全国已有35所高等院校开通了数据科学与大数据技术专业，尚未开通数据科学与大数据技术专业的高校也都会将大数据技术作为一个重要的专业方向。与同类院校相比，我校在培养大数据人才以及大数据科研设备已经滞后了很多,云计算和大数据是软件工程和计算机专业的核心教学内容，但目前我们并不具备相应的实验实训环境，因此，改善大数据实验条件成为必然；另外，随着教学的推进，教师对云计算和大数据的理解进一步加深，具备了科研的基础，所以建设实验室也是进一步提高科研水平的必由之路。从我院专业人才培养的必要性分析，云计算、大数据、信息安全等新兴技术给传统企业的产品创新、业务运营、聚到拓展带来了便利；同时，推动行业发展、经营管理的数据化、应用服务云端化的发展趋势；依托于云计算、大数据和信息安全的行业信息化创新对高层次计算机人才的需求量会逐年增加。我院与数据处理相关的课堂教学课程开设了7门，学生们已经学习了基础的理论知识，但是在实践技能层面上，还欠缺较多，原因在于缺乏能够开展此类实验的软硬件环境和教学资源，同时师资力量也亟待提高。从我校专业设置情况分析，计算机科学与技术专业、软件工程专业、教育技术专业、图书馆学专业、数学与应用数学、统计学、生命科学等专业，都有对大量数据进行分析的需求。东北师范大学是一所综合性大学，1996年成为首批国家“211工程”重点建设大学，在培养国家创新型人才方面承担着重要的使命。信息科学与技术学院在该校承担着本科计算机学科教育任务。目前大数据属于前沿发展方向，有着较大的发展空间和创新价值，人们对于大数据的研究，不仅仅限制于数据的使用和研发，更在于研究数据中的潜在价值，包括：商业价值、医用价值、工业价值等，各行各业都渴望能够从大数据中发掘有用的信息从而创造出一定的价值。随着越来越多的成果从大数据中发掘，越来越多的企业、机构都迫切需要引入大批的大数据创新型人才，也让我们越来越意识到大数据分析的重要性。为进一步培养创新型人才，我们需要为学生提供一个良好的创新型环境，为建设创新型国家提供有创新价值的人才。因此，创建一个大数据云计算实验室是非常有必要的。大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于将有意义的数据进行专业化处理。大数据云计算实验室通过提高对数据的“加工能力”，从而通过“加工”实现数据的“增值”。数据挖掘与大数据分析是以计算机基础，以挖掘算法为核心，紧密面向行业应用的一门综合性学科。该学科对于实验室具有较高的专业要求，实验室不仅要提供基础的开发环境，还要提供大数据的运算环境以及用于实验的实战大数据案例。这些实验素材的准备需要专业的大数据云计算实验室作为支撑。根据国内外高校大数据课程体系与专业建设的调研，数据挖掘与大数据分析实验所需要的算法、计算环境以及数据等，都无法在我国高校现有的实验室中完成。因此，建设专门的数据挖掘与大数据分析实验室就显得非常重要。建设大数据云计算实验室将带给教师和学生领略大数据技术的魅力和广阔前景，使学生掌握主流的大数据存储、管理、分析处理技术，以及大数据平台架构和建设，分享成功的大数据应用项目实施经验，学习大数据应用项目解决方案咨询服务。国内多数高校计算机专业的教学实践，主要通过实验，实训来进行，这些离不开专业的实验环境。目前计算机科学与技术专业的本科教学机房实验设备陈旧，急切需要更新换代。418机房一共有120台DELL电脑，没有服务器，2011年8月购进，已经服役6年，早已破旧不堪。机房主要承担我院4个年级的本科教学实验，此外还承担着教育技术专业的部分教学实验，使用率达到100%，目前只是勉强承担现有的教学实验，难以承担新的实验任务，根本没办法开设大数据、云计算方面的实验。另外，机房里的桌椅已经有12年了，大部分都存在问题，进行过多次维修，已经不能失去继续维修的价值。因此，为了创建一个创新型高校，有一个良好的实验环境对学生来说是必不可少的，在大数据不断发展的今天，建设一个大数据云计算实验室能够为学校培养出众多的创新型人才。通过对大数据的研究，对国家、对高校、对学生都是一种挑战和机遇。2.1.2计算共享综合实验室随着计算机专业的专业属性及教学要求，建设专业的开放式云工具实验室平台已是一项非常紧急且重要的事宜。在我国科学技术不断的发展过程下，虽然目前学校加强了基础实验室和专业实验室建设，但现有的实训室/实验室由于基础差、时间短、相关配套投入不足，远远不能满足教学科研及应用型人才培养需要，更不适应大数据时代下地方经济发展人才培养的需要。计算机的实验共享，实现资源共享，主要是利用虚拟化的桌面及云端进行集中客户端进行资源的分配和共享。利用云技术的服务模式，其自身有很强的储存空间，很适合高校的设备密集和具有相同资源的平台。开放式云工具实验室是面向动漫制作技术、数字媒体应用技术、电脑艺术设计、建筑装饰工程技术等专业各年级的图形图像处理、动画课程、综合项目制作的实习实训教学实验室。高校应当不断改进教学理念，与新时代发展的技术相结合，设计合理的教学计划，同时结合教学大纲，迎合国家更好的发展。高校建立计算共享平台，不仅需要一定的计算资源，也要完善网络服务体系。实训室平台需要的业务功能通过媒体云桌面的统一入口，提供多种教学实践所需的生产制作工具，提供高性能的SD、HD视音频编辑制作能力以及提供图文字幕编辑制作能力。建设满足视频制作、音频制作、图文设计、3D渲染等多种内容课程软件的融合生产业务系统，满足专业云非编工具、VR全流程制作工具、移动视频再加工工具等等工作站处理能力，满足学生个人用户和教师教学用户的不同需求。构建融合媒体“平台+内容+渠道+教学+应用”高等教育云生态圈——融媒体云工具实验室。整个平台应采用开放式设计方案，具备灵活的扩展能力，便于未来业务量不断增加时解决相关瓶颈。高校计算机专业的计算共享实验室及管理，是一项复杂和繁琐的工作，由于计算机实验设备操纵和程序的复杂，首先需要管理人员具有一定的专业素质和对计算机有基础的操作能力。对于计算机设备的维护和保护工作，需要管理人员通过完善的管理制度进行规范性的管理，同时要注意计算机实验室的清洁。管理人员要掌握云运算技术和虚拟化服务器的理论，并合理运营，使其实现真正的资源共享，使其可以真正提高高校的计算机共享实验室。科研的局限性原因，归结为一个点：就是缺乏共享和交流。同一个专业的不同项目组之前尚且没有太多的交流，同一个学院、不同专业之间的交流更是少之又少。而同类型专业的不同科研项目之间都有着一定的关联，如果能通过计算共享实验室的方式，实现实验数据的共享、实验方法的共享、实验计算的共享，那么将会对整个学校来说，都是一种质的飞跃。在这样一个共享实验室中，每个人都可以通过云平台，了解到本学院中专业相关的实验内容，通过云端，可直接运用某一方向研究出的实验方法实现在线计算、在线数据分析的效果。在这样一个平台下，各个项目组之间没有界限、各个专业之间没有界限，每个人都可以通过该平台去学习本学院中不同方向的内容，按照自身的兴趣去了解与该方向有关的实验，提出不同的看法和结果。这将对学生之间的交流、创新有着非常大的帮助。因此，建设一个计算共享实验室对于激发各专业学生之间的创新能力，扩展学生的视野和研究范围有着重要的意义，我们迫切需要建设这样一个实验室，为学生提供这样一个创新的实验环境去进行思考和创造。118机房一共有60台DELL电脑，没有服务器，2011年8月购进。主要承担网络基础实验以及本科生创新实践。机器已经6年，软硬件都都了必须更新的时候。机房里的桌椅已经有12年了，大部分都存在问题，进行过多次维修，已经不能失去继续维修的价值。2.2建设情况与目标(具体说明本年度修购基金购置的仪器设备数，面向的专业，覆盖的实验室，涉及的实验项目数（包括新增数与更新数），学生受益人数，实验课人时数，建设目标等方面的建设情况)2.2.1大数据云计算实验室本实验室建设主要面向计算机科学与技术专业学生，考虑到由于大数据时代的到来，海量数据对于人们生活应用的重要性。现今对于大数据处理方面的专业人员较为稀缺，为了更好的促进学生的就业面，突出计算机学院的学科优势，让学生能够在学院良好的实践环境中学习、进步，从而引入了大数据云计算实验室。结合各高校对计算机科学与技术专业学生的培养方案及课程体系，主要课程设置可分为两个方面：一是云计算的整体知识体系。另一是大数据在云计算平台中的处理及应用。通过对比我国国内各高校计算机科学与技术专业的相关课程开设，可以了解到大多数高校的计算机课程均停留在基本的计算机基础知识教学中，而通过大数据云计算实验室的建设，可使我院课程能趋于时代发展的步伐，让更多的学生能够在学校中学习到对就业实践有较大收益的课程。自大数据时代的到来，我院教师研究方向大多趋向于大数据的分析与应用，通过对大数据的研究，在国