东北师范大学本科教学实验室建设项目申报书-东北师范大学信息科学与

1东北师范大学本科教学实验室建设项目申报书（2018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：完全新建、升级换代(指完全新建、升级换代、设备数量扩充)申报经费：467.9万元自筹经费：万元项目联系人：周治国联系电话：[phone]项目完成时间：2018年12月2017年6月8日教务处制2一、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袁磊副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3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&云计算方向。自2015年教育部开设了“数据科学与大数据技术专业”，首批只有北京大学、中南大学和对外经济贸易大学三所学校申报成功，2016年有31所高校申报成功。从两次获批的”数据科学与大数据技术专业”名单中可以看出，该专业学制都为四年，授予工学学位或理学学位。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，在国家人才培养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，随着时间的推移，大数据人才的需求将会逐年快速增长，我们必须紧跟时代发展的步伐，否则，培养出的毕业生很容易与社会需求脱节。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，到2018年电脑已经服役7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。4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。2.1.2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。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5的价值。2.2建设目标(覆盖的专业、课程、整体水平、特色等)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，在国内外期刊中发表了较多相关方向的论文，师资整体水平较好。在学生学习方面，由于大数据的时代感强，通过课内的普及与讲解，较多学生对大数据云计算方面产生了浓厚的兴趣，学习积极性较强，对于大数据云计算平台的使用期望较高。该实验室的主要特点是：第一，扩宽了学生的学习方向。大数据云计算实验室的创新，使我院学生能在一个较为先进的实验室中学习，在云计算环境下处理大数据，扩展了学生的学习思维和应用，良好的硬件基础让学生更有动力接受新的知识。第二，解决了学院教师毕业课题少、论文创新性低的问题。大数据云计算方向的前沿，有着较多的研究创新点，通过实验室的直接利用，让老师和学生能够在实验室良好的环境下进行较为精准的实验设计与数据分析，老师和学生更有动力去进行实验的创新与分析。第三，有助于毕业生毕业论文的研究及就业。大数据云计算的研究与应用，在当今时代中处于发展潮流，通过大数据云计算实验室的构建，使学生能够使用良好的平台进行实验操作，对于毕业设计的开发有着较大的帮助。另一方面，大数据人才需求较高，学生在大学阶段直接接触大数据的学习，有助于学生就业面的扩展。2.2.2计算共享综合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，兼顾教育技术学专业、图书馆学专业。为把我院实验研究成果合理利用、资源共享，通过统一的云平台，对三个专业的实验成果、计算思路、6数据资源进行整合，使三个专业的学生均可通过统一的平台搜索资料、数据分析。综合考虑三个专业的学科特性，结合各专业的发展优势，开设课程主要分为两个方面：一是共享平台的创建。共享平台的创建包括计算机网络相关的各种知识以及软件硬件的要求和使用，通过对共享平台创建的讲解，使三个专业的学生都能通过这一个项目，学习到包括：计算机网络、计算机组成原理等各个主要学科的知识。二是共享平台的使用。共享平台综合了各个专业的优势资源，通过资源整合，使学生能在该平台上获取有用信息。该课程的开设，综合了网络安全、网络信息处理、信息管理与应用等方面的课程，使学生能够多元化发展。计算机相关专业的科研水平，足以支撑共享平台中的信息容量。相关的实验数据、实验计算方法，通过共享平台的建设，可实现在线计算的功能。在线计算功能的实现，较好的体现出来实验室的先进性与时代感，使整体的科研水平得到提升。该实验室的主要特点是：第一，共享平台的建设，合理分配各专业资源的利用与管理，使学院学生之间相互交流，相互学习。第二，在线计算的使用，有助于学科之间实验方法的共享。在线计算限制于内部使用，实验方法的共享及在线计算效果的呈现，能够更好的提升教师与学生科研的范围及方式，促进学科间的交流与学习。第三，该实验室的建设，覆盖课程面广，有助于学生的学习与教师间的相互沟通和交流。2.3建设方案（说明项目需要开展工作的主要方面，并分项说明预算测算过程及总体预算）2.3.1大数据云计算实验室项目建设主要可分为：1、实验设备的更换；2、服务器的搭建；3、云计算平台的构建；4、大数据处理系统的建设。项目具体实施过程如下：2017年1月-2017年5月，调研，提出方案。2017年6月-2017年12月，设计实验室规划。2018年1月-2018年6月，公开招标。2018年7月开始建设，由厂商设计云计算平台，对平台进行安装、测试。试运行和编写实验材料同步进行。2018年9月，建设成并投入使用。2.3.2计算共享实验室7计算共享实验室的