前言：中文期刊网精心挑选了数据分析设计范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
数据分析设计范文1
关键词：数据分析系统；交互界面；MFC；串口通信；USB通信
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）12-2798-04
目前在激光准直、测角、自动跟踪等精密光电检测系统中，探测目标位置的连续变化已经变得非常重要。位置敏感探测器（Position Sensitive Detector，PSD）是对入射到光敏面上的光斑能量中心位置敏感的光电感应器件，可以利用少数几个输出光电信号的相对程度来计算位置信息。由其构成的数据分析系统具有位置分辨率高、响应速度快等特点[1]；四象限探测器（Four-Quadrant photodetector，QPD）通过比较四个象限的电流来确定光斑中心在二维平面上的位置坐标，其数据分析系统可以探测目标位置的连续变化，具有位置分辨率高、响应速度快、调节方便等特点[2-3]。该文在对光电位置敏感器件构成的数据分析系统研究的基础上，开发了一套上位机软件界面。该上位机软件交互界面设计了供用户选择位置敏感器件型号及输入系统修正参数的窗口，通过对串口通信和USB通信方法的研究，设置了上下位机通信控制部分，同时，设计了光斑中心位置数据文本直观显示、模拟坐标绘制、历史信息保存模块，及设备状态显示模块。软件功能全面、界面友好、操作直观、方便，且适用于其他型号的位置敏感器件数据分析系统中。
1 开发工具简介
Visual C++ 6.0拥有强大的功能和友好的界面，能为用户提供一个良好的可视化开发环境，它将程序和资源的编辑、编译、调试和运行融为一体，且提供了大量的程序开发工具。MFC是它一个庞大的类库，实现了标准的用户接口，提供了管理窗口、菜单、对话框的代码，可实现基本的输入/输出和数据存储，为用户开发Windows应用程序建立了一个非常灵活的应用程序框架[4]。
在MFC中对消息的处理利用了消息映射的方法，该方法的基础是宏定义实现，通过宏定义将消息分派到不同的成员函数进行处理。因此，在这种机制的支持下，MFC具有强大的消息处理能力[5]。
借助VC++提供的软件代码自动生成可视化资源编辑的功能及MFC消息映射机制，可以很便捷地开发上位机软件交互界面。
2 交互界面设计
上位机软件交互界面包括供用户选择位置敏感器件型号及输入相应修正参数的窗口部分，上下位机通信控制部分，数据/设备状态显示部分。
2.1 供用户选择输入的窗口设计
利用下拉式列表框控件提供供用户选择位置敏感器件型号的窗口。通过给其连接变量m_Type，利用m_Type.AddString（）函数为列表框添加选项，m_Type.SelectString（-1， "HY1315（Active area 1.3*15mm）"）函数添加默认选项。软件通过m_Type. GetCurSel（）函数获得用户的选择，完成相应量程及坐标轴范围的改变及显示。利用编辑框控件提供用户输入增益及修正系数的窗口，以完善数据处理[6]。
2.2 上下位机通信控制模块设计
上下位机通信控制模块是数据分析系统实时数据采集的核心部分。设计中采用了串口通信和USB通信两种方式进行数据采集与传输。其中，串口通信用于测试，USB通信用于实际数据传输。
图1 USB通信流程图
2.2.1 串口通信控制部分
利用单选按钮控件提供串口号选择窗口，通过函数GetCheckedRadioButton（）获取串口号。通过按钮控制串口设备的状态，按钮交互的实现，通过MFC类向导对按钮按下时，触发消息BN_CLICKED进行拦截，并重写对应的消息处理函数On*Button（），在函数中完成相应按钮的功能。串口控制区中，“Open”、“Close”按钮对应的函数在获取用户选择的串口号后，分别完成对应串口的打开及关闭功能；“Start”、“Stop”按钮通过控制参数m_SPStop控制串口通信的开始与否。借助串口类成员函数OnComm（）实现接收字符及相应数据处理的功能[7]。
2.2.2 USB通信控制部分
USB通信接口具有即插即用的特点，方便与微处理器进行联机通信，同时USB的通信效率要远远高于RS232、RS485等通信接口。USB通信控制部分通过按钮控制数据传输，根据用户选定的位置敏感器件型号，进行相应的数据处理。通信程序流程图如图1所示。
“Link”按钮通过标志位m_OpenFlag控制设备是否连接。“Start”和“Stop”按钮通过标志位m_stop控制数据接收与否。“Suspand”按钮通过参数m_pause控制数据传输的暂停和继续，当按下该按钮时，按钮改变为“Continue”字样，同时通过调用Invalidate（）函数使整个客户区无效，这时Windows会在应用程序的消息队列中放置WM_PAINT消息，MFC为窗口类提供了其消息处理函数OnPaint（）；当再次按下该按钮时，OnPaint（）函数负责重绘窗口，从而重新进行数据传输。
上下位机的数据通信通过直接调用CH375DLL.dll动态链接库实现。CH372是一款USB总线的通用设备接口芯片，是芯片CH375的功能简化版，硬件成本更低，且完全兼容CH375，可以直接使用其WDM驱动程序和动态链接库。CH372在计算机端提供了应用层接口，即由动态链接库DLL提供的面向功能应用的API，包括：设备管理API、数据传输API及中断处理API。设备管理API包含了打开设备函数CH375OpenDevice（），关闭设备函数CH375CloseDevice（）；数据传输API包含了读取数据块（数据上传）函数CH375ReadData（），写出数据块（数据下传）函数CH375WriteData（）等[8]。
2.3数据/设备状态显示设计
上位机软件在数据传输过程中，借助CString类成员变量stateinfo直观显示设备状态。数据接收处理后，借助Format（）函数，以文字形式直观显示光斑中心位置的横纵坐标值，利用绘图函数在模拟坐标中显示光斑位置。借助文件实现数据历史信息保存的功能，关键代码如下：
GetDlgItem（IDC_RECEIVE_EDIT）PostMessage（WM_VSCROLL，SB_BOTTOM，NULL）；
CString strPath；
图2 HY1315系统调试结果图
GetModuleFileName（NULL，strPath.GetBufferSetLength（MAX_PATH+1），MAX_PATH）；
strPath.ReleaseBuffer（）；
//此时strPath内容为工程文件全路径，如：E：＼TestPro＼Exam＼ Test.exe
//以下函数作用是获取最后一个"＼"的位置
图3 四象限探测器系统调试结果图
int nPos=strPath.ReverseFind（'＼＼'）；
//开始取全路径
strPath=strPath.Left（nPos+1）；//此时strPath保存为当前工程的全路径，如：E：＼TestPro＼Exam＼
//保存文件
CFile m_rFile；
if（！m_rFile.Open（"Rec.txt"，CFile：：modeCreate | CFile：：modeWrite）） {
AfxMessageBox（"创建记录文件失败！"）；}
m_rFile.Write（m_Receive，m_Receive.GetLength（））；
m_rFile.Close（）；
3 实际调试结果
上位机软件设计完成后，运行程序，选择位置敏感器件的型号为默认选项，即一维位置敏感探测器HY1315，连接其对应的系统设备，输入需要的增益参数，选择串口号，单击串口控制区“Open”按钮打开串口，“Start”按钮接收数据，此时上位机界面数据、设备状态显示，模拟光斑坐标结果如图2所示。再次运行程序，选择四象限探测器型号，即QP36（Active area 6*6mm），连接相应系统设备，单击USB通信控制区按钮，可以控制数据传输设备的状态，单击“Link”按钮打开设备，“Start”按钮接收数据，此时上位机软件界面结果如图3所示。
4 结束语
针对位置敏感器件构成的数据分析系统，通过对串口通信和USB通信方法的研究，借助VC++提供的软件代码自动生成可视化资源编辑的功能及MFC消息映射机制，设计了上位机人机交互界面。调试结果证明，该界面能够实现用户选择输入，实现数据的上下位机通信传输，直观显示数据，准确绘出光斑在模拟坐标中的位置，完成光斑位置的历史信息存储。设计为数据分析系统提供了一套功能全面、界面友好、操作直观、方便的上位机软件。应用中只需修改对应的数据处理，即可应用到其他类似的数据分析系统中，很大程度上增强了系统的实际应用性。该界面已用于PSD及QPD数据分析系统试验箱中。
参考文献：
[1] Henry J，Livingstone J.Improved position sensitive detectors using high resistivity subs- trates[J].J Phys D ：Appl Phys ，2008，41.
[2] Liu Yun，De Xu，MinTan.A new pre-alignm ent approach based on four-quadrant-photo- detector for IC mask[J].International Journal of Automation and Computing，2007， 4（2）： 208 -216.
[3] Guo Li，Zheng Shuang.A high-performanc -e smallsignal amplifier[J].Journal of Northe-ast Agricultuial University，2005，12（2）：141-145.
[4] Wang Ziying.The design of scene simula- tion system based on MFC programming fra- mework[J].Advanced Computer Control （ICA CC）.2010，V3： 302-305.
[5] 潘恒.基于VC++/MFC的麻将牌连连看程序设计.[J]科协论坛：下半月，2011，25（5）： 53-54.
[6] 揣锦华.面向对象程序设计与VC++实践[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005：201-204.
[7] Rong Jian，Zhao Cuilian，Fan Zhijian，et al. Realistic 3D face reconstruction based on VTK and MFC[J]. Optoelectronics and Image Processing 2010，V（2）： 145-149.
数据分析设计范文2
关键词：物联网；数据分析；网络拓扑；节点管控
中国分类号：TP311・1文献标识码：A文章编号：10053824（2013）03003004
0引言
物联网（internet of things， IoT）是指将各种信息感知设备及系统通过接入网络与互联网结合起来而形成的巨大的智能网络[12]。物联网作为一次技术革命，代表了通信技术和计算技术的未来，被称作继计算机和互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮[3]，受到了世界各国政府和科研机构的广泛关注[4]。
作为物联网的主要支撑技术之一[5]，信息处理软件直接影响着物联网的用户体验及其进一步发展[67]。但是已有的物联网数据处理软件的功能较为单一，可扩展性不足，应用领域受限。为了改善物联网数据处理软件的功能性和扩展性，为用户提供快速、高效的物联网实时管控方案，本文设计并实现了一种模块化的多功能的物联网数据分析与处理软件。该软件采用模块化设计，以VC++ 6.0作为主控模块实现环境，便于在Windows系统环境下方便地使用本软件；服务器采用Apache Tomcat 6.0搭建；数据库模块基于MySQL 6.0实现，以保证软件的易扩展性和稳定性；拓扑显示模块采用Flex和flash player ActivX 10.0进行开发，以改善用户体验。
1软件的总体设计
1.1主要功能
本软件旨在为用户提供一套快速、高效的物联网实时数据处理与管控方案，其主要功能包括以下几个方面。
1）网络数据解析和处理功能：软件可对物联网数据进行协议解析、分析、处理和存储等操作，并同相邻网络层设备进行数据交互。
2）网络数据的存储功能：软件可通过数据库读写操作，将网络重要历史数据存储于远程数据库中，并可进行读取等操作，为物联网网络管理人员提供便利。
3）网络拓扑显示功能：软件采用FLEX技术绘制目标物联网网络拓扑，并通过定时发送拓扑数据请求实现网络拓扑状态图的实时更新，提供了优越的用户体验。
4）网络信息查询和控制功能：本软件集成了网络节点信息的显示、查询能力，用户可对网络节点相关状态进行针对性的查询；同时，提供网络属性调整和节点控制功能，用户可根据实际需要修改网络节点参数，控制网络运行情况。
1.2软件系统总体架构
本软件系统运行于C/S架构的服务器平台上，作为远端服务器控制软件完成网络监听与数据包接收、网络数据分析处理、网络拓扑状态显示以及节点信息查询与控制等物联网管控工作。系统总体组织架构图如图1所示。
图1软件总体架构图软件功能模块主要由6个部分组成，分别是网络通信模块、参数设置模块、数据处理模块、拓扑显示模块、信息查询模块和数据库交互模块，如图2所示。其中，网络通信模块完成底层的网络通信工作；参数设置模块接收并设定用户输入的软件工作基本参数；数据处理模块负责数据包的解析、判别和数据分类处理工作；拓扑显示模块负责为用户提供网络拓扑和节点简要信息的显示；信息查询模块为用户提供网络节点详细属性的查询和节点控制；数据库模块负责完成网络数据的存储和查询等工作。
图2软件系统功能模块1.3软件系统工作流程
本软件功能模块间的数据流关系如图3所示。各模块间通过相应接口完成网络数据的上传、分析与处理和控制命令的下发操作。首先，软件接收来自网络的各类型数据，并对其进行分类与解析。随后，软件将数据处理结果通过数据库模块进行存储。在此基础上，拓扑显示模块和信息查询模块分别通过查询/更新数据库进行信息显示和用户控制指令的下发操作。数据处理模块和数据库模块扫描数据库中的相应表项，提取控制信息后通过网络通信模块下发至目标网络。
图3软件工作流程图2主要功能模块的实现
2.1网络通信功能模块
网络通信模块是本软件的底层数据通信模块，该模块采用完成端口模型（I/O completion port， IOCP）作为本软件的网络服务引擎，由于IOCP规定了并行线程的数量，并使用线程池对线程进行管理，从而避免了反复创建线程和线程调度的开销，提高了本软件的并行处理能力。该模块通过构造完成端口模型类（IOCPModeSvr），使用CreatIOCompletionPort（）函数创建完成端口对象；构造ListenProc（）函数监听来自物联网感知层网络网关节点的连接请求；使用bool CIOCPModeSvr：：SendMsg（）函数响应上层控制命令的下发要求，向客户端发送控制命令帧。
2.2数据分析与处理功能模块
数据处理模块是物联网数据分析与处理软件的关键组成模块之一。该模块接收来自底层网络模块的数据帧，并进行分类、分析、处理及重构等操作，为上层数据应用奠定数据预处理基础。通过创建DataProc类实现该模块，具体包括：
1）通过内联函数checkType（）快速解析由底层网络上传的数据帧的协议类型与数据类型；
2）构造getInt（）、getRangeString（）等函数完成数据帧的数据进制与格式转换；
3）使用ProcessRecvData（）函数分析数据帧，重构出信息处理所需数据；
4）完成相应数据处理功能，主要包括数据聚类、数据计算、数据范围判断、数据异常的处理、反馈数据帧的构造。
2.3参数设置模块
参数设置模块是物联网数据分析与处理软件的系统参数初始化模块，该模块读取用户设置的软件运行参数，并对软件进行相应运行参数初始化。该模块响应用户参数设置操作，读取参数并判断参数是否有效。若参数设置有效，则对软件相应运行参数进行修改，同时显示软件当前连接状态，界面实现如图4所示。
图4参数设置界面
2.4数据库与Web服务器
本软件采用MySQL数据库进行原始数据的存放，其中已经直接保存了经由数据分析与处理模块上传的全部数据，主要数据表包括：表node_topu_stat，用以存储网络所有原始拓扑信息；表node_info_stat，存储网络节点上传的状态信息；表control_stat，负责存储用户的查询和控制指令。由于上层的拓扑展示模块所需要的是最新的数据信息，因而需要Web服务器模块将冗余的原始数据进行初步处理，为拓扑显示模块提供无冗余的信息，以实现基于拓扑图的物联网实时监控。首先，通过对数据库中各分类表加入触发器实现数据的初步提取。其次，在本模块中，数据处理模块所生成的最新数据进一步转换为能够表示拓扑图的XML文件，即将节点所上传的邻居表转换为节点与边的关系。本系统中使用了Web服务器所能支持的JSP技术实现了实时访问数据库生成转换数据的功能，拓扑控制模块直接访问该页面的地址，即可实现拓扑数据的获取，如图5所示。
图5数据库与Web服务器2.5拓扑显示模块
网络拓扑显示模块是与用户进行交互的主要模块，用户通过点击“网络拓扑”访问拓扑展示模块。该模块通过定时向Web服务器数据处理模块发起拓扑数据请求实现网络拓扑的实时更新。通过向数据处理模块获取拓扑XML数据，图形界面将其转化为拓扑图中的“节点”与“边”的实际图形对象，并将其他附加数据作为标签保存在给节点，方便用户查看。模块工作流程及实现界面分别如图6和图7所示。
图6拓扑显示模块图7拓扑显示界面2.6信息查询与控制
本模块中的查询控制功能是指对物联网可控节点发送控制指令。查询控制指令与拓扑数据一样，需要经过数据库作为中转，整个中转回传的代码构成了控制模块。控制指令需要根据实现指定的通信协议发送。在控制指令的收集窗口中，用户可以进行相应的选择，控制模块负责将用户在窗体中的选择输出至与数据库相连的JSP页面，并由JSP页面将其存入数据库中。网关通过定期与服务器通信获得最新的操作指令，将其转换为控制指令最终发送至物联网节点，实现界面如图8所示。
3结束语
本文设计并实现了一种多功能物联网数据分析与处理软件。该软件通过网络监听、数据分析处理、网络拓扑显示以及节点信息查询与控制等功能模块实现对物联网数据的有效处理。通过将该软件移植于实际物联网应用环境，验证了该软件能够快速、高效地处理网络数据，且易于扩展，为多模异构网络条件下的物联网创新应用平台构建提供了新的思路。
图8信息查询与控制界面
参考文献：
[1]孙其博，刘杰，黎.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报，2010，33（3）：19.
[2]International Telecommunication Union. Internet reports 2005： the Internet of Things [R]. Geneva： ITU， 2005.
[3]刘强，崔莉，陈海明.物联网关键技术与应用[J].计算机科学， 2010， 37（6）：110.
[4]刘云浩. 从普适计算、CPS到物联网：下一代互联网的视界[J]. 中国计算机学会通讯， 2009， 5（12）：6669.
[5]邬贺铨. 物联网的应用与挑战综述[J].重庆邮电大学学报：自然科学版， 2010， 22（5）： 526531.
数据分析设计范文3
Abstract： Combined with measurement of metal electric work function， designing the data processing and management sysetm by using Excel software. This system has the advantages of rapidity， conciseness and visualization， completely can compare common processing software with experiment teaching instrument accompanied. This design method is popular value.
关键词： Excel软件；数据处理；数据管理；金属电子逸出功
Key words： Excel software；data processing；data management；metal electric work function
中图分类号：TP274；O4—39 文献标识码：A 文章编号：1006—4311（2012）27—0216—03
0 引言
在物理实验尤其是近代物理实验以及科学研究中，经常产生大量测量数据，经过记录、整理、计算、绘图、分析等大量复杂繁琐的数据处理后，方能给出科学结论。传统方法往往是手工处理大量数据，最终仅在坐标纸上描点绘图。因此效率低，易出错，误差大，甚至影响结论的准确性。
随着计算机迅速发展，数据分析处理的软件实现和应用也逐渐成为每个科研工作者必须掌握的一门技术。常见的数据处理软件如Origin、MATLAB、SPSS等功能强大，专业性强，对使用者有较高要求，而Excel直观易学，使用方便，数据处理过程简单，无需精通计算机编程，因此成为处理物理实验数据的首选工具。
Excel集数据表格、图表和数据库三大基本结构功能于一身，还提供了大量函数，用户可通过这些函数进行统计管理、线性分析等工作[1—3]。并能很方便地将数据处理过程的基本单元制成电子模板，使用时只要调出相应的模板，输入原始数据，激活相应的功能按钮，就能得到实验作图要求的各项参数。
1 电子逸出功的测量原理简介
由费米—狄拉克能量分布公式可得到热电子发射的里查逊—热西曼公式[4] I=AST2exp（—■）（1）
式中I是加速电压为零时热电子发射电流，称零场电流。A与阴极材料有关，S为阴极有效发射面积，T为发射热电子的阴极绝对温度（该温度与加热电流对应关系可查表）。实际测量中采用理查逊直线法避开A、S测量，将（1）式两边除以T2，再取对数得
1g■=1gAS—■=1gAS—5.04×103？渍■（2）
可见，1g■与■成线性关系，由斜率即可求出该金属的逸出电位？渍或逸出功e？渍。
由于肖特基效应，零场电流I与阴极发射电流Ia、加速电压Ua有
1gIa=1gI+■■■（3）
式中Ia是加速电压Ua为时阴极发射电流，r1和r2分别是阴极和阳极半径。几何尺寸一定的管子，阴极温度T一定时，1gIa与■成线性关系，截距为1gI。
实验一般在7个不同温度值采集49组电压和电流值，根据公式（3）进行7次直线拟合，采用直线外延法分别找出7个温度对应的零场电流对数1gI，之后再根据公式（2）进行1g■～■直线拟合，找出该直线斜率，进而求出该金属的逸出功e？渍。计算公式繁琐，图表较多，数据处理困难。
2 设计思路
本设计旨在实现数据的记录管理和分析处理。使用者仅需录入测量数据并保存，系统便自动生成处理结果以及相关图表。保存后可获得原始测量数据备份，避免随意篡改伪造测量数据；同时，又可形成一个数据信息库，为使用者查询测量数据提供便利。
基于以上构思，数据录入和数据处理作为两个独立且关联的模块，分别出现在两个工作表中。数据录入模块将个人信息和测量数据输入电脑，除必要输入栏目，使用者没有权限更改其他选项。处理分析模块的数据来自于对管理模块的链接，包括数据处理的中间过程和最终处理结果，为了便于管理还应包含使用者的基本信息。流程如图1。
3 基于Excel实现测量数据的录入和管理
本测量采用西安超凡光电设备有限公司WH—I型金属钨电子逸出功测量仪完成。
打开Excel，创建新工作表，该工作表作为数据记录用表，命名为“原始数据”。根据测量原理和要求，该工作表由基本信息、数据记录、温度对照表三个部分组成，如图2。
此工作表A1—H3为使用者基本信息，其中G2单元格输入的内容为“=TODAY（）”，可获取当前系统日期。A6—H12为数据Ia、Ua记录栏。A14—H17为“加热电流If与钨丝真实温度对照表”，数据处理过程中需查此表获得阴极灯丝温度。
4 基于Excel实现数据处理和分析
数据分析设计范文4
关键词：状态采集平台；数据分析；图表
中图分类号：G717 文献标识码：A
1 网络版高职院校状态采集平台动态数据分析系
统建设的必要性
为促进高职院校发展的需要，实现学校管理的科学化、现代化、规范化，提高人才培养质量，江苏省自2008年开始推进《高等职业院校人才培养工作状态采集平台》系统的应用，每年采集一次数据。目前，高职院校的数据采集平台是由上海行健职业技术学院开发的单机版[1]，近两年推出了网络版的采集平台，但网络版只有数据采集的功能，没有开发数据分析的功能。
目前状态采集平台的数据分析系统使用的是江苏经贸学院开发的单机版数据分析系统。该系统将全省80多所高职院校的统计数据整合起来，进行分析处理，以人们最能接受的直观的图表方式来呈现。界面简洁，功能相对齐全。但单机版的数据分析系统因为受到各种条件的限制，存在一些缺点。
（1）自动化程度低。单机版数据分析系统的统计数据需要从每个院校的excel表格中获取，获取数据的自动化程度低。各个院校提交到省教育部门的是一个excel文档，其中包括原始数据和统计数据。数据的获取必须将80多个excel文档中的统计数据项提取到一个新的excel文档中，然后通过数据分析系统将这些统计数据以图表的方式呈现。在数据提取的过程中，需要人为干预，耗费大量的时间和精力，容易出现错误。
（2）缺乏状态采集数据的纵向比较。单机版的数据分析系统处理的都是单个年份的数据，只能对各个院校的数据进行横向比较，而无法实现每个高校数据的纵向比较。而对于用户来说，数据分析不仅需要在各个院校之间进行横向的比较，同时也需要纵向比较。在本系统中，增加了纵向比较功能，通过对历年的数据对比分析，以折线图的表现方式直观表现数据的变化，根据图表对未来数据项进行预测。
（3）无法实现资源的统一管理和共享。状态采集平台目前收集了高职院校的大量数据，这些原始数据作为全社会一个公共的教育资源，应该进行统一管理和共享，不仅为教育部门和高职院校提供决策支持，同时让更多的人参与了解高职院校的办学情况、专业状况等，进一步加强舆论监督的力量。在信息化的今天，资源的统一管理和共享显得尤为重要。
随着状态采集平台在全省院校中的应用推广，其作用不仅仅是为了采集数据，更为重要的是对采集到的数据进行统计分析。随着数据量逐年递增，数据分析的重要性越来越突显，分析结果将更具有参考价值。在此情况下，将一些杂乱的大量的没有规律的数据转换为有价值的决策信息，辅助各高职院校以及省级教育部门完善教学质量保障体系。因此建设网络版的省级数据分析系统势在必行。
2 省级状态采集平台数据分析系统的设计
为了增强系统的健壮性，本系统在设计中将状态采集平台的原数据与统计汇总的数据完全分开，一方面使得数据相对独立，另一方面则保证数据分析系统的运行速度。系统的设计框架如图1所示。
图1 系统框架
状态采集平台的数据项以及状态采集平台整个系统还在不断地完善中，每年的数据项、数据的名称等会发生变化，比如数据库表的字段名称会发生变化，数据表会增加，以及数据库中表的名称会发生变化等等。在2013年状态采集平台中，数据项“学校代码”修改为“学校标识码”，“院校名称”改为“学校名称”，“应届毕业生顶岗实习情况的毕业生录用比例（%）”改为“企业录用率（%）”，类似这样的变化的数据项有很多。状态采集平台这些数据项的变化必然会导致数据统计系统的变化。为了使数据分析系统具有稳定性和健壮性，在系统的设计中，我们将统计和分析作为两个独立的系统，数据统计系统的主要功能就是根据数据分析系统中的需要分析的数据项进行统计，将统计结果写入数据分析数据库。数据分析系统则相对独立，根据数据库中的数据对各项指标和数据进行对比分析。
系统的设计具有松耦合性，无论状态采集平台中的数据项如何变化，数据统计系统会将所需要的统计数据导入数据分析系统的数据库中，数据分析系统就负责将统计数据对比分析，以可视化的图表方式呈现给用户。
3 数据准备
3.1 数据来源
收集的数据是否准确，是否真实和充分，决定数据分析的直接结果。省级状态采集平台的数据分析系统作为状态采集平台系统的延续，所使用的数据均来自各高职院校通过单机版或者网络版状态采集平台填报的数据。状态采集平台经过近几年的使用，各高职院校目前都能够熟练使用，并且各级部门和领导也很重视，保证了采集数据的相对准确，从而使得数据分析结果在一定程度上正确反映学校在教育教学等方面的现状和不足，有利于针对性整改，提高教学质量。
3.2 数据选择
高等职业院校状态采集平台中采集的数据非常多，其中包括学校的硬件设施、固定资产、产学合作、招生、就业、经费收入支出、校内专任教师、兼课教师、专业状况、实习实训、学生奖助学情况、学生社团等大概80多个数据表。在实际的数据分析中，不是要对所有的数据全部进行分析，本系统选择一些对能够反映高职院校教学质量情况的数据项进行数据分析。状态采集平台数据分析系统对院校概况、办学条件、监测分析、师资概况等11个大类的数据进行分析。在每个类中都包含了很多的数据项。例如监测分析中包括了高级职称教师占专任教师的比例，生均占地面积，生均宿舍面积等7个数据项。
3.3 数据处理
高职院校状态采集平台虽然具有数据位的校验，数据格式，关联数据校验，报错和提示功能，但是在实际的采集操作过程中，仍然存在不符合规格的数据，因此就需要对数据进行各种处理。数据处理的过程分以下几个步骤：
（1）清理数据
主要清理的数据有两种：不符合格式要求的数据；奇异数据。
不符合格式要求的数据：状态采集平台中采集的数据有的在数据格式中没有限制，比如在收集教师基本信息的表中，有一项是在企业中的时间，有的学校职工在填写中就写了1天，有的写的是1*60，这样的数据格式在统计中是无法进行数学统计，必须对数据进行清理。
奇异数据：所谓奇异数据，是指在采集的过程中，针对同一类数据，个别院校的数据与其他的数据差别很大，一般我们认为相差三个数量级别时，就认为这是个奇异数据，要对其进行核准、处理，从而保证数据分析结果的准确性。
（2）转换数据格式
状态采集平台数据表中的字段基本都是字符型的数据，在数据分析系统中，对数据的统计汇总要通过数学公式来进行计算，字符型的字段无法计算，因此在数据清理完成后，必须将统计汇总的字段转换为数值型。具体的处理方法，用JAVA语言写一个批处理程序，实现对数据字段的批量转换。
（3）数据统计
在将数据准备好之后，就要对选择的数据进行统计汇总。本系统中对数据的统计一般包括总和，均值，百分比等。比如在校生人数，需要统计全省在校生总数和全省在校生均值；高级职称教师占校内专任教师，需要统计的是百分比；院校招生中的实际录取率，实际报到率等，统计的是百分比。数据统计由数据统计系统来完成。
4 系统的数据分析
状态采集平台数据分析系统主要采取图表对比分析的方法。采用图表方式的优点，易于阅读，易于理解，直观。例如各个学校的数据与全省均值的比较，各种类别院校的均值比较，历年数据的对比分析。对比分析主要通过以下几种图表实现：
（1）仪表盘形式。这种仪表盘的对比方式主要适合于各个院校数据与全省均值的对比，仪表盘显示院校的指标数据，全省均值则显示在仪表盘的上方，这样便于两个数值的比较。同时数据分析系统还显示了各院校数据在全省的排名。图2是某个院校的教师数、全省排名以及与全省均值的比较。
图2 仪表盘数据对比分析
（2）柱状图形式。柱状图的图表形式也是我们最常用的一种对比方法。在本系统中主要用于数据各种均值的比较。例如，全省均值，国家示范院校均值，国家骨干院校均值，省级师范院校均值，一般院校均值，综合师范民族类均值等。图3是校内专任教师数量的均值比较。
图3 柱状图数据对比分析
（3）折线图对比形式。数据分析系统中纵向数据的比较适合用折线图对比形式，表现简洁，便于理解，能够明显看出数据项在几年中的变化，从而指导学校的进行科学话管理和决策。由于网络版数据分析系统今年才开始推广，数据项是从2012年开始的，目前折线图的对比方式还没有完全体现出来。
5 结束语
状态采集平台数据分析系统的建设，为省级教育部门的决策咨询提供详实有力的数据，有利于科学合理的制定宏观调控政策，强化宏观管理和指导的针对性，进一步推进高等职业教育的可持续发展；有利于各高职院校查找办学差距和薄弱环节，整合教学资源配置，提高办学治校的科学化水平，不断加强和改善自身的教育教学管理。
参考文献
[1] 陈方辉.高等职业院校人才培养工作状态数据采集平台研究
[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2012（1）.
[2] 李畅，陈方辉.高等职业院校人才培养工作状态数据采集平台
指标分析[J].江苏经贸职业技术学院学报，2011（6），79-81.
[3] 李果，等.知识管理视角下高职人才培养工作状态数据采集平
台的建设与实施[J].职业技术教育，2013（8）：55-57.
[4] 田飞.高职院校人才培养工作状态数据采集平台分析策略研
究[J].才智，2011（36）：337-338.
作者简介：
数据分析设计范文5
声卡是一个非常优秀的音频信号采集系统，其数字信号处理器包括模数转换器(ADC) 和数模转换器(DAC) ，ADC 用于采集音频信号，DAC用于重现这些数字声音，转换率达到44.1KHz。声卡已成为多媒体计算机的一个标准配置，利用声卡进行采样与输出，就不需要购买专门的采集卡可以降低虚拟仪器的开发成本，且在音频范围内可以完全满足实验要求。
3.3 MATLAB在数据采集中的应用
数据采集工具箱集成于MATLAB中，所以在进行数据采集的同时，可以对采集的数据进行实时分析，或者存储后再进行处理，或者针对数据分析的需要对测试条件的设立进行不断的更新。应用数据采集工具箱提供的命令和函数可以控制任何类型的数据采集。例如，在硬件设备运行时，可以获取事件信息，评估采集状态，定义触发器和回访状态，预览数据以及进行实时分析，可以设置和显示所有的硬件特性以满足用户的技术指标。
4系统设计方案
声音信号的采集与分析处理在工程应用中是经常需要解决的问题，如何实时采集声音信号并对其分析处理，从而找出声音信号的特征在科学研究中是一项非常有意义的工作。
声卡是多媒体计算机系统中最基本、最常用的硬件之一，其技术发展已经成熟，它具有AD/DA转换功能，现已被广泛应用于声音信号采集和虚拟仪器系统的设计。MATLAB则是一种功能强大、计算效率高、交互性好的数学计算和可视化计算机高级语言，它将数值分析、信号采集与处理和图形显示有机地融为一体，形成了一个极其方便、用户界面友好的操作环境。本文所设计的声音信号采集与分析系统就是充分利用了声卡的AD/DA转换功能和MATLAB强大的数据处理功能，同时，该系统还是建立在MATLAB软件的图形界面实现的，因而使系统具有良好的交互性。
基于计算机声卡的数据采集系统有以下特点：
（1）价格低廉。在数据采集时，所要采用的是模数转换芯片，对于某些应用场合，可以利用计算机上所附带的声卡实现数据采集任务。
（2）灵活性强。用户不仅可以进行实时监视和控制操作，还可以把数据保存到硬盘，供以后分析使用。在CPU足够快的条件下，还可以实时处理数据，动态显示波形的频谱、功率谱。另外在一台计算机上，可以插若干块声卡，组成多通道数据采集系统。
（3）频率范围较窄，不能测直流。由于受声卡的硬件限制，要得到较好的波形，输入信号的频率最好在100Hz～15kHz范围内。
总之，运用廉价的声卡，构成一个较高的采样精度，中等采样频率，且具有很大灵活性的数据采集系统，对于一些应用领域是一种很好的选择。
4.1 系统结构设计
MATLAB提供了一个数据采集工具箱(Data Acquisition Toolbox)，在该数据采集工具箱中，有一整套的命令和函数，可用来直接控制与PC机兼容的数据采集设备进行数据采集，因此，利用MATLAB的这一工具箱便可进行声音信号的采集。然后在MATLAB中直接调用频谱分析函数、功率谱分析函数或数值分析函数等，就可以将采集到的声音信号分别进行频谱、功率谱分析等多种谱分析。因此，在MATLAB中可以很容易地实现信号采集与分析处理工作。
图4-1系统实现的总体框图
从系统框图上看，整个系统结构简单，而且数据的后续分析方便，不需要再进行数据转移，而直接在MATLAB软件中完成分析处理工作。在该系统中，从硬件上来讲，只需必要的信号预处理电路和一台普通的多媒体计算机(或笔记本电脑)即可;从软件上来讲，则只需使用本文中所编制的程序，便可从声卡获取数据并保存为文件，然后再可根据实际需要进行数据分析处理。
4.2 系统功能设计
本系统由数据采集和数据分析两大部分组成，数据采集部分是实现信号采集功能，根据用户选择的采样频率和预设的采样样本数从声卡获得用户需要的数据。数据分析部分主要实现以下功能:(1)从信号采集部分获取数据，或者从数据文件读取数据;(2)实现将采集到的声音信号数据进行频谱分析，画出频谱图以图形方式很直观地反映出信号特征;(3)保存数据，包括保存所有数据和部分数据的功能，同时保存对应的频谱数据;(4)显示声音信号数据的时域图和频谱图;(5)其他功能。根据不同的需要，还可以进行修改，以选择合适的实验方案。
4.3 系统设计实现
声音信号采集功能的实现是由MATLAB控制计算机声卡将传感器得到的模拟信号转换为数字信号并存储在计算机中;而信号分析功能是将采集得到的数据进行时、频域分析和各项数值分析等。整个系统设计主要包括系统的硬件配置、编制程序实现数据采集、编制程序实现数据分析及系统的界面设计四部分。
4.3.1 声音信号采集的硬件配置
将声卡插入计算机的PCI插槽，安装好相应的驱动程序后，将声音传感器设备与声卡的模拟输入端连接起来，这就构建了声音采集的硬件设备，需要注意的是对声音传感器的选择，应选择音频专用电缆或屏蔽电缆以减小噪声信号的引入，最好能选择单向性声音传感器。在MATLAB的信号采集工具箱中有专门为声卡生成一个操作对象的函数，初始化该操作对象即能建立MATLAB与声卡的通信，并为已创建的声卡设备对象增加数据采集通道和触发方式。若缺省设置则系统采用一个数据通道、手动触发方式启动工作。进行数据采集时，根据所配置的声卡的工作特性和信号分析的设计要求，可设置相应的参数来控制声卡在数据采集时的行为，如采样频率、采样时间、预计模拟信号的输入/输出范围、采样的出发方式，采样点数据的存储等。另外需要注意的一点是采样频率是由声卡的物理特性决定的，实际应用中可以根据情况选择一个声卡支持的采样频率.MATLAB支持电平触发、事件触发和手动触发三种方式来启动数据采集工作。声音信号采集硬件配置的具体实现过程:
sound=analoginput(‘winsound’);% ‘winsound’为声卡的驱动程序
channel=addchannel(sound，1);% 添加通道为单声道
set(sound， ‘SampleRate’，44100);% 设置采样频率为44100Hz
set(sound， ‘SamplesPerTrigger’，22050);% 设置采样时间为0.5s
set(sound， ‘TriggerType’， ‘manual’);% 设置触发方式为手工触发
...% 其它的相关设置
4.3.2 数据采集
启动设备对象，控制声卡开始采集数据，采集过程中可以向声卡发送控制命令，如暂停采集、退出采集等。采集到的数据被暂时存放在计算机的内存中，理论上可采集的最大数据量是由计算机的内存量所决定的。同时， MATLAB能够记录采集设备的硬件属性、采集的启动时刻、采集时间、采样频率及采样通道等信息，如果采集过程中出现了错误，则出错的时刻、错误产生的来源等信息也都会被记录下来供后续工作参考。需要注意的是，执行完一次数据采集工作后应删除设备对象，将内存中的数据存储在硬盘上之后释放数据存储所占用的内存空间，以备下一次采集能有足够的内存空间存储新的数据，声音信号采集的实现程序为:
start(sound);% 启动设备对象
try
time=0;data=0;
[data，time]=getdata(sound);% 获取采样数据
catch
time=0;data=0;disp(‘A timeout occurred’);
end
stop(sound);% 停止设备对象
delete(sound);% 删除设备对象
4.3.3 数据分析
在设计该部分时，不仅要求实现能从数据采集部分直接获取数据，还需实现能从文件中读取以前所保持好的数据。之后，用户可以根据实际研究的需要，在MATLAB中调用频谱分析函数(periodogram等)、功率谱分析函数(psd等)或数值分析函数(fminbnd等)，就可以将采集到的声音信号分别进行频谱、功率谱分析等多种谱分析，并且可方便地将分析结果以图形的形式显示出来，如图4-2所示。在研究蛋壳破损自动检测过程中，通过对所采集的蛋壳声音信号进行频谱分析，找出区分损壳蛋与好壳蛋的特征变量，从而实现蛋壳破损的自动检测。对所采集的声音信号进行频谱分析的程序为:
...% 获取采样数据
Px=abs(fft(data，512)) 2/512;% 对所采集的数据进行傅立叶变换
px=Px(1:256);
s=60+10*log10(px);
...% 其它功能
图4-2 声音信号的采集与频谱分析
4.3.4 系统界面设计
利用MATLAB软件中GUI模块进行设计，在MATLAB中可以方便地设计出基于对话框的图形用户界面，它提供了诸如编辑框、按钮、滚动条等图形对象，通过对这些图形对象的有机组合，再对相应的图形对象编写程序，就可以设计出界面友好、操作方便的系统软件。图4-2所示为声音信号采集与频谱分析系统的运行界面，还可再根据实际需要进行扩展。
建立基于声卡和MATLAB的信号采集与分析系统，能够实现信号采集、设备控制、数据分析以及结果显示等功能。实践证明该系统具有精度高、实时性好、性价比高、人机界面友好、升级修改简单等优点。在进行项目研究过程中，常常需要进行多次实验，采集大量的数据，并且要求对数据能实时地进行分析处理，该系统能很好地满足这种研究需要。此外，这一系统还可以扩展应用到其他相关的领域中，如在语音识别工作中可以用该系统采集语音信号并且加入语音处理的相关分析等。因此，该系统不仅具有良好的实用性，还可为其他的相关研究提供理论和应用基础。
语音信号分析处理系统一般由声电传感器(麦克风) 、数据采集卡、处理器(计算机) 、软件系统等几部分组成。商品数据采集卡(A/ D 板) 都包含了完整的数据采集电路和计算机接口电路，并同时提供驱动程序，产品和种类繁多，性能价格各异，价格一般都比较贵。PC 机的声卡本身就是一个廉价同时又非常优秀的语音信号采集系统，它采用直接内存读取方式传输数据，极大地降低了CPU 的占用率;不仅如此，声卡16 位的A/ D 转换精度比普通16 位A/ D 卡要高，能够满足语音信号采集分析要求。
5 应用设计
一、 对声卡产生的模拟输入对象(AI) 进行操作
声卡是MATLAB数据采集工具箱所支持的一种硬件，用声卡完成一个简单的数据采集过程，麦克风就成了数据采集系统中的传感器．
1)创建设备对象，这里创建的是一个声卡AI设备对象，硬件设备标示符为2．
ai=analoginput(‘winsound’，2)；
2)给设备对象添加通道，这里添加1个通道．
addchannel(ai，1)；
3)设定设备属性值，控制数据采集．
freq=8 000； ＼采样频率8 000 Hz
set(AI，SampleRate．freq)
duration=2； ＼采样时间2 s
set(AI，SamplesPerTrigger，duration*freq)；
4)数据采集及结果处理．在这里首先将所采集到的数据进行快速傅立叶变换，然后转化成分贝，并显示结果的实数部分．
start(ai)；
data=getdata(ai)；
fftdata= abs(fft(data))；
mag =20*logl0(fftdata)；
mag= mag(1：end／2)；
5)清除内存中的设备对象．
delete(ai)；
clear ai；
图5-1 采样过程中没有对麦克风讲话
图5-2 采样过程中对麦克风讲话
结果分析：图5-1是在采样过程中打开麦克风，但是没有对麦克风讲话的结果(对不同品牌、质量的声卡，结果可能有所不同)，图5-2是在采样的过程中对麦克风讲话的结果．可以看出，讲话与否(传感器感受端的变化)改变了所采集到的数据的结果．
二、 直接利用MATLAB数据采集箱中提供的函数命令进行采集
一般的采样过程是对声卡产生的模拟输入对象(AI) 进行操作的，由于计算机配置和模拟通道的运用使得数据采集过程显得烦琐难以理解，有时还不易获得采样数据。实验过程发现一种更为简单实用的方法可以进行数据采集。在阐述之前，首先介绍一下MATLAB数据采集箱中的几条有关命令:
wavrecord : wavrecord 利用Windows 音频输入设备记录声音，其调用形式为:wavrecord (n ，fs ，ch) 。利用Windows音频输入设备记录n个音频采样， 频率为fs Hz ，通道数为ch。采样值返回到一个大小为n*ch 的矩阵中。缺省时，fs = 11025 ，ch = 1。
waveplay: waveplay 利用Windows音频输出设备播放声音，其调用形为:waveplay(y ，fs) 。以采样频率fs向Windows 音频设备发送向量信号。标准的音频采样率有:8000、11025、22050 和44100Hz。
wavread :wavread 用于读取Microsoft 的扩展名为“.wav”的声音文件。其调用形式为: y = wavread (file) 。其作用是从字符串file 所指的文件路径读取wave 文件，将读取的采样数据送到y 中。Y的取值范围: [ -1 ，1 ] 。
sound:音频信号是以向量的形式表示声音采样的。sound 函数用于将向量转换为声音，其调用形式为:sound (y ，fs) ，作用是向扬声器送出向量y 中的音频信号(采样频率为fs) 。
应用上述所讲到的MATLAB数据采集箱提供的函数进行一次简单的语音信号的采集实验。记录5 秒钟的8 位音频语音信号并回放之， 采样频率设为11025Hz。
﹥﹥fs = 11025 ; \ 设置采样频率
﹥﹥y1 = wavrecord (5*fs ，fs ，‘uint8’) ; \ 进行无语音采集
﹥﹥plot (y1) ;
﹥﹥y2 =wavrecord (5*fs ，fs ，‘uint8’) ; \ 开始采集8位语音信号，时间为5s
﹥﹥plot (y2) ;
﹥﹥wavplay(y2 ，fs) ; \ 回放所采集的语音
﹥﹥sound (y2 ，fs) ;
﹥﹥y1 =fft (y2) ; \ 做信号的fft 变换
﹥﹥plot (y2) ;
图5-3 无声音信号输入波形
图5-4 有声音信号输入波形
图5-5 声音信号傅里叶变换
图形分析：用户可以变换采样频率及采样时间，也可以不同的频率回放语音。感受不同函数在相同的频率下回放的语音信号是否一致。此例进行的是实时回放，若要事后回放则可用wavread 函数。从程序语言及实现上可看出此方法简便了许多，而且实验结果与传统方法得到的实验结果完全一致。图5-3为在采样过程中打开麦克风，但是没有对麦克风讲话的结果(对不同品牌、质量的声卡，结果可能不同) ，从图上可以看到除开始采样的极短一段时间内有个信号接收过程产生阶跃外，其余时间内波形都在很小的范围内平稳的波动。图5-4是采样过程中对麦克风讲话的结果，可以看出，讲话(传感器端接收到信号)改变了采集的数据的结果。从图5-4中看出波形发生了很大的变化，波形随声音信号的高低强弱而发生变化，可知计算机已经通过麦克风接收到了语音信号，说明信号采集工作成功。图5-5为对采集到的信号进行的快速傅立叶变换所得到的图形。
上面介绍的基于声卡和MATLAB的语音数据采集系统，具有实现简单、性价比和灵活度高的特点。经实例分析证明，利用该系统可实现在线连续采集语音信号并进行分析和处理。
应用前文所述的MATLAB 数据采集工具箱提供的命令函数和系统环境为Windows98 的计算机上的板载声卡进行简单数据采集。记录5s的16 bit音频语音信号并回放， 采样频率设为11025 Hz。
fs=11025
%设置采样频率
y1=wavrecord( 5*fs， fs， ‘unit16’)
%进行无语音采集
plot( y1)
%画出所采集到的信号的波形
y2=wavrecord( 5*fs， fs， ‘unit16’)
%进行语音采集
wavplay( y1， fs)
sound( y2， fs)
%回放所采集的语音
图5-6是用MATLAB的DAQ工具箱中的命令函数的方法采集数据， 采样过程中传声器无语音输入；图5-7是用创建声卡设备对象的方法采集数据， 采样过程中传声器有语音输入。
数据分析设计范文6
关键词:工程教育；CDIO教育理念；教学设计模式；实践类课程
现今世界，利用大数据技术打造指引行业发展的风向标，已成为各行业向智能经济发展迈出的重要步伐。然而，当前大数据专业人才极其短缺。我校肩负着服务武陵山片区区域发展与扶贫攻坚国家战略的使命，承担着为西部地区培养优秀工程技术人才的重任。近年 来，我校紧跟以人工智能、大数据技术为代表的新科技发展步伐，积极推进新工科建设，成为首批30所入围数据中国“百校工程”项目建设院校之一[1]，新获批的“数据科学与大数据技术”专业（以下简称大数据专业）于2018年开始招生。如何根据时代需求办好大数据新专业，以培养具有大数据思维、掌握大数据分析应用技术的高层次人才是我校面临的一个新挑战。大数据专业实践类课程教学是体现该专业办学质量和人才培养水平的重要标志。如何利用先进教学理念提高该类课程的教学质量和人才培养水平，是我校大数据专业建设 过程中必须重视的问题。本研究立足于我校大数据专业建设的实际需求，探究基于CDIO理念的大数据专业实践类课程教学设计模式。本研究的实施，将为我校创新型工程教育改革探索道路，不仅有利于提升我校大数据专业实践类课程的教学质量，也将对其他工科课程教 学改革起到一定的指导和借鉴作用。
1 CDIO工程教育模式的发展及内涵
上世纪80年代起，工程人才短缺和高等院校工程教育低质量之间的矛盾日益突出，产业对工程教育改革的呼声不断高涨。1986年，美国的工程教育学会、国家研究委员会和国家工程院等机构开始探索工程教育改革之路。2000年，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四 所大学组成的跨国研究机构，正式启动CDIO教育改革计划，在广泛调研和大量实践研究的基础上，制定了CDIO教学大纲[2]。2004年，CDIO工程教育模式创立，并开始向世界各国推广。2005年，瑞典国家高教署建立了CDIO的12条新标准，并将之用于对本国100个工程学位 计划进行评估[3]。迄今为止，包括麻省理工学院在内的丹麦、南非、法国、新加坡、中国等国家的几十所世界著名大学加入了CDIO国际组织。这些学校的多个工科院系在教学中借鉴和采纳了CDIO工程教育理念，取得了良好的效果。目前，CDIO已成为国内外高校工程教育改革和培养体系制定等领域研究和实践的热点。实践表明，CDIO教育模式不但能提高学生团队协作能力、综合解决问题能力，而且在学生创新能力培养方面效果显著。据文献[4-5]，CDIO工程教育模式自2005年开始引入我国。2006年，汕头大学成为中国高校中的首个CDIO成员。2008年12月，教育部高教司理工处联合汕头大学主办了CDIO工程教育模式试点工作会议，成立“教育部CDIO工程教育改革试点工作组”，确定了18所高校及相关专业（机械类、电气类、化工类、土木类）为国内首批CDIO试点。工作组每年举办两次全国性的会议， 对CDIO试点工作进行交流、研讨和总结，并通过CDIO培训班为全国高校实施CDIO教育培养骨干人才。2016年1月，“全国CDIO工程教育联盟”成立。至今已有100余所高校加入联盟。这些高校的部分工科专业采用CDIO工程教育模式教学，培养出来的学生深受社会与企业欢 迎。当前，在联盟全体成员的共同努力下，我国高校积累了一系列改革经验与成果，在基于CDIO理念建立专业培养标准，构建一体化课程体系，实施基于项目/问题、探究式等主动教与学方法等方面都取得了显著进步，有效推进了CDIO的本土化与再创新。近年来，国内CDIO的研究趋势从CDIO教育模式、教学体系等宏观的主题向具体的课程教学改革、课程建设等更深更细的方向发展，诸多教师在教学实践中尝试了采用CDIO理念进行课程教学改革的研究与探索[6-10]。CDIO工程教育模式是国际创新型工程教育改革的最新成果，体现了系统 性、科学性和先进性的统一，代表了当代工程教育的发展趋势。该模式以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式进行工程学习。CDIO的4个字母代表Conceive（构思）、Design（设计）、Imple⁃ment（实现）和Operate（运作）四个单词。CDIO主要包括三个核心文件[11]：1个愿景、1个大纲和12条标准。CDIO愿景提供了一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的“构思-设计-实现-运行”的CDIO过程背景环境基础上的工程教育。CDIO大纲从技术知识和推理能力、个 人职业技能和职业道德、人际交往技能、企业和社会的构思-设计-实施-运行（CDIO）系统四个方面，以逐级细化的方式，将工程师需具备的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和整个CDIO全过程能力表达出来，要求用综合的培养方式使学生在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面达到预定目标。CDIO的12条标准[12]涉及到专业哲学（标准1）、课程计划开发（标准2-4）、设计实现经验和实践场所（标准5-6）、教与学的方法（标准7-8）、教师发展（标准9-10）、学生考核与专业评估（标准11-12），回答了工程教育“如何培养人”的问题，使得工程教育改革变得具体化、可操作和可测量，能够对整个教育模式的实施和检验起到系统全面的指引作用，对学生的学和教师的教都具有重要指导意义。
2 CDIO理念下大数据专业实践类课程教学设计的思路与策略
2.1 设计思路
大数据专业实践类课程教学是培养学生运用理论知识、科学方法和技术技能去解决大数据工程实际问题并进行科技创新的实践能力的重要环节。目前，我校大数据专业实践类课程教学组织方式通常以项目为单位设计，重视对学生解决实际问题（主要是项目涉及到的 具体问题）的能力，但不关注学生在整个项目周期中知识、能力、态度等的变化情况，无法全面覆盖技术性与非技术性能力的培养目标。CDIO理念要求培养出来的学生必须在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面都达到预定目标。CDIO教育模 式强调一体化与参与性，促使学生在项目研发到项目运行的整个项目周期中进行锻炼与思考，课程教学不仅要关注学生学到的学科知识，更要关注学生能力、素质的提升情况。显然，CDIO理念下大数据专业实践类课程教学设计应强调“知识与能力”并重，紧扣CDIO大纲 和CDIO标准，进行教学大纲和教学组织方式的设计，并设置以“学习评估为中心”的多样化考核方式。
2.2 设计策略
教学大纲方面，本研究尝试结合大数据类专业培养目标，依据CDIO大纲，对大数据专业实践类课程教学大纲进行设计：依据CDIO大纲的主题和条目组织课程大纲结构，并明确描述与期望能力要求相对应的课程学习目标。教学组织方式方面，本研究尝试在大数据专业 实践类课程教学中以“做中学”为依托，将整个课程教学安排以项目为载体，针对每个项目为学生提供“构思-设计-实施-运行”的流程，并将实践所需知识、能力、素质等培养目标围绕项目这个核心融入教学实践中，让学生的整个学习过程变成对一个个项目的完整实践过程。教学考核方面，本研究尝试匹配CDIO大纲的能力目标，具体根据课程概念及原理性知识的理解、技能掌握、设计—实现经验获取、分析及解决问题能力、交流表达能力和综合实践能力等类别的学习效果的评估需要，在大数据专业实践类课程教学考核方式设置时， 对不同类别的学习效果设计不同的考核方式。
3 CDIO理念下的大数据专业实践类课程教学设计模式
3.1 教学大纲框架设计
基于CDIO理念的教学大纲需要对融合了知识、能力、态度的学习效果进行准确描述，并清晰指明该课程整体及每一节课对学生所需学习的内容和所需掌握的能力要求。依据CDIO大纲中关于个人能力、职业素养等方面的培养要求，本研究将大数据专业实践类课程教学 大纲框架设计为如表1形式。
3.2 教学组织方式设计
如何在实践教学组织中体现CDIO教育理念是实施CDIO教学的基础[13]。本研究基于CDIO理念将大数据专业实践类课程教学组织方式设计为如图1所示的“理论讲授-任务布置-项目构思-项目设计-项目实施-项目运行”六个环节构成的有机体。让学生在参与项目的构思 、设计、实施、运行这四个环节的活动中逐渐形成较完整的系统思维。
3.3 考核方式设置
CDIO理念下的教学是师生共同学习的过程，要求以“学”为中心进行评估，教学与考核相互联系，考核用来促进和诊断教学和学习。为了评估课程教学所培养学生的能力能否达到CDIO大纲要求的预定目标，需要从不同方面检验学生的学习效果。为此，本研究根据不 同类别的学习效果评估的需要，以过程性考查为重点，设置不同的考核方式如表2所示。上述各类考核方式可综合应用于专业实践类课程教学的整个过程。为确保评估的可靠性和有效性，可在不同阶段选择一种或多种考核方式对不同类别的学习效果进行评估。
