大數(shù)據(jù)時(shí)代木材科學(xué)與工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)新方式的探索

袁炳楠　郭明輝

摘要分析大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)對(duì)經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的影響，探索研究由大數(shù)據(jù)技術(shù)引領(lǐng)的人才培養(yǎng)和考核的新方式，以期為大數(shù)據(jù)應(yīng)用于卓越工程師計(jì)劃提供參考。

關(guān)鍵詞大數(shù)據(jù)；人才培養(yǎng)；卓越工程師計(jì)劃；教育改革

中圖分類號(hào)S-01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）36-13158-02

AbstractThe advent of Big Data era has made a significant impact on the economic， trade and other fields. The new personnel training and examination mode by using the big data technology was studied， so as to provide reference for application of big data in cultivation of outstanding engineers.

Key wordsBig data； Personnel training； The cultivation of outstanding engineers； Education reform

1 大數(shù)據(jù)時(shí)代

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與各種電子智能產(chǎn)品的飛速發(fā)展，在我們的工作生活中每天都會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，以2010年為例，以國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量比2010年之前所有的數(shù)據(jù)總和還多，相關(guān)分析顯示2013年世界上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)能超過(guò)1.2澤字節(jié)，如果這些數(shù)據(jù)都通過(guò)紙質(zhì)印刷品記錄，幾乎能覆蓋整個(gè)美國(guó)本土52次，同樣如果將之存儲(chǔ)在BD上，將這些BD堆成一堆，其高度相當(dāng)于從地球到月球距離的5倍而且這一數(shù)據(jù)量還正在高速增長(zhǎng)，如今只需要48小時(shí)就能創(chuàng)造出自人類誕生以來(lái)到2003年所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)之和[1]。前所未有的龐大數(shù)據(jù)量便是對(duì)“Big Data”的最直觀的解釋。但大數(shù)據(jù)并非一個(gè)確切的概念，它可以是一種方式或方法，是人們以大規(guī)模數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)可以做到的事情，這些事是在小規(guī)模數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上無(wú)法完成的。大數(shù)據(jù)是人們獲得新的認(rèn)知、更客觀精準(zhǔn)判斷的來(lái)源，它還是改變市場(chǎng)、組織機(jī)構(gòu)，以及政府與公民關(guān)系的方法。其產(chǎn)生的本質(zhì)可以說(shuō)是量變的數(shù)據(jù)積累引發(fā)的數(shù)據(jù)質(zhì)變，是哲學(xué)原理的現(xiàn)實(shí)體現(xiàn)。大數(shù)據(jù)會(huì)告訴人類‘是什么而不是‘為什么，由于宇宙終極真理的不可知性，大數(shù)據(jù)的分析結(jié)論將讓人類更接近真理。由此看來(lái)大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)是人類文明發(fā)展和對(duì)世界探索的必然趨勢(shì)。

2數(shù)據(jù)引發(fā)的變革

大數(shù)據(jù)一詞首次受到世界范圍內(nèi)專家們的關(guān)注約是2009年，正值甲型H1N1流感爆發(fā)，就在疾病爆發(fā)的前幾周，美國(guó)谷歌公司的研究人員在《NATURE》上發(fā)表了一篇引人注目的文章。文章不僅成功預(yù)測(cè)了甲型H1N1的爆發(fā)，更是精確到具體的地區(qū)和州，并且比傳統(tǒng)的官方整合的數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)可靠、更及時(shí)。這令疾病預(yù)防中心的專家和計(jì)算機(jī)工程師們感到震驚[2]。谷歌公司通過(guò)分析人們?cè)诰W(wǎng)上的搜索記錄的數(shù)據(jù)來(lái)完成這個(gè)預(yù)測(cè)，而這種方法以前是沒(méi)有被使用過(guò)的，此時(shí)人們終于意識(shí)到一場(chǎng)全世界范圍內(nèi)的變革已經(jīng)開始。不僅是在醫(yī)療界，整個(gè)商業(yè)領(lǐng)域都因此而重新洗牌，美國(guó)著名的計(jì)算機(jī)專家奧倫·埃齊奧尼（orenetzioni）借助從一個(gè)旅游網(wǎng)站搜集來(lái)的41天內(nèi)美國(guó)的機(jī)票價(jià)格波動(dòng)開發(fā)出的虛擬預(yù)測(cè)系統(tǒng)farecast，能夠?yàn)橄M(fèi)者鎖定最佳購(gòu)票時(shí)間，預(yù)準(zhǔn)率超過(guò)75%。誰(shuí)都不會(huì)想到僅僅基于旅游網(wǎng)站的機(jī)票價(jià)格信息而制作的系統(tǒng)就會(huì)讓航空公司損失數(shù)百萬(wàn)的潛在收入。并且凡是在產(chǎn)品差異較小但又存在大幅度的價(jià)格差和大量可運(yùn)用的數(shù)據(jù)的領(lǐng)域，都可以應(yīng)用此技術(shù)，如賓館預(yù)訂、二手車購(gòu)買等。如今微軟公司已經(jīng)以1.1億的價(jià)格使其并入搜索引擎[2]。不難看出這是一場(chǎng)全領(lǐng)域各層次的變革，其根本是對(duì)人們思維方式和生活方式的變革。目前大數(shù)據(jù)時(shí)代變革的核心特征主要是數(shù)據(jù)分析以及基于數(shù)據(jù)分析的科學(xué)決策，正是這種基于數(shù)據(jù)分析的決策將會(huì)使人類的有限理性提高到前所未有的高度。

3新時(shí)代的卓越工程師培養(yǎng)方式

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”作為《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和黑龍江省教育廳《關(guān)于啟動(dòng)黑龍江省卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的通知》組織實(shí)施的重大項(xiàng)目，以培養(yǎng)一大批卓越工程師后備人才為根本目的。因此除了上述的經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易等領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)同樣為卓越工程師的培養(yǎng)方式帶來(lái)了變革。隨著網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，如今網(wǎng)路教學(xué)、網(wǎng)路測(cè)評(píng)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)等方式已經(jīng)在很多大學(xué)相關(guān)專業(yè)施行，與傳統(tǒng)教育方式不同，這些基于網(wǎng)路的新型教育方式伴隨著龐大的相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)生，這些正是教育工作者可以使大數(shù)據(jù)處理技術(shù)得以應(yīng)用的地方。目前，從教育者角度來(lái)看大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域主要可以用于三個(gè)區(qū)域：教育數(shù)據(jù)挖掘、教學(xué)分析和教學(xué)考核[3]。

3.1教育數(shù)據(jù)挖掘

對(duì)學(xué)習(xí)的行為和過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化、建模和分析。具體來(lái)說(shuō)是可以通過(guò)對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其結(jié)果對(duì)于學(xué)生的培養(yǎng)方向和方式具有指導(dǎo)作用。具體可以分為兩個(gè)方向。

3.1.1定向培養(yǎng)。學(xué)?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)木材科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生數(shù)十年內(nèi)畢業(yè)后工作企業(yè)去向及日后工作情況進(jìn)行跟蹤數(shù)據(jù)收集，同時(shí)對(duì)本專業(yè)相關(guān)企業(yè)多年的人才需求及其開展的項(xiàng)目、產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析了解企業(yè)需求，從而達(dá)到定向培養(yǎng)學(xué)生的目的。而這正與卓越工程師計(jì)劃的核心思路相契合。其實(shí)在進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代之前，各大高校也一定會(huì)去了解各企業(yè)的需求并在學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中加以側(cè)重，但是顯然之前對(duì)企業(yè)的了解是不全面的，因?yàn)槿魏晤I(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)數(shù)量都是非常龐大的，但是與一所學(xué)校聯(lián)系的企業(yè)非常有限或僅是著名企業(yè)，全國(guó)僅重點(diǎn)高校便有200余所，應(yīng)屆畢業(yè)生數(shù)則更大。如果全面的收集某專業(yè)的所有相關(guān)企業(yè)網(wǎng)上招聘要求及網(wǎng)絡(luò)初試問(wèn)題，以及其歷年招收的畢業(yè)生學(xué)籍信息等數(shù)據(jù)將是一個(gè)規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)方式是無(wú)法收集分析的。通過(guò)此類對(duì)全體數(shù)據(jù)的收集分析以得到更精準(zhǔn)的結(jié)果便是大數(shù)據(jù)的最明顯特點(diǎn)，可以不再是對(duì)目標(biāo)進(jìn)行抽樣調(diào)查而是收集數(shù)據(jù)的全部，這種方式的好處是顯而易見的，就如同時(shí)看20萬(wàn)像素的圖片和2 400萬(wàn)像素圖片的差異，它會(huì)讓人們更加清晰精準(zhǔn)的捕捉到問(wèn)題的關(guān)鍵，可以預(yù)見到未來(lái)大數(shù)據(jù)技術(shù)會(huì)讓卓越工程師培養(yǎng)成為真正的定向培養(yǎng)[4]。

3.1.2因材施教。早在2 000多年前，孔子就提出了因材施教的理論，但是如何“因材”完全憑借教師自身的經(jīng)驗(yàn)和閱歷主觀的對(duì)學(xué)生的“材”進(jìn)行判斷，對(duì)教師自身素質(zhì)要求很高，結(jié)合我國(guó)的人口情況，教師是無(wú)法細(xì)心的關(guān)注到課堂上每一個(gè)學(xué)生的所有表現(xiàn)的，很多人無(wú)法發(fā)現(xiàn)自己真正的優(yōu)勢(shì)所在，許多有天賦者被埋沒(méi)，更有甚者便是人們常說(shuō)的“入錯(cuò)行”。而在大數(shù)據(jù)時(shí)代，學(xué)生發(fā)展的依據(jù)將從依賴于教師的有限的理性判斷轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^(guò)對(duì)自身學(xué)習(xí)過(guò)程的分析及自我判斷。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以讓學(xué)生真正做到個(gè)性化學(xué)習(xí)。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣進(jìn)行可選擇的學(xué)習(xí)。

目前Udacity、可汗學(xué)院、EDX等在線教育機(jī)構(gòu)已經(jīng)通過(guò)跟蹤學(xué)生的在線學(xué)習(xí)軌跡對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行具體的培養(yǎng)規(guī)劃。例如通過(guò)分析學(xué)生觀看教學(xué)視頻時(shí)哪些部分會(huì)跳過(guò)、那些部分會(huì)重復(fù)播放、那些軟件功能被使用的次數(shù)最多等操作行為來(lái)尋找最佳的教學(xué)結(jié)構(gòu)安排。通過(guò)記錄學(xué)生在完成課后作業(yè)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)檢索數(shù)據(jù)及學(xué)生對(duì)學(xué)校提供的資源瀏覽情況等分析出不同學(xué)生的興趣方向，同時(shí)尋找學(xué)生的專長(zhǎng)所在，真正做到“因材施教”，這些都是傳統(tǒng)教學(xué)方式無(wú)法做到的。教育領(lǐng)域一直遵循著由經(jīng)驗(yàn)豐富的優(yōu)秀老教師幫帶年輕教師的方式發(fā)展教師隊(duì)伍，其原因就在于老教師有著年輕教師所沒(méi)有的長(zhǎng)年累積的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)需要時(shí)間的積淀，即使如此這一教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的傳承與運(yùn)用仍然只是人類個(gè)體有限理性的使用，而通過(guò)建模對(duì)大數(shù)據(jù)的客觀分析不僅可以做到真正的客觀精準(zhǔn)，而且對(duì)學(xué)生的判斷也更敏銳，同時(shí)一套科學(xué)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和供學(xué)生使用的終端電腦不僅可以彌補(bǔ)木材科學(xué)與工程專業(yè)甚至是我國(guó)教育資源的不足和不平衡。

3.2教學(xué)分析利用已經(jīng)建立的模型對(duì)教學(xué)效果和學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分析。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和掌上智能設(shè)備的普及使得學(xué)生不僅可以通過(guò)終端電腦進(jìn)行學(xué)習(xí)還可以在移動(dòng)設(shè)備上隨時(shí)隨地按照需求進(jìn)行學(xué)習(xí)。例如學(xué)?？梢酝ㄟ^(guò)和專業(yè)機(jī)構(gòu)合作聯(lián)合開發(fā)手機(jī)APP，使其在學(xué)校無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)使用，學(xué)生的所有課后基本作業(yè)，以及自我測(cè)評(píng)都在手機(jī)上就可以完成，這會(huì)方便學(xué)生安排課余時(shí)間，同時(shí)也比傳統(tǒng)方式更加能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其在“玩手機(jī)”的過(guò)程中就可以完成對(duì)教學(xué)內(nèi)容的復(fù)習(xí)，而學(xué)校則可以獲得學(xué)生全部的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)既可以讓教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果以彌補(bǔ)不足又可以讓教師發(fā)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中學(xué)生感興趣的地方，以及需要完善修改的地方。通過(guò)這種雙向的彌補(bǔ)不足必然會(huì)使教學(xué)的效率和效果最大程度的提高和完善[5]。

3.3教學(xué)考核考核評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)業(yè)水平。以往學(xué)生學(xué)業(yè)水平的高低和社會(huì)人才的選拔僅是通過(guò)考試成績(jī)?cè)u(píng)判，這種僅通過(guò)一次考試分?jǐn)?shù)定成敗的方法是不夠合理的。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)將完全改變這種方式。學(xué)生的學(xué)業(yè)水平考核將通過(guò)采集的學(xué)生在校期間的所有學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析得到，學(xué)生的能力將得到最為全面的分析和評(píng)價(jià)，屆時(shí)一兩次的考試作弊與考試泄題等行為將變得沒(méi)有意義，由此社會(huì)的人才選拔將達(dá)到前所未有的公平程度[6]。

4結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)已經(jīng)是人類發(fā)展的必然趨勢(shì)，其帶來(lái)的各層次各領(lǐng)域的變革也將不斷刷新人們傳統(tǒng)的工作、生活和學(xué)習(xí)方式。對(duì)其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用目前僅是試驗(yàn)階段，真正大面積的推廣不僅需要數(shù)據(jù)處理軟件開發(fā)等專業(yè)領(lǐng)域的合作，同時(shí)還需要在基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)方面更進(jìn)一步。在應(yīng)用初期必然會(huì)遇到諸多問(wèn)題，如存在個(gè)體主觀因素和不完善因素或不可預(yù)見的潛在威脅等因素的存在需要全新的規(guī)范和監(jiān)管機(jī)制，但是大數(shù)據(jù)技術(shù)必然會(huì)極大程度的改變以往的教學(xué)和測(cè)評(píng)模式從而為教學(xué)效率帶來(lái)質(zhì)的提升，一場(chǎng)史無(wú)前例的教育變革即將來(lái)臨。教育工作者必須與時(shí)俱進(jìn)地更新自己的知識(shí)儲(chǔ)備、更多地學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)才能得心應(yīng)手地利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，學(xué)校也需要儲(chǔ)備數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析人才，對(duì)于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析會(huì)成為學(xué)校的常規(guī)工作[7]。

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