大學(xué)生“數(shù)據(jù)”能力的培養(yǎng)體系設(shè)計(jì)

陳志剛

【摘 要】探討了大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下“數(shù)據(jù)”能力對(duì)各專業(yè)大學(xué)生的意義。接著從數(shù)據(jù)處理相關(guān)理論知識(shí)，計(jì)算機(jī)能力和實(shí)際解決問題能力三個(gè)方面，分析了現(xiàn)有教育體系的不足，針對(duì)性地提出大學(xué)教育中應(yīng)加強(qiáng)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)理論的學(xué)習(xí)，掌握主流的數(shù)據(jù)處理語言（如R）和加強(qiáng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中“數(shù)據(jù)”應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理；計(jì)算機(jī)能力；解決問題能力

一、大數(shù)據(jù)時(shí)代的定義

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)已進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代。大數(shù)據(jù)是指無法在可容忍的時(shí)間內(nèi)用傳統(tǒng)IT 技術(shù)和軟硬件工具對(duì)其進(jìn)行感知、獲取、管理、處理和服務(wù)的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)具有體量浩大、模態(tài)繁多、生成快速和價(jià)值巨大但密度很低等特點(diǎn) [1]。每天各行各業(yè)中都產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，2011年全球被創(chuàng)建和復(fù)制的數(shù)據(jù)總量為1.8ZB（10的21次方），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類有史以來所有印刷材料的數(shù)據(jù)總量（200PB）[2]。對(duì)數(shù)據(jù)的處理和分析，挖掘和運(yùn)用已經(jīng)成為幾乎每一個(gè)行業(yè)的基本職能之一。有效的使用這些數(shù)據(jù)將會(huì)極大促進(jìn)國家和社會(huì)發(fā)展，加快經(jīng)濟(jì)增長，并為科學(xué)界提供了新的研究方法。

二、“數(shù)據(jù)”能力在大學(xué)教育中的地位

在我國大學(xué)教育中大數(shù)據(jù)的影響力正在體現(xiàn)。許多著名高校如北京，清華，人民大學(xué)，復(fù)旦大學(xué)和中南大學(xué)等都開設(shè)了數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)專業(yè)。大數(shù)據(jù)的影響力體現(xiàn)在整個(gè)社會(huì)領(lǐng)域，幾乎每一個(gè)大學(xué)專業(yè)都會(huì)與大數(shù)據(jù)打交道。應(yīng)用學(xué)科領(lǐng)域中，在經(jīng)濟(jì)與管理領(lǐng)域，通過收集大量數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)和計(jì)量的方法進(jìn)行實(shí)證研究。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，通過數(shù)據(jù)了解用戶的行為模型，挖掘有用的顧客信息。在生物領(lǐng)域，通過數(shù)據(jù)幫助生物學(xué)家正確地準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并正確解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更好理解復(fù)雜的生物醫(yī)學(xué)現(xiàn)象和確定藥品療效。在工程領(lǐng)域，通過工程和制造中各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，質(zhì)量控制，過程控制，可靠性工程和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)識(shí)別等。即使對(duì)純理論的學(xué)科，大數(shù)據(jù)依然發(fā)揮著重要作用。如在物理研究中，通過大數(shù)據(jù)驗(yàn)證微觀系統(tǒng)的概率特性，解釋和定量描述許多復(fù)雜現(xiàn)象如超導(dǎo)性，超流動(dòng)性，湍流和液體的結(jié)構(gòu)特征。甚至在文學(xué)和歷史領(lǐng)域也可以運(yùn)用大數(shù)據(jù)來掌握作者寫作風(fēng)格分析，對(duì)歷史事件進(jìn)行分析等。無論是國家政府部門、企事業(yè)單位、科研團(tuán)體還是個(gè)人等，數(shù)據(jù)分析都是進(jìn)行決策的前提條件，因此數(shù)據(jù)分析相關(guān)技能也有廣泛的就業(yè)面。全球的數(shù)據(jù)相關(guān)工作需求量一直很大。根據(jù)LinkedIn勞動(dòng)力報(bào)告，在美國專業(yè)數(shù)據(jù)分析人員需求比五年前增長六倍，數(shù)據(jù)分析師將成為未來五年內(nèi)最熱門的職位。IBM研究報(bào)告也預(yù)測，到2020年美國數(shù)據(jù)科學(xué)家、數(shù)據(jù)開發(fā)人員和數(shù)據(jù)工程師的年需求將導(dǎo)致70萬新職位。

三、“數(shù)據(jù)”能力的培養(yǎng)體系設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)分析和處理能力是所有現(xiàn)代大學(xué)生必備的一項(xiàng)技能。數(shù)據(jù)分析是一個(gè)復(fù)雜的過程，包括從獲得數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，展示數(shù)據(jù)，解釋和分析數(shù)據(jù)，及結(jié)論的解釋，這些都需要通過具有專業(yè)技能人才來完成。在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，有必要針對(duì)性加強(qiáng)現(xiàn)有教育體系中“數(shù)據(jù)”能力培養(yǎng)，進(jìn)一步提高所有大學(xué)生的“數(shù)據(jù)”能力。具體來說，作者認(rèn)為有三個(gè)主要方面，加強(qiáng)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)理論的學(xué)習(xí)，掌握主流的數(shù)據(jù)處理語言（如R）和在畢業(yè)設(shè)計(jì)中加強(qiáng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

（1）加強(qiáng)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)理論的學(xué)習(xí)

現(xiàn)在本科生開設(shè)有概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程，但所給的學(xué)時(shí)均較少，設(shè)計(jì)內(nèi)容較多。在數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域中，存在大量的統(tǒng)計(jì)相關(guān)理論，較短的學(xué)時(shí)無法使得學(xué)生對(duì)統(tǒng)計(jì)有一個(gè)充分的了解。大多數(shù)課程只是側(cè)重于概率理論的講解。而到專業(yè)課領(lǐng)域，專業(yè)老師更偏重于實(shí)際運(yùn)用。培養(yǎng)過程中只強(qiáng)調(diào)了概率理論和應(yīng)用。學(xué)生缺乏從理論到模型，再從模型到實(shí)際運(yùn)用的環(huán)節(jié)。他們經(jīng)常熟練的運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件，搜集大量的數(shù)據(jù)，得到一堆分析結(jié)果。卻并不理解分析結(jié)果的理論背景和意義。導(dǎo)致經(jīng)常胡亂理解“數(shù)據(jù)”的分析結(jié)果，得到不準(zhǔn)確的結(jié)論，有時(shí)甚至是錯(cuò)誤的。學(xué)生不僅要了解數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型中如何運(yùn)用概率論的知識(shí)，也要掌握如何運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型解決實(shí)際問題?？梢源蠓黾痈怕收撆c數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程的學(xué)時(shí)，由多名老師組成課題組。每個(gè)老師分別側(cè)重一部分內(nèi)容，如概率論，數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型，專業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用等。并且課程組要一起制定教學(xué)大綱，特別注意各部分內(nèi)容的銜接。

（2）掌握主流的數(shù)據(jù)處理語言（如R）

數(shù)據(jù)處理過程中，所有步驟都需要通過計(jì)算機(jī)完成?，F(xiàn)有的教學(xué)體系中，大多數(shù)通過c語言來傳授編程的思想。在專業(yè)課中采用本專業(yè)特有的軟件來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在信息時(shí)代，誕生了一門專門進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的語言R。R是一套由數(shù)據(jù)操作、計(jì)算和圖形展示功能整合而成的套件。包括：有效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理功能，一套完整的數(shù)組計(jì)算操作符，完整體系的數(shù)據(jù)分析工具，強(qiáng)大圖形功能等[3]。R語言具有很多優(yōu)秀的性質(zhì)：首先它是一個(gè)開源免費(fèi)的軟件，吸引力大量的使用用戶，許多統(tǒng)計(jì)學(xué)家為其提供服務(wù)。目前它是發(fā)展最快，用戶量增加最多的統(tǒng)計(jì)軟件。擁有上萬不同統(tǒng)計(jì)功能的程序包，并且仍然不斷增加。新出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)算法首選通過R發(fā)布。其次它是一門編程語言，通過編程可以解決所有統(tǒng)計(jì)方面的問題，而不需要針對(duì)不同問題采用特殊的專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件。這些特點(diǎn)決定了R語言非常適合大學(xué)教學(xué)使用，在計(jì)算機(jī)能力培養(yǎng)方面實(shí)現(xiàn)了從編程到統(tǒng)計(jì)運(yùn)用的統(tǒng)一。

（3）在畢業(yè)設(shè)計(jì)中加強(qiáng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

盡管通過大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，學(xué)生具有了與“數(shù)據(jù)”打交道基本知識(shí)和能力。但是“數(shù)據(jù)”的處理是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，存在大量的相關(guān)統(tǒng)計(jì)知識(shí)和相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)過程，以及實(shí)際問題中的各種不確定性。沒有人可以完全掌握所有的統(tǒng)計(jì)知識(shí)，預(yù)知解決問題中的所有困難，當(dāng)大學(xué)生通過前三年的學(xué)習(xí)掌握了基本的“數(shù)據(jù)”處理理論和技能時(shí)。進(jìn)一步需要真實(shí)地解決一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。需要學(xué)生自己去設(shè)計(jì)調(diào)查方案或?qū)嶒?yàn)，收集數(shù)據(jù)。選取適合的統(tǒng)計(jì)模型，理解模型的作用、自學(xué)所涉及的概率和統(tǒng)計(jì)知識(shí)。嘗試運(yùn)用數(shù)據(jù)去發(fā)現(xiàn)或解決問題。通過實(shí)際運(yùn)用過程加強(qiáng)學(xué)生對(duì)“數(shù)據(jù)”的理論和處理流程的理解，對(duì)于“數(shù)據(jù)”能力的提高是十分必要和至關(guān)重要的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，要強(qiáng)調(diào)問題為真實(shí)和源自于實(shí)際。引導(dǎo)學(xué)生采取用“數(shù)據(jù)”說話的方法解決問題。

四、結(jié)束語

在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，本文首先分析了“數(shù)據(jù)”能力對(duì)各專業(yè)大學(xué)生的意義。接著從數(shù)據(jù)處理相關(guān)理論知識(shí)，計(jì)算機(jī)能力和實(shí)際解決問題能力三個(gè)方面，探討了現(xiàn)有教育體系的不足，并針對(duì)性的提出三方面的解決措施：應(yīng)加強(qiáng)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)理論的學(xué)習(xí)，掌握主流的數(shù)據(jù)處理語言（如R）和加強(qiáng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

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