西部地區(qū)高校教師數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)調(diào)研與提升建議

王志剛，師津，張巖

（內(nèi)蒙古財經(jīng)大學(xué)統(tǒng)計與數(shù)學(xué)學(xué)院，呼和浩特010070）

0 引言

2017 年12 月，中共中央就實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略第二次集體學(xué)習上，中共中央總書記習近平在主持學(xué)習時強調(diào)“善于獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、運用數(shù)據(jù)，是領(lǐng)導(dǎo)干部做好工作的基本功。高校作為人才培養(yǎng)單位，是數(shù)據(jù)分析能力培養(yǎng)和數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)形成的關(guān)鍵時期，為未來提供合格的人力資源是高校不可推卸的責任，而教師是教育的主要實施者，也是教學(xué)成果和學(xué)生成長的重要影響因素致之一，因此教師的數(shù)據(jù)思維能力和數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)直接決定了人才培養(yǎng)目標是否能夠?qū)崿F(xiàn)。

國內(nèi)研究者關(guān)注的數(shù)據(jù)思維能力和數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)的影響因素主要包括數(shù)據(jù)意識、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)評估和數(shù)據(jù)道德六個方面的能力（阮士桂[1]2016；隆茜[2]2015；郝媛玲[3]2016；張進良[4]2016；張斌[5]2017；黃如花[6]2016）。而國外研究者則更著重于利用數(shù)據(jù)來演繹、推導(dǎo)結(jié)論及利用數(shù)據(jù)進行決策的能力（Mandinach E和Gummer E[7-8]2016、2013）。綜上，可以看出：眾多學(xué)者對高校教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)的研究側(cè)重定性分析，并沒有對高校教師的數(shù)據(jù)思維能力和數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)通過調(diào)查數(shù)據(jù)定量分析。由于目前的研究仍然處于起步階段，缺乏必要的定量分析，為此本文結(jié)合教育學(xué)與統(tǒng)計學(xué)交叉研究的基本范式，將數(shù)據(jù)思維能力影響因素和數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)提升方案作為統(tǒng)計學(xué)研究對象，通過問卷調(diào)查的方式獲取第一手數(shù)據(jù)，對影響高校教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)的各個因素進行定量分析，得出真正制約內(nèi)蒙古地區(qū)高校教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)提升的原因，為其他落后地區(qū)數(shù)據(jù)素養(yǎng)研究提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)預(yù)處理

本文所搜集的數(shù)據(jù)以內(nèi)蒙古地區(qū)高校教師填寫的調(diào)查問卷為第一手數(shù)據(jù)。利用基礎(chǔ)統(tǒng)計方法或機器學(xué)習法分析數(shù)據(jù)以得到關(guān)于教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。但第一手數(shù)據(jù)內(nèi)容多為邏輯型數(shù)據(jù)變量和字符型變量，直接進行線性運算例如：集中趨勢的度量、離散程度的度量、偏態(tài)與峰態(tài)的度量沒有實際意義，因此需要對部分數(shù)據(jù)進行因子化處理，將因子與其他變量進行耦合分析，得出相關(guān)結(jié)果。通過對數(shù)據(jù)進行回收，我們共收集到266 份初始調(diào)查問卷，通過去除唯一屬性、時間篩選的方法最終保留240 份有效數(shù)據(jù)。

在選取變量時按照從原始數(shù)據(jù)中選取合適的屬性作為數(shù)據(jù)挖掘?qū)傩?，選取過程應(yīng)參考的原則是：盡可能賦予屬姓名和屬性值明確的含義、統(tǒng)一多數(shù)據(jù)源的屬性值編碼、去除唯一屬性、去除重復(fù)性、去除可忽略字段、合理選擇關(guān)聯(lián)字段。

2 調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

調(diào)查內(nèi)容主要包含高校教師數(shù)據(jù)意識態(tài)度、數(shù)據(jù)知識、數(shù)據(jù)教學(xué)實踐、數(shù)據(jù)教學(xué)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)五個方面。其中，數(shù)據(jù)意識態(tài)度包括數(shù)據(jù)意識與數(shù)據(jù)態(tài)度兩方面；數(shù)據(jù)知識包含數(shù)據(jù)基礎(chǔ)知識與數(shù)據(jù)工具使用情況兩方面；數(shù)據(jù)教學(xué)實踐包含數(shù)據(jù)采集與獲取、數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)評價三方面；數(shù)據(jù)教學(xué)應(yīng)用包括數(shù)據(jù)挖掘和交流、數(shù)據(jù)制定教學(xué)決策兩方面；大數(shù)據(jù)包含大數(shù)據(jù)研究平臺與大數(shù)據(jù)對高校教師數(shù)據(jù)科學(xué)的影響。本文利用棘狀圖等可視化形式呈現(xiàn)了內(nèi)蒙古高校數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)相關(guān)五個方面的情況，并對不同性別、不同任教科目對高校教師數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)的影響進行分析。

2.1 高校教師數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)分析

（1）高校教師數(shù)據(jù)意識與態(tài)度。在所調(diào)查的樣本中，內(nèi)蒙古17 所本科高校中教師使用數(shù)據(jù)解決問題的意識中，36.7%的教師數(shù)據(jù)意識較強；33.3%的教師對于數(shù)據(jù)意識沒有概念，也從不留意身邊數(shù)據(jù)；其余30%的高校教師偶爾關(guān)注周邊數(shù)據(jù)，并將其應(yīng)用教學(xué)實例中。在數(shù)據(jù)態(tài)度方面，考察教師使用數(shù)據(jù)的倫理道德方面，是否合理、安全地使用數(shù)據(jù)，并對所含隱私數(shù)據(jù)是否進行保護等方面，其中83.3%的高校教師選擇從合法渠道買賣數(shù)據(jù)并保護隱私數(shù)據(jù)。

（2）高校教師數(shù)據(jù)知識。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示：數(shù)據(jù)基礎(chǔ)知識掌握方面，利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行相關(guān)知識的教學(xué)占比76.6%，經(jīng)常、偶爾通過書籍等渠道了解或者專門學(xué)習數(shù)據(jù)如何分析占比分別為63.3%與20%；對于數(shù)據(jù)工具使用情況，60%的高校教師使用數(shù)據(jù)分析工具超過三個，而Excel、SPSSS 使用率高達63%以上，相反地，SAS、R、Python、Stata 等軟件使用極低，其中最高占比16.7%。從這兩方面來看，內(nèi)蒙古高校教師使用統(tǒng)計軟件的能力較弱，使用工具較單一。但數(shù)據(jù)基礎(chǔ)知識方面情況良好，單這一方面可看出，內(nèi)蒙古高校教師數(shù)據(jù)知識在逐步積累。

（3）高校教師數(shù)據(jù)教學(xué)實踐。根據(jù)教師數(shù)據(jù)實踐所含內(nèi)容，將其分為數(shù)據(jù)采集與獲取、數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)評價三方面進行分析：

①數(shù)據(jù)采集與獲取。對于高校教師而言，通過設(shè)計調(diào)查問卷獲取第一手數(shù)據(jù)資料是經(jīng)常采取的數(shù)據(jù)獲取方式之一。而在設(shè)計問卷頻率獲取數(shù)據(jù)的調(diào)查中，30%的教師從來沒有通過設(shè)計問卷獲取數(shù)據(jù)，40%的教師平均每學(xué)期1 次通過設(shè)計問卷采集數(shù)據(jù)，其余30%每學(xué)期平均超過2 次，并對其進行分析。

②數(shù)據(jù)處理與分析。在此次調(diào)查中，經(jīng)常使用統(tǒng)計軟件從事相關(guān)工作占樣本的63%，利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行相關(guān)知識的教學(xué)占比76.6%。從這兩方面來看，內(nèi)蒙古高校教師在實踐教學(xué)中數(shù)據(jù)處理能力有待加強。

③數(shù)據(jù)評價。高校教師利用統(tǒng)計知識對學(xué)生成績分析情況來看，16.7%的教師對于學(xué)生的每次成績都進行數(shù)據(jù)評價與分析；而從來不會對學(xué)生成績進行數(shù)據(jù)評價占比33.3%，其余50%只統(tǒng)計重要考試成績。從這一方面來看，內(nèi)蒙古高校教師數(shù)據(jù)評價較為片面。

（4）高校教師數(shù)據(jù)教學(xué)應(yīng)用。從數(shù)據(jù)挖掘與交流方面來看：76.7%的教師利用數(shù)據(jù)制定教學(xué)目標，并將其應(yīng)用到教學(xué)中；76.7%的教師根據(jù)數(shù)據(jù)選擇調(diào)整教學(xué)計劃；而經(jīng)常統(tǒng)計學(xué)生的興趣并運用到教學(xué)計劃中占樣本總體的13.3%；選擇從不統(tǒng)計學(xué)生興趣，并不會將其運用到教學(xué)計劃中占比30%；其余56.7%采取偶爾統(tǒng)計學(xué)生興趣并運用到教學(xué)計劃中。從這方面來看，內(nèi)蒙古高校教師數(shù)據(jù)教學(xué)應(yīng)用范圍較窄，應(yīng)用能力較弱。

（5）高校教師大數(shù)據(jù)。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，40%的高校教師認為其對于強化教師的數(shù)據(jù)意識、鍛煉教師的數(shù)據(jù)搜集和分析能力，可以有效提高高校教師的科研能力；53.3%則認為強化高校教師的數(shù)據(jù)意識能力、分析等能力只對某些學(xué)科有幫助，對于大部分學(xué)科則沒有幫助。從這一方面來看，內(nèi)蒙古高校教師大數(shù)據(jù)對于數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)認識欠缺，范圍僅限于與“數(shù)據(jù)科學(xué)”相關(guān)專業(yè)。

2.2 性別與高校教師數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)描述統(tǒng)計分析

從調(diào)查結(jié)果中，選取高校教師數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)容中男性、女性選擇較為不同的方面，如圖1 所示的數(shù)據(jù)知識、數(shù)據(jù)工具、數(shù)據(jù)評價、數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)的五項內(nèi)容。由圖1 可知，在所調(diào)查的樣本中，男女比例分別為43.3%、56.7%，所調(diào)查樣本量中男女比例較為均衡。

圖1 高校教師數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)性別分布棘狀圖

數(shù)據(jù)知識方面，男女教師的選擇明顯不同。其中偶爾學(xué)習數(shù)據(jù)知識這一選擇中，女性選擇占比83.3%，經(jīng)常、從不學(xué)習數(shù)據(jù)知識選項中差別較小。在數(shù)據(jù)知識方面，男教師學(xué)習數(shù)據(jù)知識的積極性要明顯高于女教師。數(shù)據(jù)工具方面，男教師數(shù)據(jù)工具使用數(shù)量要明顯高于女教師。其中，女教師多數(shù)集中在使用1 個數(shù)據(jù)工具上，而男教師則集中2 個以上。數(shù)據(jù)評價方面，男教師對于學(xué)生成績分析的頻率要高于女教師。也就是說男教師對數(shù)據(jù)經(jīng)常進行評價，相反地，女教師數(shù)據(jù)評價次數(shù)較少。在數(shù)據(jù)挖掘方面，男教師多數(shù)選擇通過數(shù)據(jù)挖掘，利用數(shù)據(jù)制定教學(xué)目標，其中在是否對數(shù)據(jù)進行挖掘選項中，女教師更傾向“不挖掘”。在大數(shù)據(jù)方面，女教師更認為大數(shù)據(jù)能強化教師的數(shù)據(jù)意識、鍛煉教師的數(shù)據(jù)搜集和分析能力，有效地提高高校教師的數(shù)據(jù)科學(xué)能力。

2.3 科目與高校教師數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)描述統(tǒng)計分析

從調(diào)查結(jié)果中，選取高校教師數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)容中科目選擇較為不同的方面，如圖2 所示的數(shù)據(jù)意識、數(shù)據(jù)知識、數(shù)據(jù)工具、數(shù)據(jù)評價、數(shù)據(jù)挖掘五項內(nèi)容。由上圖可知，在所調(diào)查的樣本中，文科、理科、工科的比例分別為16.7%、70%、13.3%，所調(diào)查樣本中內(nèi)蒙古地區(qū)理科課程與教師較多，故其比例較高。

數(shù)據(jù)意識方面，在經(jīng)常留意數(shù)據(jù)與培養(yǎng)數(shù)據(jù)意識中，文科教師與工科教師比例較為接近，其對數(shù)據(jù)較為敏感，在一方面，文科、工科與理科教師數(shù)據(jù)意識相差不大。數(shù)據(jù)知識方面，理科>文科>工科。其中經(jīng)常學(xué)習數(shù)據(jù)知識這一選擇中，工科占比23.8%，文科占比19%，理科占比57.2%，文科、工科差距較小；偶爾、從不學(xué)習數(shù)據(jù)知識選項中文科、工科差別較大，文科教師選擇偶爾、經(jīng)常從書本獲取數(shù)據(jù)知識，而工科教師則更愿意選擇其他途徑獲取數(shù)據(jù)知識。數(shù)據(jù)工具方面，工科類教師數(shù)據(jù)工具使用數(shù)量要明顯高于其他類教師。其中，工科教師多數(shù)集中在使用2 個以上，而文科和理科教師在每個層次都有分布。數(shù)據(jù)評價方面，工科教師對數(shù)據(jù)評價的頻率較高，且范圍較廣；相反地，文科類教師數(shù)據(jù)評價次數(shù)較少。在數(shù)據(jù)挖掘方面，理工類教師更擅長對數(shù)據(jù)進行挖掘分析，而文科類教師數(shù)據(jù)分析與挖掘能力較弱。

圖2 高校教師數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)科目分布棘狀圖

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

通過以上分析發(fā)現(xiàn)高校教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)主要存在以下三個問題：

（1）高校教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)水平層次不齊。由于學(xué)科領(lǐng)域、研究環(huán)境、知識結(jié)構(gòu)的差異，數(shù)據(jù)素養(yǎng)在主體上的表現(xiàn)也呈現(xiàn)差異化。特別是在學(xué)科領(lǐng)域尤為明顯，我們將學(xué)科分為文科與理科，文科教師善于對數(shù)據(jù)進行搜集與積累，而理科教師在數(shù)據(jù)的挖掘，數(shù)據(jù)分析工具的使用更勝一籌。此外，高校教師在運用數(shù)據(jù)分析問題，解決問題時往往對問題的理解、數(shù)據(jù)的挖掘不夠深刻，在數(shù)據(jù)評估與數(shù)據(jù)分析方面不夠科學(xué)。

（2）高校教師數(shù)據(jù)道德水平有待提高。部分教師通過非法渠道獲取數(shù)據(jù)，在提倡保護知識產(chǎn)權(quán)的時代的今天，數(shù)據(jù)同樣受到法律的保護。通過非法方式獲取數(shù)據(jù)既受到道德的譴責，也是違法行為。同時數(shù)據(jù)道德水平的有待提高也從側(cè)面反映出部分教師缺乏數(shù)據(jù)意識，收集數(shù)據(jù)的能力不足，無法獲取有效數(shù)據(jù)。

（3）高校教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)發(fā)展動力不足。高校教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)在國外得到較長時間的發(fā)展，已經(jīng)比較成熟，而我國起步較晚，對數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)缺乏深入的研究，也沒有形成完整的數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)體系。發(fā)展平臺、發(fā)展機制的相對落后嚴重制約了我國高校教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)的提高。

3.2 建議

針對以上問題我們提出如下建議：

（1）開展與其研究領(lǐng)域、學(xué)科教學(xué)相關(guān)的數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)。同時，要對高校教師的研究領(lǐng)域、知識結(jié)構(gòu)展開背景調(diào)查，充分了解不同科研背景、教學(xué)背景下教師的數(shù)據(jù)管理需求?？梢蚤_展不同層次的教學(xué)講座、論壇，課程，使數(shù)據(jù)素養(yǎng)融入到相關(guān)專業(yè)。有針對性的對高校教師進行數(shù)據(jù)素養(yǎng)的培養(yǎng)，能夠有效提高高校教師在其教學(xué)、科研領(lǐng)域的教學(xué)能力與科研能力。

（2）加強對正確的數(shù)據(jù)素養(yǎng)的宣傳力度。高校應(yīng)當從自身發(fā)展的實際情況出發(fā)，同時結(jié)合教學(xué)、科研的實際特點，開展數(shù)據(jù)意識、數(shù)據(jù)態(tài)度，以及數(shù)據(jù)應(yīng)用價值的培訓(xùn)，能夠使得教師、研究者、以及制度制定者更加深入地了解數(shù)據(jù)素養(yǎng)的深層次內(nèi)涵，營造良好的數(shù)據(jù)使用文化發(fā)展環(huán)境，讓正確的思想指導(dǎo)我們的工作。

（3）建立健全符合高校自身發(fā)展特點的數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育培養(yǎng)體系與評價體系。數(shù)據(jù)素養(yǎng)的提升不僅需要高校教師從自身角度進行提升還需要高校建立完備科學(xué)的培養(yǎng)與評價體系。這就需要通過政府與各級教育主管機構(gòu)的支持與干預(yù)，充分發(fā)揮相關(guān)部門的作用。先行建立全國性的權(quán)威數(shù)據(jù)素養(yǎng)試點院校，待發(fā)展成熟后進行推廣。同時根據(jù)我國高等教育的特色與培養(yǎng)目標，參考國外先進經(jīng)驗，在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，來制定一套規(guī)范化、體系化的國家標準。