摭談數(shù)據(jù)科學(xué)在中學(xué)通識教育中的作用

☉華東師范大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與工程學(xué)院 王 偉

近幾年，國內(nèi)教育界興起了“通識教育熱”.譬如讓理工科學(xué)生選修文科類課程，文科學(xué)生選修理工類課程，強化數(shù)理化等基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)等.事實上，無論是在高等教育還是基礎(chǔ)教育中，通識教育都受到了越來越多的關(guān)注.很多教育界專家直接指出：“通識教育最好從中小學(xué)開始.”

在歐美等發(fā)達國家，除了完成必修的文化課以外，很多中學(xué)都給學(xué)生提供了豐富的通識選修課，以幫助學(xué)生全面發(fā)展，構(gòu)建學(xué)生豐富多彩的知識空間.美國從幼兒園就開始了人文通識教育，香港也廣泛地開設(shè)了通識課程，主要包括：社會與文化、自我與個人成長、科學(xué)技術(shù)與環(huán)境等，而國內(nèi)越來越多類似于國學(xué)、哲學(xué)、信息技術(shù)、公共衛(wèi)生、環(huán)境等通識課程也開始進入中學(xué)課堂.

那么，通識課程對學(xué)生的校園生活意味著什么呢？什么樣的課才算是好的通識課？廣度與深度可以兼得嗎？高考必修課壓力很大，通識課該不該受到重視？值不值得投入時間？理工科背景的通識教育怎么做？現(xiàn)在流行的數(shù)據(jù)科學(xué)與人工智能可以作為一門好的通識課嗎？

一、什么是通識教育？

我們先從高等教育說起.目前國內(nèi)外許多著名院校都非常重視本科階段的通識教育.

通識教育是通過給學(xué)生帶來完整的知識結(jié)構(gòu)，以達到觸類旁通的目的.除了高等教育，通識教育在中小學(xué)基礎(chǔ)教育中也受到了越來越多的重視.基礎(chǔ)教育需要把更多的關(guān)注放在拓寬學(xué)生的視野、啟迪學(xué)生的責(zé)任上，從而激發(fā)學(xué)生的潛力，讓學(xué)生了解自我、探索自己生活的遠大目標(biāo)，而不是職業(yè)培養(yǎng).在基礎(chǔ)教育學(xué)習(xí)階段就應(yīng)該有意識地開展通識教育的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)來作為大學(xué)通識教育之前的預(yù)熱，這一點已經(jīng)開始成為一種共識.

在古希臘出現(xiàn)了最早的所謂通識教育，指公民所應(yīng)當(dāng)具備的知識與能力，同時參與到公共生活，普通公民需要掌握哲學(xué)、邏輯學(xué)、語言、演講術(shù)、音樂、天文、數(shù)學(xué)等等.而現(xiàn)代社會繼承了這種通識教育的精神，參加過通識教育的公民在大學(xué)畢業(yè)后，除了具備自己的專業(yè)技能外，還具備完整的智慧能力.

從基礎(chǔ)教育到高等教育，它們的初衷都不是將各類學(xué)科專業(yè)化以及找一份合適的工作，而是首先培養(yǎng)一個人，包括完整的人格和獨特的個性、開闊的視野、高遠的志向、創(chuàng)新的實踐，這些都是需要后天培養(yǎng)的，而通識教育的很大一部分作用正在于此.

二、通識教育的價值

相比于“知識點”，通識課更側(cè)重于“思考點”和“實踐點”，這三者之間是一個辯證統(tǒng)一的關(guān)系.思考和實踐是要以知識為載體的，把握其中的分寸是關(guān)鍵所在.例如，教師講足了知識點，學(xué)生則沒了思考的空間；或者知識點不足，卻直接上手實踐，走了許多不必要的彎路.

通識教育強調(diào)以學(xué)為主導(dǎo)，老師負責(zé)努力激發(fā)學(xué)生的自學(xué)能力，幫助學(xué)生自覺地完成一系列與學(xué)習(xí)有關(guān)的活動，包括查找資料、獨立思考、表達觀點及辯護、開展實踐等.同時在實踐中培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、語言能力，以及動手能力.而這需要老師有能力去調(diào)動學(xué)生全部的動力，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)與實踐.

復(fù)旦大學(xué)哲學(xué)學(xué)院的孫向晨教授說過，通識踐行在理想層面上可分為三個層次.

1.培養(yǎng)健全的人

無論是中國傳統(tǒng)文化，還是古羅馬的自由公民培養(yǎng)體系，都強調(diào)“學(xué)以成人”，成人并非能夠完全靠個人的發(fā)展，教育在其中有著舉足輕重的作用，因此，我們應(yīng)該回歸教育的本原.

相比于古時候以成人為目的的教育，現(xiàn)代大學(xué)教育更加重視研究，強化知識的探索，追求科學(xué)的發(fā)展.這使得現(xiàn)代大學(xué)在培養(yǎng)成人的層面上是不足的.將二者劃為同等重要的程度，是通識教育可以達到的.

2.終身學(xué)習(xí)能力的養(yǎng)成以及跨學(xué)科思考能力的培養(yǎng)

工作不僅僅需要學(xué)生的專業(yè)技能，同時還需要更全面的綜合能力，其實這需要在高等教育中就被很好地培養(yǎng).在現(xiàn)有的成熟的通識教育模塊中，通識教育不僅著眼于文學(xué)、歷史、哲學(xué)、藝術(shù)這幾類人文社科，通過對歷史的了解，利用哲學(xué)培養(yǎng)反思和批判能力，使學(xué)生更好地理解世界及社會的運行規(guī)律，而且還努力拓展學(xué)生對于數(shù)、理、化、生以及信息世界的認(rèn)識.廣闊的視野與培養(yǎng)完整的人格也是相互關(guān)聯(lián)的.從知識的角度與學(xué)術(shù)視野的層面來看，全面培養(yǎng)一個人的未來和一種終身學(xué)習(xí)的能力，都不一定是專業(yè)學(xué)習(xí)所能做到的，這就需要通識教育的存在.

3.培養(yǎng)公民表達自我所必備的技能

其除了包括本國以及外國語言的聽說讀寫，還包括計算（Computing）等現(xiàn)代基本技能，這是一種更為基礎(chǔ)的公民技藝.通識教育要緊緊抓住“對人培養(yǎng)”的核心，開闊學(xué)生的知識視野、培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力，同時教會學(xué)生掌握基本的公民表達技藝.而只有通識教育才可以達到這些目的.

三、數(shù)據(jù)科學(xué)作為一門通識課程

現(xiàn)如今，在義務(wù)教育階段以及普通高等教育中通識課程都以人文社科為主，和科技相關(guān)的，尤其以信息技術(shù)為背景的好的通識課并不常見.然而，隨著大數(shù)據(jù)與人工智能時代的到來，作為信息文明的集大成者，數(shù)據(jù)科學(xué)是非常適合進行通識教育實踐的.

繼云計算、物聯(lián)網(wǎng)之后，大數(shù)據(jù)成為IT行業(yè)中又一顛覆性的技術(shù)，其既是一類數(shù)據(jù)，還是一項技術(shù)，更是一種理念，每個人都應(yīng)該或多或少地掌握.大數(shù)據(jù)背后的學(xué)科就是數(shù)據(jù)科學(xué)，而今天備受追捧的人工智能也正是建立在數(shù)據(jù)科學(xué)的基礎(chǔ)之上.因此可以認(rèn)為，數(shù)據(jù)科學(xué)的理念與數(shù)據(jù)思維的方式已經(jīng)成為人工智能時代人人都應(yīng)該具備的基本常識.

目前數(shù)據(jù)科學(xué)已經(jīng)觸及到全部可以想到的學(xué)科和行業(yè)，除去互聯(lián)網(wǎng)、金融、醫(yī)療，所有的理學(xué)，甚至連心理學(xué)、哲學(xué)都已經(jīng)開始使用數(shù)據(jù)科學(xué)作為工具來進行深入研究.正因為這種思想，數(shù)據(jù)科學(xué)可以作為一門很好的通識實踐課程.對照上面提到的通識踐行的三個層次，我們可以看到：

首先，數(shù)據(jù)思維有利于培養(yǎng)一個健全的人.

一個健全的人，不僅需要重視傳統(tǒng)，更需要與時俱進.信息時代中最為重要的兩個“藝”——“計算思維”和“數(shù)據(jù)思維”已經(jīng)成為大家的共識.《巴黎圣母院》《戰(zhàn)爭與和平》之類的小說和故事在全社會激起的是強烈的“情感”共鳴，和故事相比，數(shù)據(jù)僅代表客觀事實，且數(shù)據(jù)更多激發(fā)的是理性思考，就作為人類來講，實際上理性思考同感情的宣泄一樣重要，二者共同構(gòu)建成一個健全的人.

第二，數(shù)據(jù)科學(xué)通識教育有利于培養(yǎng)跨學(xué)科視野以及終身學(xué)習(xí)能力.

在目前這個愈來愈數(shù)字化的世界中，信息世界作為同樣重要的認(rèn)知領(lǐng)域，從知識的角度來看，數(shù)據(jù)思維和數(shù)據(jù)實踐能力能夠很好地培養(yǎng)一個人的未來和一種終身學(xué)習(xí)的能力.而數(shù)據(jù)科學(xué)通識課程則可以很好地拓展學(xué)生對數(shù)字世界的認(rèn)知.

第三，數(shù)據(jù)思維有利于培養(yǎng)一個公民在社會上用來表達自我所必備的技能.

數(shù)據(jù)驅(qū)動的思維方式，不應(yīng)該僅限于計算科學(xué)家，更應(yīng)該作為一項全人類應(yīng)掌握和應(yīng)用的基本技能，因此每一個人都應(yīng)熱衷于數(shù)據(jù)思維的學(xué)習(xí)和應(yīng)用.相對于將大數(shù)據(jù)看作是工具或是技術(shù)，它更可以被抽象的當(dāng)作關(guān)于現(xiàn)實的新型的觀點或觀察方式，從而利用它來重新理解世界以及世界的發(fā)展方向.

數(shù)據(jù)科學(xué)是重新思考世界的一種思維方式.

舉一個例子，比如汽車的使用.在現(xiàn)實廣告商的引導(dǎo)下，人們只能感性地認(rèn)識到汽車是一個生活必需品.然而當(dāng)拿出它的利用率只有4%這個數(shù)據(jù)時，你才能夠直觀的感受到它的“不必需”.可以理解的是，其實汽車買來大部分被停在地下車庫，而人們完全可以通過租車或共享汽車來完成這方面的需求，從而達到可持續(xù)發(fā)展的目的.

除此之外，還有教育資源的浪費.如何優(yōu)化學(xué)習(xí)，使得所有學(xué)生得到公平的教育，這一直是教育工作者所研究的問題.然而，如果我們通過收集數(shù)據(jù)、進行分析，然后互相對比得到最優(yōu)的教學(xué)方式、教學(xué)模式，那么學(xué)習(xí)的效率就會大大提高.“對于每一個課堂的每一個孩子，如果能夠?qū)崿F(xiàn)大數(shù)據(jù)的分析，我們就可以克服這一方面的數(shù)據(jù)資源的浪費，而且我們還可以通過教育大數(shù)據(jù)來改善學(xué)習(xí)過程.”

《大數(shù)據(jù)時代：生活、工作與思維的大變革》中，維克托·爾耶·舍恩伯格明確指出，大數(shù)據(jù)時代最大的轉(zhuǎn)變就是，將對因果關(guān)系的研究轉(zhuǎn)向?qū)ο嚓P(guān)關(guān)系的研究.換言之，人們并不需要知道“為什么”，只需要知道“是什么”.這其實是向人類的認(rèn)知和與世界交流的方式提出了全新的挑戰(zhàn).

數(shù)據(jù)思維相比于科學(xué)思維形成更早，它向來都是人類的一種思考模式.可以這樣說，數(shù)據(jù)思維在經(jīng)過一定的鍛煉和演化后形成了科學(xué)思維，并出現(xiàn)了統(tǒng)計學(xué)這樣的應(yīng)用學(xué)科.

大數(shù)據(jù)背后的數(shù)據(jù)科學(xué)還是一個新的學(xué)科，是基于計算機科學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、信息系統(tǒng)等學(xué)科對大數(shù)據(jù)世界的本質(zhì)規(guī)律進行探索與認(rèn)識的理論，甚至其還發(fā)展出新的理論，其研究數(shù)據(jù)是從產(chǎn)生與感知到分析與利用整個生命周期的本質(zhì)規(guī)律而得到的，是一門新興的學(xué)科.

數(shù)據(jù)科學(xué)是一個新興的典型的跨學(xué)科，需要融合數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、信息管理以及其他多個學(xué)科，而對于中學(xué)基礎(chǔ)教育來說，數(shù)學(xué)與信息技術(shù)兩門課程無疑是非常重要的基礎(chǔ)，從2017年教育部新一輪的課標(biāo)更新就可以看得出來.因此，數(shù)據(jù)科學(xué)不僅可以作為一門新的通識課程，而且也驅(qū)動著傳統(tǒng)核心課程的改革.W