淺析數(shù)據(jù)科學(xué)在公共教育與技術(shù)研究領(lǐng)域的發(fā)展

張悅，李珩

（1.重慶大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，重慶 400044；2.重慶大學(xué)教師教學(xué)發(fā)展中心，重慶 400044）

當(dāng)今信息化時(shí)代， 數(shù)據(jù)技術(shù)對于各個(gè)領(lǐng)域而言都是一張會(huì)受到萬眾矚目的名片。為了更好地推進(jìn)各領(lǐng)域的發(fā)展，大力發(fā)展數(shù)據(jù)技術(shù)，培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人員成為各大行業(yè)發(fā)展的“重頭戲”，當(dāng)然，作為各大行業(yè)的“領(lǐng)頭軍”之一的教育領(lǐng)域，其對于數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也是滿腔熱血，積極推廣與發(fā)展。

眾所周知， 這一時(shí)代我們已然可以視為人類工業(yè)史上的第四次階段性的進(jìn)展， 而這其中作為第三次與第四次改變的關(guān)鍵點(diǎn)就是數(shù)據(jù)，嚴(yán)格來說，是大數(shù)據(jù)。特別的，對于大數(shù)據(jù)而言，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的收集與傳播分析是數(shù)據(jù)時(shí)代具有標(biāo)志性的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。一個(gè)很直觀的現(xiàn)象可以說明：對于世界上任何一個(gè)國家而言，公共政策的研究與頒布都是一個(gè)需要周期性的工作， 大數(shù)據(jù)時(shí)代下， 傳統(tǒng)的研究方式已經(jīng)不能夠完全滿足這一時(shí)代的公共政策的研究，那么，為了滿足這一時(shí)代需求，公共政策研究人員必須學(xué)習(xí)相關(guān)的數(shù)據(jù)技術(shù)， 抓住時(shí)代給予的新的研究模式和研究環(huán)境， 推動(dòng)新的研究范式的形成。顯然，這就是公共政策研究在大數(shù)據(jù)時(shí)代所呈現(xiàn)出的巨大轉(zhuǎn)折。同樣的，在教育領(lǐng)域，無論是社會(huì)大眾還是教育研究者，都十分關(guān)注的公共教育也是如此，在數(shù)據(jù)時(shí)代，我們需要應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求，合理地調(diào)整相關(guān)的教育計(jì)劃，進(jìn)而方便我們培養(yǎng)出能夠處理數(shù)據(jù)、發(fā)展數(shù)據(jù)技術(shù)的創(chuàng)新性勞動(dòng)力。另外，在教育研究方面，我們需要從大規(guī)模的個(gè)體“手工模式”轉(zhuǎn)向大規(guī)模的大數(shù)據(jù)“智能模式”，這一點(diǎn)我們毋庸置疑，針對這樣的轉(zhuǎn)型研究在其他諸多的科學(xué)研究領(lǐng)域早已取得成功。

1 數(shù)據(jù)科學(xué)在公共教育領(lǐng)域的發(fā)展

一直以來， 公共教育的發(fā)展都是世界各國教育界關(guān)注的焦點(diǎn)。在大數(shù)據(jù)背景下，為滿足時(shí)代需求，對公共教育又再次提出了新的要求， 它需要公共教育為未來數(shù)據(jù)科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展培養(yǎng)出相關(guān)的數(shù)據(jù)型政治家、數(shù)據(jù)科學(xué)家，同時(shí)，要滿足于提高現(xiàn)有的各領(lǐng)域工作人員的技能和數(shù)據(jù)素養(yǎng)及數(shù)據(jù)能力水平。要知道數(shù)據(jù)科學(xué)無論是對于學(xué)生還是教師， 還是其他工作人員都有著巨大的價(jià)值意義， 但同樣也有著一定程度的負(fù)面效應(yīng)；正如歐洲的科學(xué)家曾提出這樣的觀點(diǎn)：數(shù)據(jù)科學(xué)不僅僅是21世紀(jì)“美妙科學(xué)”，而且也是需付出巨大代價(jià)的“風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)”。

1.1 數(shù)據(jù)科學(xué)在教育領(lǐng)域內(nèi)容層的“美妙與風(fēng)險(xiǎn)”發(fā)展表現(xiàn)

大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，在教育領(lǐng)域的內(nèi)容層面，首要的就是在數(shù)據(jù)時(shí)代對公共教育政策及相關(guān)教育工作內(nèi)容的最新關(guān)注。如今的教育在進(jìn)行對相關(guān)教育內(nèi)容決策的過程中， 很大程度上都離不開對數(shù)據(jù)科學(xué)的使用與推廣，也正因如此，隨之產(chǎn)生了一系列關(guān)于數(shù)據(jù)科學(xué)的相關(guān)課程，諸如：中小學(xué)信息技術(shù)、大學(xué)公共計(jì)算機(jī)課程等。

但是，值得關(guān)注的是對于數(shù)據(jù)科學(xué)而言，當(dāng)前最為廣泛的相關(guān)教育內(nèi)容往往只局限于計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)能力的訓(xùn)練。因此，盡管伴隨著許多像大學(xué)課程中：機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)庫管理或文本數(shù)據(jù)分析等相關(guān)課程的開設(shè)，但這些課程的內(nèi)容并不專注于對數(shù)據(jù)科學(xué)發(fā)展、 自然與人文社會(huì)學(xué)科相關(guān)問題的科學(xué)分析。

另外，值得關(guān)注的是：要進(jìn)一步推動(dòng)人才培養(yǎng)與大學(xué)生就業(yè)趨勢的友好發(fā)展， 將受益群體由傳統(tǒng)的在校學(xué)生群體拓展到非傳統(tǒng)學(xué)生群體（相關(guān)專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)生或繼續(xù)教育學(xué)生等），這樣數(shù)據(jù)科學(xué)的人才培養(yǎng)就更能適應(yīng)且滿足當(dāng)今時(shí)代的需求。

1.2 數(shù)據(jù)科學(xué)在教育領(lǐng)域應(yīng)用層的“美妙與風(fēng)險(xiǎn)”發(fā)展表現(xiàn)

近年來，在公共教育行業(yè)，數(shù)據(jù)科學(xué)對其發(fā)展已然做出了不少的貢獻(xiàn)。然而，開放的數(shù)據(jù)結(jié)果證明：不僅是教育領(lǐng)域， 現(xiàn)今各行業(yè)領(lǐng)域依然缺乏處理大數(shù)據(jù)的高水平能力。

面對已有的開放性數(shù)據(jù)平臺(tái)所創(chuàng)造的 “障礙”記錄， 特別的， 針對教育領(lǐng)域的數(shù)據(jù)科學(xué)發(fā)展中的“障礙”：首先是涉及學(xué)生、教師以及學(xué)校等用戶的動(dòng)態(tài)需求及相關(guān)數(shù)據(jù)能力的問題； 其次是當(dāng)前內(nèi)部導(dǎo)向數(shù)據(jù)管理技術(shù)仍存在較大的局限性； 最后是關(guān)于相關(guān)教育信息內(nèi)容與準(zhǔn)確性未給予標(biāo)準(zhǔn)化測評的假設(shè)， 以及與教育信息質(zhì)量和適應(yīng)性相關(guān)的問題等。

對于上述這一系列在教育領(lǐng)域上數(shù)據(jù)科學(xué)應(yīng)用所遇到的“障礙”而言，足以體現(xiàn)當(dāng)前培養(yǎng)擁有相關(guān)能力的內(nèi)部數(shù)據(jù)科學(xué)家是具有重要的意義的。與此同時(shí)，當(dāng)具備這樣能力的內(nèi)部數(shù)據(jù)科學(xué)家時(shí)， 他將能夠?yàn)榻鉀Q此類實(shí)際問題發(fā)揮巨大作用， 也能夠更深層次地體現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)解決實(shí)際問題的價(jià)值所在。為了更好地發(fā)展這一點(diǎn)， 相關(guān)政府部門若能率先以城市公共教育為中心出發(fā)點(diǎn)，落實(shí)該方面數(shù)據(jù)人才的培養(yǎng)，那么，這將為打破相關(guān)教育領(lǐng)域的“障礙”打開最重要的一扇大門。

1.3 數(shù)據(jù)科學(xué)在教育領(lǐng)域產(chǎn)生的挑戰(zhàn)與發(fā)展展望

數(shù)據(jù)科學(xué)的極速發(fā)展， 一方面為我們帶來了應(yīng)用的便捷與技術(shù)的進(jìn)步； 另一方面也讓我們面臨著一個(gè)個(gè)新的挑戰(zhàn)。對于教育領(lǐng)域而言，特別是公共教育中高等教育面臨的最大挑戰(zhàn)就是： 面對大數(shù)據(jù)的“時(shí)尚品味”意味著沒有長時(shí)間對知識(shí)的積累，對于準(zhǔn)確且適應(yīng)時(shí)代的技能，我們該如何教授？ 其實(shí)，在一些相關(guān)的具有影響力的文章中有所提出：如漢德爾斯曼（Handelsman）和他團(tuán)隊(duì)中一些人認(rèn)為：面對新的科學(xué)類型，我們需要采取積極的態(tài)度，發(fā)掘新的學(xué)習(xí)技巧。

受漢德爾斯曼的觀點(diǎn)影響， 該文認(rèn)為在教育教學(xué)的過程中， 教學(xué)工作需要從傳統(tǒng)的師講生聽的傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂探究與模塊化的主動(dòng)學(xué)習(xí)型教學(xué)模式，在教學(xué)過程中，真正建立起以學(xué)生為主體，讓學(xué)生成為能夠在課堂環(huán)境中做到提出假設(shè)、 設(shè)計(jì)與完成實(shí)驗(yàn)、收集與分析數(shù)據(jù)、處理評價(jià)并撰寫結(jié)論的“科學(xué)家”，同時(shí)，結(jié)合數(shù)據(jù)時(shí)代的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)利用數(shù)據(jù)探究問題，結(jié)合數(shù)據(jù)技術(shù)分析問題，成為真正意義上課堂的主人。

特別的， 歐美地區(qū)的一些國家當(dāng)前在教育領(lǐng)域該方面已有不少的進(jìn)展，根據(jù)美國國家科學(xué)院院刊2014年的一篇文章得出：已有近兩百多項(xiàng)關(guān)于“在講述中學(xué)習(xí)”“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)”的有效研究分析顯示：數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，表明了：探究性、主動(dòng)性學(xué)習(xí)能力的重要性；體現(xiàn)了：能夠擁有一定的數(shù)據(jù)素養(yǎng)、數(shù)據(jù)能力更是數(shù)據(jù)時(shí)代學(xué)生與教師都無法逾越的新時(shí)代的要求。

面對未來數(shù)據(jù)科學(xué)對教育發(fā)展的影響， 我們可能需要圍繞更多問題（如區(qū)域教育差異、 教育資源不平等）來調(diào)整教育中課程體系的設(shè)置，但不變的發(fā)展趨勢是我們需要以傳統(tǒng)的內(nèi)容提供課程體系轉(zhuǎn)向多元學(xué)科交叉性課程體系與概念驅(qū)動(dòng)型課程體系方向發(fā)展，這樣能夠滿足各方面的知識(shí)需求， 進(jìn)而促使從多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域獲取更多的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。

2 數(shù)據(jù)科學(xué)在技術(shù)研究的發(fā)展

數(shù)據(jù)科學(xué)對于教育領(lǐng)域來說是工具的化身， 但回歸本源， 究其本質(zhì)發(fā)展是以技術(shù)的形式所呈現(xiàn)的，因此， 數(shù)據(jù)科學(xué)對于技術(shù)研究發(fā)展的意義是更值得深究的； 我們憑借著數(shù)據(jù)技術(shù)的動(dòng)態(tài)進(jìn)展以及對人類社會(huì)所帶來的影響， 進(jìn)一步形成了探究數(shù)據(jù)科學(xué)對技術(shù)研究發(fā)展的基本結(jié)構(gòu)體系，主要表現(xiàn)如下。

2.1 數(shù)據(jù)科學(xué)為滿足技術(shù)研究的發(fā)展需推進(jìn)新型數(shù)據(jù)的發(fā)展

數(shù)據(jù)科學(xué)在數(shù)據(jù)主流的時(shí)代， 有著不會(huì)褪色的光環(huán)效應(yīng)。那么，對于“大數(shù)據(jù)”這個(gè)代名詞的發(fā)展指向就是“大科學(xué)”。當(dāng)今數(shù)據(jù)時(shí)代在很多高校中，它們正在收集并推廣傳播新類型的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)系統(tǒng)： 如美國紐約大學(xué)的城市科學(xué)與進(jìn)步中心（CUSP）主持的“基于衛(wèi)星和地面遙感的城市機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)”；美國芝加哥大學(xué)研發(fā)的PLENARIO 數(shù)據(jù)系統(tǒng)； 中國自主研發(fā)的能夠?qū)崿F(xiàn)全球定位的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的數(shù)據(jù)系統(tǒng)等。

然而， 這些新型數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)系統(tǒng)的產(chǎn)生僅僅只是發(fā)展的初階段， 未來數(shù)據(jù)科學(xué)在新型數(shù)據(jù)發(fā)展方面需要有更大的突破。值得關(guān)注的是要使得未來新型數(shù)據(jù)發(fā)展更加可靠、有效，那么，基于一定的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論是十分必要的；舉一個(gè)簡單的例子：做關(guān)于世界各國人口數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)比較，隨著世界人口的不斷增長，人口數(shù)據(jù)憑借傳統(tǒng)的收集方式已不再可行，那么，這就要求我們發(fā)揮數(shù)據(jù)時(shí)代的“優(yōu)勢”，面對這樣一個(gè)實(shí)際問題：一方面，在這一大規(guī)模數(shù)據(jù)的比較過程中，統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論應(yīng)用有著重要的地位；與此同時(shí)，另一方面，為了更快速、更有效的捕獲動(dòng)態(tài)人口數(shù)據(jù)信息， 它需要在其過程中有新型數(shù)據(jù)的應(yīng)用， 如建立能夠收集不同人聲音的數(shù)據(jù)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)， 利用該網(wǎng)絡(luò)獲取不同音色的新型聲音數(shù)據(jù)， 與當(dāng)前聲音數(shù)據(jù)不同的是該新型聲音數(shù)據(jù)需精確到每一個(gè)不同的個(gè)體且無重復(fù)， 而這個(gè)要求以我們當(dāng)前數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展水平還未能全面實(shí)現(xiàn)，試想一下，如果這樣的新型聲音數(shù)據(jù)成功誕生，那么，根據(jù)聲音數(shù)據(jù)即可統(tǒng)計(jì)人口數(shù)據(jù)。盡管這樣的方式也會(huì)存在缺陷，但很大程度上改善了現(xiàn)在人口數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方式的不足，也一定程度地提高了動(dòng)態(tài)人口數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性， 確保人口數(shù)據(jù)比較相對精確。

通過上述的例子， 不難表明未來新型數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢是勢不可擋的，要更好地推動(dòng)數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展，新型數(shù)據(jù)研究無疑是推動(dòng)技術(shù)研究方面發(fā)展的關(guān)鍵要素之一。

2.2 數(shù)據(jù)科學(xué)促使在技術(shù)研究過程中更加注重多元機(jī)構(gòu)合作

合作是自人類社會(huì)誕生以來逐步形成的一種社會(huì)關(guān)系，在數(shù)據(jù)時(shí)代，合作關(guān)系的重要性更為突出。諸如：在一個(gè)像北京、上海、重慶等這樣的大型城市里，目前都在大力發(fā)展智慧城市，那么，建立智慧城市是脫離不開一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)體系的， 針對智慧城市的每一個(gè)設(shè)施、每一個(gè)資源都有相對應(yīng)各自的“母體”機(jī)構(gòu)，而能夠使智慧城市成功誕生并不是憑借這一個(gè)個(gè)“母體”機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)作得以實(shí)現(xiàn)的，特別的，對于智慧城市建立的智慧效果的呈現(xiàn)是不同機(jī)構(gòu)不同數(shù)據(jù)系統(tǒng)綜合控制，進(jìn)而得以實(shí)現(xiàn)的。如果各機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)作，原本可以實(shí)現(xiàn)的智慧效果便會(huì)不復(fù)存在， 原因就在于智慧效果的呈現(xiàn)本源是數(shù)據(jù)系統(tǒng)控制的結(jié)果， 而這里的數(shù)據(jù)無論是從類型到數(shù)量、從管理到呈現(xiàn)都將多個(gè)“母體”機(jī)構(gòu)緊密地聯(lián)系在一起，因此，機(jī)構(gòu)間通力合作的重要性是顯而易見的。

數(shù)據(jù)時(shí)代伴隨著實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)來源的有效整理、管理和聯(lián)系， 進(jìn)一步地將能夠?qū)崿F(xiàn)特定應(yīng)用的有關(guān)數(shù)據(jù)來源進(jìn)行捆綁， 相關(guān)的數(shù)據(jù)技術(shù)人員合作性也因此加強(qiáng)。在未來數(shù)據(jù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展或許給予人類更多的是潛力的限制，但盡管如此，若要保障數(shù)據(jù)科學(xué)所推動(dòng)的技術(shù)發(fā)展帶給人類社會(huì)更多的便利，那么，搭建有效的系統(tǒng)合作橋梁仍是十分必要的。

3 數(shù)據(jù)科學(xué)對公共教育與技術(shù)研究發(fā)展的總結(jié)與未來展望

今天的人類社會(huì)縱然已經(jīng)傾向數(shù)據(jù)化， 面對數(shù)據(jù)科學(xué)我們現(xiàn)今的研究仍然只能算是冰山一角， 未來的數(shù)據(jù)科學(xué)對于各領(lǐng)域的發(fā)展會(huì)進(jìn)一步深入，特別的，對于公共教育領(lǐng)域來說， 進(jìn)一步推進(jìn)在數(shù)據(jù)科學(xué)背景下建立新型教育技術(shù)評估系統(tǒng)是有效的發(fā)展方向之一，這是因?yàn)殡S著數(shù)據(jù)科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展， 各種數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷成熟， 導(dǎo)致新興的教育技術(shù)也會(huì)出現(xiàn)更多，那么，面對越來越多技術(shù)的呈現(xiàn)，能夠擁有一個(gè)能衡量相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并做出有效評估的數(shù)據(jù)技術(shù)評估系統(tǒng)是十分值得的。另外，對于數(shù)據(jù)科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，公共教育更需注重多元交叉學(xué)科的概念知識(shí)的完善， 注重學(xué)生獨(dú)立研究的能力， 注重將每一個(gè)個(gè)體培養(yǎng)成為能夠適用技術(shù)，善于進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，同時(shí)能夠擁有教導(dǎo)、引導(dǎo)他人能力的人。

同樣的，對于技術(shù)研究層面，在數(shù)據(jù)科學(xué)更深層次發(fā)展過后，受人類社會(huì)所具備的特定性影響，技術(shù)研究將更趨向于日常化與生活化， 技術(shù)的呈現(xiàn)將更適宜人的發(fā)展方向，也正因如此，在推進(jìn)技術(shù)發(fā)展隨著數(shù)據(jù)科學(xué)成熟的同時(shí)，有效數(shù)據(jù)的使用質(zhì)量會(huì)不斷提升，數(shù)據(jù)技術(shù)將進(jìn)一步深化演變， 給予人更多的推薦性與指導(dǎo)性作用， 促使數(shù)據(jù)科學(xué)能夠更加全方位地影響著人類生活，服務(wù)于人類生活。