淺談“大數據”時代背景下提高高職學生信息素質的對策

陽 暉

（湖南食品藥品職業學院 湖南 長沙 410208）

1 引言

當今，隨著計算機技術與計算機網絡技術，特別是互聯網+的飛速發展，社會的信息化與數據化進程的不斷推進，社會進入了“大數據”時代。世界各國特別是美國進行了國家層面的總體布局、規劃和大量投入。我國黨和政府也出臺了“大數據”的相關政策，國務院各部委和省級政府根據本行業特點和地區要求做出了相應規劃，要求我們對“大數據”的各個環節進行規劃和研究，加大人力和物力的投入，擴展應用領域，推動縱深發展。全國上下深刻認識到，對“大數據”的研究和應用直接關系到國家的穩定、安全和發展。“大數據”應用已在我國形成磅礴之勢。“大數據”時代的到來，人們對數據與信息的依賴程度在不斷加深。經過計算機信息處理過的“大數據”能夠為人們提供更有效的咨詢、信息、收益和服務，對整個企業乃至社會的持續發展帶來前所未有的機遇和巨大的經濟與社會效益，但也給信息處理方法、信息安全和人才培養帶來巨大的挑戰。在“大數據”時代的引導與影響下，數據信息資源庫的不斷擴展也促使著計算機和網絡信息處理技術的不斷創新與完善，物聯網、人工智能及其相關技術的進一步發展。推進“大數據”應用需要人才，于是培養和造就大批“大數據”應用型人才提上了議事日程。

2 大數據時代培養高信息素質人才的緊迫性

為了搶占現代科技發展先機，國務院規劃將“大數據”和人工智能提升到國家的戰略層面。2016年國務院提出了關于積極推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見，工信部等三部委聯合印發通知，要求充分利用大數據、云計算等信息技術手段，建立方便、快捷、高效產融信息平臺和交流溝通渠道。江蘇省等制定了大數據發展行動計劃，環保部印發生態環境大數據建設總體方案，具體落實黨和政府決策部署。同年，國務院印發“十三五”生態環境保護規劃，啟動生態環境大數據建設試點，其它行業與地區也在穩步推進大數據的應用。“大數據”、物聯網+、人工智能與云計算等信息技術手段的的發展對新時代人的發展提出了前所未有的要求。國務院要求加大人才的培養力度，推進數據匯集與發掘，在各行各業中深化大數據的創新應用，要求從中小學抓起，在中小學中開設人工智能及其相關課程。“大數據”是新技術，需要培養專門的人才。市場對“大數據”人才特別是創新型人才十分短缺，應用型人才更是少之又少。高職學生是未來“大數據”時代第一線的應用型人才，必須具備掌握“大數據”應用及其相關應用技術的較高信息素質才能擔負起歷史的責任。

2.1 大數據時代：超越摩爾定律的發展速度

“大數據”時代這一名詞起源于2011年，隨著計算機技術的不斷發展，特別是互聯網+的發展，全世界產生的信息量越來越大直到達到信息爆炸，產生了海量的數據，我們稱之為“大數據”。圖1是大數據與互聯網+、云計算、物聯網的關系示意圖。“大數據”是繼云計算與物聯網之后，又一次顛覆性的信息技術產業的技術變革。由于數據量的攀升，數據計量單位也由2011年前的TB級別躍升到PB、EB、ZB乃至YB級別（這里1TB=1024GB，1PB=1024TB，1EB=1024PB，1ZB=1024EB，1YB=1024ZB。即1ZB=10244GB ≈ 1.100×1012GB，1YB=10245GB≈1.126×1015GB)，此外還有BB、NB、DB等更大的計量單位供將來發展時使用，它們都是1024進制。據統計，2008年全球產生的數據量為0.49ZB，至2011年就高達1.82ZB，而到2013年，這個數字上升到了4ZB。IBM公司2014年的研究稱，人類過去兩年就獲取了整個人類文明所獲得的全部數據的90%。并預言到2020年，全世界獲得的數據量將達到2014年的44倍。這種增長的趨勢還會繼續持續。隨著“物聯網”技術的成熟，各行各業所使用的設備、交通工具和可穿戴的科技產品將能相互連接與溝通，而創造、使用和管理信息的成本會大幅度降低，用在硬件、軟件、人才及服務之上的商業投資也會快速增加，因而進一步促進信息的爆炸增長。“大數據”的應用發展，又進一步推動了人工智能的應用和發展[1]。

2.2 “大數據”的特點與數據處理方法

“大數據”具有數據量大、速度快且時效高、類型繁多和價值密度低四個特點。對其處理主要有數據采集、導入、預處理、統計分析、數據挖掘和數據輸出等。為了從“大數據”中挖掘和利用有用信息，與之相關的一些技術革命也由此展開。從技術層面上看，“大數據”與云計算密不可分。“大數據”無法用單臺的計算機進行處理，為了從其海量數據中獲取有用信息必須通過網絡依托云計算的分布式數據挖掘、分布式數據庫、云存儲和虛擬化技術來處理。云計算常使用MapReduce類似的編程框架和結構來對世界各地數十、成百上千甚至上萬臺網上計算機分配數據計算任務，共同完成“大數據”處理工作。

圖1

我們常利用多個數據庫來采集發自網絡客戶端的數據，這些客戶端包括Web、App、傳感器甚至物聯網的終端設備。常用的數據庫有MySQL、Oracle等傳統的關系型數據庫以及Redis和MongoDB等非關系型數據庫。要對“大數據”進行集中處理，通常是將數據導入到大型分布式數據庫，或者導入到分布式存儲集群，并根據需要作一些預處理。對流式數據通常是作流式計算以滿足實時需要。數據導入主要難點是并發訪問量很高，通常要進行負載均衡和分片設計。統計與分析是“大數據”的基本處理方法之一，通常是利用分布式數據庫，或者利用分布式計算集群來進行分析。分析方法包括常見的數理統計方法。“大數據”最重要的處理是進行數據挖掘。其分析方法通常有描述型分析——描述發生了什么、診斷型分析——找出發生的原因是什么、預測型分析——預測下一步可能會發生什么和指令型分析——下一步需要做什么。這四種處理方法往往不是單獨使用，而是一種方法分析完成之后，接著使用另外的方法。數據挖掘的對象，一般可分為數據庫數據挖掘、多媒體數據挖掘、文本數據挖據、Web數據挖掘等。數據挖掘方法和技術有關聯規則算法、公式發現算法、歸納學習算法、模糊數學算法以及可視化技術等，更復雜的有神經網絡算法、遺傳算法、決策樹算法等。這些方法大都以數據庫為研究對象，結合傳統的統計分析、模糊數學分析和可視化技術由人工智能的方法演化而來。“大數據”對信息安全提出了更高的要求。黑客、競爭對手和敵方可能利用“大數據”及其相關技術的某些特點進行攻擊，必須嚴加防范。

2.3 新時代急需高信息素質人才

目前我國正處在中國特色社會主義新時代，“大數據”應用已在各行各業呈現迅猛發展勢頭。市場、金融、經濟決策已離不開“大數據”，科學領域也越來越需要“大數據”，企業發展依靠“大數據”，能源、環境保護、食品監測和醫療衛生等正在大量地應用著“大數據”。我們要搶占“大數據”應用的先機，走在時代的前列，培養和造就大批新時代急需的掌握“大數據”應用技術的專門人才已刻不容緩。那么，我們到底需要培養具有哪些素質的人才呢？首先應該對“大數據”的發展及應用有比較清晰的認識，有提高信息素質的緊迫感和歷史責任感。第二是要求具有計算機基礎知識、編程知識、數據庫知識、網絡知識特別是互聯網+知識，會收集整理、檢索和利用數據，能對數據進行組織、管理、共享和統計分析，懂得“大數據”、云計算、物聯網和人工智能之間的關系，會運用“大數據”處理工具。第三就是具有數理統計、模糊數學等數學基礎，懂得數據挖掘的基本算法，會數據建模。第四是具有專業領域的知識，具有將“大數據”應用于本專業的能力。第五是懂數據管理應用的法規、信息安全防護措施以及倫理道德知識等。

3 目前高職院校師生信息素質現狀

3.1 學生的信息意識和信息能力未能跟上時代步伐

當今社會信息發布、信息溝通和信息運用已無處不在，高職學生使用電腦、手機通過校園網、互聯網獲取信息、發布信息和信息交流也幾乎是人人都會的基本技能，但是我們也應該看到，學生的信息意識和信息能力與時代要求還相差甚遠。據調查，相當部分的學生上網只是在消遣娛樂，主動提高信息意識和信息能力的為數不多，90%以上的學生幾乎不了解信息素質的內容，過半數的學生覺得信息素質教育對他們以后的發展沒有多大影響，沒有主動接受信息素質教育的愿望，有的甚至認為學習信息課程只是混學分，基本上沒有意識到“大數據”、互聯網+、人工智能等高科技信息技術正等待著我們去掌握、去應用[2]。

3.2 教師的信息水平未能與時俱進

從事信息素質教育的教師大部分都是多年以前畢業的，社會的信息化形勢在急劇變化，“大數據”、物聯網、人工智能席卷而來，而教師們多數卻沒有與時俱進，及時掌握新技術，新知識，教學大綱、授課計劃、考核辦法也未能及時更新，教學與社會需要嚴重脫節。各學科、各專業教師多數也無視新技術的到來，未能結合新技術進行改革創新，停留在原來的教學水準上。

3.3 教育基礎設施和信息環境不適應時代的發展需求

多數職業院校的教育基礎設施和信息環境還未能適應“大數據”時代的要求。雖然大部分學校配置了計算機實驗室，開通了校園網，接入了互聯網，卻沒有建立虛擬仿真實驗中心，不能進行“大數據”和人工智能方面的實驗。有的計算機房僅僅只是為了計算機統考而設，沒有更深入的應用。

4 提高高職學生信息素質的途徑

提高高職學生信息素質要從多方面入手，具體應做到如下幾點。

4.1 樹立現代教育理念，作好信息素質教育的總體布局

“大數據”時代信息素質教育是一個系統工程，具有跨學科、跨專業、跨行業的特點，我們要建立完善的信息素質教育體系，作好頂層設計。要從教學內容、教材、教學方法、實驗實訓、課程考核以及教學反思等環節等作出規劃和部署。教材可由多個專業共同編寫，各專業根據自己的專業特點選學其中的內容。教材至少應包含三個方面的內容：第一應是“大數據”的發展及應用概說，信息法規、信息安全以及倫理道德知識等。第二是數理統計、模糊數學基礎，數據挖掘的基本算法，數據建模。第三是“大數據”時代信息基礎、編程知識、數據庫知識、數據挖掘工具及方法。應對互聯網+、云計算、物聯網和人工智能知識有一定篇幅的介紹，有應用案例。課程的開設應分兩步走。現在的高職新生在中小學還沒有開設“大數據”和人工智能相關課程，高職開設的這類課程教材的難度要適當降低，有一個過渡期。根據國務院部署，從現在起中小學將開設人工智能相關課程，若干年后，高職新生信息素質提高，高職的信息課程也應增加難度和深度。并逐步設立“人工智能+X”專業，形成復合專業培養格局。高職對學生的信息素質教育要立足于應用，立足于與專業的結合，理論則夠用即可。

4.2 改革教學方法，提高教學效果

信息素質教育課程應以提高高職學生信息素質，培養“大數據”應用人才為教育目標，確定教學內容，研討教學方法。在掌握必備的基礎知識后，可采用啟發――探究式教學方法。將這種教學模式引入到教學中，激發學生的學習積極性。學生通過發現一個個問題，解決一個個問題來獲取知識，提高信息處理技能。教師在教學中，要善于創設問題，并通過設計情境、閱讀教材或資料、實驗觀察、課堂課后作業等途徑來引導學生發現問題，教師則巧妙地將新知識寓于問題當中，圍繞問題來組織教學，使得學生獲取新知識的過程變成以學生主動提出問題、討論問題、查找資料、分析研究問題、尋找問題答案進而解決問題這樣一個過程。實踐環節教師除根據教學內容布置各章節的基本作業外，還應結合社會需要布置大作業或微課題，通過大作業或微課題的實踐鍛煉，以培養學生的實踐能力與應用能力。

4.3 增加實驗實訓基礎設施投入，為學生創設良好的信息課程學習環境

信息素質教育過程中實驗實訓是課程的重要環節，學校必須配備與“大數據”信息化教育相適應的信息基礎設施和模擬實驗室、在線虛擬實驗系統。通過在線虛擬實驗系統，構建學院級實驗中心、實訓中心和虛擬仿真中心等，以給學生提供支持“大數據”、云計算、人工智能和信息安全等信息教學內容的實驗實訓和技能實操，以及對“大數據”進行數據分析和數據挖掘訓練。

4.4 努力提高教師隊伍的信息化水平，建立能夠駕馭

未來信息化進程的教師隊伍

作為“大數據”時代從事信息教育教學的高職教師，應該首先提高自身的信息素質。“大數據”來勢之猛，應用發展之快，使得許多人措手不及，高職信息教師也不例外。多數教師如果固步自封，就會落后于形勢。我們只有緊跟歷史潮流，通過培訓、自我提高和在實踐中鍛煉提升自己的信息水平，掌握“大數據”、互聯網+和人工智能的基本概念、數學基礎和技術內涵和“大數據”的應用能力。學院要統籌規劃，加強對信息教師的繼續教育培訓和業務考核，并根據需要引進部分精通“大數據”理論和應用能力的青年教師，新老結合，逐步建立一支能夠駕馭未來信息化進程的教師隊伍。

4.5 加強信息化校園文化建設，采用多種形式進行信息素質教育

要想提高信息素質教育的質量，除了課堂教學外，還要形成促進高職院校信息課程學習的校園氛圍，學院應通過校園網宣傳“大數據”、云計算、人工智能的科普知識和發展與應用前景，高信息素質人才培養的緊迫性。可組織教師將制作的信息教學視頻錄像、微課件掛在網上，讓學生業余自學。或通過校園網、大學城以慕課形式自學。教育教學部門可在校園網上組織信息競賽或趣味游戲。校園網可開辟學生學習專區，將課程的教學大綱、教師的教案、教學參考書以及課件、教學錄像等掛在網上或進行網址鏈接，供學生利用業余時間自主學習，遇有疑難問題亦可通過網絡論壇、QQ群或微信群進行在線咨詢。學校圖書館可通過閱覽室和圖書借閱等手段給學生提供紙質或在線的補充學習機會。學院定期或不定期聘請外校專家來校進行專題講座，拓展師生的視野，提升信息知識學習的興趣。

4.6 建立完善的信息素質教育的反饋機制

為了提高信息素質教學的教學質量，及時反饋教學效果，應該建立信息素質教育的反饋機制。學院可在虛擬仿真實驗中心運用“大數據”內建學生學習行為模型，收集和存儲學生的行為數據，對學生的多維度學習行為進行統計匯總和挖掘分析，獲取每個學生學習過程資料、學習成效和存在的不足，使得教師和學生對教與學的效果清晰明確，教師可以做到心中有數，有針對性地進行整改，調整教學方案，提高教學質量。

5 結語

“大數據”的潮流已經向我們涌來，勢不可擋。大數據處理技術、國際互聯網技術、物聯網技術與人工智能隨著云時代的到來，相互交錯地向前發展，激發了前所未有的工業革命、商業發展和社會變革。世界各國的競爭更加激烈。我們要搶占“大數據”應用的制高點，急需要培養成千上萬的具有“大數據”及其相關技術應用能力素質的應用型人才，這是新時代對高等職業教育提出的新要求和新挑戰。我們要從宏觀著手，建立提高高職學生信息素質的培養機制，建設信息素質教育的教學環境、實訓環境和校園環境，進行教師培訓和教育教學體系改革，真正提高高職學生的整體信息素質水平。

[1]大數據：抓住機遇 保存價值[OL].中國大數據[引用日期2014-07-21].

[2]徐學鋒.大學生信息素質狀況調查及信息素質教育改革探討[J].現代情報，2007(6)：206-208.

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