淺析數據科學在公共教育與技術研究領域的發展

張悅，李珩

（1.重慶大學應用技術學院，重慶 400044；2.重慶大學教師教學發展中心，重慶 400044）

當今信息化時代， 數據技術對于各個領域而言都是一張會受到萬眾矚目的名片。為了更好地推進各領域的發展，大力發展數據技術，培養相關技術人員成為各大行業發展的“重頭戲”，當然，作為各大行業的“領頭軍”之一的教育領域，其對于數據技術的發展與應用也是滿腔熱血，積極推廣與發展。

眾所周知， 這一時代我們已然可以視為人類工業史上的第四次階段性的進展， 而這其中作為第三次與第四次改變的關鍵點就是數據，嚴格來說，是大數據。特別的，對于大數據而言，統計數據的收集與傳播分析是數據時代具有標志性的轉折點。一個很直觀的現象可以說明：對于世界上任何一個國家而言，公共政策的研究與頒布都是一個需要周期性的工作， 大數據時代下， 傳統的研究方式已經不能夠完全滿足這一時代的公共政策的研究，那么，為了滿足這一時代需求，公共政策研究人員必須學習相關的數據技術， 抓住時代給予的新的研究模式和研究環境， 推動新的研究范式的形成。顯然，這就是公共政策研究在大數據時代所呈現出的巨大轉折。同樣的，在教育領域，無論是社會大眾還是教育研究者，都十分關注的公共教育也是如此，在數據時代，我們需要應時代發展的需求，合理地調整相關的教育計劃，進而方便我們培養出能夠處理數據、發展數據技術的創新性勞動力。另外，在教育研究方面，我們需要從大規模的個體“手工模式”轉向大規模的大數據“智能模式”，這一點我們毋庸置疑，針對這樣的轉型研究在其他諸多的科學研究領域早已取得成功。

1 數據科學在公共教育領域的發展

一直以來， 公共教育的發展都是世界各國教育界關注的焦點。在大數據背景下，為滿足時代需求，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據科學的進一步發展培養出相關的數據型政治家、數據科學家，同時，要滿足于提高現有的各領域工作人員的技能和數據素養及數據能力水平。要知道數據科學無論是對于學生還是教師， 還是其他工作人員都有著巨大的價值意義， 但同樣也有著一定程度的負面效應；正如歐洲的科學家曾提出這樣的觀點：數據科學不僅僅是21世紀“美妙科學”，而且也是需付出巨大代價的“風險科學”。

1.1 數據科學在教育領域內容層的“美妙與風險”發展表現

大數據時代背景下，在教育領域的內容層面，首要的就是在數據時代對公共教育政策及相關教育工作內容的最新關注。如今的教育在進行對相關教育內容決策的過程中， 很大程度上都離不開對數據科學的使用與推廣，也正因如此，隨之產生了一系列關于數據科學的相關課程，諸如：中小學信息技術、大學公共計算機課程等。

但是，值得關注的是對于數據科學而言，當前最為廣泛的相關教育內容往往只局限于計算機科學基礎能力的訓練。因此，盡管伴隨著許多像大學課程中：機器學習、數據庫管理或文本數據分析等相關課程的開設，但這些課程的內容并不專注于對數據科學發展、 自然與人文社會學科相關問題的科學分析。

另外，值得關注的是：要進一步推動人才培養與大學生就業趨勢的友好發展， 將受益群體由傳統的在校學生群體拓展到非傳統學生群體（相關專業的網絡教育學生或繼續教育學生等），這樣數據科學的人才培養就更能適應且滿足當今時代的需求。

1.2 數據科學在教育領域應用層的“美妙與風險”發展表現

近年來，在公共教育行業，數據科學對其發展已然做出了不少的貢獻。然而，開放的數據結果證明：不僅是教育領域， 現今各行業領域依然缺乏處理大數據的高水平能力。

面對已有的開放性數據平臺所創造的 “障礙”記錄， 特別的， 針對教育領域的數據科學發展中的“障礙”：首先是涉及學生、教師以及學校等用戶的動態需求及相關數據能力的問題； 其次是當前內部導向數據管理技術仍存在較大的局限性； 最后是關于相關教育信息內容與準確性未給予標準化測評的假設， 以及與教育信息質量和適應性相關的問題等。

對于上述這一系列在教育領域上數據科學應用所遇到的“障礙”而言，足以體現當前培養擁有相關能力的內部數據科學家是具有重要的意義的。與此同時，當具備這樣能力的內部數據科學家時， 他將能夠為解決此類實際問題發揮巨大作用， 也能夠更深層次地體現內部數據解決實際問題的價值所在。為了更好地發展這一點， 相關政府部門若能率先以城市公共教育為中心出發點，落實該方面數據人才的培養，那么，這將為打破相關教育領域的“障礙”打開最重要的一扇大門。

1.3 數據科學在教育領域產生的挑戰與發展展望

數據科學的極速發展， 一方面為我們帶來了應用的便捷與技術的進步； 另一方面也讓我們面臨著一個個新的挑戰。對于教育領域而言，特別是公共教育中高等教育面臨的最大挑戰就是： 面對大數據的“時尚品味”意味著沒有長時間對知識的積累，對于準確且適應時代的技能，我們該如何教授？ 其實，在一些相關的具有影響力的文章中有所提出：如漢德爾斯曼（Handelsman）和他團隊中一些人認為：面對新的科學類型，我們需要采取積極的態度，發掘新的學習技巧。

受漢德爾斯曼的觀點影響， 該文認為在教育教學的過程中， 教學工作需要從傳統的師講生聽的傳統教學模式轉變為課堂探究與模塊化的主動學習型教學模式，在教學過程中，真正建立起以學生為主體，讓學生成為能夠在課堂環境中做到提出假設、 設計與完成實驗、收集與分析數據、處理評價并撰寫結論的“科學家”，同時，結合數據時代的特點，學會利用數據探究問題，結合數據技術分析問題，成為真正意義上課堂的主人。

特別的， 歐美地區的一些國家當前在教育領域該方面已有不少的進展，根據美國國家科學院院刊2014年的一篇文章得出：已有近兩百多項關于“在講述中學習”“在實踐中學習”的有效研究分析顯示：數據時代背景下，表明了：探究性、主動性學習能力的重要性；體現了：能夠擁有一定的數據素養、數據能力更是數據時代學生與教師都無法逾越的新時代的要求。

面對未來數據科學對教育發展的影響， 我們可能需要圍繞更多問題（如區域教育差異、 教育資源不平等）來調整教育中課程體系的設置，但不變的發展趨勢是我們需要以傳統的內容提供課程體系轉向多元學科交叉性課程體系與概念驅動型課程體系方向發展，這樣能夠滿足各方面的知識需求， 進而促使從多個學科領域獲取更多的知識經驗。

2 數據科學在技術研究的發展

數據科學對于教育領域來說是工具的化身， 但回歸本源， 究其本質發展是以技術的形式所呈現的，因此， 數據科學對于技術研究發展的意義是更值得深究的； 我們憑借著數據技術的動態進展以及對人類社會所帶來的影響， 進一步形成了探究數據科學對技術研究發展的基本結構體系，主要表現如下。

2.1 數據科學為滿足技術研究的發展需推進新型數據的發展

數據科學在數據主流的時代， 有著不會褪色的光環效應。那么，對于“大數據”這個代名詞的發展指向就是“大科學”。當今數據時代在很多高校中，它們正在收集并推廣傳播新類型的數據及數據系統： 如美國紐約大學的城市科學與進步中心（CUSP）主持的“基于衛星和地面遙感的城市機構數據”；美國芝加哥大學研發的PLENARIO 數據系統； 中國自主研發的能夠實現全球定位的北斗衛星導航的數據系統等。

然而， 這些新型數據及數據系統的產生僅僅只是發展的初階段， 未來數據科學在新型數據發展方面需要有更大的突破。值得關注的是要使得未來新型數據發展更加可靠、有效，那么，基于一定的統計學理論是十分必要的；舉一個簡單的例子：做關于世界各國人口數據的動態比較，隨著世界人口的不斷增長，人口數據憑借傳統的收集方式已不再可行，那么，這就要求我們發揮數據時代的“優勢”，面對這樣一個實際問題：一方面，在這一大規模數據的比較過程中，統計學的理論應用有著重要的地位；與此同時，另一方面，為了更快速、更有效的捕獲動態人口數據信息， 它需要在其過程中有新型數據的應用， 如建立能夠收集不同人聲音的數據設施網絡， 利用該網絡獲取不同音色的新型聲音數據， 與當前聲音數據不同的是該新型聲音數據需精確到每一個不同的個體且無重復， 而這個要求以我們當前數據科學的發展水平還未能全面實現，試想一下，如果這樣的新型聲音數據成功誕生，那么，根據聲音數據即可統計人口數據。盡管這樣的方式也會存在缺陷，但很大程度上改善了現在人口數據統計方式的不足，也一定程度地提高了動態人口數據的真實有效性， 確保人口數據比較相對精確。

通過上述的例子， 不難表明未來新型數據的發展趨勢是勢不可擋的，要更好地推動數據科學的發展，新型數據研究無疑是推動技術研究方面發展的關鍵要素之一。

2.2 數據科學促使在技術研究過程中更加注重多元機構合作

合作是自人類社會誕生以來逐步形成的一種社會關系，在數據時代，合作關系的重要性更為突出。諸如：在一個像北京、上海、重慶等這樣的大型城市里，目前都在大力發展智慧城市，那么，建立智慧城市是脫離不開一個龐大的數據體系的， 針對智慧城市的每一個設施、每一個資源都有相對應各自的“母體”機構，而能夠使智慧城市成功誕生并不是憑借這一個個“母體”機構的獨立運作得以實現的，特別的，對于智慧城市建立的智慧效果的呈現是不同機構不同數據系統綜合控制，進而得以實現的。如果各機構獨立運作，原本可以實現的智慧效果便會不復存在， 原因就在于智慧效果的呈現本源是數據系統控制的結果， 而這里的數據無論是從類型到數量、從管理到呈現都將多個“母體”機構緊密地聯系在一起，因此，機構間通力合作的重要性是顯而易見的。

數據時代伴隨著實現不同數據來源的有效整理、管理和聯系， 進一步地將能夠實現特定應用的有關數據來源進行捆綁， 相關的數據技術人員合作性也因此加強。在未來數據技術的進一步發展或許給予人類更多的是潛力的限制，但盡管如此，若要保障數據科學所推動的技術發展帶給人類社會更多的便利，那么，搭建有效的系統合作橋梁仍是十分必要的。

3 數據科學對公共教育與技術研究發展的總結與未來展望

今天的人類社會縱然已經傾向數據化， 面對數據科學我們現今的研究仍然只能算是冰山一角， 未來的數據科學對于各領域的發展會進一步深入，特別的，對于公共教育領域來說， 進一步推進在數據科學背景下建立新型教育技術評估系統是有效的發展方向之一，這是因為隨著數據科學的進一步發展， 各種數據技術的不斷成熟， 導致新興的教育技術也會出現更多，那么，面對越來越多技術的呈現，能夠擁有一個能衡量相關技術標準并做出有效評估的數據技術評估系統是十分值得的。另外，對于數據科學的進一步發展，公共教育更需注重多元交叉學科的概念知識的完善， 注重學生獨立研究的能力， 注重將每一個個體培養成為能夠適用技術，善于進行團隊合作，同時能夠擁有教導、引導他人能力的人。

同樣的，對于技術研究層面，在數據科學更深層次發展過后，受人類社會所具備的特定性影響，技術研究將更趨向于日常化與生活化， 技術的呈現將更適宜人的發展方向，也正因如此，在推進技術發展隨著數據科學成熟的同時，有效數據的使用質量會不斷提升，數據技術將進一步深化演變， 給予人更多的推薦性與指導性作用， 促使數據科學能夠更加全方位地影響著人類生活，服務于人類生活。