數據科學在信息技術教育中的體系梳理

王愛勝

現代化技術的數據科學是一門新興學科，包括研究如何利用數據學習知識，并挖掘有價值的數據生成數據產品等。在以往的信息技術教育中，數據科學并沒有得到明晰體現，而在《普通高中信息技術課程標準（2017年版，2020年修訂）》推出后，則有了大量的顯性表現。

數據科學在中小學信息技術教育中的內容表現

數據科學在中小學信息技術教育中，一般有兩個層次的內容表現：①為獲得能夠從數據中提取有用知識的一系列“應用型”（也包含思維培養）的技能和技術而去學習有關的應用軟件（計算器、電子表格、數據庫應用系統以及一些特殊的軟件）;②為獲得能夠從數據中提取有用知識的一系列“創新型”（也包含高階思維）的技能和技術（算法設計、程序設計、人工智能開發等）。

數據科學在高中信息技術教育中的模塊劃分

數據科學在高中信息技術教育中，顯性內容主要劃分為五個模塊，分別概述如下。

在必修課程“模塊1：數據與計算”“模塊2：信息系統與社會”中，以數據、信息、知識為基礎，在數據獲取、數據清理、數據挖掘、數據可視化表達、數據分析、算法與程序設計、大數據、人工智能的機器學習、數據庫系統的應用與開發、基于信息系統的數據處理與傳輸以及信息安全（包含數據安全）等方面，都非常具體，以算法與程序設計為主進行數據計算與數據庫設計，并涉及應用軟件與人工智能等多個領域。

在選擇性必修“模塊1：數據與數據結構”中，以數據、數據結構為基礎，包括數據模型的構建，通過排序、迭代、遞歸等高級算法編程實現數據存儲、數據排序與查找等，通過數組、鏈表、隊列、棧、樹等進行編程現實。在“模塊3：數據管理與分析”中，通過數據管理與分析技術、數據庫管理技術應用與設計，對數據特征、數據價值、數據管理思想與分析方法進行認知。

數據科學在不同學段信息技術教育中的方向梳理

受高中信息技術課標的影響，數據科學在基礎教育中必定會被強化，結合信息技術中的數據現象、原理、技術與表達，會體現科學層面的認知與技術層面的操作。

高中課程的實施，目前在編程教育、大數據教育方面進展迅速，但是局限于表層化的內容處理和單純的程序語言學習的現象還很普遍。未來的發展主要會有三個方向：第一，編程從基本算法的學習向數據科學發展，數學建模與算法優化深入結合，因義教階段算法、數據初步學習會對高中教學形成沖擊，高中生教育不會再過度重復義教內容學習;第二，大數據向生活中問題的解決發展，利用數據來發現問題、解決問題、創新思維;第三，數據產品成為一般數字化作品的高階發展，以數據模型、數據編程、數據結論以及數據應用等為特點的數據作品也許會成為學生更時尚高端的作品。

數據科學是信息技術、信息科學教育的一個領域，也并非全部，但是它更具基礎性，也是新興的發展方向之一，是信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任學科核心素養有效達成的重要內容。