提升數據素養的學習平臺構建方法

王 旭，趙 婭，朱曉敬

（東北石油大學計算機與信息技術學院，黑龍 江大慶 163000）

在“萬物皆可數據化”的時代，如何高效地獲取數據，分辨數據的質量，是每個人在大數據時代發展中都要面臨和解決的問題，這就需要具備一定的“數據素養”來適應時代發展的需求[1]。目前，我國現有的提升學習者的數據素養培養模式主要有課程教育、專題講座等，雖然不同形式側重內容不同，但都是以培養學習者的數據素養為最終目的[2]。由于疫情影響，傳統的教學無法開展，以至于現有的數據素養培養模式不能完全滿足學習者的需要[3]。隨著網課的興起，線上教育已成為后疫情時代的常態化學習方式[4]。在此背景下，只有實現數據素養教育途徑線上化，才能更好地滿足學習者的學習需求[5]。目前，國內現有的數據素養平臺一類是面向高校的圖書館數據素養服務平臺[6]。但是，開展實用化數據素養教育的高校圖書館較少，缺少對資源的有效整合，很難建立起具有影響力的數據素養教育服務體系。另一類是開放的數據素養學習平臺，但學習模式比較單一，通常以網絡視頻教學，內容只限于理論層面，不利于學習者的數據操作能力培養[7]。針對以上現象，研究設計了一款基于數據素養的學習平臺。依據數據素養培養目標，平臺設置多個模塊，可以滿足學習者從數據獲取到利用等各個階段學習需求。平臺以數據素養的多個層面設計服務模式和學習內容，提供全方位的一站式學習服務，學習者僅需通過該平臺就可以實現基本的數據素養學習。

1 數據素養

1.1 數據素養的涵義

數據素養作為一種新的素養，近些年得到了各行各業研究人員的廣泛關注。通過查閱國內外相關文獻發現，數據素養最早起源于國外，它并不是一個全新的事物，其由來主要與統計素養和信息素養有關，是在統計素養和信息素養的基礎上，通過對統計素養外延的擴大、信息素養內涵的擴展而形成的一種新的概念[8]。關于數據素養，各國的研究人員給出的定義或概念并不相同，目前尚未有統一的定義或概念。數據素養內容上大致可以分為三個層面：意識層面的數據素養、知識層面的數據素養、能力層面的數據素養[9]。具體指科學的數據獲取、數據組織和管理、數據處理、數據分析、數據創新利用等方面的能力，以及在數據的獲取和發布過程中的數據倫理道德與行為規范[10]。根據《世界經濟論壇最新發布的未來工作報告》顯示：由于全球范圍內的疫情擴散加快了信息技術相關工作迭代更新，新技術的應用速度在一些領域進一步加快。但是，大數據等技術依然是重點發展方向[11]。領英公司最近幾年公布的一份職業報告表明，在位居前十的熱門職業種類中，如數據分析師、軟件工程師、投資分析師、平面設計員等職業，都要求從業人員具有深厚的數據素養[11]。由此可見，在新技術革命背景下，國民數據素養的提升已經成為各國增強國家競爭力，提升經濟水平的一個主要趨勢。

1.2 數據素養與學習平臺的關系

數據素養是一種由多層次的數據能力構成的核心能力，形成良好的數據素養并非一朝一夕的事情，而是一個長期學習發展的過程。線下的數據素養培養需要學習者在特定的時間和地點學習固定的知識，并且隨著課程的完成，數據素養的培養也隨之結束，后續的學習完全需要學習者自行摸索，這樣的數據素養培養模式在一定程度上造成了學習者的不便，更不利于學習者的數據素養形成。而利用線上學習平臺提升學習者的數據素養，學習者可以自主安排學習時間、地點、學習內容等，可以滿足學習者在課余時間的數據素養學習需要，讓學習的方式更加人性化。平臺功能模塊設計的靈活性更加適合不同的數據能力培養，通過有針對性地對功能模塊設計可以滿足學習者對數據素養學習的不同需求。同時，平臺還可以追蹤學習者的學習情況，依據學習者在平臺上的行為數據，在后臺及時調整平臺的學習內容，保證提供的學習內容更具有針對性。因此，以學習平臺的形式培養學習者數據素養不僅可以提高學習效果，而且能滿足學習者長期學習的需要，符合數據素養形成的標準。數據素養與學習平臺的有效結合，將是培養學習者數據素養的一個重要途徑。

2 數據素養平臺構建

2.1 構建目標

構建基于數據素養的學習平臺，目的在于整合數據素養相關知識，幫助學習者通過線上學習的形式學習到數據素養的知識，了解相關熱點信息、形成數據意識、掌握數據分析方法、學會利用數據，提升數據素養的各方面能力。以線上學習的形式打破傳統的面對面數據素養學習的局面，滿足學習者在課余時間進行數據素養的學習需要。學習者在完成線下的數據素養學習外，可以通過平臺進行練習，達到鞏固學習效果。同時，平臺也可以滿足教師對學習者的數據素養提升情況進行跟蹤的需要等。通過構建數據素養的學習平臺，為學習者提供更加便捷的數據素養學習服務。

2.2 功能模塊設計

基于數據素養的學習平臺，包括動態信息、精品課程、資源平臺、學習檢驗、互動論壇、站外鏈接六大功能模塊，如圖1 所示。

圖1 平臺主要功能模塊

1）動態信息模塊。該模塊包括發布站內公告、數據素養相關熱點、領域前沿等。在該模塊下，學習者可以了解數據素養的最新動態信息，通過對數據素養動態信息閱讀學習，有利于轉化學習思維，培養數據意識的形成。

2）精品課程模塊。該模塊包括數據素養公開課、數據素養講座等，在課程中包含了數據素養不同層面的知識，如數據分析方法、數據處理、數據利用等。該模塊下可以滿足零基礎的學習者的學習需要，同時可以幫助已有經驗的學習者完善知識體系。

3）資源平臺模塊。該模塊包括學習工具、數據包兩部分。學習工具主要為數據分析處理軟件、在線處理數據平臺等，如Python、R 語言、在線數據可視化分析BDP 等。在該模塊下學習者可以下載軟件安裝包或者通過跳轉至在線處理平臺等形式使用數據分析工具。數據包的設置主要為學習者提供大量且多樣的數據信息，便于學習者利用多樣的數據信息進行分析處理，掌握多種數據處理方法。

4）學習檢驗模塊。該模塊主要包括在線測試、在線練習兩部分。測試和練習的內容為數據素養的基礎知識，包括數據意識、數據獲取、數據分析、數據倫理道德等。實際操作的檢驗上，學習者利用給出的數據完成情景模擬試題，在這部分學習者可以將處理好的數據結果進行上傳，對比系統給出的數據結果，以檢驗完成情況。在該模塊下學習者通過測試和練習，可以了解自身的數據素養情況。

5）互動論壇模塊。該模塊包括在線問答、投稿交流等，在該模塊下學習者間可以對數據素養相關信息進行溝通交流，發表觀點和意見，對不明確的知識進行提問或投稿等。通過該模塊有助于學習者解決在數據素養學習過程中遇到的問題，同時有利于學習者數據素養的提升。

6）站外鏈接模塊。該模塊包括公開的數據統計網站、優質數據素養學習網站等。在該模塊下學習者可以跳轉至公開的數據統計網站進行數據獲取，或者可以按照鏈接主題的形式自行搜索，通過站外鏈接可以滿足學習者對真實數據獲取的需要。

2.3 數據庫設計

在平臺設計中，數據庫是必不可少的一環，特別是在后臺和前端都要求實時交互的情況下，數據庫的設計將會影響到整個平臺的性能[12]。通過對不同數據庫的比較，數據素養的學習平臺選擇了MySQL數據庫。MySQL 作為一個開放的數據庫不僅有速度快、易操作等特點，而且可移植性好、穩定性高，是一種支持多線程的關系型數據庫，可以為多種編程語言提供接口[13]。該研究根據數據庫的設計要求，從數據分析開始，逐步展開細化，運用面向數據的數據庫設計，兼顧了數據庫間的關系和數據庫的結構，同時考慮到用戶對平臺的使用情況，從而提升數據庫的使用效率[14]。根據平臺需要，數據庫設計如下，E-R如圖2 所示。

圖2 平臺E-R圖

1）用戶表。主要用于存儲注冊該平臺的用戶信息，包括了id、賬號、密碼、姓名、性別、郵件、照片等。

2）管理員表。主要用于管理用戶和平臺權限，包括用戶的id、賬號、密碼，權限表包括權限編號、權限名稱以及權限描述。

3）留言板表。主要用于存儲用戶在平臺中的互動交流信息，包括留言編號、留言內容、發布時間等。

4）課程表。主要用于存儲數據素養相關的視頻數據信息，包括課程編號、課程名稱、課程描述以及發布時間等。

5）資源表。主要用于存儲學習工具和數據包信息，包括資源編號、資源描述和資源地址等。

6）文章表。主要用于存儲在動態信息模塊下發布的數據素養的熱點和前沿等，包括作者、文章標題、文章編號和文章內容等。

7）公告表。主要用于存儲在動態信息模塊下發布站內公告，包括公告編號、公告標題、公告內容和發布時間等。

8）題庫表。主要用于存儲數據素養的習題信息，包括了的題項編號、類型、題目、選項和答案等。

3 平臺實施效果與評價

3.1 平臺實現

基于數據素養的學習平臺采用B/S 架構模式，使用解釋型語言PHP 作為后臺開發語言，前臺網頁使用結構化語言HTML5 進行編寫，在頁面樣式上使用CSS 進行渲染，頁面使用Javascrip 添加交互行為，采用速度快、性能穩定的Apache 作為WEB 服務器，實現效果如圖3、圖4 所示。

圖4 學習檢驗模塊展示

在平臺的導航欄分別設置首頁、動態信息、精品課程、資源平臺、學習檢驗、互動論壇、站外鏈接等，便于學習者能夠快速找到目標欄目。主界面設置五個功能模塊，第一個為精品課程，在該模塊下直接展示了最新的課程資源，學習者直接點擊便可觀看視頻。第二個為動態信息、第三個為公告，這兩個功能模塊上發布的信息都具有較強的時效性，所以主界面設置這兩個模塊的目的在于方便學習者登入平臺后，可以第一時間掌握最新的數據素養動態信息和站內公告。第四個為學習工具、第五個為站外鏈接，這兩個功能模塊是學習者較為常用的功能，同時模塊上的內容比較固定，所以將這兩個功能模塊設置在主界面，便于學習者可以快速跳轉至相應的頁面。

在學習檢驗模塊的基礎上，設計了一系列的實踐活動，旨在提高學習者對數據的實際操作能力，使學生者能夠把所學的理論知識融入到實踐中，并轉化為自己的實際操作技能。學習者在該模塊下可以針對給出的實際問題，在模塊內下載需要分析的數據，通過分析后上傳答案。用這樣的方法來提升數據素養，既可以提高學習者在實際數據中的解決問題能力，又可以檢驗學習者數據素養的掌握情況。

3.2 測試與評價

平臺構建完成后需要進行測試，平臺測試在計算機硬件環境下，用戶端選用Windows 7 以上操作系統。采用黑白盒測試方法，測試各模塊的運行狀態及平臺的性能指標，保證平臺的可用性、容錯性以及運行的穩定性[15]。平臺中各模塊功能測試選用可以在任何平臺都能運行的QTP 測試工具，測試模塊選取動態信息、精品課程、資源平臺、學習檢驗、互動論壇、站外鏈接六個模塊，通過測試各功能模塊可以正常運行，能達到預期結果。在平臺性能測試方面，平臺在長時間運行下，各模塊運行狀態正常，可以獨立運行，無異常情況。平臺操作上流暢連貫，無卡頓現象。綜合上述測試，平臺在可持續性和穩定性等方面較好，較好地達到了設計要求，實現了預定的平臺功能。

為了檢驗平臺的實際使用效果，選取了東北石油大學教育技術學、電子信息等專業58 名學生作為平臺使用的實驗對象，實驗為期一個月。首先，為了確保實驗結果的可靠性，在實驗開始前，將設計好的數據素養調查問卷通過問卷星平臺發放給實驗對象，來檢驗實驗對象數據素養的起始狀態。問卷內容是以數據意識、數據獲取、數據分析、數據處理、數據利用、數據倫理道德六個維度進行設計。將回收的問卷作為實驗前測，然后展開實驗，實驗結束后再次發放數據素養問卷，將回收的問卷作為實驗后測。最后將實驗前測與后測的數據導入到SPSS 中，采用配對樣本檢驗方法，從數據素養的不同維度進行分析[16]。分析結果如表1 所示，結果表明實驗對象數據素養各維度的平均值均有提高且提高明顯，顯著性Sig.值均為0，小于0.01，說明實驗對象的數據素養提升非常顯著。

表1 配對樣本檢驗結果

關于測試結果展現出的該平臺在提升數據素養方面的優勢，給出以下簡要分析。在動態信息模塊上匯集了數據素養領域最新熱點，讓學習者了解了數據素養的重要性，豐富了學習者對數據的認識。在課程模塊設置了從易到難的數據素養各類視頻，滿足了學習者對數據素養從初識到掌握的各個階段學習。在學習檢驗方面，設置了從簡單到困難不同程度的基礎知識練習和實踐操作練習，學習者在練習中逐步提高難度，并將資源平臺中各種分析工具、數據包以及站外鏈接中的公開數據相結合展開分析，讓學習者的數據獲取、分析和利用等能力均得到了訓練。學習者通過在平臺上的學習，發揮了數據真正的價值，發掘了其以數據為導向解決問題的能力，提升了數據素養水平。

除問卷調查法外，還結合了訪談法對實驗對象進行平臺的使用體驗調查，綜合分析后得到以下結論，使用者反饋頁面清晰、操作簡單，能夠在導航欄的引導下準確找到相應模塊，各個功能模塊整體使用效果較好。該平臺能夠較好地滿足學習者數據素養的學習需要，可以投入使用。

4 結束語

數據素養是當今社會發展的核心能力，在大數據時代，以數據驅動問題、發現問題、解決問題，是培養高素質人才的必然選擇。該研究從線上學習的視角設計了基于數據素養的學習平臺，彌補了后疫情時代數據素養線下教育中存在的不足。該平臺針對數據素養中各項能力進行了相應的模塊設計，通過測試結果表明，該平臺能夠滿足學習者據素養學習的基本需求，為提高學習者的數據素養提供了一種有效的途徑，并為今后的數據素養教育的發展奠定了基礎，是一種有較大潛力值得推薦的一種數據素養提升方法。