陳志剛

【摘 要】探討了大數(shù)據(jù)時代背景下“數(shù)據(jù)”能力對各專業(yè)大學生的意義。接著從數(shù)據(jù)處理相關理論知識，計算機能力和實際解決問題能力三個方面，分析了現(xiàn)有教育體系的不足，針對性地提出大學教育中應加強應用統(tǒng)計理論的學習，掌握主流的數(shù)據(jù)處理語言（如R）和加強在畢業(yè)設計中“數(shù)據(jù)”應用。

【關鍵詞】大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理；計算機能力；解決問題能力

一、大數(shù)據(jù)時代的定義

隨著信息技術的迅猛發(fā)展，當今社會已進入大數(shù)據(jù)時代。大數(shù)據(jù)是指無法在可容忍的時間內用傳統(tǒng)IT 技術和軟硬件工具對其進行感知、獲取、管理、處理和服務的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)具有體量浩大、模態(tài)繁多、生成快速和價值巨大但密度很低等特點 [1]。每天各行各業(yè)中都產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，2011年全球被創(chuàng)建和復制的數(shù)據(jù)總量為1.8ZB（10的21次方），遠遠超過人類有史以來所有印刷材料的數(shù)據(jù)總量（200PB）[2]。對數(shù)據(jù)的處理和分析，挖掘和運用已經(jīng)成為幾乎每一個行業(yè)的基本職能之一。有效的使用這些數(shù)據(jù)將會極大促進國家和社會發(fā)展，加快經(jīng)濟增長，并為科學界提供了新的研究方法。

二、“數(shù)據(jù)”能力在大學教育中的地位

在我國大學教育中大數(shù)據(jù)的影響力正在體現(xiàn)。許多著名高校如北京，清華，人民大學，復旦大學和中南大學等都開設了數(shù)據(jù)科學相關專業(yè)。大數(shù)據(jù)的影響力體現(xiàn)在整個社會領域，幾乎每一個大學專業(yè)都會與大數(shù)據(jù)打交道。應用學科領域中，在經(jīng)濟與管理領域，通過收集大量數(shù)據(jù)，運用統(tǒng)計和計量的方法進行實證研究。在計算機領域，通過數(shù)據(jù)了解用戶的行為模型，挖掘有用的顧客信息。在生物領域，通過數(shù)據(jù)幫助生物學家正確地準備實驗，進行實驗，驗證實驗結論，并正確解釋實驗結果，更好理解復雜的生物醫(yī)學現(xiàn)象和確定藥品療效。在工程領域，通過工程和制造中各種數(shù)據(jù)，進行實驗設計，質量控制，過程控制，可靠性工程和系統(tǒng)動力學識別等。即使對純理論的學科，大數(shù)據(jù)依然發(fā)揮著重要作用。如在物理研究中，通過大數(shù)據(jù)驗證微觀系統(tǒng)的概率特性，解釋和定量描述許多復雜現(xiàn)象如超導性，超流動性，湍流和液體的結構特征。甚至在文學和歷史領域也可以運用大數(shù)據(jù)來掌握作者寫作風格分析，對歷史事件進行分析等。無論是國家政府部門、企事業(yè)單位、科研團體還是個人等，數(shù)據(jù)分析都是進行決策的前提條件，因此數(shù)據(jù)分析相關技能也有廣泛的就業(yè)面。全球的數(shù)據(jù)相關工作需求量一直很大。根據(jù)LinkedIn勞動力報告，在美國專業(yè)數(shù)據(jù)分析人員需求比五年前增長六倍，數(shù)據(jù)分析師將成為未來五年內最熱門的職位。IBM研究報告也預測，到2020年美國數(shù)據(jù)科學家、數(shù)據(jù)開發(fā)人員和數(shù)據(jù)工程師的年需求將導致70萬新職位。

三、“數(shù)據(jù)”能力的培養(yǎng)體系設計

數(shù)據(jù)分析和處理能力是所有現(xiàn)代大學生必備的一項技能。數(shù)據(jù)分析是一個復雜的過程，包括從獲得數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，展示數(shù)據(jù)，解釋和分析數(shù)據(jù)，及結論的解釋，這些都需要通過具有專業(yè)技能人才來完成。在大數(shù)據(jù)時代背景下，有必要針對性加強現(xiàn)有教育體系中“數(shù)據(jù)”能力培養(yǎng)，進一步提高所有大學生的“數(shù)據(jù)”能力。具體來說，作者認為有三個主要方面，加強應用統(tǒng)計理論的學習，掌握主流的數(shù)據(jù)處理語言（如R）和在畢業(yè)設計中加強大數(shù)據(jù)應用。

（1）加強應用統(tǒng)計理論的學習

現(xiàn)在本科生開設有概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程，但所給的學時均較少，設計內容較多。在數(shù)據(jù)分析領域中，存在大量的統(tǒng)計相關理論，較短的學時無法使得學生對統(tǒng)計有一個充分的了解。大多數(shù)課程只是側重于概率理論的講解。而到專業(yè)課領域，專業(yè)老師更偏重于實際運用。培養(yǎng)過程中只強調了概率理論和應用。學生缺乏從理論到模型，再從模型到實際運用的環(huán)節(jié)。他們經(jīng)常熟練的運用計算機軟件，搜集大量的數(shù)據(jù)，得到一堆分析結果。卻并不理解分析結果的理論背景和意義。導致經(jīng)常胡亂理解“數(shù)據(jù)”的分析結果，得到不準確的結論，有時甚至是錯誤的。學生不僅要了解數(shù)理統(tǒng)計模型中如何運用概率論的知識，也要掌握如何運用數(shù)理統(tǒng)計模型解決實際問題。可以大幅增加概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程的學時，由多名老師組成課題組。每個老師分別側重一部分內容，如概率論，數(shù)理統(tǒng)計模型，專業(yè)領域數(shù)據(jù)的處理和應用等。并且課程組要一起制定教學大綱，特別注意各部分內容的銜接。

（2）掌握主流的數(shù)據(jù)處理語言（如R）

數(shù)據(jù)處理過程中，所有步驟都需要通過計算機完成?，F(xiàn)有的教學體系中，大多數(shù)通過c語言來傳授編程的思想。在專業(yè)課中采用本專業(yè)特有的軟件來進行數(shù)據(jù)分析。在信息時代，誕生了一門專門進行數(shù)據(jù)處理的語言R。R是一套由數(shù)據(jù)操作、計算和圖形展示功能整合而成的套件。包括：有效的數(shù)據(jù)存儲和處理功能，一套完整的數(shù)組計算操作符，完整體系的數(shù)據(jù)分析工具，強大圖形功能等[3]。R語言具有很多優(yōu)秀的性質：首先它是一個開源免費的軟件，吸引力大量的使用用戶，許多統(tǒng)計學家為其提供服務。目前它是發(fā)展最快，用戶量增加最多的統(tǒng)計軟件。擁有上萬不同統(tǒng)計功能的程序包，并且仍然不斷增加。新出現(xiàn)的統(tǒng)計算法首選通過R發(fā)布。其次它是一門編程語言，通過編程可以解決所有統(tǒng)計方面的問題，而不需要針對不同問題采用特殊的專業(yè)統(tǒng)計軟件。這些特點決定了R語言非常適合大學教學使用，在計算機能力培養(yǎng)方面實現(xiàn)了從編程到統(tǒng)計運用的統(tǒng)一。

（3）在畢業(yè)設計中加強大數(shù)據(jù)應用

盡管通過大學四年的學習，學生具有了與“數(shù)據(jù)”打交道基本知識和能力。但是“數(shù)據(jù)”的處理是一個非常復雜的過程，存在大量的相關統(tǒng)計知識和相應的軟件實現(xiàn)過程，以及實際問題中的各種不確定性。沒有人可以完全掌握所有的統(tǒng)計知識，預知解決問題中的所有困難，當大學生通過前三年的學習掌握了基本的“數(shù)據(jù)”處理理論和技能時。進一步需要真實地解決一個現(xiàn)實問題。需要學生自己去設計調查方案或實驗，收集數(shù)據(jù)。選取適合的統(tǒng)計模型，理解模型的作用、自學所涉及的概率和統(tǒng)計知識。嘗試運用數(shù)據(jù)去發(fā)現(xiàn)或解決問題。通過實際運用過程加強學生對“數(shù)據(jù)”的理論和處理流程的理解，對于“數(shù)據(jù)”能力的提高是十分必要和至關重要的。在畢業(yè)設計中，要強調問題為真實和源自于實際。引導學生采取用“數(shù)據(jù)”說話的方法解決問題。

四、結束語

在大數(shù)據(jù)時代背景下，本文首先分析了“數(shù)據(jù)”能力對各專業(yè)大學生的意義。接著從數(shù)據(jù)處理相關理論知識，計算機能力和實際解決問題能力三個方面，探討了現(xiàn)有教育體系的不足，并針對性的提出三方面的解決措施：應加強應用統(tǒng)計理論的學習，掌握主流的數(shù)據(jù)處理語言（如R）和加強在畢業(yè)設計中大數(shù)據(jù)應用。

【參考文獻】

[1]李國杰， 程學旗. 大數(shù)據(jù)研究：未來科技及經(jīng)濟社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略領域—大數(shù)據(jù)的研究現(xiàn)狀與科學思考[J]. 中國科學院院刊， 2012， 27（6）：647-657.

[2] Gantz J， Reinsel D， Gantz B J. Extracting Value from Chaos[M]. International Data Corporation and EMC， 2011.

[3]李強. R語言融入數(shù)學專業(yè)課程教學的探索與實踐[J]. 高教學刊， 2015（9）：24-24.