張亮亮　薛震　薛亞奎　雷英杰

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)素養(yǎng)；案例教學；數(shù)據(jù)分析；混合式教學

中圖分類號：021 文獻標識碼：A

2012年5月，由聯(lián)合國發(fā)布的“Big Data for Development：Challenges&OpportuIuties”報告指出，大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，大數(shù)據(jù)將會對社會各個領(lǐng)域產(chǎn)生深刻的影響。作為信息技術(shù)領(lǐng)域新的產(chǎn)業(yè)方向，大數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)前沿緊密結(jié)合，大量的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目均和它有關(guān)；大數(shù)據(jù)具有天然的學科交叉的基因，對其他學科有強大滲透力。2015年8月，中共中央國務院印發(fā)的《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》指出，數(shù)據(jù)已成為國家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，大數(shù)據(jù)正日益對全球生產(chǎn)、流通、分配、消費活動以及經(jīng)濟運行機制、社會生產(chǎn)方式和國家治理能力產(chǎn)生重要影響。利用海量數(shù)據(jù)構(gòu)建模型，可以挖掘事物的變化規(guī)律，準確預測其發(fā)展趨勢，為決策提供參考，從而進行及時有效的干預。大數(shù)據(jù)時代下，數(shù)據(jù)素養(yǎng)的提升對研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在軍事領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用，作為培養(yǎng)高層次兵工類科研人員的兵工類高校，應該注重提升研究生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)。因此，本文結(jié)合長期的教學科研與實踐經(jīng)驗，探索在大數(shù)據(jù)時代下提升兵工類高校研究生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的方法。

1研究生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)素養(yǎng)是2004年由Milo Schield提出，指對數(shù)據(jù)具有敏感性、批判性，能夠合理并恰當?shù)孬@取、處理、分析倫理上使用數(shù)據(jù)的能力。大數(shù)據(jù)時代下，科學研究與數(shù)據(jù)的結(jié)合愈發(fā)緊密，研究生作為科研的后備力量，日常學習中存在科研數(shù)據(jù)需求較低、數(shù)據(jù)收集難、數(shù)據(jù)獲取成本高、數(shù)據(jù)利用率低、數(shù)據(jù)處理能力欠佳等問題，加強他們的數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育勢在必行。數(shù)據(jù)素養(yǎng)是研究生參與課題亟須具備的重要能力，良好的數(shù)據(jù)素養(yǎng)不僅有助于研究生快速高效地提供和使用數(shù)據(jù)，針對課題進行多層次分析，而且有助于提高科研產(chǎn)出和研究成果的含金量，有利于提高學校的競爭力，提升教師隊伍的整體水平。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前研究生在學習過程中不同程度地存在著數(shù)據(jù)敏感度不足、數(shù)據(jù)意識淡薄、數(shù)據(jù)獲取方法和手段較少、數(shù)據(jù)分析能力較弱等問題。因此，亟須提升研究生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)，包括培養(yǎng)其數(shù)據(jù)素養(yǎng)意識、數(shù)據(jù)收集能力、數(shù)據(jù)分析能力和數(shù)據(jù)監(jiān)護能力等。

2提升研究生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的方法

基于研究生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的現(xiàn)狀分析，尋求突破點，擬從以下五個方面進行探索以提高其數(shù)據(jù)素養(yǎng)：

2.1加強研究生收集數(shù)據(jù)的能力

數(shù)據(jù)的收集方式包括親自收集如實驗獲取、網(wǎng)絡搜索（如文本挖掘和網(wǎng)絡爬蟲）、聯(lián)系作者獲取、借助各大圖書館館藏資源及其購買的國內(nèi)外開源數(shù)據(jù)庫、利用統(tǒng)計部門官網(wǎng)（如國家統(tǒng)計局、聯(lián)合國統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、山西省統(tǒng)計局等）和行業(yè)網(wǎng)站、通過公開出版書籍和發(fā)表論文中所附帶的數(shù)據(jù)源等，其中實驗獲取曾是采用的主要手段，但該方式通常存在成本高、易重復、利用率低的缺點。因此，若能使用R語言、Python或八爪魚等軟件爬取網(wǎng)站公開的數(shù)據(jù)資料或已有文獻中的數(shù)據(jù)，并建立數(shù)據(jù)庫將其存儲起來，則不但可以節(jié)約成本，而且有助于提升科研結(jié)果的準確性。另外，在教學中，教師教學生收集數(shù)據(jù)時，應尊重知識產(chǎn)權(quán)和學術(shù)規(guī)范，在保護個人隱私的條件下進行數(shù)據(jù)共享以節(jié)約資源。

2.2參加數(shù)據(jù)分析大賽

鼓勵研究生參與數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析大賽、全國研究生SAS數(shù)據(jù)分析大賽、全國研究生數(shù)學建模競賽、全國研究生人工智能創(chuàng)新大賽等各種權(quán)威數(shù)據(jù)分析大賽以深入學習數(shù)據(jù)分析方法，鍛煉數(shù)據(jù)分析能力，提升數(shù)據(jù)素養(yǎng)，提高應用實踐水平，真正達到以賽促學、學以致用的目的。大數(shù)據(jù)時代下，獲取的數(shù)據(jù)大多由非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化的巨型數(shù)據(jù)構(gòu)成。因此需要使用包括數(shù)據(jù)可視化分析、機器學習在內(nèi)的方法對海量數(shù)據(jù)進行清洗、識別和整理，并對有價值的數(shù)據(jù)加以判斷、探索和應用，最后輸出結(jié)論形成數(shù)據(jù)多維度的分析報告。對研究生數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng)實現(xiàn)從“技能性訓練”轉(zhuǎn)向“創(chuàng)造性訓練”，達到實踐性、綜合性和開放性兼具的效果。

2.3采用案例教學

教師結(jié)合學生的專業(yè)、案例的具體背景、數(shù)據(jù)分析大賽等選取典型案例，培養(yǎng)學生獲取和分析數(shù)據(jù)的能力，讓學生掌握對應的模型、數(shù)據(jù)分析思想和方法，并強調(diào)數(shù)據(jù)科學倫理對于科學研究的規(guī)范和指導作用。同時，大數(shù)據(jù)時代下的海量數(shù)據(jù)通過傳統(tǒng)的手算或者電子計算器計算已不現(xiàn)實，必須借助軟件實現(xiàn)。因此需要學生熟練掌握1～2種常用數(shù)據(jù)分析軟件（如R語言、Python等），能夠利用它們繪制專業(yè)統(tǒng)計圖形（如點圖、扇形圖、小提琴圖、熱力地圖、社交網(wǎng)絡圖等），將數(shù)據(jù)進行可視化分析，書寫案例分析報告等。在教學中鼓勵研究生結(jié)合自身專業(yè)，搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，借助數(shù)據(jù)分析軟件進行分析，并對所得結(jié)果給出合理解釋，最后在課上進行分享交流。比如，對于測試計量技術(shù)及儀器專業(yè)，可以兵工融合數(shù)據(jù)分析案例為例，介紹相關(guān)數(shù)據(jù)收集與預處理的方法、數(shù)據(jù)挖掘的算法與實現(xiàn)等。

2.4采用項目驅(qū)動法

項目驅(qū)動法是通過讓研究生參與科研項目以促進科研實踐和知識學習的一種方法，導師主要負責指導，研究生參與項目的整個過程。對于數(shù)據(jù)分析類科研項目，研究生從撰寫申報書、建模、調(diào)研、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗和加工，到數(shù)據(jù)分析和算法設(shè)計論證，直至最后撰寫結(jié)題報告等全程參與。該方式具有很強的實踐性、綜合性和開放性，能夠大大提高研究生的動手能力和創(chuàng)新水平，實現(xiàn)啟發(fā)式的教學目標和應用型人才的培養(yǎng)目標。與傳統(tǒng)的課堂學習不同的是，參與項目后，為了完成相應任務，學生會積極主動地查閱相關(guān)資料、學習相關(guān)理論知識、與同學和老師討論交流等，其主觀能動性明顯增強，學習的興趣得到有效激發(fā)。學生在項目實踐中學習理論知識的同時，并進一步將理論知識用于實踐，實現(xiàn)了科學研究和創(chuàng)新的良性循環(huán)。

2.5利用混合式教學

充分將線上線下教學資源相結(jié)合，構(gòu)建系統(tǒng)、開放的課程體系。開設(shè)研究生公共選修課程“數(shù)據(jù)收集與可視化”，旨在使學生掌握運用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)解決科研中的問題。國內(nèi)外許多大學都開設(shè)了如“探索數(shù)據(jù)的奧秘”“數(shù)據(jù)科學技術(shù)與應用”“數(shù)據(jù)科學的統(tǒng)計基礎(chǔ)”“統(tǒng)計、大數(shù)據(jù)與生活”等系列MOOC數(shù)據(jù)素養(yǎng)課程，推薦學生學習此類課程?；贛OOC、騰訊會議、釘釘、學習通等在線課堂，學生可根據(jù)自己的專業(yè)選擇合適的內(nèi)容進行學習。學習通等在線平臺上提供有數(shù)據(jù)分析文獻、數(shù)據(jù)可視化微課和視頻、數(shù)據(jù)分析軟件知識講座、常用的一些權(quán)威數(shù)據(jù)集（如UCI數(shù)據(jù)集、阿里天池數(shù)據(jù)集、KEEL數(shù)據(jù)集等）和數(shù)據(jù)科學競賽平臺Kaggle的鏈接、數(shù)據(jù)分析微信公眾號“數(shù)據(jù)迷”鏈接、大型數(shù)據(jù)分析比賽介紹和備戰(zhàn)秘籍等資源。作為課堂教學的延伸，在線資源便于學生復習或自學，學生可以利用碎片化時間去學習，學習方式更加靈活，更有利于知識的鞏固，提高了學習效果。

基于以上五方面，以提升研究生數(shù)據(jù)素養(yǎng)為核心的“加強數(shù)據(jù)收集能力+案例教學+數(shù)據(jù)分析大賽+項目驅(qū)動+混合式教學”的“一體五翼式”培養(yǎng)模式，如下圖所示。

3教學改革效果

為檢驗教學改革的實施效果，在研究生基礎(chǔ)理論課程“數(shù)理統(tǒng)計”的教學中進行了實踐。對教改前后學生的課堂表現(xiàn)、數(shù)據(jù)分析能力、考試成績等進行了對比分析。結(jié)果表明，教改后學生能夠更積極主動地參與到教學過程中，課堂上能積極回答問題，并提出問題；課后與教師溝通探討問題的次數(shù)較多，一些學生能踴躍站到講臺上就某個問題進行分析講解，活躍了課堂氣氛，增強了師生間的互動交流，提高了教學效果。學生的學習興趣和數(shù)據(jù)分析興趣得到有效激發(fā)，軟件使用熟練程度、數(shù)據(jù)分析能力以及科研能力均有了明顯提高，申請研究生創(chuàng)新項目的成功率提高了一倍，學生的平時和期末考試成績平均分也比教改前有顯著提升。

為深入了解學生對于教改的反饋和認同度，結(jié)課后向?qū)W生發(fā)放了調(diào)查問卷，93.91%的學生認為提升了數(shù)據(jù)素養(yǎng)；89.93%的學生認為提高了創(chuàng)新意識和科研能力；98.53%的學生認為這種教學改革方式很有意義，對其幫助很大，值得深入推廣和持續(xù)下去。

4結(jié)論與探討

大數(shù)據(jù)時代背景下，數(shù)據(jù)素養(yǎng)成為研究生亟須具備的核心素養(yǎng)。本文探索了提升兵工類高校研究生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的五種方法，包括加強研究生數(shù)據(jù)收集能力、鼓勵研究生參加數(shù)據(jù)分析大賽、采用案例教學和項目驅(qū)動法、混合式教學等，并在研究生課程“數(shù)理統(tǒng)計”中進行了教改實踐。結(jié)果表明這些方法有效激發(fā)了學生的數(shù)據(jù)分析興趣，提升了學生的數(shù)據(jù)分析能力和科研水平，受到同學們的廣泛好評。今后要將這些方法推廣應用到更多的研究生數(shù)據(jù)分析類課程中，更大程度地提升研究生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)和應用創(chuàng)新水平。

*通訊作者：張亮亮（1978— ），女，漢族，山西運城人，博士，講師，研究方向：矩陣分析與數(shù)據(jù)降維。