王 旭,趙 婭,朱曉敬
(東北石油大學(xué)計算機與信息技術(shù)學(xué)院,黑龍 江大慶 163000)
在“萬物皆可數(shù)據(jù)化”的時代,如何高效地獲取數(shù)據(jù),分辨數(shù)據(jù)的質(zhì)量,是每個人在大數(shù)據(jù)時代發(fā)展中都要面臨和解決的問題,這就需要具備一定的“數(shù)據(jù)素養(yǎng)”來適應(yīng)時代發(fā)展的需求[1]。目前,我國現(xiàn)有的提升學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)模式主要有課程教育、專題講座等,雖然不同形式側(cè)重內(nèi)容不同,但都是以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)素養(yǎng)為最終目的[2]。由于疫情影響,傳統(tǒng)的教學(xué)無法開展,以至于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)模式不能完全滿足學(xué)習(xí)者的需要[3]。隨著網(wǎng)課的興起,線上教育已成為后疫情時代的常態(tài)化學(xué)習(xí)方式[4]。在此背景下,只有實現(xiàn)數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育途徑線上化,才能更好地滿足學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求[5]。目前,國內(nèi)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)素養(yǎng)平臺一類是面向高校的圖書館數(shù)據(jù)素養(yǎng)服務(wù)平臺[6]。但是,開展實用化數(shù)據(jù)素養(yǎng)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(shù)據(jù)素養(yǎng)教育服務(wù)體系。另一類是開放的數(shù)據(jù)素養(yǎng)學(xué)習(xí)平臺,但學(xué)習(xí)模式比較單一,通常以網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué),內(nèi)容只限于理論層面,不利于學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)操作能力培養(yǎng)[7]。針對以上現(xiàn)象,研究設(shè)計了一款基于數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)平臺。依據(jù)數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo),平臺設(shè)置多個模塊,可以滿足學(xué)習(xí)者從數(shù)據(jù)獲取到利用等各個階段學(xué)習(xí)需求。平臺以數(shù)據(jù)素養(yǎng)的多個層面設(shè)計服務(wù)模式和學(xué)習(xí)內(nèi)容,提供全方位的一站式學(xué)習(xí)服務(wù),學(xué)習(xí)者僅需通過該平臺就可以實現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)素養(yǎng)學(xué)習(xí)。
數(shù)據(jù)素養(yǎng)作為一種新的素養(yǎng),近些年得到了各行各業(yè)研究人員的廣泛關(guān)注。通過查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),數(shù)據(jù)素養(yǎng)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(tǒng)計素養(yǎng)和信息素養(yǎng)有關(guān),是在統(tǒng)計素養(yǎng)和信息素養(yǎng)的基礎(chǔ)上,通過對統(tǒng)計素養(yǎng)外延的擴大、信息素養(yǎng)內(nèi)涵的擴展而形成的一種新的概念[8]。關(guān)于數(shù)據(jù)素養(yǎng),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(tǒng)一的定義或概念。數(shù)據(jù)素養(yǎng)內(nèi)容上大致可以分為三個層面:意識層面的數(shù)據(jù)素養(yǎng)、知識層面的數(shù)據(jù)素養(yǎng)、能力層面的數(shù)據(jù)素養(yǎng)[9]。具體指科學(xué)的數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)組織和管理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)創(chuàng)新利用等方面的能力,以及在數(shù)據(jù)的獲取和發(fā)布過程中的數(shù)據(jù)倫理道德與行為規(guī)范[10]。根據(jù)《世界經(jīng)濟論壇最新發(fā)布的未來工作報告》顯示:由于全球范圍內(nèi)的疫情擴散加快了信息技術(shù)相關(guān)工作迭代更新,新技術(shù)的應(yīng)用速度在一些領(lǐng)域進(jìn)一步加快。但是,大數(shù)據(jù)等技術(shù)依然是重點發(fā)展方向[11]。領(lǐng)英公司最近幾年公布的一份職業(yè)報告表明,在位居前十的熱門職業(yè)種類中,如數(shù)據(jù)分析師、軟件工程師、投資分析師、平面設(shè)計員等職業(yè),都要求從業(yè)人員具有深厚的數(shù)據(jù)素養(yǎng)[11]。由此可見,在新技術(shù)革命背景下,國民數(shù)據(jù)素養(yǎng)的提升已經(jīng)成為各國增強國家競爭力,提升經(jīng)濟水平的一個主要趨勢。
數(shù)據(jù)素養(yǎng)是一種由多層次的數(shù)據(jù)能力構(gòu)成的核心能力,形成良好的數(shù)據(jù)素養(yǎng)并非一朝一夕的事情,而是一個長期學(xué)習(xí)發(fā)展的過程。線下的數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)需要學(xué)習(xí)者在特定的時間和地點學(xué)習(xí)固定的知識,并且隨著課程的完成,數(shù)據(jù)素養(yǎng)的培養(yǎng)也隨之結(jié)束,后續(xù)的學(xué)習(xí)完全需要學(xué)習(xí)者自行摸索,這樣的數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)模式在一定程度上造成了學(xué)習(xí)者的不便,更不利于學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)素養(yǎng)形成。而利用線上學(xué)習(xí)平臺提升學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)素養(yǎng),學(xué)習(xí)者可以自主安排學(xué)習(xí)時間、地點、學(xué)習(xí)內(nèi)容等,可以滿足學(xué)習(xí)者在課余時間的數(shù)據(jù)素養(yǎng)學(xué)習(xí)需要,讓學(xué)習(xí)的方式更加人性化。平臺功能模塊設(shè)計的靈活性更加適合不同的數(shù)據(jù)能力培養(yǎng),通過有針對性地對功能模塊設(shè)計可以滿足學(xué)習(xí)者對數(shù)據(jù)素養(yǎng)學(xué)習(xí)的不同需求。同時,平臺還可以追蹤學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況,依據(jù)學(xué)習(xí)者在平臺上的行為數(shù)據(jù),在后臺及時調(diào)整平臺的學(xué)習(xí)內(nèi)容,保證提供的學(xué)習(xí)內(nèi)容更具有針對性。因此,以學(xué)習(xí)平臺的形式培養(yǎng)學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)素養(yǎng)不僅可以提高學(xué)習(xí)效果,而且能滿足學(xué)習(xí)者長期學(xué)習(xí)的需要,符合數(shù)據(jù)素養(yǎng)形成的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)素養(yǎng)與學(xué)習(xí)平臺的有效結(jié)合,將是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)素養(yǎng)的一個重要途徑。
構(gòu)建基于數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)平臺,目的在于整合數(shù)據(jù)素養(yǎng)相關(guān)知識,幫助學(xué)習(xí)者通過線上學(xué)習(xí)的形式學(xué)習(xí)到數(shù)據(jù)素養(yǎng)的知識,了解相關(guān)熱點信息、形成數(shù)據(jù)意識、掌握數(shù)據(jù)分析方法、學(xué)會利用數(shù)據(jù),提升數(shù)據(jù)素養(yǎng)的各方面能力。以線上學(xué)習(xí)的形式打破傳統(tǒng)的面對面數(shù)據(jù)素養(yǎng)學(xué)習(xí)的局面,滿足學(xué)習(xí)者在課余時間進(jìn)行數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)需要。學(xué)習(xí)者在完成線下的數(shù)據(jù)素養(yǎng)學(xué)習(xí)外,可以通過平臺進(jìn)行練習(xí),達(dá)到鞏固學(xué)習(xí)效果。同時,平臺也可以滿足教師對學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)素養(yǎng)提升情況進(jìn)行跟蹤的需要等。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)平臺,為學(xué)習(xí)者提供更加便捷的數(shù)據(jù)素養(yǎng)學(xué)習(xí)服務(wù)。
基于數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)平臺,包括動態(tài)信息、精品課程、資源平臺、學(xué)習(xí)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(tài)信息模塊。該模塊包括發(fā)布站內(nèi)公告、數(shù)據(jù)素養(yǎng)相關(guān)熱點、領(lǐng)域前沿等。在該模塊下,學(xué)習(xí)者可以了解數(shù)據(jù)素養(yǎng)的最新動態(tài)信息,通過對數(shù)據(jù)素養(yǎng)動態(tài)信息閱讀學(xué)習(xí),有利于轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)思維,培養(yǎng)數(shù)據(jù)意識的形成。
2)精品課程模塊。該模塊包括數(shù)據(jù)素養(yǎng)公開課、數(shù)據(jù)素養(yǎng)講座等,在課程中包含了數(shù)據(jù)素養(yǎng)不同層面的知識,如數(shù)據(jù)分析方法、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)利用等。該模塊下可以滿足零基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需要,同時可以幫助已有經(jīng)驗的學(xué)習(xí)者完善知識體系。
3)資源平臺模塊。該模塊包括學(xué)習(xí)工具、數(shù)據(jù)包兩部分。學(xué)習(xí)工具主要為數(shù)據(jù)分析處理軟件、在線處理數(shù)據(jù)平臺等,如Python、R 語言、在線數(shù)據(jù)可視化分析BDP 等。在該模塊下學(xué)習(xí)者可以下載軟件安裝包或者通過跳轉(zhuǎn)至在線處理平臺等形式使用數(shù)據(jù)分析工具。數(shù)據(jù)包的設(shè)置主要為學(xué)習(xí)者提供大量且多樣的數(shù)據(jù)信息,便于學(xué)習(xí)者利用多樣的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理,掌握多種數(shù)據(jù)處理方法。
4)學(xué)習(xí)檢驗?zāi)K。該模塊主要包括在線測試、在線練習(xí)兩部分。測試和練習(xí)的內(nèi)容為數(shù)據(jù)素養(yǎng)的基礎(chǔ)知識,包括數(shù)據(jù)意識、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)倫理道德等。實際操作的檢驗上,學(xué)習(xí)者利用給出的數(shù)據(jù)完成情景模擬試題,在這部分學(xué)習(xí)者可以將處理好的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行上傳,對比系統(tǒng)給出的數(shù)據(jù)結(jié)果,以檢驗完成情況。在該模塊下學(xué)習(xí)者通過測試和練習(xí),可以了解自身的數(shù)據(jù)素養(yǎng)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(xué)習(xí)者間可以對數(shù)據(jù)素養(yǎng)相關(guān)信息進(jìn)行溝通交流,發(fā)表觀點和意見,對不明確的知識進(jìn)行提問或投稿等。通過該模塊有助于學(xué)習(xí)者解決在數(shù)據(jù)素養(yǎng)學(xué)習(xí)過程中遇到的問題,同時有利于學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)素養(yǎng)的提升。
6)站外鏈接模塊。該模塊包括公開的數(shù)據(jù)統(tǒng)計網(wǎng)站、優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)素養(yǎng)學(xué)習(xí)網(wǎng)站等。在該模塊下學(xué)習(xí)者可以跳轉(zhuǎn)至公開的數(shù)據(jù)統(tǒng)計網(wǎng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)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(xué)習(xí)者對真實數(shù)據(jù)獲取的需要。
在平臺設(shè)計中,數(shù)據(jù)庫是必不可少的一環(huán),特別是在后臺和前端都要求實時交互的情況下,數(shù)據(jù)庫的設(shè)計將會影響到整個平臺的性能[12]。通過對不同數(shù)據(jù)庫的比較,數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)平臺選擇了MySQL數(shù)據(jù)庫。MySQL 作為一個開放的數(shù)據(jù)庫不僅有速度快、易操作等特點,而且可移植性好、穩(wěn)定性高,是一種支持多線程的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,可以為多種編程語言提供接口[13]。該研究根據(jù)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計要求,從數(shù)據(jù)分析開始,逐步展開細(xì)化,運用面向數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計,兼顧了數(shù)據(jù)庫間的關(guān)系和數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu),同時考慮到用戶對平臺的使用情況,從而提升數(shù)據(jù)庫的使用效率[14]。根據(jù)平臺需要,數(shù)據(jù)庫設(shè)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(quán)限,包括用戶的id、賬號、密碼,權(quán)限表包括權(quán)限編號、權(quán)限名稱以及權(quán)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(nèi)容、發(fā)布時間等。
4)課程表。主要用于存儲數(shù)據(jù)素養(yǎng)相關(guān)的視頻數(shù)據(jù)信息,包括課程編號、課程名稱、課程描述以及發(fā)布時間等。
5)資源表。主要用于存儲學(xué)習(xí)工具和數(shù)據(jù)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(tài)信息模塊下發(fā)布的數(shù)據(jù)素養(yǎng)的熱點和前沿等,包括作者、文章標(biāo)題、文章編號和文章內(nèi)容等。
7)公告表。主要用于存儲在動態(tài)信息模塊下發(fā)布站內(nèi)公告,包括公告編號、公告標(biāo)題、公告內(nèi)容和發(fā)布時間等。
8)題庫表。主要用于存儲數(shù)據(jù)素養(yǎng)的習(xí)題信息,包括了的題項編號、類型、題目、選項和答案等。
基于數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)平臺采用B/S 架構(gòu)模式,使用解釋型語言PHP 作為后臺開發(fā)語言,前臺網(wǎng)頁使用結(jié)構(gòu)化語言HTML5 進(jìn)行編寫,在頁面樣式上使用CSS 進(jìn)行渲染,頁面使用Javascrip 添加交互行為,采用速度快、性能穩(wěn)定的Apache 作為WEB 服務(wù)器,實現(xiàn)效果如圖3、圖4 所示。
圖4 學(xué)習(xí)檢驗?zāi)K展示
在平臺的導(dǎo)航欄分別設(shè)置首頁、動態(tài)信息、精品課程、資源平臺、學(xué)習(xí)檢驗、互動論壇、站外鏈接等,便于學(xué)習(xí)者能夠快速找到目標(biāo)欄目。主界面設(shè)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(xué)習(xí)者直接點擊便可觀看視頻。第二個為動態(tài)信息、第三個為公告,這兩個功能模塊上發(fā)布的信息都具有較強的時效性,所以主界面設(shè)置這兩個模塊的目的在于方便學(xué)習(xí)者登入平臺后,可以第一時間掌握最新的數(shù)據(jù)素養(yǎng)動態(tài)信息和站內(nèi)公告。第四個為學(xué)習(xí)工具、第五個為站外鏈接,這兩個功能模塊是學(xué)習(xí)者較為常用的功能,同時模塊上的內(nèi)容比較固定,所以將這兩個功能模塊設(shè)置在主界面,便于學(xué)習(xí)者可以快速跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的頁面。
在學(xué)習(xí)檢驗?zāi)K的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一系列的實踐活動,旨在提高學(xué)習(xí)者對數(shù)據(jù)的實際操作能力,使學(xué)生者能夠把所學(xué)的理論知識融入到實踐中,并轉(zhuǎn)化為自己的實際操作技能。學(xué)習(xí)者在該模塊下可以針對給出的實際問題,在模塊內(nèi)下載需要分析的數(shù)據(jù),通過分析后上傳答案。用這樣的方法來提升數(shù)據(jù)素養(yǎng),既可以提高學(xué)習(xí)者在實際數(shù)據(jù)中的解決問題能力,又可以檢驗學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)素養(yǎng)的掌握情況。
平臺構(gòu)建完成后需要進(jìn)行測試,平臺測試在計算機硬件環(huán)境下,用戶端選用Windows 7 以上操作系統(tǒng)。采用黑白盒測試方法,測試各模塊的運行狀態(tài)及平臺的性能指標(biāo),保證平臺的可用性、容錯性以及運行的穩(wěn)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(tài)信息、精品課程、資源平臺、學(xué)習(xí)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(dá)到預(yù)期結(jié)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(tài)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(xiàn)象。綜合上述測試,平臺在可持續(xù)性和穩(wěn)定性等方面較好,較好地達(dá)到了設(shè)計要求,實現(xiàn)了預(yù)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(xué)教育技術(shù)學(xué)、電子信息等專業(yè)58 名學(xué)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(jié)果的可靠性,在實驗開始前,將設(shè)計好的數(shù)據(jù)素養(yǎng)調(diào)查問卷通過問卷星平臺發(fā)放給實驗對象,來檢驗實驗對象數(shù)據(jù)素養(yǎng)的起始狀態(tài)。問卷內(nèi)容是以數(shù)據(jù)意識、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)利用、數(shù)據(jù)倫理道德六個維度進(jìn)行設(shè)計。將回收的問卷作為實驗前測,然后展開實驗,實驗結(jié)束后再次發(fā)放數(shù)據(jù)素養(yǎng)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(shù)據(jù)導(dǎo)入到SPSS 中,采用配對樣本檢驗方法,從數(shù)據(jù)素養(yǎng)的不同維度進(jìn)行分析[16]。分析結(jié)果如表1 所示,結(jié)果表明實驗對象數(shù)據(jù)素養(yǎng)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(shù)據(jù)素養(yǎng)提升非常顯著。
表1 配對樣本檢驗結(jié)果
關(guān)于測試結(jié)果展現(xiàn)出的該平臺在提升數(shù)據(jù)素養(yǎng)方面的優(yōu)勢,給出以下簡要分析。在動態(tài)信息模塊上匯集了數(shù)據(jù)素養(yǎng)領(lǐng)域最新熱點,讓學(xué)習(xí)者了解了數(shù)據(jù)素養(yǎng)的重要性,豐富了學(xué)習(xí)者對數(shù)據(jù)的認(rèn)識。在課程模塊設(shè)置了從易到難的數(shù)據(jù)素養(yǎng)各類視頻,滿足了學(xué)習(xí)者對數(shù)據(jù)素養(yǎng)從初識到掌握的各個階段學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)檢驗方面,設(shè)置了從簡單到困難不同程度的基礎(chǔ)知識練習(xí)和實踐操作練習(xí),學(xué)習(xí)者在練習(xí)中逐步提高難度,并將資源平臺中各種分析工具、數(shù)據(jù)包以及站外鏈接中的公開數(shù)據(jù)相結(jié)合展開分析,讓學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)獲取、分析和利用等能力均得到了訓(xùn)練。學(xué)習(xí)者通過在平臺上的學(xué)習(xí),發(fā)揮了數(shù)據(jù)真正的價值,發(fā)掘了其以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向解決問題的能力,提升了數(shù)據(jù)素養(yǎng)水平。
除問卷調(diào)查法外,還結(jié)合了訪談法對實驗對象進(jìn)行平臺的使用體驗調(diào)查,綜合分析后得到以下結(jié)論,使用者反饋頁面清晰、操作簡單,能夠在導(dǎo)航欄的引導(dǎo)下準(zhǔn)確找到相應(yīng)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(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)需要,可以投入使用。
數(shù)據(jù)素養(yǎng)是當(dāng)今社會發(fā)展的核心能力,在大數(shù)據(jù)時代,以數(shù)據(jù)驅(qū)動問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的必然選擇。該研究從線上學(xué)習(xí)的視角設(shè)計了基于數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)平臺,彌補了后疫情時代數(shù)據(jù)素養(yǎng)線下教育中存在的不足。該平臺針對數(shù)據(jù)素養(yǎng)中各項能力進(jìn)行了相應(yīng)的模塊設(shè)計,通過測試結(jié)果表明,該平臺能夠滿足學(xué)習(xí)者據(jù)素養(yǎng)學(xué)習(xí)的基本需求,為提高學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)素養(yǎng)提供了一種有效的途徑,并為今后的數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),是一種有較大潛力值得推薦的一種數(shù)據(jù)素養(yǎng)提升方法。