大數據時代木材科學與工程專業卓越工程師培養新方式的探索

袁炳楠　郭明輝

摘要分析大數據時代的到來對經濟、貿易等領域產生巨大的影響，探索研究由大數據技術引領的人才培養和考核的新方式，以期為大數據應用于卓越工程師計劃提供參考。

關鍵詞大數據；人才培養；卓越工程師計劃；教育改革

中圖分類號S-01文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）36-13158-02

AbstractThe advent of Big Data era has made a significant impact on the economic， trade and other fields. The new personnel training and examination mode by using the big data technology was studied， so as to provide reference for application of big data in cultivation of outstanding engineers.

Key wordsBig data； Personnel training； The cultivation of outstanding engineers； Education reform

1 大數據時代

隨著移動互聯網、物聯網等網絡技術與各種電子智能產品的飛速發展，在我們的工作生活中每天都會產生大量的數據，以2010年為例，以國際互聯網為基礎所產生的數據量比2010年之前所有的數據總和還多，相關分析顯示2013年世界上存儲的數據能超過1.2澤字節，如果這些數據都通過紙質印刷品記錄，幾乎能覆蓋整個美國本土52次，同樣如果將之存儲在BD上，將這些BD堆成一堆，其高度相當于從地球到月球距離的5倍而且這一數據量還正在高速增長，如今只需要48小時就能創造出自人類誕生以來到2003年所產生的數據之和[1]。前所未有的龐大數據量便是對“Big Data”的最直觀的解釋。但大數據并非一個確切的概念，它可以是一種方式或方法，是人們以大規模數據為基礎可以做到的事情，這些事是在小規模數據的基礎上無法完成的。大數據是人們獲得新的認知、更客觀精準判斷的來源，它還是改變市場、組織機構，以及政府與公民關系的方法。其產生的本質可以說是量變的數據積累引發的數據質變，是哲學原理的現實體現。大數據會告訴人類‘是什么而不是‘為什么，由于宇宙終極真理的不可知性，大數據的分析結論將讓人類更接近真理。由此看來大數據時代的到來是人類文明發展和對世界探索的必然趨勢。

2數據引發的變革

大數據一詞首次受到世界范圍內專家們的關注約是2009年，正值甲型H1N1流感爆發，就在疾病爆發的前幾周，美國谷歌公司的研究人員在《NATURE》上發表了一篇引人注目的文章。文章不僅成功預測了甲型H1N1的爆發，更是精確到具體的地區和州，并且比傳統的官方整合的數據更精準可靠、更及時。這令疾病預防中心的專家和計算機工程師們感到震驚[2]。谷歌公司通過分析人們在網上的搜索記錄的數據來完成這個預測，而這種方法以前是沒有被使用過的，此時人們終于意識到一場全世界范圍內的變革已經開始。不僅是在醫療界，整個商業領域都因此而重新洗牌，美國著名的計算機專家奧倫·埃齊奧尼（orenetzioni）借助從一個旅游網站搜集來的41天內美國的機票價格波動開發出的虛擬預測系統farecast，能夠為消費者鎖定最佳購票時間，預準率超過75%。誰都不會想到僅僅基于旅游網站的機票價格信息而制作的系統就會讓航空公司損失數百萬的潛在收入。并且凡是在產品差異較小但又存在大幅度的價格差和大量可運用的數據的領域，都可以應用此技術，如賓館預訂、二手車購買等。如今微軟公司已經以1.1億的價格使其并入搜索引擎[2]。不難看出這是一場全領域各層次的變革，其根本是對人們思維方式和生活方式的變革。目前大數據時代變革的核心特征主要是數據分析以及基于數據分析的科學決策，正是這種基于數據分析的決策將會使人類的有限理性提高到前所未有的高度。

3新時代的卓越工程師培養方式

“卓越工程師教育培養計劃”作為《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和黑龍江省教育廳《關于啟動黑龍江省卓越工程師教育培養計劃的通知》組織實施的重大項目，以培養一大批卓越工程師后備人才為根本目的。因此除了上述的經濟、貿易等領域，大數據同樣為卓越工程師的培養方式帶來了變革。隨著網絡與計算機的飛速發展，如今網路教學、網路測評、計算機輔助教學等方式已經在很多大學相關專業施行，與傳統教育方式不同，這些基于網路的新型教育方式伴隨著龐大的相關數據產生，這些正是教育工作者可以使大數據處理技術得以應用的地方。目前，從教育者角度來看大數據在教育領域主要可以用于三個區域：教育數據挖掘、教學分析和教學考核[3]。

3.1教育數據挖掘

對學習的行為和過程進行數字化、建模和分析。具體來說是可以通過對收集的數據進行分析，其結果對于學生的培養方向和方式具有指導作用。具體可以分為兩個方向。

3.1.1定向培養。學校可以通過對木材科學與工程專業學生數十年內畢業后工作企業去向及日后工作情況進行跟蹤數據收集，同時對本專業相關企業多年的人才需求及其開展的項目、產品數據進行收集。通過對這些數據的分析了解企業需求，從而達到定向培養學生的目的。而這正與卓越工程師計劃的核心思路相契合。其實在進入大數據時代之前，各大高校也一定會去了解各企業的需求并在學生培養過程中加以側重，但是顯然之前對企業的了解是不全面的，因為任何領域的相關企業數量都是非常龐大的，但是與一所學校聯系的企業非常有限或僅是著名企業，全國僅重點高校便有200余所，應屆畢業生數則更大。如果全面的收集某專業的所有相關企業網上招聘要求及網絡初試問題，以及其歷年招收的畢業生學籍信息等數據將是一個規模龐大的數據，傳統方式是無法收集分析的。通過此類對全體數據的收集分析以得到更精準的結果便是大數據的最明顯特點，可以不再是對目標進行抽樣調查而是收集數據的全部，這種方式的好處是顯而易見的，就如同時看20萬像素的圖片和2 400萬像素圖片的差異，它會讓人們更加清晰精準的捕捉到問題的關鍵，可以預見到未來大數據技術會讓卓越工程師培養成為真正的定向培養[4]。

3.1.2因材施教。早在2 000多年前，孔子就提出了因材施教的理論，但是如何“因材”完全憑借教師自身的經驗和閱歷主觀的對學生的“材”進行判斷，對教師自身素質要求很高，結合我國的人口情況，教師是無法細心的關注到課堂上每一個學生的所有表現的，很多人無法發現自己真正的優勢所在，許多有天賦者被埋沒，更有甚者便是人們常說的“入錯行”。而在大數據時代，學生發展的依據將從依賴于教師的有限的理性判斷轉變為通過對自身學習過程的分析及自我判斷。大數據技術可以讓學生真正做到個性化學習。學生可以根據自己的興趣進行可選擇的學習。

目前Udacity、可汗學院、EDX等在線教育機構已經通過跟蹤學生的在線學習軌跡對每個學生進行具體的培養規劃。例如通過分析學生觀看教學視頻時哪些部分會跳過、那些部分會重復播放、那些軟件功能被使用的次數最多等操作行為來尋找最佳的教學結構安排。通過記錄學生在完成課后作業時的網絡檢索數據及學生對學校提供的資源瀏覽情況等分析出不同學生的興趣方向，同時尋找學生的專長所在，真正做到“因材施教”，這些都是傳統教學方式無法做到的。教育領域一直遵循著由經驗豐富的優秀老教師幫帶年輕教師的方式發展教師隊伍，其原因就在于老教師有著年輕教師所沒有的長年累積的教學經驗，這些經驗需要時間的積淀，即使如此這一教學經驗的傳承與運用仍然只是人類個體有限理性的使用，而通過建模對大數據的客觀分析不僅可以做到真正的客觀精準，而且對學生的判斷也更敏銳，同時一套科學的數據分析系統和供學生使用的終端電腦不僅可以彌補木材科學與工程專業甚至是我國教育資源的不足和不平衡。

3.2教學分析利用已經建立的模型對教學效果和學習行為進行分析。移動網絡和掌上智能設備的普及使得學生不僅可以通過終端電腦進行學習還可以在移動設備上隨時隨地按照需求進行學習。例如學校可以通過和專業機構合作聯合開發手機APP，使其在學校無線網絡覆蓋范圍內使用，學生的所有課后基本作業，以及自我測評都在手機上就可以完成，這會方便學生安排課余時間，同時也比傳統方式更加能激發學生的學習興趣，使其在“玩手機”的過程中就可以完成對教學內容的復習，而學校則可以獲得學生全部的學習行為數據。這些數據既可以讓教師了解學生的學習效果以彌補不足又可以讓教師發現教學設計中學生感興趣的地方，以及需要完善修改的地方。通過這種雙向的彌補不足必然會使教學的效率和效果最大程度的提高和完善[5]。

3.3教學考核考核評價學生的學業水平。以往學生學業水平的高低和社會人才的選拔僅是通過考試成績評判，這種僅通過一次考試分數定成敗的方法是不夠合理的。大數據時代的到來將完全改變這種方式。學生的學業水平考核將通過采集的學生在校期間的所有學習行為數據并進行分析得到，學生的能力將得到最為全面的分析和評價，屆時一兩次的考試作弊與考試泄題等行為將變得沒有意義，由此社會的人才選拔將達到前所未有的公平程度[6]。

4結語

大數據時代的到來已經是人類發展的必然趨勢，其帶來的各層次各領域的變革也將不斷刷新人們傳統的工作、生活和學習方式。對其在教育領域的應用目前僅是試驗階段，真正大面積的推廣不僅需要數據處理軟件開發等專業領域的合作，同時還需要在基礎設施的建設方面更進一步。在應用初期必然會遇到諸多問題，如存在個體主觀因素和不完善因素或不可預見的潛在威脅等因素的存在需要全新的規范和監管機制，但是大數據技術必然會極大程度的改變以往的教學和測評模式從而為教學效率帶來質的提升，一場史無前例的教育變革即將來臨。教育工作者必須與時俱進地更新自己的知識儲備、更多地學習數據網絡知識才能得心應手地利用大數據技術，學校也需要儲備數據統計與分析人才，對于數據的統計分析會成為學校的常規工作[7]。

參考文獻

[1] 胡樹祥，謝玉進.大數據時代的網絡思想政治教育[J].思想教育研究，2013（6）：16.

[2] 維克托·邁爾-舍恩伯格.大數據時代：生活、工作與思維的大變革[M].杭州：浙江人民出版社，2012.

[3] 張渝江.大數據時代，如何贏得教育的未來？[J].上海教育，2013（17）：18-22.

[4] 梁文鑫.大數據時代——課堂教學將迎來真正的變革[J].北京教育學院學報：自然科學版，2013（1）：14-16.

[5] 陶皖，楊磊.大數據時代對高校人才培養模式的影響——以信息系統專業為例[J].電腦知識與技術，2013（28）：6340-6342，6347.

[6] 張燕南，趙中建.大數據時代思維方式對教育的啟示[J].教育發展研究，2013（21）：1-5.

[7] 陳如明.大數據時代的挑戰、價值與應對策略[J].移動通信，2012（17）：14-15.