數(shù)據(jù)科學在信息技術教育中的體系梳理

王愛勝

現(xiàn)代化技術的數(shù)據(jù)科學是一門新興學科，包括研究如何利用數(shù)據(jù)學習知識，并挖掘有價值的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)產(chǎn)品等。在以往的信息技術教育中，數(shù)據(jù)科學并沒有得到明晰體現(xiàn)，而在《普通高中信息技術課程標準（2017年版，2020年修訂）》推出后，則有了大量的顯性表現(xiàn)。

數(shù)據(jù)科學在中小學信息技術教育中的內(nèi)容表現(xiàn)

數(shù)據(jù)科學在中小學信息技術教育中，一般有兩個層次的內(nèi)容表現(xiàn)：①為獲得能夠從數(shù)據(jù)中提取有用知識的一系列“應用型”（也包含思維培養(yǎng)）的技能和技術而去學習有關的應用軟件（計算器、電子表格、數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)以及一些特殊的軟件）;②為獲得能夠從數(shù)據(jù)中提取有用知識的一系列“創(chuàng)新型”（也包含高階思維）的技能和技術（算法設計、程序設計、人工智能開發(fā)等）。

數(shù)據(jù)科學在高中信息技術教育中的模塊劃分

數(shù)據(jù)科學在高中信息技術教育中，顯性內(nèi)容主要劃分為五個模塊，分別概述如下。

在必修課程“模塊1：數(shù)據(jù)與計算”“模塊2：信息系統(tǒng)與社會”中，以數(shù)據(jù)、信息、知識為基礎，在數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化表達、數(shù)據(jù)分析、算法與程序設計、大數(shù)據(jù)、人工智能的機器學習、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用與開發(fā)、基于信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與傳輸以及信息安全（包含數(shù)據(jù)安全）等方面，都非常具體，以算法與程序設計為主進行數(shù)據(jù)計算與數(shù)據(jù)庫設計，并涉及應用軟件與人工智能等多個領域。

在選擇性必修“模塊1：數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結構”中，以數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結構為基礎，包括數(shù)據(jù)模型的構建，通過排序、迭代、遞歸等高級算法編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)排序與查找等，通過數(shù)組、鏈表、隊列、棧、樹等進行編程現(xiàn)實。在“模塊3：數(shù)據(jù)管理與分析”中，通過數(shù)據(jù)管理與分析技術、數(shù)據(jù)庫管理技術應用與設計，對數(shù)據(jù)特征、數(shù)據(jù)價值、數(shù)據(jù)管理思想與分析方法進行認知。

數(shù)據(jù)科學在不同學段信息技術教育中的方向梳理

受高中信息技術課標的影響，數(shù)據(jù)科學在基礎教育中必定會被強化，結合信息技術中的數(shù)據(jù)現(xiàn)象、原理、技術與表達，會體現(xiàn)科學層面的認知與技術層面的操作。

高中課程的實施，目前在編程教育、大數(shù)據(jù)教育方面進展迅速，但是局限于表層化的內(nèi)容處理和單純的程序語言學習的現(xiàn)象還很普遍。未來的發(fā)展主要會有三個方向：第一，編程從基本算法的學習向數(shù)據(jù)科學發(fā)展，數(shù)學建模與算法優(yōu)化深入結合，因義教階段算法、數(shù)據(jù)初步學習會對高中教學形成沖擊，高中生教育不會再過度重復義教內(nèi)容學習;第二，大數(shù)據(jù)向生活中問題的解決發(fā)展，利用數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、創(chuàng)新思維;第三，數(shù)據(jù)產(chǎn)品成為一般數(shù)字化作品的高階發(fā)展，以數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)編程、數(shù)據(jù)結論以及數(shù)據(jù)應用等為特點的數(shù)據(jù)作品也許會成為學生更時尚高端的作品。

數(shù)據(jù)科學是信息技術、信息科學教育的一個領域，也并非全部，但是它更具基礎性，也是新興的發(fā)展方向之一，是信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任學科核心素養(yǎng)有效達成的重要內(nèi)容。