数据科学在信息技术教育中的体系梳理

    王爱胜

    现代化技术的数据科学是一门新兴学科，包括研究如何利用数据学习知识，并挖掘有价值的数据生成数据产品等。在以往的信息技术教育中，数据科学并没有得到明晰体现，而在《普通高中信息技术课程标准（2017年版，2020年修订）》推出后，则有了大量的显性表现。

    数据科学在中小学信息技术教育中的内容表现

    数据科学在中小学信息技术教育中，一般有两个层次的内容表现：①为获得能够从数据中提取有用知识的一系列“应用型”（也包含思维培养）的技能和技术而去学习有关的应用软件（计算器、电子表格、数据库应用系统以及一些特殊的软件）;②为获得能够从数据中提取有用知识的一系列“创新型”（也包含高阶思维）的技能和技术（算法设计、程序设计、人工智能开发等）。

    数据科学在高中信息技术教育中的模块划分

    数据科学在高中信息技术教育中，显性内容主要划分为五个模块，分别概述如下。

    在必修课程“模块1：数据与计算”“模块2：信息系统与社会”中，以数据、信息、知识为基础，在数据获取、数据清理、数据挖掘、数据可视化表达、数据分析、算法与程序设计、大数据、人工智能的机器学习、数据库系统的应用与开发、基于信息系统的数据处理与传输以及信息安全（包含数据安全）等方面，都非常具体，以算法与程序设计为主进行数据计算与数据库设计，并涉及应用软件与人工智能等多个领域。

    在选择性必修“模块1：数据与数据结构”中，以数据、数據结构为基础，包括数据模型的构建，通过排序、迭代、递归等高级算法编程实现数据存储、数据排序与查找等，通过数组、链表、队列、栈、树等进行编程现实。在“模块3：数据管理与分析”中，通过数据管理与分析技术、数据库管理技术应用与设计，对数据特征、数据价值、数据管理思想与分析方法进行认知。

    数据科学在不同学段信息技术教育中的方向梳理

    受高中信息技术课标的影响，数据科学在基础教育中必定会被强化，结合信息技术中的数据现象、原理、技术与表达，会体现科学层面的认知与技术层面的操作。

    高中课程的实施，目前在编程教育、大数据教育方面进展迅速，但是局限于表层化的内容处理和单纯的程序语言学习的现象还很普遍。未来的发展主要会有三个方向：第一，编程从基本算法的学习向数据科学发展，数学建模与算法优化深入结合，因义教阶段算法、数据初步学习会对高中教学形成冲击，高中生教育不会再过度重复义教内容学习;第二，大数据向生活中问题的解决发展，利用数据来发现问题、解决问题、创新思维;第三，数据产品成为一般数字化作品的高阶发展，以数据模型、数据编程、数据结论以及数据应用等为特点的数据作品也许会成为学生更时尚高端的作品。

    数据科学是信息技术、信息科学教育的一个领域，也并非全部，但是它更具基础性，也是新兴的发展方向之一，是信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任学科核心素养有效达成的重要内容。