文件名称：大数据与化学教育.doc
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更新时间：2022-12-24 11:44:30
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大数据与化学教育 作者：陈竹兵 徐汪华 来源：《科技资讯》2016年第08期 摘 要：在信息化、网络化高度发达的今天，数据增长速度飞快，以至于难以使用现有的数 据库管理工具来驾驭，因此"大数据"这一概念应运而生。"大数据"在化学方面的影响鲜 为人知，该文将讨论大数据对化学的影响力是否可以深入到大学化学教育层面。 关键词：化学信息学 在线学习 学生为中心 学习方式 中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）- 0014-02 近几年来，"大数据"很时髦，作为一个计算机信息用语被炒得很火。任何公司 学习利用"大数据"，更好地掌握客户的需求，从而实现利益扩大化，因此在这种大环境 下"大数据"已然成为一种趋势。很多化学教育工作者认为"大数据"与化学没有相关性， 其实非也。很多学生在化学学习过程中，已经开始利用相关搜索引擎查询化学数据、文 献以及相关信息。"大数据"在化学方面的影响鲜为人知，该文将讨论大数据对化学的影 响力是否可以深入到大学化学教育层面。 1 "大数据"的定义 人们生活在这样大数据填充的世界里，"推特"每天产生超过7 TB的数据，"脸书"每天产生超过10 TB的数据，很多大企业已经存储了PB级别的海量数据。David Weinberger指出，根据美国圣地亚哥研究所的数据，美国人在2008年全年使用了约3.6 ZB的数据。Weinberger解释道，托尔斯泰的《战争与和平》有1 296页，6英寸厚，电子版有2 MB。而1ZB等于5×1014本《战争与和平》。因此，人们开启了"大数据"时代。"大数据"并不 只是数据量大，其经典定义可以归纳为4个V：海量的数据规模（volume）、快速的数据 流转和动态的数据体系（velocity）、多样的数据类型（variety）和巨大的数据价值（ value）。其中，快速的数据流转和动态的数据体系是大数据区分与传统数据挖掘的最显 著特征[1]。 近些年来，分析文本和交易的大数据软件引起了公众的注意。即使他们没刻意 地关注大数据分析软件，大多数化学工作者在工作过程中不经意间也已经接触了大数据 ，例如Google等搜索引擎的使用。因为大多数搜索引擎结合了多核处理和Hadoop框架来 分析海量数据并筛选出搜索结果。这一类型更高端的分析工具还能够计算出关键词的出 现频率，文档中情感是否转变，甚至在大文字信息中，能筛选出最有影响力的观点。当 这些分析工具运用到社会媒体中时，有助于社会学家们对社会舆论的研究产生新的视角 。 2 "大数据"对化学教育的影响 虽然数据分析的化学应用尚未引起广泛地关注，但是其他类型的大数据分析工 具已经在化学各领域展开了应用，特别是化学教育领域。如分子模型，药物、环境、毒 理化学等。Lusher Scott指出，大数据分析方法在药物化学研究领域的应用已有十余年[2]。他们指出数据 驱动药物化学的这种方法在提高药物研发决策力方面具有很大的潜能，所有的研发人员 都信赖大数据，在海量数据中发现有用信息从而发现有意义的相关性和形式[3]。 大数据分析工具在工业化学领域也已经开始应用了，对大数据的需求是很明显 的。一项研究数据显示：由于低效的实验设计及不充分的信息技术，研发实验中有40%被 重复。 迄今，大数据在化学教育上的应用似乎只局限在研究生水平[4]。化学分支学科 ，如环境化学、化学信息学、药理学等，处理大量的数据集和复杂的数据交互，主要停 留在研究生和研究水平。但是随着商业软件的使用越来越便利，大数据在化学教育方面 的应用将会引申到大学本科层面。届时，大数据对研究生化学教育的影响同样体现在大 学本科生的化学教育课程里。 大学化学专业的学生也会查询、搜索网络信息和数据，但是他们一般都是访问 大数据库，而不是大数据，如CAS Scifinder数据库、英国皇家化学协会ChemSpider数据库。这些数据库含有上百万的化合 物及其分析数据，但是这些数据并不是大数据，其大小最多只有TB量级。美国杜兰大学 Gibb团队预测在不久的未来，化学工作者们将会有一个数据管理系统，这个系统将会自 动分析化学文献，并根据研究热点进行分类。总之，大数据已经对化学研究和化学工业 产生了很大的影响，化学已经开始走进"大数据"时代[5]。因此，针对那些未来可能会成 为研究学者的大学本科生，大数据化学教育应该引起关注。 3 "大数据"在化学教育领域中的应用前景 大学化学学院需要找到正确的方式为学生引入大数据及相关技术，以作用于化 学教育。迄今为止，有一些报道已成功将大数据技术引入到大学本科化学课程中。Reis ner等人描述了一种练习，可以提高学生命名、归档数据文件。另外，有一些学者成功运 用云计算管理实验数据。这些并没有真正将大数据工具运用到大学化学学生的化