認知視角下用戶科學數據素養研究架構設計及其干預策略

張群 張慧 張路路 彭奇志

摘 要 論文對用戶科學數據素養、認知視角下用戶信息素養研究的國內外現狀進行了梳理，構建了認知視角下用戶科學數據素養研究架構。在此基礎上，重點探討了認知視角下用戶科學數據素養干預策略。高校圖書館應以認知主義、建構主義和移動學習理論為指導，構建智能化、多層次、全方位的科學數據素養教育混合式云學習模式。

關鍵詞 認知視角 科學數據素養 架構設計 干預策略

分類號 G250

DOI 10.16810/j.cnki.1672-514X.2019.12.002

Abstract By researching domestic and foreign users scientific data literacy and information literacy from the cognitive perspective， this paper constructs study architecture of the scientific data literacy from the cognitive perspective. On this Basis， it probes into the intervention strategy of users scientific data literacy.Based on the cognitivism， constructivism and mobile learning theory， university libraries should build a kind of intelligent， multi-level and comprehensive hybrid cloud learning model of scientific data literacy education.

Keywords Cognitive perspective. Scientific data literacy. Architecture design. Intervention strategy.

隨著“數據驅動科學發展”的科研時代的來臨，對于數據的認知已形成“科學就是數據，數據就是科學”[1]的思想，科學數據作為科研活動的直接產物，已成為基礎性資源和戰略性資源，也成為重要生產力，將極大地改變科學研究范式和知識交流生態。與之相適應，科學數據素養將成為科研人員在科研活動和學術交流中應具備的核心能力。科學數據素養，指科研人員在科學數據的生產、管理和利用過程中的能力及應遵守的道德與規范[2]，具體包括數據采集、管理和組織、保存和利用、分析和可視化、數據倫理等方面。對高校圖書館來說，了解用戶科學數據素養需求特征，并培養用戶的科學數據素養，是一項緊迫而重要的任務，也是全新的機遇和挑戰。筆者開展認知視角下用戶科學數據素養研究架構設計及其干預策略研究，以期為科學數據素養理論的研究提供新方法。

1 用戶科學數據素養研究的國內外現狀

科學數據素養，其重要特征是和信息素養緊密聯系，并具有相似性[3]。在國內外文獻中術語表達眾多，如“科研數據素養”“數據素養”“數據管理素養”“數據信息素養”等，但內涵相同，在本文中統稱“科學數據素養”。國外研究方面，用戶科學數據素養研究的用戶主體分別為學生、教師及圖書館員，主要集中于科學數據素養需求、科學數據素養能力及科學數據素養能力影響因素等方面。Carlson Jacob以美國普渡大學和伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校兩所大學的教師與學生為研究對象，研究用戶科研過程中的科學數據素養需求，發現教師的需求包括：元數據、建立數據文檔、數據保存、數據倫理、數據庫使用及數據質量，而學生的需求主要包括保存數據、元數據使用及運用數據工具[5]。Bracke Marianne S.等研究了普渡大學農業與生物科學專業的用戶科學數據素養需求，包括六項：數據的發現與獲取、處理與分析、管理與組織、倫理與道德、數據可視化及元數據[5]。國內研究方面，王維佳、曹樹金等探討我國大學圖書館回應用戶科學數據素養需求，適應數字科研環境變化，構建科學數據素養教育在需求分析、課程內容準備、實施方式選擇、效果評估反饋等四方面的方法與策略[6]。黃如花等調查了《信息檢索》MOOC課程上的學生，設計調研用戶數據素養能力自評問卷，發現學生的平均數據素養較差，尤其是在數據建模方面[7]。郝媛玲等以上海地區六所高校的學生為調研對象，從用戶的數據認知和數據觀念、數據需求、數據獲取和組織、數據處理、數據評價、數據安全意識和數據倫理六個角度設計了調查問卷，分析了高校文理科教師的科學數據素養情況[8]。鄧李君通過綜合數據素養的相關評價內容，結合數據素養教育的實際需求，構建數據素養評價體系并分析相關評價指標的內涵，指出可用于數據素養評價的體系共包含數據意識、數據收集、數據管理、數據操作等12個指標內容[9]。

2 認知視角下用戶信息素養研究的國內外現狀

認知心理學認為，人的認知過程本身就是一個信息加工的過程。這表明用戶對于數據、信息的選擇、吸收和利用都是在其認知過程的制約下進行的。20世紀70年代情報學家Brookes第一次提出了“情報學認知觀”，開啟了以認知學的視角來研究圖書情報學內容的大門。Brenda Dervin提出意義建構理論，指出信息的意義建構是用戶認知和外部行為共同作用的結果，用戶查找數據、信息加工的過程是填補信息鴻溝的過程[10]。

目前，國內外圖情領域研究認知和用戶信息行為的文獻較多，主要集中于研究認知情感、認知風格、認知需求、認知負荷、認知能力等認知因素對用戶信息行為的影響。

在國外研究中，MIichael D. Skipon通過調查紐芬蘭紀念大學商學學生的學習活動和研究技能，研究認知過程和信息素養的關系。調查結果表明，商學學生偏好電子資源，其技能習得主要通過自修，在研究過程中不愿咨詢圖書管理員[11]。Kangmyunghee在一個混合式STEAM小學教師培訓中通過調查問卷研究了信息素養、認知存在和培訓效果之間的關系。結果表明，信息素養顯著地預測培訓結果（學習滿意度、學業成績），認知存在介導信息素養和培訓成果（學術成就、學習滿意度）之間的關系，信息素養和認知存在是提高混合式STEAM小學教師培訓效果的關鍵因素。此外，文章討論了提高混合式STEAM小學教師培訓項目有效性的指導方針和策略[12]。Walton， Geoff開展了學習者信息素養教學干預研究期間和之后的認知狀態變化的縱向研究，提出了一種能讓學習者參與的教學干預模型，以便能夠引導高階信息素養（IL） 的思考。從理論的角度研究集成信息素養、教學、e-學習和信息行為（IB）等領域的理念。通過訪談、焦點小組和使用任務、行為、認知狀態、情感狀態、認知狀態和知識進行主題分析和歸類的在線討論捕獲數據[13]。Steven Miller認為認知系統，如IBM的沃森，可以幫助用戶利用所有可用的數據作出更好的決策，但即使有認知系統的幫助，數據素養對學生和數據轉換行業及職位上的專業人士仍是一個關鍵新技能[14]。

國內的相關文獻主要關注用戶認知對信息素養的影響。陸建玉等以分層整群隨機抽樣方法問卷調查了寧波市某高職醫學院校大學生健康信息素養認知及服務需求狀況，結果顯示，高職醫學生健康信息素養水平較低，應發揮圖書館員的學科與技術優勢，構建由圖書館員介入的基于崗位勝任力的健康信息素養課程體系，制定層次化、差異化的健康信息素養培養機制[15]。徐曉琳從認知心理學的學習問題切入，對注意、記憶、重構等認知心理因素進行分析，探討基于認知心理學教育理論的信息素養教育層次模式[16]。穆向陽對反應認知模式的不同指標進行了分析和預測，探索云計算環境下跨媒體信息素養和人類認知模式間的相互作用[17]。

3 認知視角下用戶科學數據素養研究架構設計

科學數據作為信息的一種特殊表現形式，在我國處于實施創新驅動發展戰略和建設科技強國的關鍵時期，不斷提升用戶的科學數據素養正是當務之急。根據用戶的認知心理對其科學數據素養會產生影響這一現象，研究用戶的認知心理對于系統地構建用戶科學數據素養理論框架有很重要的作用。筆者在綜合國內外高校圖書館科學數據素養、認知視角下用戶信息素養的研究和實踐的基礎上，構建了認知視角下用戶科學數據素養研究架構，如圖1所示。

認知視角下用戶科學數據素養研究架構應以提升用戶科學數據素養能力，開發利用數據資源、提高數據資源價值，實現科研創新、學術進步為研究目標，通過調研高校圖書館用戶科學數據素養現狀，從認知心理學的角度構建影響用戶科學數據素養能力的因素模型，提出科學數據素養干預策略，并開展用戶科學數據素養教育，創新發展高校圖書館服務機制和模式。

3.1 國內外用戶科學數據素養及認知角度用戶信息素養調研

對國內外用戶科學數據素養的相關研究進行梳理和辨析，重點對普渡大學、明尼蘇達大學、俄勒岡大學、康奈爾大學等為代表的國外較早開展用戶科學數據素養研究的學校進行文獻調研和網絡調研;對國內外認知角度（認知需求、認知情感、認知方式及認知負荷等）的用戶信息素養的相關研究進行文獻調研。

3.2 用戶科學數據素養需求調研、分析

利用圖書館可獲得的用戶數據，包括書目數據庫中的用戶基本信息;用戶使用數據庫、圖書借閱系統、文獻傳遞系統時的日志數據;科研管理系統、教務系統中的用戶科研和教學活動數據及用戶在圖書館微博、微信上發布的資源評價、反饋等數據進行挖掘，整體探索用戶科學數據素養需求特征。

采用質性研究方法，運用深度訪談法，通過半結構式的訪談大綱進行資料收集;或通過問卷調查方式探究科研人員對科學數據重要性的認知度和對科學數據服務的需求度，分析圖書館開展科學數據服務的驅動力，為高校圖書館的科學數據服務尋求切入點。

采用實驗法、問卷調查法或訪談法來探討認知需求與用戶科學數據素養需求之間的關系，為圖書館科學數據服務提供針對性建議。

3.3 用戶科學數據素養能力的因素模型構建

結合已有研究基礎，主要采用實驗法、問卷調查、訪談法等，以高校圖書館用戶為研究對象，對其科學數據素養能力進行調研，同時構建科學數據素養能力評價體系。

從認知心理學的角度出發，以認知需求、認知方式、認知負荷和認知能力等為主要研究點，結合用戶的自我效能評價，構建影響用戶科學數據素養能力的因素模型。

深入挖掘影響用戶科學數據素養能力的認知因素，探索認知風格與用戶科學數據素養能力體系中各項具體能力之間的關系，構建基于認知風格的高校圖書館用戶科學數據素養能力模型。

3.4 高校圖書館科學數據素養干預策略研究

在調查研究的基礎上，以認知主義、建構主義和移動學習理論為指導，提出高校圖書館科學數據素養干預策略，主要是構建智能化、多層次、全方位的科學數據素養教育混合式云學習模式。

3.5 開展用戶科學數據素養教育實踐

考慮高校圖書館不同用戶群學科專業、技能水平、數據需求等存在的差異性，通過大學新生教育、課程教學、培訓講座和個性教育等渠道，開展用戶科學數據素養教育實踐。

4 認知視角下用戶科學數據素養干預策略

認知視角下，信息服務的過程是用戶與信息雙向建構的認知活動過程，是用戶根據自身認知結構，對信息進行判斷、篩選、分析、利用等，是信息內容由表層認同到深層挖掘、內化的漸進過程[18]。信息服務的最終效果與用戶的認知結構密切相關，因此要獲得科學數據素養教育的良好效果，就要研究用戶的認知心理，為用戶提供符合其認知結構的服務，制定相應的干預策略。筆者認為用戶科學數據素養認知結構的建立有賴于全方位的科學數據素養教育，它引導著用戶進行認知和學習的全過程，體現了個體的認知路線圖。筆者以認知主義、建構主義和移動學習理論為指導，將云學習平臺、微課學堂、“雨課堂”教學、泛在學習、嵌入式教育等學習方式有機融合，通過大學新生教育、課程教學、培訓講座和個性教育等四個渠道開展科學數據素養教育，構建一種智能化、多層次、全方位的科學數據素養教育混合式云學習模式，如圖2所示。

4.1 云學習平臺

該平臺以認知心理學、教育學、系統工程等理論為指導，基于云計算技術，建立學習者認知結構、云資源、云知識、云任務、云組件、云網站等關鍵模型，并利用軟件架構和Web互動技術，開發開放、互動、個性化、分布式學習系統。云平臺由云學習和云測試系統共同構成，云學習系統包括云課件、云視頻、微電影、微課等學習資源模塊及互動交流模塊。云系統包括學生信息管理、題庫管理、考試、自動評分等四個模塊。云平臺與圖書館文獻管理系統有接口，新生考試合格可自動開通圖書館借閱權限，老生通過學習和自測試可以獲得積分獎勵。該平臺的主要對象是學生。通過該平臺的學習，使學生增強數據獲取意識、安全意識、倫理意識等數據意識，并正確掌握數據引用規范。

4.2 微課學堂

這是按照認知規律，運用信息技術，呈現碎片化學習內容、過程及擴展素材的結構化數字資源。核心內容是課堂教學視頻，同時還包含與該教學主題相關的教學設計、素材課件、教學反思、練習測試及學生反饋、教師點評等輔助性教學資源[19]。微課的主要特點是時間較短、內容少而精、資源結構“情景化”、主題突出、內容具體、趣味創作、傳播形式多樣（網上視頻、手機傳播、微信微博） 等。采用微課形式對科學數據素養教育的單一知識點或教學環節（如元數據、科學數據計劃制定、數據引用等） 進行深入解讀，最長不超過 10 分鐘，使用戶能有效地利用碎片時間學會一個內容，極大地提高了學習效率，并且可以反復利用微知識、微學習。通過微課學堂，主要是增強用戶的數據技能，包括數據采集、數據管理、數據分析、數據應用、數據表達等方面的技能。

4.3 “雨課堂”教學

這是MOOC平臺“學堂在線”推出的混合式教學工具[20]，它充分考慮了用戶的個性化需求，基于 PowerPoint和微信，提供課前預習、課堂教學、課后答題等全周期教學活動的量化數據，幫助老師判斷分析學生學習情況，以便調整教學進度和教學節奏，并且支持多屏互動、答疑彈幕等，實現精準教學。開展科學數據素養教育“雨課堂”教學，首先要通過學情分析初步掌握學習者的基本信息、認知結構、認知風格等，然后確定教學目標，設計后續的教學活動，將教學所用PPT、視頻等上傳至雨課堂，生成微信二維碼。根據學習者的認知心理，確立教學要素的呈現順序，組織教學、討論、答疑等教學活動。通過“雨課堂”教學互動，培養并訓練用戶在數據利用與實踐過程中的思維方式，如創新性思維、批判性思維、反思性思維等，能判斷數據有效性，剔除錯誤或者無效的數據，提取有效的數據等。

4.4 泛在學習

又名無縫學習、普適學習、無處不在的學習等。就是利用移動通信技術，引入移動學習，使學習者可以進行4A（Anyone， Anytime， Anywhere， Anydevice） 學習。泛在學習的實現需要發達的網絡技術環境、海量數字化學習資源、混合式教學模式和靈活學習支持服務等多方面資源的支撐。泛在學習所創造的智能化環境能讓用戶全面準確地獲取各類科學數據，形成支持創新的知識空間，提高用戶利用科學數據解決問題、發現新知的能力。

4.5 嵌入式教育

嵌入性是學科數據素養的主要特征，其嵌入性主要體現為教學的合作。嵌入式科學數據素養教育即在專業課教學中嵌入科學數據素養教育內容，把圖書館科學數據素養教育作為各學科課程目標的有機組成部分，既完成專業課教學，也要求學生掌握科學數據管理的知識和技能，并能實際應用于解決專業問題。通過嵌入式教育，使用戶熟悉本學科領域的數據資源、數據分析軟件，在學科領域內具有科學管理、高效利用數據的知識與技能，致力于培養學科用戶數據挖掘、數據關聯、數據發現的能力，尤其是培養研究生利用數據從事科學研究的能力。

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張 群江南大學圖書館研究館員。? 江蘇無錫，214122。

張 慧 江南大學教材中心助理研究員。 江蘇無錫，214122。

張路路 江南大學圖書館助理館員。 江蘇無錫，214122。

彭奇志 江南大學圖書館研究館員。 江蘇無錫，214122。

（收稿日期：2018-12-24 編校：曹曉文，劉 明）