基于科研生命周期的科學(xué)素養(yǎng)教育研究

李文文+周萍

〔摘要〕科學(xué)素養(yǎng)是e-Science環(huán)境下科研人員所必需的一項必備技能、直接關(guān)系到科研人員的科研創(chuàng)新能力。科學(xué)素養(yǎng)教育圍繞科學(xué)數(shù)據(jù)的保存、共享與利用展開，隨著科學(xué)研究步入“第四范式”階段，科學(xué)素養(yǎng)已成為科學(xué)研究生命周期的重要組成部分。本文以科研生命周期為主線，探討科學(xué)素養(yǎng)教育如何嵌入到科研活動各階段，實(shí)現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)教育的個性化。

〔關(guān)鍵詞〕科學(xué)素養(yǎng)；教育；科學(xué)數(shù)據(jù)；科研生命周期

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2017.01.029

〔中圖分類號〕G322〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A〔文章編號〕1008-0821（2017）01-0156-04

〔Abstract〕Science literacy is one of the most important and indispensable skills for researchers which decides the innovation ability of researchers.The scientific literacy education is all about the preservation，sharing and utilization of scientific data.With the advent of the Fourth Paradigm，scientific literacy education has become part of the life cycle of scientific research.Research in this paper was based on the life cycle of scientific research and discussions about how to embed the scientific literacy education was put forward in the procedure of scientific research.

〔Key words〕science literacy；education；scientific data；life cycle of scientific research

E-science即科研活動的信息化，改變了傳統(tǒng)的科研模式，網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)逐漸滲透到科研活動當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了科研基礎(chǔ)設(shè)施的信息化以及科研過程的信息化。E-science環(huán)境催生了大批的科學(xué)數(shù)據(jù)，這些科學(xué)數(shù)據(jù)的保存與利用對于科學(xué)研究的發(fā)展具有重要意義[1]。特別是在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)成為科學(xué)研究的新基礎(chǔ)，科研人員基于大量動態(tài)的科學(xué)數(shù)據(jù)的聚合、分析和探索，將推動新的科學(xué)方法的發(fā)現(xiàn)。隨著科學(xué)研究步入“第四范式”階段，即數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境，數(shù)據(jù)的處理和分析技能將上升為科學(xué)研究生命周期的重要組成部分。科學(xué)數(shù)據(jù)來源于科研活動，并最終為科研活動服務(wù)，因此科學(xué)素養(yǎng)教育圍繞科研主體對科學(xué)數(shù)據(jù)的保存、共享與利用展開。本文以科研生命周期為主線，探討科學(xué)素養(yǎng)教育如何嵌入到科研活動各階段以進(jìn)行個性化教育內(nèi)容。

1科學(xué)素養(yǎng)教育必要性分析

1.1科學(xué)大數(shù)據(jù)與科學(xué)素養(yǎng)教育

科學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)生于科研活動，來源一般包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、觀察、社會調(diào)查、網(wǎng)絡(luò)平臺，以及對現(xiàn)有數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)換，其類型也因?qū)W科和來源途徑的不同呈現(xiàn)多樣化趨勢，如結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)、文本、圖片、圖像、音頻、視頻、網(wǎng)頁數(shù)據(jù)等。隨著第四種研究范式即數(shù)據(jù)密集型科學(xué)的出現(xiàn)，科學(xué)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)大數(shù)據(jù)趨勢，即科學(xué)大數(shù)據(jù)[2]。傳統(tǒng)科研模式下，人們只對結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)表，其他科研數(shù)據(jù)則直接刪除或交由科研人員、項目組各自保存，造成了數(shù)據(jù)的分散存儲，對科研數(shù)據(jù)保存及共享造成了極大的影響。e-Science環(huán)境下，除了對科研結(jié)果數(shù)據(jù)的保存之外，還要對科研原始數(shù)據(jù)、科研過程中產(chǎn)生的科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，大大增加了科研數(shù)據(jù)量[3]。科研大數(shù)據(jù)環(huán)境的產(chǎn)生一方面為科研主體開展科研活動提供了更多的基礎(chǔ)保證；另一方面，海量科研數(shù)據(jù)的分散分布，也為科研人員檢索、利用科學(xué)數(shù)據(jù)造成了一定的難度。如何科學(xué)地管理和利用這些科學(xué)大數(shù)據(jù)，更好地為科研創(chuàng)新服務(wù)，降低相似研究領(lǐng)域科研人員獲取資源的難度，即在科研大數(shù)據(jù)環(huán)境下開展科學(xué)素養(yǎng)教育也成為本文的主要研究目的。

1.2科學(xué)素養(yǎng)教育的必要性

科學(xué)素養(yǎng)作為信息素養(yǎng)的一種，主要是指科研主體在開展科學(xué)研究時應(yīng)具備的一種能力，是傳統(tǒng)信息素養(yǎng)教育的進(jìn)一步提高和深化。科學(xué)素養(yǎng)教育可以提高科研人員的數(shù)據(jù)意識、收集與分析技能，促進(jìn)科學(xué)數(shù)據(jù)管理與共享，是科研人員開展科學(xué)研究與學(xué)術(shù)交流的必備技能之一[4]。科學(xué)素養(yǎng)教育最先起源于發(fā)達(dá)國家，并將數(shù)據(jù)密集型相關(guān)能力的培養(yǎng)作為科學(xué)研究的必要技能加以發(fā)展，對科學(xué)數(shù)據(jù)的收集、分析、管理與共享高度重視、投入大量資金進(jìn)行研究和開發(fā)。在新的科研環(huán)境中，科研人員具備一定的科學(xué)素養(yǎng)，可以強(qiáng)化科研過程，提升國家的科研創(chuàng)新競爭能力。因此，積極開展科學(xué)素養(yǎng)教育，使科學(xué)數(shù)據(jù)取之于科研并用之于科研，已成為當(dāng)前緊迫和急需的一項任務(wù)。

2科學(xué)素養(yǎng)教育現(xiàn)狀分析

2.1國外科學(xué)素養(yǎng)教育現(xiàn)狀

科學(xué)研究領(lǐng)域的素養(yǎng)教育在國外前幾年已展開研究并得到重視，關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)的研究項目已經(jīng)從科學(xué)數(shù)據(jù)管理的角度延伸到“科學(xué)素養(yǎng)”的教學(xué)和培訓(xùn)，著重于科研技能教學(xué)實(shí)踐的探索，特別是美國NSF等基金資助機(jī)構(gòu)要求項目申請者提交“數(shù)據(jù)管理計劃”的規(guī)定出臺后，引發(fā)了美國很多研究性大學(xué)圖書館對于數(shù)據(jù)管理技能培訓(xùn)和咨詢的重視。岡特（G.A.Gunter）和卡爾森（J.Carlson）等人提出對學(xué)生開展科學(xué)素養(yǎng)教育的重要性，認(rèn)為應(yīng)明確科學(xué)素養(yǎng)課程需求，提高他們基本的批判性思考技能，為學(xué)生進(jìn)入數(shù)字研究環(huán)境做準(zhǔn)備[5]。秦健在2007-2009年獲NSF資助，開展“科學(xué)素養(yǎng)項目”的研究，通過調(diào)研大學(xué)教職員在數(shù)據(jù)管理方面的實(shí)踐和態(tài)度，基于知識管理的理論，開放“與數(shù)據(jù)相關(guān)的素養(yǎng)”的課程，以培養(yǎng)科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)生管理數(shù)據(jù)的技能[6]。馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院和伍斯特大學(xué)理工學(xué)院2010年獲IMLS資助，聯(lián)合測試研究生、本科生在科學(xué)領(lǐng)域數(shù)據(jù)管理方面的課程計劃框架，并已建立了關(guān)于數(shù)據(jù)保存、管理和共享方面7個在線教學(xué)模塊。2011年普渡大學(xué)、斯坦福大學(xué)、明尼蘇達(dá)大學(xué)、俄勒岡大學(xué)獲得IMLS的資助，聯(lián)合開展“數(shù)據(jù)信息素養(yǎng)培訓(xùn)”項目，該項目旨在發(fā)展特定學(xué)科領(lǐng)域的研究生的信息素養(yǎng)教學(xué)。

2.2國內(nèi)科學(xué)素養(yǎng)教育研究現(xiàn)狀

以往國內(nèi)文獻(xiàn)中相關(guān)的信息素養(yǎng)研究，較著重于個體的信息意識、信息源的選擇、信息的檢索技能、獲取技能以及信息版權(quán)意識等問題的研究，對研究者個體在信息組織、管理和分析方面的素養(yǎng)研究和培訓(xùn)實(shí)踐較弱。我國科學(xué)素養(yǎng)教育還處于初期階段，是對國外科學(xué)素養(yǎng)教育的引入介紹或者對國內(nèi)開展科學(xué)素養(yǎng)教育研究的策略是探討，如李曉輝的《圖書館科研數(shù)據(jù)管理與服務(wù)模式探討》，主要從圖書館開展科研數(shù)據(jù)管理服務(wù)的角度，涉及信息素養(yǎng)教育服務(wù)，但還未提到“數(shù)據(jù)素養(yǎng)”的概念[7]。潘衛(wèi)的“圖書館研究數(shù)據(jù)管理與服務(wù)思考”的會議報告，主要也介紹國外圖書館數(shù)據(jù)服務(wù)，并涉及國外數(shù)據(jù)素養(yǎng)的培訓(xùn)。朱大麗、介風(fēng)在《從科學(xué)數(shù)據(jù)素養(yǎng)角度剖析國內(nèi)外高校科學(xué)數(shù)據(jù)管理》中，通過調(diào)研國外14所高校科研數(shù)據(jù)服務(wù)工作，從科學(xué)數(shù)據(jù)管理知識、科學(xué)數(shù)據(jù)安全意識、科學(xué)數(shù)據(jù)管理技能3個方面概括，并為國內(nèi)開展科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)工作提供借鑒[8]。

通過上述資料調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國外科學(xué)素養(yǎng)教育研究的重點(diǎn)開始向現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對人類的影響和公眾對這些現(xiàn)代技術(shù)的認(rèn)識方面轉(zhuǎn)化。我國當(dāng)前在科學(xué)素養(yǎng)方面的研究和教育實(shí)踐總體還相當(dāng)薄弱，目前已經(jīng)嘗試開設(shè)數(shù)據(jù)分析課程、講座等，將其作為科學(xué)研究的輔助手段和工具向?qū)W生推廣。

3基于科研生命周期的嵌入式科學(xué)素養(yǎng)教育

3.1科研生命周期與科學(xué)素養(yǎng)教育

科學(xué)素養(yǎng)教育的主體、對象和形式呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢，其主體目前包括圖書館、各個院系、政府、IT等組織機(jī)構(gòu)，教育的對象包括學(xué)生、教師、專職科研人員、社會大眾等，課程形式也呈現(xiàn)多元化，如學(xué)位項目、證書課程、學(xué)分課程、短期培訓(xùn)、專題研討會、在線課程等。隨著科學(xué)研究步入“第四范式”階段，即數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境的產(chǎn)生，科學(xué)數(shù)據(jù)的處理和分析技能將上升為科學(xué)研究生命周期的重要組成部分。科學(xué)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)素養(yǎng)與數(shù)據(jù)生命周期直接相關(guān)，也與科學(xué)研究的生命周期密切相關(guān)。科學(xué)素養(yǎng)教育的內(nèi)容包括在科學(xué)研究生命周期各個階段中產(chǎn)生、處理和應(yīng)用數(shù)據(jù)的技能，同時也將關(guān)聯(lián)科研人員在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)共享過程中的行為規(guī)范問題。從科學(xué)研究生命周期中項目計劃、啟動到項目結(jié)題的過程來看，科學(xué)素養(yǎng)實(shí)際上貫穿于科學(xué)研究的各個階段，即融于科學(xué)研究的生命周期中。

3.2基于科研生命周期的嵌入式科學(xué)素養(yǎng)教育策略

科學(xué)素養(yǎng)教育的內(nèi)容主要應(yīng)涉及科學(xué)數(shù)據(jù)的收集技能、組織與管理的規(guī)則和技術(shù)、分析的工具和技能、保存與安全問題、科學(xué)數(shù)據(jù)共享規(guī)則、科學(xué)數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用中的法規(guī)和倫理道德等方面的問題。科學(xué)素養(yǎng)教育相較于信息素養(yǎng)、數(shù)位素養(yǎng)的文化素養(yǎng)屬性，更加強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)科研人員對科學(xué)數(shù)據(jù)的收集、存儲、管理、分析、評價和使用的能力。

目前對科學(xué)素養(yǎng)教育的開展情況，可以從橫向和縱向概括。從縱向看，科學(xué)素養(yǎng)教育包括文化（意識）層面、技能層面等角度分層次開展，即從對科學(xué)數(shù)據(jù)使用意識的培養(yǎng)逐步上升到對科學(xué)數(shù)據(jù)的收集、存儲、評價、利用等技能層面，概括為“普及——增強(qiáng)——提高”3個層次，從科學(xué)數(shù)據(jù)的資源導(dǎo)航、通識教育、學(xué)科素養(yǎng)教育等科學(xué)數(shù)據(jù)分析教育，教育內(nèi)容和深度逐層推進(jìn)。從橫向來看，也就是科學(xué)研究生命周期的角度，科學(xué)素養(yǎng)教育包括收集、加工、管理、評價和利用數(shù)據(jù)的知識和能力。本文擬從橫向來探討科學(xué)素養(yǎng)教育，即從科研啟動、科研設(shè)計、科研實(shí)施、成果發(fā)表等科研環(huán)節(jié)來探討科學(xué)素養(yǎng)教育的開展。

3.2.1科學(xué)研究啟動階段的科學(xué)素質(zhì)教育

科研啟動階段主要任務(wù)是提出假設(shè)確定科研主題，科研人員通過檢索、瀏覽閱讀現(xiàn)有的相關(guān)科研成果，來完成前期科研準(zhǔn)備工作。此階段，科學(xué)研究人員應(yīng)了解各個研究階段所涉及的數(shù)據(jù)源的特征，包括數(shù)據(jù)的類型、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)來源，掌握數(shù)據(jù)收集和獲取的方式。針對這一階段用戶的科研需求，科學(xué)素養(yǎng)教育的重點(diǎn)主要是培養(yǎng)用戶的科學(xué)數(shù)據(jù)意識，使戶了解與其科研內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)來源庫，掌握一定的科學(xué)數(shù)據(jù)檢索與獲取技能，實(shí)現(xiàn)對科研信息的搜集與檢索，此階段的科研數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育主要是對用戶數(shù)據(jù)意識教育，指導(dǎo)科研人員了解數(shù)據(jù)源及信息檢索技能的培養(yǎng)，如信息檢索技能的培訓(xùn)、各類資源意識教育。

3.2.2科學(xué)研究設(shè)計階段的科學(xué)素養(yǎng)教育

此階段研究人員根據(jù)研究目的、研究對象和影響因素，設(shè)計研究結(jié)構(gòu)，這一階段對科研人員綜合素養(yǎng)要求較高，科研人員首先要了解研究主體所處的科研環(huán)境，即了解研究影響因素，科學(xué)素養(yǎng)教育需要幫助科研人員樹立敏感的科研意識和科研技能，培養(yǎng)科研人員對科研項目的宏觀掌控和分解實(shí)踐能力、研究涉及領(lǐng)域的專業(yè)技能、科學(xué)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，即科學(xué)數(shù)據(jù)基本知識教育、科學(xué)數(shù)據(jù)獲取能力教育、科學(xué)數(shù)據(jù)評估能力、科學(xué)數(shù)據(jù)使用能力。此階段科研人員要綜合運(yùn)用專業(yè)知識與科學(xué)素養(yǎng)，同時掌握一定的管理與分析常識，能夠從整體與細(xì)節(jié)上應(yīng)對科研項目的設(shè)計、科研數(shù)據(jù)的管理。

3.2.3科學(xué)研究實(shí)施階段的科學(xué)素養(yǎng)素質(zhì)教育

科學(xué)研究實(shí)施階段也是科研過程中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，前期準(zhǔn)備和設(shè)計工作都是為了這階段科研成果的得出，因此這一階段對科研人員的科學(xué)素養(yǎng)教育也非常的重要。本階段在前期基本科學(xué)素養(yǎng)教育的基礎(chǔ)之上，要加大對科研人員科學(xué)數(shù)據(jù)評估能力的培養(yǎng)，即對科研數(shù)據(jù)分析技能的培養(yǎng)，包括科研工具使用、科研平臺和設(shè)備使用操作的指導(dǎo)。科學(xué)數(shù)據(jù)的檢索與收集是科學(xué)素養(yǎng)教育的基本內(nèi)容，而科學(xué)數(shù)據(jù)分析則是科學(xué)素養(yǎng)教育中非常關(guān)鍵的技能。為更好地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行科研創(chuàng)新，研究人員應(yīng)熟悉一般通用的數(shù)據(jù)分析工具或本學(xué)科領(lǐng)域?qū)Ｓ玫臄?shù)據(jù)分析軟件，熟悉如何獲取和創(chuàng)建準(zhǔn)備分析的數(shù)據(jù)，掌握基本的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析方法，能夠用可視化工具分析、重新表現(xiàn)和解釋數(shù)據(jù)，并具備將學(xué)科領(lǐng)域的分析轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)建模的能力。

3.2.4科研成果發(fā)表階段的科學(xué)素養(yǎng)教育

本階段主要是對前期科研成果的發(fā)表與共享，實(shí)現(xiàn)科學(xué)數(shù)據(jù)的存儲與共享，通過對科學(xué)數(shù)據(jù)的規(guī)范化處理實(shí)現(xiàn)長期保存，以供后續(xù)其他科研人員利用。在數(shù)據(jù)存儲和管理方面，為較好地保存原始數(shù)據(jù)，科研人員應(yīng)學(xué)會設(shè)計與本領(lǐng)域數(shù)據(jù)管理平臺相匹配的個人或團(tuán)隊研究特定的數(shù)據(jù)架構(gòu)技術(shù)[9]。為此須首先了解已有的元數(shù)據(jù)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，能按元數(shù)據(jù)規(guī)范描述數(shù)據(jù)、組織和存儲數(shù)據(jù)，并掌握不同平臺數(shù)據(jù)融合、過濾及轉(zhuǎn)換等處理技術(shù)，即科學(xué)數(shù)據(jù)規(guī)范化操作。同時，為了能長期保存和共享科學(xué)數(shù)據(jù)，應(yīng)針對科研人員數(shù)據(jù)存儲、備份和數(shù)據(jù)安全控制等需求開展相應(yīng)素養(yǎng)教育，培養(yǎng)科研主體的數(shù)據(jù)聚集和整合技能、數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)交互的意識，提升科研個體的共享意識與意愿[10]。同時，了解共享平臺的數(shù)據(jù)使用政策、包括數(shù)據(jù)的引用、出版和發(fā)布的規(guī)定、知識產(chǎn)權(quán)和倫理道德等問題。因此本階段應(yīng)從意識、技能等提供多層次的科學(xué)素養(yǎng)教育內(nèi)容。

4結(jié)語

未來我國科學(xué)素養(yǎng)教育除了根據(jù)科研用戶在科研過程不同階段的不同需求提供針對式教育之外，還要根據(jù)各個學(xué)科科研人員信息行為的不同及學(xué)科特征，開展個性化科學(xué)素養(yǎng)教育內(nèi)容。針對專業(yè)學(xué)科的不同，設(shè)立通識課程和分類式課程，并根據(jù)對象水平差異設(shè)計不同層次的課程。推進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)課程的實(shí)踐操作，開展專題講座、研討會等多種形式的教學(xué)形式，積極開發(fā)在線課程、嵌入專業(yè)課程等教學(xué)形式。未來科學(xué)素養(yǎng)教育的主體可以采合作式教學(xué)，圖書館、專業(yè)教師、企業(yè)團(tuán)體、政府機(jī)關(guān)等機(jī)構(gòu)合作協(xié)同促進(jìn)我國科學(xué)數(shù)據(jù)教育的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]司莉，邢文明.國外科學(xué)數(shù)據(jù)管理與共享政策調(diào)查及對我國的啟示[J].情報資料工作，2013，（1）： 61-66.

[2]張晨.大數(shù)據(jù)時代的圖書館與數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育[J].圖書與情報，2014，（4）：117-119.

[3]沈婷婷.數(shù)據(jù)素養(yǎng)及其對科學(xué)數(shù)據(jù)管理的影響[J].圖書館論壇，2015，（1）：68-73.

[4]黃如花，李白楊.數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育[J].圖書情報知識，2016，（1）：21-29.

[5]張瑤，呂俊生.國外科研數(shù)據(jù)管理與共享政策研究綜述[J].圖書館理論與實(shí)踐，2015，（11）：47-52.

[6]Jian Qin.Lessons learned from a two-year experience in science data literacy education[C].International Association of Scientific and Technological University Libraries，31st Annual Conference，Paper 5.June 22，2010.

[7]李曉輝.圖書館科研數(shù)據(jù)管理和服務(wù)模式探討[J].中國圖書館學(xué)報，2011，37（5）：46-52.

[8]朱大麗，介風(fēng).從科學(xué)數(shù)據(jù)素養(yǎng)角度剖析國內(nèi)外高校科學(xué)數(shù)據(jù)管理[J].圖書館學(xué)研究，2015，（16）：53-59.

[9]錢鵬.高校科學(xué)數(shù)據(jù)管理研究[D].南京：南京大學(xué)，2012.

[10]何琳，常穎聰.科研人員數(shù)據(jù)共享意愿研究[J].圖書與情報，2014，（5）：125-131.

（本文責(zé)任編輯：馬卓）