基于科研生命周期的科学素养教育研究

李文文+周萍

〔摘要〕科学素养是e-Science环境下科研人员所必需的一项必备技能、直接关系到科研人员的科研创新能力。科学素养教育围绕科学数据的保存、共享与利用展开，随着科学研究步入“第四范式”阶段，科学素养已成为科学研究生命周期的重要组成部分。本文以科研生命周期为主线，探讨科学素养教育如何嵌入到科研活动各阶段，实现科学素养教育的个性化。

〔关键词〕科学素养；教育；科学数据；科研生命周期

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2017.01.029

〔中图分类号〕G322〔文献标识码〕A〔文章编号〕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即科研活动的信息化，改变了传统的科研模式，网络和信息技术逐渐渗透到科研活动当中，实现了科研基础设施的信息化以及科研过程的信息化。E-science环境催生了大批的科学数据，这些科学数据的保存与利用对于科学研究的发展具有重要意义[1]。特别是在大数据时代，数据成为科学研究的新基础，科研人员基于大量动态的科学数据的聚合、分析和探索，将推动新的科学方法的发现。随着科学研究步入“第四范式”阶段，即数据密集型科研环境，数据的处理和分析技能将上升为科学研究生命周期的重要组成部分。科学数据来源于科研活动，并最终为科研活动服务，因此科学素养教育围绕科研主体对科学数据的保存、共享与利用展开。本文以科研生命周期为主线，探讨科学素养教育如何嵌入到科研活动各阶段以进行个性化教育内容。

1科学素养教育必要性分析

1.1科学大数据与科学素养教育

科学数据产生于科研活动，来源一般包括实验数据、观察、社会调查、网络平台，以及对现有数据分析转换，其类型也因学科和来源途径的不同呈现多样化趋势，如结构化的数据、文本、图片、图像、音频、视频、网页数据等。随着第四种研究范式即数据密集型科学的出现，科学数据呈现大数据趋势，即科学大数据[2]。传统科研模式下，人们只对结果数据进行发表，其他科研数据则直接删除或交由科研人员、项目组各自保存，造成了数据的分散存储，对科研数据保存及共享造成了极大的影响。e-Science环境下，除了对科研结果数据的保存之外，还要对科研原始数据、科研过程中产生的科学数据进行保存，大大增加了科研数据量[3]。科研大数据环境的产生一方面为科研主体开展科研活动提供了更多的基础保证；另一方面，海量科研数据的分散分布，也为科研人员检索、利用科学数据造成了一定的难度。如何科学地管理和利用这些科学大数据，更好地为科研创新服务，降低相似研究领域科研人员获取资源的难度，即在科研大数据环境下开展科学素养教育也成为本文的主要研究目的。

1.2科學素养教育的必要性

科学素养作为信息素养的一种，主要是指科研主体在开展科学研究时应具备的一种能力，是传统信息素养教育的进一步提高和深化。科学素养教育可以提高科研人员的数据意识、收集与分析技能，促进科学数据管理与共享，是科研人员开展科学研究与学术交流的必备技能之一[4]。科学素养教育最先起源于发达国家，并将数据密集型相关能力的培养作为科学研究的必要技能加以发展，对科学数据的收集、分析、管理与共享高度重视、投入大量资金进行研究和开发。在新的科研环境中，科研人员具备一定的科学素养，可以强化科研过程，提升国家的科研创新竞争能力。因此，积极开展科学素养教育，使科学数据取之于科研并用之于科研，已成为当前紧迫和急需的一项任务。

2科学素养教育现状分析

2.1国外科学素养教育现状

科学研究领域的素养教育在国外前几年已展开研究并得到重视，关于科学素养的研究项目已经从科学数据管理的角度延伸到“科学素养”的教学和培训，着重于科研技能教学实践的探索，特别是美国NSF等基金资助机构要求项目申请者提交“数据管理计划”的规定出台后，引发了美国很多研究性大学图书馆对于数据管理技能培训和咨询的重视。冈特（G.A.Gunter）和卡尔森（J.Carlson）等人提出对学生开展科学素养教育的重要性，认为应明确科学素养课程需求，提高他们基本的批判性思考技能，为学生进入数字研究环境做准备[5]。秦健在2007-2009年获NSF资助，开展“科学素养项目”的研究，通过调研大学教职员在数据管理方面的实践和态度，基于知识管理的理论，开放“与数据相关的素养”的课程，以培养科学领域的学生管理数据的技能[6]。马萨诸塞大学医学院和伍斯特大学理工学院2010年获IMLS资助，联合测试研究生、本科生在科学领域数据管理方面的课程计划框架，并已建立了关于数据保存、管理和共享方面7个在线教学模块。2011年普渡大学、斯坦福大学、明尼苏达大学、俄勒冈大学获得IMLS的资助，联合开展“数据信息素养培训”项目，该项目旨在发展特定学科领域的研究生的信息素养教学。

2.2国内科学素养教育研究现状

以往国内文献中相关的信息素养研究，较着重于个体的信息意识、信息源的选择、信息的检索技能、获取技能以及信息版权意识等问题的研究，对研究者个体在信息组织、管理和分析方面的素养研究和培训实践较弱。我国科学素养教育还处于初期阶段，是对国外科学素养教育的引入介绍或者对国内开展科学素养教育研究的策略是探讨，如李晓辉的《图书馆科研数据管理与服务模式探讨》，主要从图书馆开展科研数据管理服务的角度，涉及信息素养教育服务，但还未提到“数据素养”的概念[7]。潘卫的“图书馆研究数据管理与服务思考”的会议报告，主要也介绍国外图书馆数据服务，并涉及国外数据素养的培训。朱大丽、介风在《从科学数据素养角度剖析国内外高校科学数据管理》中，通过调研国外14所高校科研数据服务工作，从科学数据管理知识、科学数据安全意识、科学数据管理技能3个方面概括，并为国内开展科学数据服务工作提供借鉴[8]。

通过上述资料调研发现，国外科学素养教育研究的重點开始向现代科学技术对人类的影响和公众对这些现代技术的认识方面转化。我国当前在科学素养方面的研究和教育实践总体还相当薄弱，目前已经尝试开设数据分析课程、讲座等，将其作为科学研究的辅助手段和工具向学生推广。

3基于科研生命周期的嵌入式科学素养教育

3.1科研生命周期与科学素养教育

科学素养教育的主体、对象和形式呈现多元化发展趋势，其主体目前包括图书馆、各个院系、政府、IT等组织机构，教育的对象包括学生、教师、专职科研人员、社会大众等，课程形式也呈现多元化，如学位项目、证书课程、学分课程、短期培训、专题研讨会、在线课程等。随着科学研究步入“第四范式”阶段，即数据密集型科研环境的产生，科学数据的处理和分析技能将上升为科学研究生命周期的重要组成部分。科学领域的数据素养与数据生命周期直接相关，也与科学研究的生命周期密切相关。科学素养教育的内容包括在科学研究生命周期各个阶段中产生、处理和应用数据的技能，同时也将关联科研人员在数据采集、数据管理和数据共享过程中的行为规范问题。从科学研究生命周期中项目计划、启动到项目结题的过程来看，科学素养实际上贯穿于科学研究的各个阶段，即融于科学研究的生命周期中。

3.2基于科研生命周期的嵌入式科学素养教育策略

科学素养教育的内容主要应涉及科学数据的收集技能、组织与管理的规则和技术、分析的工具和技能、保存与安全问题、科学数据共享规则、科学数据管理和应用中的法规和伦理道德等方面的问题。科学素养教育相较于信息素养、数位素养的文化素养属性，更加强调培养科研人员对科学数据的收集、存储、管理、分析、评价和使用的能力。

目前对科学素养教育的开展情况，可以从横向和纵向概括。从纵向看，科学素养教育包括文化（意识）层面、技能层面等角度分层次开展，即从对科学数据使用意识的培养逐步上升到对科学数据的收集、存储、评价、利用等技能层面，概括为“普及——增强——提高”3个层次，从科学数据的资源导航、通识教育、学科素养教育等科学数据分析教育，教育内容和深度逐层推进。从横向来看，也就是科学研究生命周期的角度，科学素养教育包括收集、加工、管理、评价和利用数据的知识和能力。本文拟从横向来探讨科学素养教育，即从科研启动、科研设计、科研实施、成果发表等科研环节来探讨科学素养教育的开展。

3.2.1科学研究启动阶段的科学素质教育

科研启动阶段主要任务是提出假设确定科研主题，科研人员通过检索、浏览阅读现有的相关科研成果，来完成前期科研准备工作。此阶段，科学研究人员应了解各个研究阶段所涉及的数据源的特征，包括数据的类型、数据格式、数据来源，掌握数据收集和获取的方式。针对这一阶段用户的科研需求，科学素养教育的重点主要是培养用户的科学数据意识，使户了解与其科研内容相关的数据来源库，掌握一定的科学数据检索与获取技能，实现对科研信息的搜集与检索，此阶段的科研数据素养教育主要是对用户数据意识教育，指导科研人员了解数据源及信息检索技能的培养，如信息检索技能的培训、各类资源意识教育。

3.2.2科学研究设计阶段的科学素养教育

此阶段研究人员根据研究目的、研究对象和影响因素，设计研究结构，这一阶段对科研人员综合素养要求较高，科研人员首先要了解研究主体所处的科研环境，即了解研究影响因素，科学素养教育需要帮助科研人员树立敏感的科研意识和科研技能，培养科研人员对科研项目的宏观掌控和分解实践能力、研究涉及领域的专业技能、科学数据标准与规范，即科学数据基本知识教育、科学数据获取能力教育、科学数据评估能力、科学数据使用能力。此阶段科研人员要综合运用专业知识与科学素养，同时掌握一定的管理与分析常识，能够从整体与细节上应对科研项目的设计、科研数据的管理。

3.2.3科学研究实施阶段的科学素养素质教育

科学研究实施阶段也是科研过程中非常关键的环节，前期准备和设计工作都是为了这阶段科研成果的得出，因此这一阶段对科研人员的科学素养教育也非常的重要。本阶段在前期基本科学素养教育的基础之上，要加大对科研人员科学数据评估能力的培养，即对科研数据分析技能的培养，包括科研工具使用、科研平台和设备使用操作的指导。科学数据的检索与收集是科学素养教育的基本内容，而科学数据分析则是科学素养教育中非常关键的技能。为更好地利用数据进行科研创新，研究人员应熟悉一般通用的数据分析工具或本学科领域专用的数据分析软件，熟悉如何获取和创建准备分析的数据，掌握基本的数据统计和分析方法，能够用可视化工具分析、重新表现和解释数据，并具备将学科领域的分析转换成数据建模的能力。

3.2.4科研成果发表阶段的科学素养教育

本阶段主要是对前期科研成果的发表与共享，实现科学数据的存储与共享，通过对科学数据的规范化处理实现长期保存，以供后续其他科研人员利用。在数据存储和管理方面，为较好地保存原始数据，科研人员应学会设计与本领域数据管理平台相匹配的个人或团队研究特定的数据架构技术[9]。为此须首先了解已有的元数据规范或标准，能按元数据规范描述数据、组织和存储数据，并掌握不同平台数据融合、过滤及转换等处理技术，即科学数据规范化操作。同时，为了能长期保存和共享科学数据，应针对科研人员数据存储、备份和数据安全控制等需求开展相应素养教育，培养科研主体的数据聚集和整合技能、数据共享与数据交互的意识，提升科研个体的共享意识与意愿[10]。同时，了解共享平台的数据使用政策、包括数据的引用、出版和发布的规定、知识产权和伦理道德等问题。因此本阶段应从意识、技能等提供多层次的科学素养教育内容。

4结语

未来我国科学素养教育除了根据科研用户在科研过程不同阶段的不同需求提供针对式教育之外，还要根据各个学科科研人员信息行为的不同及学科特征，开展个性化科学素养教育内容。针对专业学科的不同，设立通识课程和分类式课程，并根据对象水平差异设计不同层次的课程。推进科学素养课程的实践操作，开展专题讲座、研讨会等多种形式的教学形式，积极开发在线课程、嵌入专业课程等教学形式。未来科学素养教育的主体可以采合作式教学，图书馆、专业教师、企业团体、政府机关等机构合作协同促进我国科学数据教育的发展。

参考文献

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[5]张瑶，吕俊生.国外科研数据管理与共享政策研究综述[J].圖书馆理论与实践，2015，（11）：47-52.

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[7]李晓辉.图书馆科研数据管理和服务模式探讨[J].中国图书馆学报，2011，37（5）：46-52.

[8]朱大丽，介风.从科学数据素养角度剖析国内外高校科学数据管理[J].图书馆学研究，2015，（16）：53-59.

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[10]何琳，常颖聪.科研人员数据共享意愿研究[J].图书与情报，2014，（5）：125-131.

（本文责任编辑：马卓）