近日，由国家天文科学数据中心教育研发应用分中心牵头，在科学家、数据专家、科学教育工作者的跨领域协作下，构建了面向STEM专业大学生的科学数据素养概念框架，设计并验证了基于该框架的大学生科学数据素养评估工具。该研究成果发表于国际SSCI 1区顶级期刊《International Journal of STEM Education》。华中师范大学乔翠兰副教授为论文第一作者，硕士研究生陈雨晴为第二作者，俞云伟教授等为通讯作者。论文链接：点击这里。

图1 论文发表页面

一、研究背景

当前科学研究已经进入到海量数据驱动的第四范式时代，世界各地的科研和观测设备产生的大量数据被记录、存储、和公开传播。传统上，科学进步的标志是提出假设或理论，然后收集数据来证实或证伪这些命题。而在如今的大数据时代，研究人员可以利用大型数据集进行模拟和建模，发现未知的因果关系，促进新的理论解释与创新。这种科学研究范式的转变需要科研工作者增强与数据相关的能力，科学数据素养的概念应运而生。

对于STEM专业的大学生来说，提升科学数据素养显得尤其重要，因为他们目前的学术发展和未来的职业生涯都可能直接或间接地接触大量科学数据。目前全球范围内对学生科学素养的内涵界定已包括科学数据的收集、分析、解释和论证，但是其往往强调的是通过实验探究获得少量数据，并展开分析的能力。随着科学数据的指数增长，从大量数据集中提取潜在价值并解决科学问题越来越普遍。仅仅专注于实验室范围内的科学数据技能已经不足以满足海量科学数据的挑战。例如，虽然学生可以处理少量实验数据，但在面对大规模数据集时，他们该如何识别有价值的科学数据，如何系统地组织、管理、分析和解释科学数据，如何合乎道德地使用公开数据集？因此，迫切需要提出一个系统的科学数据素养概念框架。

二、科学数据素养概念框架的建立

本研究细致梳理了包括经合组织（OECD）在内的六大国际组织和国家的科学素养框架，同时深入剖析了经PRISMA流程筛选出的16篇数据素养相关的文献。基于这些理论背景和科学数据的特点，厘清了科学数据素养的内涵，并构建了一个面向STEM专业大学生的概念框架。这一框架经过两轮德尔菲法的精心打磨，提高了其适用性和实用性。框架包括科学数据意识、科学数据技能、科学数据法规与伦理三个维度和数据敏感意识、数据发现与收集能力、数据法律法规等11个要素，如图2所示。

图2 科学数据素养概念框架

三、科学数据素养测评工具开发

在科学数据素养概念框架的基础上，以物理学、天文学和地理科学等学科为例，开发了一个适用于相关专业的大学生科学数据素养水平测评工具。最初，测评工具共包含33道单项选择题，经过试点测试和筛选，保留了22道单项选择题，每个科学数据素养要素由2道试题进行评估。测试样题如表1所示。将修订后的评估工具用于198名大学生的正式测试中，采用Rasch模型来评估其有效性。该工具在评估科学数据素养方面的有效性得到了证实。

表1 科学数据素养测评工具样题
 

该研究开发的科学数据素养概念框架和评估工具可作为教育工作者培养学生科学数据素养的指南，帮助他们深入理解和衡量学生的科学数据素养水平，从多个角度培养学生科学数据素养。

本研究成功地为STEM专业的大学生设计了一个具有三个维度和十一个要素的科学数据素养概念框架。此外，基于该框架创建了科学数据素养评估工具。本研究填补了关于科学数据素养的研究空白，不仅有助于更深入地了解和推广科学数据素养，而且为大学生科学素养培育工作提供了必要支持，同时有助于提高公众对科学数据素养重要性的认识。