近日，由国家天文科学数据中心教育研发应用分中心主导，跨学科团队合作成功构建了STEM专业大学生科学数据素养的全新概念框架，并开发并验证了一套基于该框架的评估工具。这个突破性的研究成果已在国际顶级期刊《International Journal of STEM Education》上发表，华中师范大学乔翠兰副教授担任论文第一作者，而硕士研究生陈雨晴和俞云伟教授等则作为重要贡献者。这项工作为提升学生处理海量科学数据能力提供了强有力的理论支持和实用工具。
当前，我们正处于一个由大量数据驱动的第四代科学研究时代。在这种环境下，科研人员不仅需要提出假设或理论，还必须能够有效地从庞大的数据集中提取信息，以发现新的因果关系并推动理论创新。因此，提高与大型数据集相关的技能对于所有科研工作者来说至关重要，而对STEM专业学生来说，这种能力尤其关键，因为他们将直接或间接地面临大量科学数据。
然而，对于如何从海量数据集中提取价值并解决问题，以及如何系统地管理、分析和解释这些数据以及合法合规地使用公开资源，我们目前还缺乏足够的指导。此外，即使学生能够处理少量实验室内产生的实验性质小规模的科学资料，但面对大规模数据库时，他们往往难以辨别哪些是有价值可用的、如何组织管理、分析解释以及道德正确使用开放访问数据库。
为了应对这一挑战，本项目深入探讨了包括OECD在内六个国际组织及国家关于科技素养定义文献，同时结合PRISMA流程筛选出16篇相关文献。本项目最终建立了一套针对STEM专业大学生的全面概念框架，该框架通过两轮德尔菲法精细打磨，使其更加适用和实用。该框架涵盖三个维度：意识、技能与法律伦理，每个维度包含多个要素，如图2所示。
图2 科学技术素养概念框架
此外，本项目还开发了一款针对物理学、天文学及地球科学等领域专家进行测试的大型评估工具，该工具经过初步试点后进行调整，最终保留22道单项选择题用于正式测试，其中每个要素均由两个问题来衡量如表1所示。通过采用Rasch模型，对198名大学生的正式测试结果得到了确认，该测评工具有效性得到证实。
表1 评价标准样题
总之，这项研究填补了关于STEM专业学生科技素养培育空白，为提升公众认识到科技素养重要性的同时，也为未来教育政策制定提供宝贵参考。此刻，无论是教书者还是参与本次研究的小组成员，都期待着进一步深化我们的理解，并推广这套评价体系，以确保未来的年轻一代具备更好的准备去面对不断增长中的浩瀚宇宙之谜。
