科學(xué)素養(yǎng)視角下高校實驗室研究數(shù)據(jù)管理信息化的策略研究

肖婷 陳慧

四川大學(xué)華西第二醫(yī)院/出生缺陷與相關(guān)婦兒疾病教育部重點實驗室 四川 成都 610041

引言

研究數(shù)據(jù)是指“通常被科學(xué)社會所接受的，用于驗證研究發(fā)現(xiàn)的被記錄的必要的事實材料”[1]。該定義包括了分析數(shù)據(jù)和用于描述這些數(shù)據(jù)是如何產(chǎn)生的元數(shù)據(jù)。在大數(shù)據(jù)時代背景下，快速興起的數(shù)據(jù)密集型科學(xué)研究[2]，表明巨量科學(xué)數(shù)據(jù)的聚合、分析和探索，已然成為科學(xué)研究的新基礎(chǔ)，將加速推動新科學(xué)方法的發(fā)現(xiàn)。

高校實驗室作為科研活動的重要陣地，是研究數(shù)據(jù)產(chǎn)生的主要來源，目前大多實驗室仍沿用傳統(tǒng)紙質(zhì)載體對研究數(shù)據(jù)進行管理，由于科研參與人員在實驗記錄方面的科學(xué)素養(yǎng)主觀差異性較大，從而導(dǎo)致研究項目中的知識傳遞極易出現(xiàn)斷層和偏差，數(shù)據(jù)監(jiān)管也暴露出較大疏漏，嚴(yán)重影響了科研成果的有效延續(xù)和應(yīng)用。

本文將基于科學(xué)素養(yǎng)的視角，探討如何在實現(xiàn)研究數(shù)據(jù)全周期質(zhì)量管理的同時，提升研究人員的科學(xué)素養(yǎng)，促進科技創(chuàng)新的高速發(fā)展。

1 傳統(tǒng)管理模式的弊端

由于實驗室研究參與人員科學(xué)素養(yǎng)的個體化差異，在科研創(chuàng)新大環(huán)境下，傳統(tǒng)紙質(zhì)載體的研究數(shù)據(jù)管理模式，使得科研團隊不易協(xié)作性愈加突出，其劣勢日漸凸顯。

1.1 傳統(tǒng)模式下，研究數(shù)據(jù)的規(guī)范生成缺乏有效的管理手段

傳統(tǒng)的紙質(zhì)記錄，偏重于對記錄完成的檢查，而對研究人員過程記錄的細(xì)節(jié)規(guī)范約束性不足。尤其是部分高校實驗室忽視對研究相關(guān)工作的要求和管理，當(dāng)有些研究人員離開實驗室后，其研究成果需要進行深入探究時，其他研究人員無法看懂和理解該實驗記錄，無法重復(fù)原來的實驗條件和實驗步驟來得出相同的實驗數(shù)據(jù)，當(dāng)已發(fā)表的研究成果遭到質(zhì)疑時，無法提供有效的原始記錄[3]。因研究數(shù)據(jù)缺乏有效的管理手段，使產(chǎn)生研究數(shù)據(jù)的記錄的細(xì)節(jié)規(guī)范缺乏約束性，導(dǎo)致研究過程中得出的研究數(shù)據(jù)存在多種隱患。

對研究數(shù)據(jù)的實驗記錄規(guī)范培養(yǎng)不足，同時，重研究結(jié)果輕培養(yǎng)過程的普遍現(xiàn)象使研究人員更關(guān)注實驗進度和部分陽性結(jié)果，從而導(dǎo)致記錄較為隨意，時間不詳細(xì)，沒有條理，書寫混亂或表述不專業(yè)，實驗過程和數(shù)據(jù)記錄不及時，后期憑記憶補記，造成許多細(xì)節(jié)被遺漏；僅有過程描述，無實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果的描述等。以上行為都可能導(dǎo)致無法還原最初的實驗條件和實驗步驟，無法重復(fù)實驗結(jié)果，使得已產(chǎn)生的實驗數(shù)據(jù)失去其科學(xué)價值。

1.2 傳統(tǒng)模式下，研究結(jié)論的得出缺乏有力的監(jiān)管體系

目前，多數(shù)高校實驗室的研究人員是自主管理實驗安排和記錄數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的紙質(zhì)記錄產(chǎn)生的研究數(shù)據(jù)，由于負(fù)責(zé)人的工作日程安排不固定，難以實現(xiàn)及時有效的進度交流和核對檢查。同時，傳統(tǒng)模式下，紙質(zhì)記錄具有時間和空間的滯后性，不利于監(jiān)管，不利于共享和深入開展研究工作，并且導(dǎo)致研究人員往往只關(guān)注對自己實驗結(jié)果有利的部分?jǐn)?shù)據(jù)，缺乏對實驗數(shù)據(jù)的深層次挖掘，一定程度上造成實驗研究的不全面，降低了研究效率，對于科學(xué)研究的投入是極大的浪費。

近年來，在科研活動中，違背科研誠信要求的事件頻發(fā)，科研誠信失信行為常見于各類媒體，以國家自然科學(xué)基金委員會為例，近年來就查處了多起不端行為案例[4-5]。因傳統(tǒng)管理模式對研究數(shù)據(jù)缺乏有效監(jiān)管，使研究人員有機會對研究數(shù)據(jù)編造，篡改科研活動中產(chǎn)生的元數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)更理想化，以支持所研究的觀點，從而易出現(xiàn)科研誠信問題。

1.3 傳統(tǒng)模式下，研究數(shù)據(jù)的保存不利于共享和延用

高校的研究項目一般持續(xù)時間較長，而實驗室研究人員流動性較大，傳統(tǒng)紙質(zhì)為主的研究數(shù)據(jù)的記錄容易造成研究項目的斷層[6]，記錄零碎分散，不易保存和不便檢索的弊端不利于實驗室傳承和存儲共享，難以實現(xiàn)知識共享和有效利用。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)[7]，個人電腦、光盤、移動硬盤、機構(gòu)電腦等是科研人員保存數(shù)據(jù)最主要的方式，此外，也有部分科研人員選擇保存在紙質(zhì)載體和網(wǎng)絡(luò)硬盤上。我國研究數(shù)據(jù)的保管主要以個人為主（超過80%）[8]，這給數(shù)據(jù)的共享與安全帶來不利影響：一是數(shù)據(jù)分散在個人手中，導(dǎo)致研究數(shù)據(jù)管理混亂，零碎分散，不僅規(guī)范性差、不易保存，不也無法快速檢索、查看，使數(shù)據(jù)不會被公開或者共享給其他研究人員作為研究依據(jù)，這對于科研經(jīng)費的投入是極大的浪費。二是分散保管容易造成數(shù)據(jù)的丟失和損毀，缺乏手段進行數(shù)據(jù)記錄的規(guī)范化管理，數(shù)據(jù)的安全面臨風(fēng)險。

2 發(fā)展趨勢

2.1 任務(wù)要求

高校作為科研活動的重要陣地，擁有巨量的研究數(shù)據(jù)，同時，高校研究數(shù)據(jù)的管理也是國家研究數(shù)據(jù)管理的重要一環(huán)。國家對研究數(shù)據(jù)管理高度重視，為加強我國科研數(shù)據(jù)管理的規(guī)范性，2018年4月國務(wù)院辦公廳印發(fā)《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》[9]，規(guī)定科學(xué)數(shù)據(jù)管理工作實行國家統(tǒng)籌、各部門與各地區(qū)分工負(fù)責(zé)的體制，并明確規(guī)定高等院校是科學(xué)數(shù)據(jù)管理的責(zé)任主體，應(yīng)該建立健全本單位科學(xué)數(shù)據(jù)相關(guān)管理制度，同時對我國科學(xué)數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)的采集、記錄、保存與匯交、共享與應(yīng)用等方面都進行了規(guī)范。對推動科研數(shù)據(jù)管理與共享實踐和促進科技創(chuàng)新具有重要的意義。

2.2 必要手段

近年來，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用，以及互聯(lián)網(wǎng)＋時代的到來，信息化建設(shè)不斷加強，實現(xiàn)研究數(shù)據(jù)信息化管理成為必備的工作需求。利用研究數(shù)據(jù)的信息化管理，可以更加有效地引導(dǎo)研究參與人員完成研究數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化收集、規(guī)范性記錄、系統(tǒng)分析、完整保存和無偏差的共享。同時，在確認(rèn)科學(xué)問題、使用證據(jù)、深入思考、做出科學(xué)結(jié)論的反復(fù)訓(xùn)練過程中，強化知識的理解，訓(xùn)練科學(xué)思維以及應(yīng)用科學(xué)知識解決科學(xué)問題的能力。

3 策略與建議

大數(shù)據(jù)時代，對于科研數(shù)據(jù)的應(yīng)用和轉(zhuǎn)化，如果沒有更加有效的管理手段和途徑，科研創(chuàng)新的進度將被嚴(yán)重阻礙和滯后。因此，如何行之有效地進行研究數(shù)據(jù)管理，在社會發(fā)展需求背景下，具有重要的現(xiàn)實意義。

3.1 以實驗記錄為管理基線，構(gòu)建研究數(shù)據(jù)的信息化管理系統(tǒng)

研究數(shù)據(jù)產(chǎn)生于科學(xué)工作流，擁有自己的生命周期。英國DCC將研究數(shù)據(jù)生命周期分成6個階段，包括創(chuàng)建、處理、分析、保存、獲取、重用，而數(shù)據(jù)管理是為了以一種有效的方式管理數(shù)據(jù)生命周期的需要，是一系列架構(gòu)、政策、實踐和程序的開發(fā)和執(zhí)行活動[10]。

研究數(shù)據(jù)信息化管理系統(tǒng)主要用于實驗記錄、分析方法庫的建立和實驗數(shù)據(jù)的規(guī)范管理，確保所有的研究數(shù)據(jù)都能被適當(dāng)?shù)赜涗浵聛?，并在必要時得以使用。實驗記錄中保存的研究數(shù)據(jù)，須設(shè)計含有多個功能模塊的實驗記錄模板，模板中可容納被允許的記錄要求和研究數(shù)據(jù)保存形式，包含實驗基本信息、記錄正文、元數(shù)據(jù)保存提交等內(nèi)容。

良好的數(shù)據(jù)管理是研究過程各階段的基礎(chǔ)，為了有效推動科研發(fā)展，應(yīng)在實驗室研究工作的開始就著手建立。以實驗記錄為管理基線，規(guī)范研究數(shù)據(jù)記錄流程，提高研究數(shù)據(jù)利用效率，全面整合資源，以期實現(xiàn)對實驗過程中的記錄、結(jié)果分析、儲存、數(shù)據(jù)監(jiān)管和應(yīng)用在一定范圍內(nèi)共享的研究數(shù)據(jù)信息化管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)生命周期內(nèi)“記錄－保存－監(jiān)管－應(yīng)用”的完整鏈條，為科研人員提供一個優(yōu)質(zhì)、高效和規(guī)范的創(chuàng)新環(huán)境，構(gòu)建規(guī)范、高效和適用的研究數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

3.2 在研究數(shù)據(jù)全生命周期的動態(tài)管理中不斷強化科學(xué)素養(yǎng)

通過對研究數(shù)據(jù)生命周期管理，將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)分析與挖掘等過程痕跡化，一方面，在后續(xù)實驗過程中重新分析結(jié)果時有了更加可靠的數(shù)據(jù)支持，另一方面，通過研究數(shù)據(jù)監(jiān)管信息化，實驗記錄可實現(xiàn)動態(tài)管理，隨時檢查，便于負(fù)責(zé)人員或管理人員及時發(fā)現(xiàn)和糾正實驗過程中發(fā)生的錯誤或疏漏，在存在異議時給予及時指出，使實驗結(jié)果真實、可信，避免學(xué)術(shù)造假等學(xué)術(shù)不端行為。

研究數(shù)據(jù)記錄是研究項目成功的關(guān)鍵因素之一，強調(diào)對數(shù)據(jù)過程和結(jié)果記錄要及時、真實、清晰、完整和規(guī)范，以保證研究數(shù)據(jù)的真實性和規(guī)范性。在研究數(shù)據(jù)保存方面，強調(diào)上傳保存所有的原始數(shù)據(jù)，使后續(xù)研究重新分析研究結(jié)果時有數(shù)據(jù)支撐，也杜絕了學(xué)術(shù)不端的可能。除上傳原始數(shù)據(jù)外，還要求研究人員對上傳的數(shù)據(jù)進行分析說明或歸納總結(jié)的詳細(xì)而準(zhǔn)確的解釋性文檔，以便他人查閱和理解其研究結(jié)果，同時也是對研究人員進行科研素質(zhì)訓(xùn)練。在數(shù)據(jù)監(jiān)管方面，強調(diào)研究負(fù)責(zé)人及時審閱研究人員的研究數(shù)據(jù)記錄，同時通過信息化管理系統(tǒng)與研究人員進行有效互動，共同分析實驗結(jié)果，評價研究項目進展，及時擬定下一步工作計劃，該系統(tǒng)使研究數(shù)據(jù)在細(xì)節(jié)方面的管理提供了多樣化的呈現(xiàn)，對科學(xué)素養(yǎng)形成進行了強化。

信息化的研究數(shù)據(jù)管理體系有利于固定化培養(yǎng)研究人員的規(guī)范操作、規(guī)范記錄、規(guī)范分析與研究探討，在研究數(shù)據(jù)產(chǎn)生、管理和重用的全生命周期各環(huán)節(jié)，設(shè)置質(zhì)量管理要求，在整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得出科學(xué)結(jié)論的循環(huán)中，不斷強化數(shù)據(jù)意識，提升研究人員歸納、分析、總結(jié)、探究的科學(xué)思維能力，進而促進科學(xué)素養(yǎng)的形成。

3.3 信息化管理模式是實現(xiàn)實驗記錄數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化共享的前提條件

信息化手段在研究數(shù)據(jù)管理過程中的應(yīng)用，可以更好地實現(xiàn)研究數(shù)據(jù)的規(guī)范化、精細(xì)化、動態(tài)化、高效化管理。研究數(shù)據(jù)應(yīng)該包括所有可以用來驗證結(jié)果的，支持研究問題的證據(jù)。為了使研究數(shù)據(jù)在其生命周期中易于發(fā)現(xiàn)、使用和管理，研究人員必須確保創(chuàng)建和維護足夠的文檔或元數(shù)據(jù)，保存更為完整的數(shù)據(jù)、描述和觀察，通過更為客觀的信息，進而獲得科學(xué)規(guī)律。

實驗記錄模板的設(shè)計應(yīng)突出以人為本的理念，通過便捷的撰寫錄入，在記錄和保存的過程中逐步落實研究數(shù)據(jù)的規(guī)范化要求，可以有效解決傳統(tǒng)的實驗記錄或紙質(zhì)書寫錄入報告時可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)不清楚、格式不規(guī)范、難以溯源等問題，避免因科研人員流動、基層管理疏漏及儀器設(shè)備更新問題，造成實驗記錄和數(shù)據(jù)的流失和損壞。

在線化的研究數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢索和回顧查看以往各階段的實驗設(shè)計和過程細(xì)節(jié)，有助于研究者保持清醒的實驗思路，把握實驗執(zhí)行進度，提高科研效率，抓住關(guān)鍵的實驗現(xiàn)象，準(zhǔn)確回顧和分析科研實踐中的成敗得失，得出更加可靠的實驗結(jié)論。

同時，實驗室研究數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)化，實現(xiàn)了即時互通和交流共享，同時，負(fù)責(zé)人可通過系統(tǒng)對研究數(shù)據(jù)進行限時的審核歸檔，使研究數(shù)據(jù)得到有效監(jiān)管和及時保存。

信息化管理模式的應(yīng)用可以高效地提高各種格式的研究數(shù)據(jù)創(chuàng)建、組織、存儲和分發(fā)，有利于研究數(shù)據(jù)的訪問、整合、發(fā)現(xiàn)、共享、長期保存和重用，使研究數(shù)據(jù)更加具有可讀性和可交流性，提高了知識傳遞的效率，讓研究數(shù)據(jù)的提取更加直觀和便捷，降低科學(xué)研究成本，也切實保障了科學(xué)研究過程的可回溯性和驗證。

4 總結(jié)與展望

數(shù)據(jù)處于研究的核心位置，由研究項目過程創(chuàng)建，擁有比研究項目更長的壽命[11]。有效的研究數(shù)據(jù)是孕育科研成果的源泉。在科技創(chuàng)新背景下，加強高校實驗室研究數(shù)據(jù)的信息化建設(shè)是必然發(fā)展趨勢，也是促進科學(xué)素養(yǎng)教育的重要手段。研究數(shù)據(jù)管理必須貫穿于整個研究數(shù)據(jù)生命周期，高校實驗室的研究人員應(yīng)轉(zhuǎn)變心態(tài)，接受和適應(yīng)信息化轉(zhuǎn)型，加快科技創(chuàng)新進程，提高研究數(shù)據(jù)管理能力，規(guī)范科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)過程，孵化更多的研究成果。