科學(xué)的數(shù)據(jù)記錄與處理助力交叉復(fù)合型創(chuàng)新人才科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)與提升*

邵葵陽，商海波

（1.延邊大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，吉林 延吉 133002；2.延邊大學(xué) 理學(xué)院 化學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心，吉林 延吉 133002；3.延邊大學(xué) 融合學(xué)院 生物功能分子學(xué)，吉林 延吉 133002；）

《教育部關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》明確提出“核心素養(yǎng)體系”的概念，并將“核心素養(yǎng)”放在深化課程改革、落實立德樹人根本任務(wù)的基礎(chǔ)地位［1］。眾所周知，化學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、生物學(xué)等學(xué)科共同成為當代自然學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)學(xué)科，與人類生活息息相關(guān)，同時，這些學(xué)科在與其他學(xué)科相互交叉發(fā)展融合的歷程中，也表現(xiàn)出非同尋常的潛力。比如，化學(xué)學(xué)科的研究方法，在原子、分子水平的物質(zhì)基礎(chǔ)研究對推動醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展起著不可忽視的作用。又比如，分子生物學(xué)是化學(xué)與生物學(xué)交叉融合的產(chǎn)物，伴隨著高精度分析科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，極大地助力人類從分子水平研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，闡明生物現(xiàn)象本質(zhì)［2］。隨著社會經(jīng)濟的多元化發(fā)展，交叉復(fù)合型人才需求日益增長，逐漸成為科研機構(gòu)、高等學(xué)校及企事業(yè)單位等不可或缺的資源。因此，交叉復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，尤其是在科學(xué)素養(yǎng)方面，對于踐行“立德樹人”的教育理念，推進專業(yè)人才培養(yǎng)改革，促進多學(xué)科交叉增長點具有重要意義。不同實驗課程因其理論知識與實踐技能相結(jié)合的特點，成為綜合培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的主要渠道之一，但是多數(shù)實驗教學(xué)中往往不重視甚至忽略了對學(xué)生科學(xué)數(shù)據(jù)記錄與處理意識、能力與責任的培養(yǎng)，這一環(huán)節(jié)的缺失將對交叉復(fù)合型創(chuàng)新人才在實證推理、科學(xué)探索、創(chuàng)新能力、科學(xué)態(tài)度和社會責任等維度上的科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)產(chǎn)生重要影響。

1 科學(xué)的數(shù)據(jù)記錄與處理的重要性

科研實驗記錄是科技檔案的一部分，是指科學(xué)研究過程中，關(guān)于實驗計劃、步驟、結(jié)果、分析的各種文字、數(shù)據(jù)、圖表、音像等原始資料。實驗數(shù)據(jù)的收集和記錄貫穿科研活動的全過程，是科學(xué)研究的原始資料，并為科學(xué)研究提供重要信息。實驗記錄的基本要求是真實、及時、準確、完整，避免漏記和隨意涂改。科研實驗記錄具有可溯源性，客觀真實性和全面準確性。

1）科學(xué)的數(shù)據(jù)記錄與處理是科學(xué)研究的生命線

化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物研究都是實踐學(xué)科，任何結(jié)論的推理論證與發(fā)表需建立在真實的實驗數(shù)據(jù)總結(jié)分析的基礎(chǔ)之上，因此，客觀真實、全面準確的實驗數(shù)據(jù)記錄與處理不僅能回答科學(xué)問題，而且是反映科研誠信的直接證據(jù)?！笆е晾?，謬之千里”，從“巴爾的摩案”“黃禹錫事件”、到“小保方晴子論文撤稿事件”［3］，半個世紀里，很多國家都遭受過科研不端行為的侵蝕。誠然，不良的科研誠信，不僅損害個人學(xué)術(shù)聲譽，還會極大的影響相關(guān)科研領(lǐng)域的發(fā)展，污染學(xué)術(shù)生態(tài)，錯誤引導(dǎo)科研發(fā)展方向，甚至對企業(yè)、社會、國家的經(jīng)濟投入造成損失。

2）科學(xué)的數(shù)據(jù)記錄與處理是提高工作效率的重要手段

全面規(guī)范的實驗記錄，包含實驗過程中的諸多細節(jié)，如實驗條件、實驗現(xiàn)象、異常結(jié)果等，這些關(guān)鍵的實驗細節(jié)是實驗人員（或研究者）完成必要的重復(fù)實驗的重要依據(jù)。同時，詳實的實驗記錄更有助于實驗人員明晰實驗思路，總結(jié)實驗經(jīng)驗，分析實驗成敗原因，極大地提高工作效率。

3）科學(xué)的數(shù)據(jù)記錄與處理是培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)思維的重要載體

嚴謹、務(wù)實、認真的科研態(tài)度是實驗人員的基本素質(zhì)之一，貫穿整個實驗研究活動的全過程。實驗數(shù)據(jù)記錄與處理是培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)思維的重要載體，凝結(jié)著實驗者的科學(xué)思維過程。研究者通過記錄實驗?zāi)康?、實驗設(shè)計、實驗實時數(shù)據(jù)、實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)計算與分析等，逐步形成數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)、實驗設(shè)計方案、實驗現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)性和整體性。好的實驗數(shù)據(jù)記錄與處理有利于對實驗方案設(shè)計的合理性進行判定及修正，有助于科學(xué)問題的論證分析，以及實驗探究與創(chuàng)新意識、嚴謹?shù)倪壿嬎季S的培養(yǎng)。

2 學(xué)生實驗數(shù)據(jù)記錄與處理存在的問題

本文以化學(xué)專業(yè)本科生基礎(chǔ)化學(xué)實驗課為例，歸納和總結(jié)學(xué)生實驗數(shù)據(jù)記錄與處理中存在的典型問題：1）忘記記錄實驗環(huán)境特征（如，天氣、氣壓、濕度等），甚至實驗日期、參與人員等；2）盲目認為自己記性好，可以記住實驗過程，不及時記錄，常常實驗全部結(jié)束甚至第二天才寫“實驗回憶錄”；3）為圖方便，在教材、紙片，甚至拍照形式等隨意記錄，忽略了實驗記錄本的功能及重要性；4）實時記錄數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)信息不完整，很容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)混淆，如記錄稱量數(shù)據(jù)時，不寫藥品名稱、稱量序號、單位等；5）數(shù)據(jù)記錄時，隨意刪減所得實驗數(shù)據(jù)，無任何相應(yīng)分析說明；6）實驗數(shù)據(jù)處理時結(jié)果呈現(xiàn)不規(guī)范，如有效位數(shù)保留、科學(xué)記數(shù)法使用混亂等；7）實驗數(shù)據(jù)處理時，計算有誤，字跡潦草，數(shù)據(jù)處理過程溯源分析十分困難；8）實驗數(shù)據(jù)處理后，無法將實驗結(jié)果與實驗方案、實驗操作過程有機銜接，缺乏推理論證分析。

3 實驗數(shù)據(jù)記錄與處理不規(guī)范的原因分析

無論是處于不同學(xué)習(xí)階段的本科生，還是以研發(fā)為主要任務(wù)的研究生，都存在不同程度的數(shù)據(jù)記錄與處理不規(guī)范的問題，主要歸結(jié)于學(xué)生知識體系混淆、理論與實踐脫節(jié)、科研誠信與社會責任感意識淡薄、教師對數(shù)據(jù)記錄與處理教學(xué)重視度不夠等原因。

1）知識體系混淆，理論與實踐脫節(jié)

大多數(shù)高校會把分析化學(xué)相關(guān)實驗設(shè)置在大一年級階段，目的是能夠讓學(xué)生運用分析化學(xué)理論課中學(xué)習(xí)的有關(guān)誤差分析、有效數(shù)字、準確度與精密度的知識，規(guī)范地記錄和處理實驗數(shù)據(jù)，做到理論與實踐相結(jié)合，同時在后續(xù)其他實驗課程中不斷練習(xí)、強化、鞏固，使科學(xué)的實驗數(shù)據(jù)記錄與處理成為一項基本專業(yè)技能。但是因為其它實驗課程分設(shè)在不同學(xué)期，訓(xùn)練鞏固不及時，加之不同課程對實驗數(shù)據(jù)記錄和處理的要求不統(tǒng)一，導(dǎo)致學(xué)生有關(guān)實驗數(shù)據(jù)記錄與處理方面的知識掌握不牢固，理解不透徹，運用不靈活［4］。

2）科研誠信和社會責任意識淡薄

在走入大學(xué)校門之前，學(xué)生獲得的學(xué)科教育多為理論知識。絕大部分高中學(xué)校還無法滿足全面開展實驗教學(xué)，而且由于高中實驗教學(xué)更偏向于驗證性、定性實驗。因此，學(xué)生對于數(shù)據(jù)記錄及分析方面的訓(xùn)練較少，學(xué)生對于實驗數(shù)據(jù)的概念十分模糊。目前，高校科研誠信教育的主要對象為碩士、博士研究生，而對理工科本科生的教育存在一定程度的缺失。加之，本科教學(xué)中理論知識體系為主，實驗數(shù)據(jù)蘊含的科學(xué)價值、社會意義很少涉獵，導(dǎo)致學(xué)生對于科學(xué)的數(shù)據(jù)記錄與處理的意識淡薄，在科學(xué)態(tài)度、社會責任感等方面的重要性認識不足，對實驗數(shù)據(jù)缺乏敬畏之心。

3）教師對數(shù)據(jù)記錄與處理教學(xué)重視度不夠

目前，多數(shù)教師在教學(xué)中評價學(xué)生實驗往往以實驗結(jié)果為主，實驗過程化評價，尤其是在規(guī)范數(shù)據(jù)記錄等方面的評價占比較少，無形中導(dǎo)致學(xué)生更刻意地去得到完美的實驗結(jié)果，忽視數(shù)據(jù)的過程化分析。除此之外，教師實驗課講授過程中，普遍以“實驗原理”“儀器與試劑”“實驗內(nèi)容（或?qū)嶒灧桨福薄皵?shù)據(jù)記錄與處理”的順序進行講解，但是實驗數(shù)據(jù)記錄形式（一般是表格形式）、數(shù)據(jù)處理方法與實驗方案之間的關(guān)聯(lián)性以及實驗數(shù)據(jù)的深層教育意義強調(diào)相對較少，導(dǎo)致學(xué)生以實驗數(shù)據(jù)為核心依據(jù)溯源實驗操作、推理論證的思維訓(xùn)練欠缺，對于科學(xué)的數(shù)據(jù)記錄與處理對自身科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)與未來職業(yè)發(fā)展的重要性認識不足［4］。

4 基于科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)與提升下的數(shù)據(jù)記錄與處理的思考

1）實驗教學(xué)中加強科學(xué)的數(shù)據(jù)記錄與處理的能力訓(xùn)練與培養(yǎng)

在實驗教學(xué)中，教師應(yīng)向?qū)W生詳細講解實驗報告冊中各部分的內(nèi)涵、內(nèi)容側(cè)重點，以及記錄書寫要求，強調(diào)實驗數(shù)據(jù)原始記錄的重要性，提高其評價占比，并可嘗試“無原始數(shù)據(jù)記錄，無分數(shù)”的評價標準。在此基礎(chǔ)上，不同時期實驗課程達成共識，實現(xiàn)分階段分層次訓(xùn)練，加強和鞏固科學(xué)的數(shù)據(jù)記錄與處理的能力，讓學(xué)生明晰和理解不同類型（或?qū)嶒災(zāi)康模┑膶嶒?，?shù)據(jù)處理與呈現(xiàn)的要求亦不同。另外，教師亦應(yīng)該打破傳統(tǒng)的教學(xué)思路，充分挖掘“數(shù)據(jù)記錄與處理”部分的綜合性。教學(xué)中融入數(shù)據(jù)處理方法與實驗方案之間關(guān)聯(lián)性思想，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生以實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合實驗現(xiàn)象與原理，推理論證分析實驗成敗原因的能力，逐步建立數(shù)據(jù)反映實驗方案和操作的概念，提升個人邏輯思維與創(chuàng)新能力。

2）開展多樣的宣傳教育形式，加強數(shù)據(jù)誠信與責任意識

通過多種形式，加強學(xué)生的數(shù)據(jù)誠信與責任意識是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。除教師課堂融入和強調(diào)數(shù)據(jù)誠信與社會責任之外，學(xué)校、學(xué)院亦可采取講座、動畫制作、文藝展演、知識競答比賽、優(yōu)秀實驗報告展覽等宣傳教育形式，逐步加強學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)誠信意識以及社會責任意識［5］。

3）順應(yīng)實驗數(shù)據(jù)信息化趨勢，制定和推廣電子化數(shù)據(jù)記錄要求

在當今高速發(fā)展的電子信息時代，計算機數(shù)據(jù)計算、多樣化數(shù)據(jù)處理軟件、大量的儀器檢測與表征等電子化數(shù)據(jù)急劇增多，已滲透到實驗活動中的每一個階段，尤其是化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)相關(guān)的實驗活動。因此，目前出現(xiàn)傳統(tǒng)紙質(zhì)與電子化數(shù)據(jù)記錄雙向并行的現(xiàn)象，時常面臨忽略紙質(zhì)記錄、兩種記錄無法對應(yīng)、電子記錄因設(shè)備故障永久丟失的問題，對實驗人員全面準確記錄以及保管實驗數(shù)據(jù)提出了更高要求。在如此環(huán)境下，教師不僅要順應(yīng)時代發(fā)展趨勢，逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)軟件處理數(shù)據(jù)，多樣化分析數(shù)據(jù)，提高實驗效率，還要針對電子化數(shù)據(jù)制定和推廣相應(yīng)的記錄、保管要求，如數(shù)據(jù)文件命名、備份、搜索、查閱、與紙質(zhì)記錄如何對應(yīng)等，更進一步的落實權(quán)限管理范圍、痕跡追蹤等，確保實驗記錄的真實性、保密性和安全性。