張艷南

(北京郵電大學網(wǎng)絡教育學院，北京，100876)

一、引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展以及各種智能設備的普及，數(shù)據(jù)成為可被記錄和分析的對象，快速產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)使我們進入大數(shù)據(jù)時代。大數(shù)據(jù)時代意味著更多數(shù)據(jù)可以被利用，被創(chuàng)造出更大的價值，讓身處其中的人更加深刻地體會到大數(shù)據(jù)帶來的便利。在大數(shù)據(jù)剛出現(xiàn)時，美國政府就宣布啟動“大數(shù)據(jù)研究和開發(fā)計劃”，把大數(shù)據(jù)視為“未來的新石油”[1]。2015年，我國在《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》中提出“用數(shù)據(jù)說話，用數(shù)據(jù)決策，用數(shù)據(jù)管理，用數(shù)據(jù)創(chuàng)新”的決策管理機制[2]，從中我們可以看出，數(shù)據(jù)對一個國家發(fā)展的重要性，對社會、企業(yè)和個人發(fā)展的必要性。

數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育最早可以追溯到美國國家科學基金會資助的“使用數(shù)據(jù)項目”，該項目主要目的是幫助教師利用數(shù)據(jù)改進學科教學。[3]隨后，數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育逐漸被關注，早期的研究主要集中在圖書館領域，用于培養(yǎng)館員和科研人員的數(shù)據(jù)素養(yǎng)，后來擴展到教師和大學生群體，但很少涉及中小學教育。Bowler等人認為，目前學生可能無法分辨出數(shù)據(jù)是否被濫用，他們對數(shù)據(jù)的理解相當有限，而產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是早期教育缺乏對學生進行數(shù)據(jù)素養(yǎng)的培養(yǎng)。[4]由此可以看出，在中小學開展數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育非常有必要。

二、文獻研究

本研究采用文獻分析法對學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)相關文獻進行整理和統(tǒng)計。首先，筆者在中國知網(wǎng)(CNKI)上以“數(shù)據(jù)素養(yǎng)”“數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育 ”和“學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)”為關鍵詞對國內核心期刊和 CSSCI 中的文獻進行檢索，截至2021年3月底，得到153篇相關文獻。這些文獻大多數(shù)是針對圖書館、檔案學等專業(yè)的研究，主要研究數(shù)據(jù)素養(yǎng)的概念、現(xiàn)狀、評價和模型等理論內容。其中，關于數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育研究的文獻多聚焦于分析國外數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的實踐、策略、途徑等。筆者通過查閱中國知網(wǎng)的文獻內容發(fā)現(xiàn)在教育領域中研究數(shù)據(jù)素養(yǎng)的文獻較少，共有35篇。且研究教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)的文獻占大多數(shù)(17篇，占49%)，其次是大學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育(16篇，占46%)，中小學數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的研究和實踐(2篇，占6%)涉及較少。

筆者在國外文獻數(shù)據(jù)庫(谷歌學術、ERIC和SSCI檢索庫等)中，以“data literacy”“data capability”“data-based education”“student’s data literacy” 為關鍵詞，以“滾雪球”的方式檢索出35篇相關文獻。

筆者對檢索到的35篇文獻進行分析，發(fā)現(xiàn)國外中小學數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的研究主要分為理論研究和實踐研究兩方面。學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的理論研究(7篇，占比 20%)主要包括學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的定義、作用、現(xiàn)狀，以及學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的構成、培養(yǎng)理念等內容。例如，Schultheis等人討論了科學教育中進行數(shù)據(jù)交互的重要性，提出用構建策略改進課堂中的數(shù)據(jù)交互。[5]學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的實踐研究(28篇，占比80%)主要探究不同教學方法或方式對培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的影響，以及如何優(yōu)化學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的教學策略等問題。例如，Vahey等人通過設計跨學科的數(shù)據(jù)思維項目來證明該方法有潛力提高學生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)。[6]

通過分析文獻可知，有關中小學數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的研究國外已經(jīng)有了較多的研究成果，也開展了各種實踐活動。與之相比，我國關于中小學數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的研究尚處于起步階段。鑒于此，本文將主要關注國外中小學數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的研究，針對國外學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的內容進行詳細討論，分析和總結學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的定義和內容、實踐研究和典型案例，為后期我國開展相應研究提供參考依據(jù)。

三、學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的概念和內容

(一)學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)

目前，學界關于數(shù)據(jù)素養(yǎng)的概念還未形成統(tǒng)一的界定。國外學者對于學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的定義主要從能力和賦權兩方面進行闡述。[7]從能力方面來看，最早可以追溯到2004年，Schield認為，學生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)包括訪問、評估、操作、總結和呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的能力。[8]Mandinach等人認為，數(shù)據(jù)素養(yǎng)是多方面綜合的結果，既包括使用數(shù)據(jù)技巧，也包括發(fā)現(xiàn)問題和解釋數(shù)據(jù)的能力。[9]從數(shù)據(jù)素養(yǎng)的定義來看，大多數(shù)學者認為具有數(shù)據(jù)素養(yǎng)的人能夠使用數(shù)據(jù)解決數(shù)據(jù)問題。從賦權方面來看，部分學者將數(shù)據(jù)素養(yǎng)定義為通過數(shù)據(jù)參與社會活動的愿望和能力。[10]而我國學者討論數(shù)據(jù)素養(yǎng)的定義通常從層次水平入手。黃如花、孟祥保等人認為，數(shù)據(jù)素養(yǎng)包括數(shù)據(jù)意識、數(shù)據(jù)能力和數(shù)據(jù)倫理三個方面。[11-12]

從上述關于數(shù)據(jù)素養(yǎng)的定義，結合中小學學生的能力和特點，筆者認為學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)是一種基于多個方面知識綜合運用數(shù)據(jù)的能力。它既包括學生利用數(shù)據(jù)知識解決實際問題的能力，也包括通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題從而增強自身數(shù)據(jù)意識和數(shù)據(jù)倫理的能力。

(二)學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的內容

明確數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的內容和目標是培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的前提。短期來看，學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的培養(yǎng)有利于學生解決實際生活中的問題，提高學生利用數(shù)據(jù)分辨是非的能力。長期來看，學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的培養(yǎng)有利于提高學生的核心素養(yǎng)、批判思維和創(chuàng)造力，是學生應對未來挑戰(zhàn)的重要能力之一。關于學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的內容，不少學者提出了自己的見解。Prado等人提出，數(shù)據(jù)素養(yǎng)的內容主要包括理解數(shù)據(jù)，查找或獲取數(shù)據(jù)，閱讀、解釋和評估數(shù)據(jù)，管理數(shù)據(jù)以及使用數(shù)據(jù)。[13]澳大利亞統(tǒng)計局將數(shù)據(jù)素養(yǎng)的內容歸納為四方面能力，分別為發(fā)掘和運用數(shù)據(jù)的能力，理解數(shù)據(jù)概念的能力，分析、解釋和評估數(shù)據(jù)的能力，利用數(shù)據(jù)溝通交流的能力。[14]賈璞等人認為，中學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的內容由知識、技能、思維、態(tài)度和倫理等要素組成，并將這些要素整合為數(shù)據(jù)知識、數(shù)據(jù)技能和數(shù)據(jù)思維三大維度，提出從這三大維度來培養(yǎng)中學生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)。[15]

根據(jù)以上文獻研究及課程的實踐，筆者將學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的內容劃分為數(shù)據(jù)知識、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化和數(shù)據(jù)使用六個維度，具體內容如表1所示。

表1 學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育維度和具體內容

四、國外學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教學和研究實踐情況

通過梳理學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育應用的研究，筆者發(fā)現(xiàn)國外數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育應用研究主要聚焦于數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)策略和數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的教學模式兩個方面。

(一)數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)策略研究

數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)策略主要以提高學生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)，促使學生達成教學目標為目的。國外不同的學者在制訂培養(yǎng)策略方面有所不同，具體的培養(yǎng)策略如表2所示。這些培養(yǎng)策略的制訂主要側重三個層面：教學方法層面、工具運用層面和關注數(shù)據(jù)層面。在教學方法層面，通過項目學習或是以問題為主導的方式培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)。項目學習的方式可以讓學生體驗獲取數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的全過程。而以問題為主導的方式可以讓教師能夠利用問題提高學生的興趣，在使用數(shù)據(jù)解決問題時能夠讓學生更加深入地體驗數(shù)據(jù)的作用并加以使用。在工具運用層面，部分學者在培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)時運用了Scratch Community Blocks系統(tǒng)、Fitbit活動跟蹤器等工具。教師利用Scratch Community Blocks系統(tǒng)進行項目演示時，學生可以通過教師展示的一系列案例參與到利用數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)中。[16]在關注數(shù)據(jù)層面，數(shù)據(jù)的選擇很重要，多位學者表示利用真實的數(shù)據(jù)更能吸引學生的興趣。教師在開展數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育時需要根據(jù)學生的學段進行真實數(shù)據(jù)的選擇。

表2 國外數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)策略分析

(二)數(shù)據(jù)素養(yǎng)的教學模式研究

為了培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)，國外不少學者結合不同學段的學生開展了數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育教學模式的探索，構建了一些面向數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)的教學模式。例如，Swan改進了“基于PBL(Problem-Based Learning)學習”的教學模式，提出適合學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)的“基于PFL(Preparation for Future Learning)學習”教學模式。[17]“基于PFL學習”又稱“為未來學習做準備”教學模式。該教學模式認為，在教學學習開始前，探索一些特定的問題有利于后續(xù)知識的學習。Wolff和Stornaiuolo利用真實的數(shù)據(jù)解決實際的問題，這種真實性學習實際模式也是數(shù)據(jù)素養(yǎng)常見的培養(yǎng)模式。[18，21]Dasgupta利用Scratch Community Blocks系統(tǒng)使學生能夠以編程的方式來訪問、分析和可視化相關的Scratch數(shù)據(jù)。[19]這種基于原創(chuàng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)素養(yǎng)教學模式也為數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育提供了一種新的教學形式。

五、國外學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的典型實踐案例

(一)數(shù)據(jù)思維項目

數(shù)據(jù)思維項目是由肯特州立大學教育技術研究中心與FSRI組織 (Formerly Stanford Research Institute)合作，在美國國家科學基金會資助下開展的為期兩年的通過跨學科的方式培養(yǎng)數(shù)據(jù)素養(yǎng)的項目。[17]研究團隊將數(shù)據(jù)思維項目開發(fā)成四個模塊的內容，并運用“基于PFL學習”教學模式將數(shù)據(jù)素養(yǎng)融入多種學科。該項目在俄亥俄州兩所學校進行準實驗研究，針對七年級學生開展了持續(xù)2周的關于世界水主題的課程探究，分別為四個模塊配備不同的教師進行實踐。在世界水主題探究活動中，教師在社會單元模塊介紹了底格里斯河和幼發(fā)拉底河流域存在的問題，提供了世界水的相關數(shù)據(jù)，啟發(fā)學生思考底格里斯河和幼發(fā)拉底河流域是否存在水資源分配不公平的問題。在數(shù)學單元模塊，教師講授了從簡單問題到復雜問題的比例推理內容，讓學生學會用簡易的符號解釋和展示推理過程，從而證明提出的假設。在科學單元模塊，教師讓學生利用數(shù)據(jù)論證觀點，尋求解決方案，從而解決底格里斯河和幼發(fā)拉底河流域存在的問題。在語言藝術模塊，教師讓學生闡述問題解決的結果。項目實施結果證明，“基于PFL學習”教學模式融入多種學科進行數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)的有效性。

(二)City Digits項目

City Digits項目是紐約市立大學布魯克林學院和麻省理工學院公民數(shù)據(jù)設計實驗室合作開發(fā)的綜合課程資源和網(wǎng)絡工具項目，該項目用來支持高中生的數(shù)學學習。[10]開發(fā)者們在City Digits項目中設計的課程主題與社會正義有關。Local Lotto是其中的一個模塊，該模塊設計的目的是利用彩票調查培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)。該模塊主要使用交互式網(wǎng)絡工具指導學生在真實的世界里進行數(shù)據(jù)收集、組織和可視化操作，通過定量和定性調查相結合的方法，對彩票情況進行更細致的分析。交互式地圖工具的使用有助于揭示地理和社會問題之間的關系。City Digits項目的實踐不僅為數(shù)據(jù)素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了一個新的視角，而且將數(shù)據(jù)與社會問題緊密地聯(lián)系起來，為學生提供了一個參與和解決社會問題的途徑。

六、評述

本研究通過分析國外學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的現(xiàn)狀，得出學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的定義及培養(yǎng)的內容，在討論學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的教學策略和模式的基礎上，介紹了數(shù)據(jù)思維項目和City Digits項目的典型實踐案例。在此過程中，筆者發(fā)現(xiàn)當前國外在培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)方面還存在著諸多不足，針對問題提出了如下建議，以期給相關研究者提供一些參考和借鑒。

(一)存在的問題

1.數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育知識體系不完善

本研究對國外學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育進行分析和總結發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育都與基礎課程相結合，沒有構建獨立的知識體系，難以開設獨立的課程，導致數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育處于碎片化狀態(tài)，無法有效地進行特定的培養(yǎng)。

2.培養(yǎng)數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學習工具不足

有的學者運用一些創(chuàng)新的學習工具實施課程，培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)，有的學者利用傳統(tǒng)的Excel軟件對學生進行數(shù)據(jù)素養(yǎng)的培養(yǎng)。數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育隨著時代變化而不斷更新，傳統(tǒng)的學習工具漸漸不能滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)需求，但創(chuàng)新的學習工具可以提高學生學習興趣，而且可以使學生接觸到更多的先進技術，滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)需要，因此，數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)工具的更新與創(chuàng)新也是未來研究的一個方向。

3.缺乏評價數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的工具

由上述分析可知，前人的研究較少涉及數(shù)據(jù)素養(yǎng)和數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育方面的評價研究。學生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)是否有所提升需要相應的工具進行衡量，同時數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的質量也需要有相應的工具進行評判。

(二)建議

第一，構建和完善數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的知識體系。培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)素養(yǎng)需要結合學生的特點，分段構建相應的知識體系。構建和完善數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的知識體系是培養(yǎng)數(shù)據(jù)素養(yǎng)較為關鍵的一步，也是基礎的一步。

第二，創(chuàng)新可培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學習工具。具備數(shù)據(jù)素養(yǎng)是新時代對每一個公民的新要求，教師在培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)時需要適應時代發(fā)展，不斷更新學習工具。因此，如何創(chuàng)新可培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的學習工具是研究數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的一個重要課題。

第三，完善數(shù)據(jù)素養(yǎng)的評價體系。建立和完善數(shù)據(jù)素養(yǎng)評價體系是判斷學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)效果的必要條件，學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)評價工具的創(chuàng)建需要國內外諸多學者的共同努力。

七、結語

本研究通過文獻研究和案例分析，總結了學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的概念、內容、教學和實踐情況等，介紹了學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育的典型案例，發(fā)現(xiàn)了培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)現(xiàn)存的問題。目前，學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)教育已引起國內外學者的關注，但其發(fā)展還處于初級階段，后期還需要加強學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的理論和實踐研究，需要創(chuàng)新教學模式和學習工具、建立相應的評價體系以促進學生數(shù)據(jù)素養(yǎng)的培養(yǎng)。