摘 要：數(shù)據(jù)科學在科學研究和社會經(jīng)濟發(fā)展中的作用日益凸顯，借助數(shù)據(jù)科學方法和技術(shù)可以獲得基于大數(shù)據(jù)的見解和預測，并推動跨學科的新發(fā)現(xiàn)。美國亞利桑那州立大學圖書館的數(shù)據(jù)科學支持實踐重點關(guān)注計算素養(yǎng)提升、地理空間數(shù)據(jù)支持、可重復性研究支持，并取得了實質(zhì)性進展，對其案例展開分析，可以為我國高校圖書館開展數(shù)據(jù)科學服務提供借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)科學；數(shù)據(jù)素養(yǎng)；數(shù)據(jù)科學教育；數(shù)據(jù)科學支持

引言

近年來，數(shù)據(jù)科學獲得了快速發(fā)展和廣泛關(guān)注。數(shù)據(jù)科學在科學研究和社會經(jīng)濟發(fā)展中的作用日益凸顯，它將統(tǒng)計學和計算機科學的概念和方法應用于眾多領域問題，獲得基于大數(shù)據(jù)的見解和預測并推動跨學科的新發(fā)現(xiàn)。

在制造業(yè)領域，基于傳感器數(shù)據(jù)構(gòu)建異常檢測模型可實行預測性維護；在醫(yī)療衛(wèi)生領域，通過創(chuàng)建預測模型確定風險因素，可預測患者再入院風險；在金融業(yè)領域，通過構(gòu)建機器學習模型實時識別異常事件，可用于防范欺詐和金融犯罪等。但是，應用這些方法需要專門的技能和資源，包括計算機編程和數(shù)據(jù)可視化，而具備數(shù)據(jù)素養(yǎng)、能夠批判性地思考大數(shù)據(jù)問題并運用大數(shù)據(jù)技術(shù)解決現(xiàn)實問題的人才十分匱乏，在一定程度上阻礙了數(shù)據(jù)科學應用的充分發(fā)展。美國亞利桑那州立大學啟動了全校性的數(shù)據(jù)科學教育項目，圖書館為支持數(shù)據(jù)科學教育提供了多領域的教育資源，在計算素養(yǎng)支持、地理空間數(shù)據(jù)支持和可重復性研究支持等方面取得實質(zhì)性進展。

一、數(shù)據(jù)科學教育發(fā)展概況

美國的數(shù)據(jù)科學教育起步較早，早期的數(shù)據(jù)科學教育主要是建立在單個學術(shù)單元內(nèi)的特定領域技能。例如，亞利桑那州立大學和密歇根州立大學于2013年左右在商學院設立了商業(yè)分析本科學位；北肯塔基大學于2012年在計算機科學系設立了本科數(shù)據(jù)科學項目。在我國，教育部于2015年將數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)列為特設新專業(yè)，并鼓勵高校根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展需要和各校辦學條件等情況，設置大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)或在現(xiàn)有專業(yè)設置大數(shù)據(jù)方向，加快培養(yǎng)大數(shù)據(jù)相關(guān)人才。隨著數(shù)據(jù)科學應用的擴展以及對數(shù)據(jù)科學教育認知的提高，數(shù)據(jù)科學教育受到國內(nèi)外高等教育機構(gòu)越來越多的關(guān)注。對于高校而言，如何滿足數(shù)據(jù)科學教育需求以破解高校支持數(shù)據(jù)科學素養(yǎng)發(fā)展的資源嚴重不足的問題，是當前推進數(shù)據(jù)科學教育亟須探討的問題。許多高校缺乏全面的數(shù)據(jù)科學支持，導致未滿足的需求不斷增加。

許多大學制訂了數(shù)據(jù)科學計劃，將數(shù)據(jù)科學教育作為一個跨學科研究領域來建設，為學生將來從事數(shù)據(jù)科學職業(yè)做準備。高校圖書館在數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)素養(yǎng)培訓等方面有良好基礎，美國亞利桑那州立大學北卡羅來納州州立大學、紐約大學等高校圖書館一直支持研究人員舉行計算和統(tǒng)計技能方面的培訓。高校圖書館在提供與數(shù)據(jù)科學相關(guān)的多個領域的培訓和指導方面具有獨特的優(yōu)勢和地位。

二、ASUL數(shù)據(jù)科學支持實踐

1.背景和緣起

美國亞利桑那州立大學（Arizona State University，簡稱ASU）是一所研究型公立綜合性大學，被譽為美國“公立常春藤”之一，連續(xù)九年被《美國新聞與世界報道》評為最具創(chuàng)新力的大學，該校以學生的發(fā)展與成就作為衡量自身的標準。為了讓不同學科的學生均獲得數(shù)據(jù)素養(yǎng)，在畢業(yè)時掌握以新的方式使用數(shù)據(jù)展開可靠、智能和創(chuàng)造性推理所需的深入分析思維技能，以支持個人未來的教育和職業(yè)發(fā)展，啟動了泛大學性質(zhì)的數(shù)據(jù)科學項目。由于數(shù)據(jù)科學領域相對年輕以及研究人員對技能發(fā)展的需求增加，導致數(shù)據(jù)科學應用所需的技能和資源的差距。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，缺乏培訓機會是造成差距的主要原因之一。然而，校園的數(shù)據(jù)科學教育培訓通常存在“各自為政”的現(xiàn)象，即信息技術(shù)部門面向一個群體講授，圖書館面向另一個群體講授，計算機科學系面向另外一個群體講授。

在此背景下，支持數(shù)據(jù)科學工作為圖書館的參與提供了機會。圖書館是高校校園的樞紐，與數(shù)據(jù)科學領域一樣，本質(zhì)上也是跨學科的?；诖耍瑏喞Ｄ侵萘⒋髮W圖書館（Arizona State University Library，簡稱ASUL）積極參與支持數(shù)據(jù)科學教育的工作。由于圖書館在數(shù)據(jù)收集、管理和共享最佳實踐方面經(jīng)驗豐富，多年來圍繞數(shù)據(jù)使用促進體驗式和協(xié)作式學習，在數(shù)據(jù)科學支持領域發(fā)揮了重要作用。

2.舉措與實踐

（1）計算素養(yǎng)提升支持

ASUL每周舉辦R編程語言的研討會，每場研討會歷時2小時。研討會分為兩種形式：一是集中授課的實踐指導。這類課程受眾面廣，在內(nèi)容上大多是為新手設計的。實踐指導側(cè)重于特定主題，如R語言基本統(tǒng)計分析方法、應用R語言圖形包ggplot繪制統(tǒng)計圖形等，旨在提供“速贏”服務，幫助參與者迅速將所學應用到研究工作中；二是R工作坊。參與者將他們的問題和代碼帶到工作坊，并在積極、包容的環(huán)境中獲得支持，參與者經(jīng)?；ハ鄮椭?，共同探索解決數(shù)據(jù)分析和可視化方面的挑戰(zhàn)。除了正式的研討會，圖書館的數(shù)據(jù)科學專家還提供R語言數(shù)據(jù)分析深度咨詢，由于數(shù)據(jù)科學專家自身的學科背景所限，主要提供生命科學領域的支持。此類咨詢的最大受眾是研究生，他們通常很少甚至沒有接受過正式的計算技能培訓，通過一對一的深度咨詢，可以為真正的合作和更深入的學習提供機會。

（2）地理空間數(shù)據(jù)支持

地理空間數(shù)據(jù)是基礎性、戰(zhàn)略性信息資源，是來自資源、環(huán)境、經(jīng)濟和社會等領域帶有地理坐標的數(shù)據(jù)。如今，地理空間信息無處不在，數(shù)量龐大，促使各學科對地理空間分析潛力有了新的認知。對地理空間數(shù)據(jù)類型的認識和對地理空間工具的更多使用加劇了對空間數(shù)據(jù)支持的需求。ASUL于2020年1月建成了地圖和地理空間中心（Map and Geospatial Hub，簡稱MGH），專門研究地理信息系統(tǒng)、遙感、地理可視化、制圖等技術(shù)以及將地理空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為增值信息所需技術(shù)，目前MGH已成為全球地理信息服務的典范。

MGH已開展的地理空間數(shù)據(jù)支持培訓主要分為三個方面：一是舉辦開放研討會。把不同學科的研究人員聚集在一起，幫助師生快速了解地理信息技術(shù)及制圖資料，快速掌握GIS操作流程及相關(guān)數(shù)據(jù)管理的理論、方法、技術(shù)和應用；二是舉辦使用編程語言，如R和Python。舉辦地理空間分析的講習班以及使用開源軟件，如QGIS、GRASS和SAGA開展地理空間分析的培訓；三是嵌入課程服務。針對師生的教學需求將地理館藏嵌入本校課程教學，包括地圖資料、地理影像資料、地理空間數(shù)據(jù)等。隨著數(shù)據(jù)集規(guī)模越來越大，為了通過計算編程提高效率，許多研究人員都表達了對R和Python編程語言地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）支持的愿望。編程語言的地理空間應用知識對于利用解決大數(shù)據(jù)研究場景所需的計算資源至關(guān)重要，提供以編程工具和開源軟件為中心的教育資源和活動，有助于研究人員熟悉使用這些系統(tǒng)所需的工具和技能。MGH面向新手用戶群體以簡短形式舉辦的GIS軟件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和地理空間概念講習班都較為成功。

（3）可重復性研究支持

數(shù)據(jù)科學和可重復性是相輔相成的，適當?shù)貞脭?shù)據(jù)科學的原則和工具可實現(xiàn)研究的可重復性，而采用鼓勵可重復性的做法，如使用有據(jù)可查的數(shù)據(jù)集、遵循數(shù)據(jù)管理最佳做法等，可促進數(shù)據(jù)科學良性發(fā)展。ASUL支持可重復性研究的研討會主題包括整合數(shù)據(jù)管理的最佳實踐、推廣腳本/軟件來實現(xiàn)工作流自動化、推廣支持可重復性研究的工具以及倡導開放式研究實踐。研討會主題和內(nèi)容根據(jù)目標受眾有所不同。

針對本科生的研討會，介紹開放科學、透明度和可重復性的概念，較少關(guān)注出版和遵守數(shù)據(jù)與代碼共享政策，而更多關(guān)注實現(xiàn)可重復性的實踐技能。例如，如何使用R編程語言展開分析，如何使用開放科學框架（OSF）組織研究。針對博士后的研討會主要涉及數(shù)據(jù)管理基礎知識、數(shù)據(jù)管理規(guī)劃、資助者/出版商政策、數(shù)據(jù)存檔和出版。ASUL指出，穿插簡短發(fā)言和實踐練習的可重復性研討會是最有效的組織形式。學員對能夠滿足實際需求的研討會更感興趣，如怎樣編寫數(shù)據(jù)管理計劃、如何在數(shù)據(jù)存儲庫中查找數(shù)據(jù)、如何使用開放科學框架等。ASUL實踐表明，開放科學框架實踐活動很受歡迎，許多與會者普遍認為它是一個有用的工具，便于他們以可復制的方式分享已完成的工作。

三、ASUL數(shù)據(jù)科學支持實踐對我國的啟示

1. 準確把握圖書館在數(shù)據(jù)科學教育中的使命責任

數(shù)據(jù)科學不僅是分析復雜海量數(shù)據(jù)的能力，還涉及數(shù)據(jù)收集、存儲、整合、分析、推理、交流和倫理原則等方面。隨著數(shù)據(jù)密集型研究對數(shù)據(jù)管理需求的不斷增長，高校圖書館在數(shù)據(jù)科學教育中的作用日益重要，圖書館應更廣泛地參與到數(shù)據(jù)科學支持實踐中來。圖書館的使命是通過提供、開發(fā)、傳播、整理和保存研究與學術(shù)成果來推動知識的創(chuàng)造，具體做法是提供數(shù)據(jù)科學教育資源和活動，倡導多學科合作研究的文化，提供開放包容討論的機會，促進校園的數(shù)字學術(shù)交流。大數(shù)據(jù)時代的研究型圖書館需要精通數(shù)據(jù)科學的工作人員，一些圖書館館員的角色需要轉(zhuǎn)變?yōu)閷ｉT從事數(shù)據(jù)管理、可視化、GIS、開放科學、機器學習以及人工智能等相關(guān)研究支持工作，逐步成長為數(shù)據(jù)館員、數(shù)據(jù)分析師、數(shù)據(jù)管理專家、數(shù)據(jù)科學專家。

2.因地制宜規(guī)劃數(shù)據(jù)科學支持服務層次

ASUL的數(shù)據(jù)科學支持服務涉及整個數(shù)據(jù)生命周期中的數(shù)據(jù)管理利用技能及軟硬件設施。國內(nèi)高校圖書館并非都有必要或者有條件開展各層次服務，各圖書館應對資源環(huán)境掃描，并對校園用戶的數(shù)據(jù)科學支持需求展開評估。在此基礎上，因地制宜規(guī)劃本館的數(shù)據(jù)科學支持服務層次及內(nèi)容。

從服務層次上看，基礎數(shù)據(jù)科學支持服務主要是讓學生探索整個數(shù)據(jù)生命周期，學習如何有目的地、合乎道德地查找和使用數(shù)據(jù)以及如何分享數(shù)據(jù)以供再利用，服務對象多為來自不同專業(yè)的學生，課程內(nèi)容涵蓋各種類型的數(shù)據(jù)，并演示處理不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的函數(shù)和算法。

圖書館還可以參與聯(lián)合課程教學和活動或者嵌入某學科課堂，由圖書館館員作為客座講師，介紹數(shù)據(jù)分析涉及的一般原則或主題，如數(shù)據(jù)倫理。更高一級的數(shù)據(jù)科學支持服務需要在軟硬件方面提供支持數(shù)據(jù)科學相關(guān)領域教學和教育的空間、技術(shù)和軟件，如創(chuàng)建數(shù)據(jù)可視化實驗室，提供數(shù)據(jù)可視化和AR/VR軟件；創(chuàng)建數(shù)字人文工作室，提供用于實踐學習的軟件和工具等。

以研討會和工作坊形式舉辦數(shù)據(jù)管理專題培訓，多以提供科學編程、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)可視化、開源軟件方面的實踐機會為主，還可以專門針對數(shù)字人文、地理信息系統(tǒng)等特定領域舉辦講習班，促進校園中不同領域研究人員之間的合作，培養(yǎng)從數(shù)據(jù)中展開可靠、智能和創(chuàng)造性推理所需的深度分析技能。高級數(shù)據(jù)科學支持服務主要是提供一對一咨詢支持，具體服務內(nèi)容根據(jù)研究問題及其復雜性按需提供，還可定期提供開放式咨詢時間，吸引研究人員參與。

3.提供支持實際應用為導向的數(shù)據(jù)科學教育資源

以支持實際應用為導向，提供數(shù)據(jù)科學特定主題或技能方面的教育培訓資源，便于學生根據(jù)自己的背景和興趣選擇合適的學習路徑。

一方面，考慮到學生可能對不同的數(shù)據(jù)科學應用感興趣，研討會或講習班的內(nèi)容設計應涉及不同學科的數(shù)據(jù)科學應用，如社會科學中的數(shù)據(jù)科學、地理空間數(shù)據(jù)科學應用、農(nóng)業(yè)中的空間數(shù)據(jù)等。這類課程將使不同學科的本科生受益，特別是非數(shù)據(jù)科學專業(yè)學生。

另一方面，應重點組織針對R和Python編程語言的教育資源和活動，幫助學生及研究人員快速熟悉并使用這些工具和技能，具體做法是提供一到兩個小時的短期工作坊，重點介紹軟件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分析技能，以幫助初學者更好地理解和掌握這些工具。

四、結(jié)語

可以預見的是，數(shù)據(jù)科學教育將更加注重技術(shù)和工具的應用，應努力填補數(shù)據(jù)、技術(shù)和人才之間的空白。圖書館在現(xiàn)有信息素養(yǎng)教育的基礎上，可以通過開發(fā)數(shù)據(jù)科學教育資源、提供體驗式學習機會、舉辦專題研討會、深度咨詢等方式，為數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng)、數(shù)據(jù)科學教學和推廣提供有價值的服務，支持面向未來的數(shù)據(jù)科學教育發(fā)展。

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作者單位：1.中國民航大學圖書館；2.中共中央黨校（國家行政學院）圖書和文化館

基金項目：本文系天津市教委科研計劃項目“面向一流學科發(fā)展戰(zhàn)略的圖書館信息資源配置研究”（項目編號：2022SK128）的研究成果之一。

作者簡介：李娟娟（1984—），女，漢族，河北衡水人，碩士，副研究館員，研究方向：圖書館學科信息服務、信息資源建設。