桂林市“育才教育集團”辦學實證研究之三：科學綜合能力測評

覃澤宇 李白燕 席廣濤 蘇 玫

桂林市“育才教育集團”辦學實證研究之三：科學綜合能力測評

覃澤宇 李白燕 席廣濤 蘇 玫

本研究選取廣西壯族自治區(qū)桂林市七星區(qū)育才教育集團四所學校中的318名四年級學生為研究對象，采用“國際數(shù)學和科學趨勢研究（TIMSS 2007）”中的科學試卷為研究工具，進行科學綜合能力測評。結果發(fā)現(xiàn)：（1）四所學校學生的科學綜合能力在校際方面存在極其顯著性差異，辰山小學表現(xiàn)出很強的優(yōu)勢；（2）學生的科學綜合能力在性別方面不存在顯著性差異；（3）學生的科學綜合能力在年齡方面不存在顯著性差異，但9歲的比10、11、12歲的要低；（4）從科學內(nèi)容來看，學生在“生命科學”和“地球科學”兩個方面都存在極其顯著性差異，在“物質(zhì)科學”方面不存在顯著性差異；（5）從科學認知來看，學生在“科學識記能力”和“科學應用能力”方面存在極其顯著性差異，在“科學推理能力”中存在顯著性差異。為此，在集團化辦學條件下，我們應提高教師的科學素養(yǎng)，擴大優(yōu)質(zhì)師資的共享，為薄弱學校學生的科學學習創(chuàng)建良好的環(huán)境，并通過開展校際間的科技活動節(jié)來促進學生的科學合作學習，從而提高學生的科學綜合能力，減少校際間差距，進一步推進教育的均衡發(fā)展。

科學綜合能力；集團化辦學；校際比較；教育均衡；小學四年級學生

當前，教育界對于“科學能力”和“科學素養(yǎng)”兩個概念的定義，依然無法達成較為統(tǒng)一的認識。浙江大學的楊明教授認為，“科學能力可界定為利用科學知識和過程以便不僅理解自然界而且做出影響自然界的決定的能力”；[1]中國教育科學研究院的郭元婕副研究員則認為，“科學素養(yǎng)是一個動態(tài)發(fā)展的、理解多元化的、因科學的發(fā)展而發(fā)展的、無限與漸進的概念”[2]。其實，這兩個概念的共同點是，都可以看成是從自然科學的宏觀角度去定義，較為寬泛和模糊；兩者之間的不同點是，“科學能力”更多地是強調(diào)過程和方法，“科學素養(yǎng)”更多地是強調(diào)知識和概念。然而，落實到具體的個體（這里指的是學生）身上，概念的界定應當具有較強的針對性，同時也應將兩者緊密結合起來。因此，在本研究中，我們采用TIMSS 2007的內(nèi)容分析和認知分析框架進行測評，[3]并整合上述兩個概念將之命名為“科學綜合能力”（詳見下文“研究工具”部分），它既包含了對科學知識和概念的認知，也包含了在科學方法和技術上的運用能力，同時還包含了對科學的推理和想象能力。我們嘗試通過對育才教育集團四所學校的四年級學生進行科學綜合能力測評，探討學生學習校際均衡發(fā)展的情況，以期為進一步發(fā)揮集團化辦學在今后促進本地區(qū)義務教育更加均衡發(fā)展提供數(shù)據(jù)參照。桂林市育才教育集團是廣西壯族自治區(qū)第一個公辦教育集團，是由育才小學于2007年、2010年、2011年與附近的高新小學、石油小學和辰山小學合并而成，在桂林市七星區(qū)政府的主導下實施了“集團化辦學”機制，全方位地整合了優(yōu)質(zhì)學校和薄弱學校的資源并使兩者以共同體的形式發(fā)展，在推進區(qū)域義務教育均衡發(fā)展的過程中起到了重要的作用。因此，選取桂林市育才教育集團作為研究對象，具有較強的代表性。

一、研究方法

（一）研究對象

本研究采取整群抽樣的方式，對育才教育集團中已經(jīng)學完小學四年級課程并準備就讀五年級的學生進行測試。之所以選擇這一階段的學生作為研究對象，原因在于：一是這個階段的學生具有學校明顯的文化特征，而且處于承上啟下的位置；二是為了契合研究工具的需要。本研究選擇的研究對象包括育才小學2個班級、高新小學2個班級、石油小學2個班級和辰山小學1個班級（該年級只有1個班級）的318名學生。其中，在學校分布上，育才小學95人，高新小學99人，石油小學90人，辰山小學34人；在性別分布上，男學生167人，女學生151人；在年齡分布上，9歲學生4人，10歲學生185人，11歲學生123人，12歲學生6人，平均年齡為10.4歲。

（二）研究工具

本研究采用TIMSS2007的科學綜合能力測試試卷作為調(diào)查工具?！癟IMSS是由‘國際教育成就評估協(xié)會’（InternationalAssociationfortheEvaluation of Educational Achievement，IEA）主持，美國波士頓學院TIMSS國際研究中心設計和實施的一項教育研究。在實施之初，這一評價項目就被譽為國際上規(guī)模最大、最為嚴密、最具綜合性的國際比較教育研究。1995年實施的TIMSS研究（The Third International Mathematics and Science Study）共有41個國家和地區(qū)的50多萬名學生參與其中。1999年進行的TIMSS-R（TheThirdInternational Mathematics and Science Study-Repeat）共有38個國家和地區(qū)參與，研究對象為8年級學生。2003年，TIMSS更名為‘國際數(shù)學和科學趨勢研究’（TheTrendofInternationalMathematicsand ScienceStudy，TIMSS），測試4年級和8年級學生數(shù)學和科學學科成就的發(fā)展趨勢，參與的國家和地區(qū)共46個?！盵4]TIMSS的發(fā)展已經(jīng)趨于成熟，能應用于各個國家和地區(qū)的數(shù)學和科學綜合能力測試，具有較強的普適性，也能用于教育均衡的測評中，這是它成為本研究工具的主要原因。在TIMSS 2007的評價中，“科學綜合能力的評價由內(nèi)容維度和認知維度組成。內(nèi)容維度評價主要包括生命科學、物質(zhì)科學和地球科學，認知維度評價包括識記（學生能掌握基本的科學事實、過程和概念）、應用（學生具備在問題情境中應用所學知識和科學概念進行問題表征和問題解決的能力）和推理（學生能針對具有新情境、復雜關系或多步驟的非常規(guī)問題提出解決方案）三個層次”[5]。筆者將TIMSS2007科學試題的表述方式進行了細微的改編，目的是為了讓測評對象能夠更好地理解題目的意思，以便保證答題的質(zhì)量。最后，筆者將試題按照內(nèi)容維度和認知維度進行分類，具體如表1所示。

表1 TIMSS 2007的科學內(nèi)容與認知維度

（三）施測與數(shù)據(jù)統(tǒng)計

為了保證測試過程的科學性和結果的準確性，筆者與育才教育集團的領導班子和科任教師進行了充分的交流，對試卷的發(fā)放和填寫進行統(tǒng)一講解，要求在課堂上按照兩個小時的考試時間嚴格執(zhí)行并當場收回。TIMSS2007試卷采用每題1分的計分方式，科學綜合能力總分、內(nèi)容維度和認知維度中的每一個部分都采取累計相加的方式進行計分。數(shù)據(jù)的輸入和整理采用Excel2003軟件進行處理，統(tǒng)計和分析采用SPSSStatistics19.0軟件進行處理。

二、研究結果與分析

（一）育才教育集團小學四年級學生科學綜合能力的總體分析

表2 育才教育集團小學四年級學生科學綜合能力的方差分析

從表2可知，育才教育集團四所學校四年級學生的科學綜合能力在校際方面存在極其顯著性差異（Sig.=0.000＜0.01），辰山小學表現(xiàn)出很強的優(yōu)勢，其他依次是育才小學、石油小學和高新小學。從標準差可知，高新小學內(nèi)部的學生的科學綜合能力也比其他三所學校的差異要大很多。四所學校學生科學綜合能力的均值如圖1所示。

圖1 育才教育集團四所學校學生科學綜合能力均值

由t檢驗結果可知，育才教育集團四所學校四年級學生的科學綜合能力在性別方面不存在顯著性差異（Sig.=0.902＞0.05，t=-0.326），如表3所示。

表3 育才教育集團小學四年級學生科學綜合能力的性別比較分析

表4 育才教育集團小學四年級學生科學綜合能力的年齡比較分析

從表4可知，育才教育集團四所學校四年級學生的科學綜合能力在年齡方面不存在顯著性差異（Sig.=0.453＞0.05），但10歲、11歲和12歲的小學生明顯比9歲的表現(xiàn)要好，如圖2所示。

圖2 各年齡學生科學綜合能力均值

（二）育才教育集團小學四年級學生科學內(nèi)容領域的比較分析

表5 育才教育集團小學四年級學生科學內(nèi)容領域的比較分析

從表5可知，在不同的內(nèi)容維度中，四所學校的四年級學生在“生命科學”和“地球科學”兩個方面都存在極其顯著性差異（Sig.=0.000，0.001＜0.01），在“物質(zhì)科學”方面不存在顯著性差異（Sig.=0.089＞0.05）。

筆者采用Scheffe法對四所學校四年級學生的科學內(nèi)容均值進行兩兩配對比較，發(fā)現(xiàn)：在“生命科學”和“地球科學”方面，育才小學和辰山小學之間沒有顯著性差異，高新小學和石油小學之間也沒有顯著性差異，但是，育才小學和辰山小學與高新小學和石油小學之間存在顯著性差異，如圖3和圖5所示；在“物質(zhì)科學”方面，四所學校之間均沒有顯著性差異，但高新小學的得分還是比其他三所學校要低，如圖4所示。

圖3 育才教育集團四所學校學生“生命科學”的均值

圖4 育才教育集團四所學校學生“物質(zhì)科學”的均值

圖5 育才教育集團四所學校學生“地球科學”的均值

表6 育才教育集團小學四年級學生科學認知領域的比較分析

（三）育才教育集團小學四年級學生科學認知領域的比較分析

從表6可知，在“科學識記能力”和“科學應用能力”兩個認知領域中，四所學校的學生存在極其顯著性差異（Sig.=0.000,0.000＜0.01）；在“科學推理能力”認知領域中，四所學校的學生存在顯著性差異（Sig.=0.019＜0.05）。

筆者采用Scheffe法對四所學校的認知均值進行兩兩配對比較，發(fā)現(xiàn)：在“科學識記能力”方面，育才小學和辰山小學之間沒有顯著性差異，高新小學和石油小學之間也沒有顯著性差異，但是，育才小學和辰山小學與高新小學和石油小學之間存在顯著性差異，如圖6所示；在“科學應用能力”和“科學推理能力”方面，四所學校之間均沒有顯著性差異，但高新小學的得分比其他三所學校低，如圖7和圖8所示。

圖6 育才教育集團四所學校學生“科學識記能力”的均值

圖7 育才教育集團四所學校學生“科學應用能力”的均值

圖8 育才教育集團四所學校學生“科學推理能力”的均值

三、討論與建議

（一）校際間小學生科學綜合能力的失衡分析

從總體的科學綜合能力來看，育才教育集團四所學校的學生存在著比較顯著的失衡，辰山小學的學生表現(xiàn)出強勁的優(yōu)勢。在與學校領導、教師和學生的訪談中得知，大部分辰山小學的學生家長（尤其是父親）是桂林市某電器科學研究所的職工，該校在并入教育集團以前一直是該研究所的直屬小學，學生在科學綜合能力的表現(xiàn)如此優(yōu)異，可能與他們從小受到父輩的科學素養(yǎng)熏陶有很大的關系。而外來務工人員子女最多的高新小學，其學生在科學綜合能力方面的培養(yǎng)顯然比辰山小學要弱很多。

從科學內(nèi)容維度來看，分為“生命科學”、“物質(zhì)科學”和“地球科學”三個方面，包含了小學四年級階段學生所應掌握的內(nèi)容。從調(diào)查可知，辰山小學和育才小學的學生在“生命科學”和“地球科學”方面的均值比高新小學和石油小學要高得多；石油小學的學生在“物質(zhì)科學”方面的均值與辰山小學和育才小學不相上下，三者都比高新小學要高得多。造成這一狀況的原因很可能除了家庭氛圍影響，還在于教師在教學中的側(cè)重點偏向不同，這需要在今后加以適當調(diào)整。

從科學認知維度來看，分為“科學識記能力”、“科學應用能力”和“科學推理能力”三個層次，難度依次提高。辰山小學和育才小學的學生在三個認知維度中的表現(xiàn)都比較優(yōu)異；石油小學的學生除了在“科學識記能力”方面較弱，在其他兩個認知維度中的表現(xiàn)依然較好；高新小學的表現(xiàn)依然低迷，在三個認知維度中都處于最低的位置。從這些數(shù)據(jù)可以看出，辰山小學和育才小學的學生與石油小學的學生在科學認知方面存在著不同的優(yōu)勢，可以形成一種互補的關系，而這三所學校也給高新小學的發(fā)展提供了較好的典范。

綜上所述，造成校際間科學綜合能力不均衡的原因主要有兩個。首先，是由于父母文化程度及職業(yè)選擇的差異。辰山小學的父母基本上是某電器科學研究所的職工，從事這一行業(yè)的人員的文化程度需求相對較高，而且在對子女的教育方面會起到較為深遠的潛移默化作用。其次，是由于區(qū)域內(nèi)學校之間長期以來發(fā)展的不均衡。育才小學作為桂林市的知名學校，歷史上在地理位置、政策支持、教師資源和學生資源等方面占據(jù)了很多的優(yōu)勢，從而奠定了其在七星區(qū)龍頭學校的地位，其學生科學綜合能力的表現(xiàn)也很優(yōu)異。而高新小學作為接收外來務工人員子女最多的學校，在總體的科學綜合能力方面表現(xiàn)得較為低迷，也是有其客觀原因的。

（二）集團化辦學機制內(nèi)小學生科學綜合能力均衡發(fā)展的對策

1.提高教師的科學素養(yǎng)，擴大優(yōu)質(zhì)師資的共享

雖然學生的科學綜合能力直接受到家長文化和職業(yè)的影響，但是教師應該發(fā)揮更多的主觀能動性，在課堂上對學生的科學學習進行適當?shù)母深A，尤其是在薄弱的高新小學和石油小學，更應該通過提高教師的科學素養(yǎng)來促進學生的提高。如對石油小學學生認知能力表現(xiàn)較好的原因的挖掘，對高新小學學生在基礎科學知識和技能方面的鞏固等，都需要教師提高自身的科學素養(yǎng)，以及進一步發(fā)揮更強的主觀能動性。

另外，要盡可能地擴大優(yōu)質(zhì)師資的共享，在嚴格執(zhí)行育才教育集團《教師流動制度》的同時，盡量營造寬松、自由、良好的教師交流環(huán)境，使優(yōu)質(zhì)學校的優(yōu)秀科學教師帶有一種使命感、責任感來到薄弱學校進行支教，而薄弱學校的科學教師也樂于到優(yōu)質(zhì)學校“取經(jīng)”學習，并在友好的工作和學習環(huán)境中獲得顯著的進步和發(fā)展。

2.為薄弱學校學生的科學學習創(chuàng)建良好的環(huán)境

家庭作為社會的基本細胞，在公共資源的占有以及使用方面并非一致，作為個體的學生無法選擇出生在具有何種文化背景的家庭，不可避免地會存在極大的差異性。高新小學的學生，有很多是進城務工農(nóng)民子女，他們中的大多數(shù)人甚至都沒有接觸過較為完備和先進的科學教育儀器，在科學學習經(jīng)驗方面未能打下堅實的基礎，這也就意味著學生的入學起點并非完全公平。因此，學校要調(diào)動一切可以調(diào)動的積極因素，推進學生的科學學習。如，基于“幾乎所有的學習，都是始于人的感知，而大多數(shù)的感知發(fā)生，主要是來源于對周圍環(huán)境的觀察和了解”這一理論，學校要進一步注重和利用科學學習環(huán)境的建設。科學學習環(huán)境的建設，是學生科學綜合能力得以發(fā)生的物理環(huán)境，也是薄弱學校學生科學綜合能力得以發(fā)展的必要前提。良好的科學學習環(huán)境的創(chuàng)建包括科學實驗室的建設、儀器的購買和布置、儀器使用規(guī)則的建立等。教育集團要根據(jù)各所學校的用地面積及其實際情況，設計好相應的科學實驗室，并采購足夠的科學儀器，同時要建立規(guī)范而又寬松的實驗室使用規(guī)則，充分調(diào)動學生進行科學實驗的積極性，為其科學綜合能力的發(fā)展創(chuàng)造良好、積極的環(huán)境。

3.通過開展校際間的科技活動節(jié)來促進學生的科學合作學習

校際之間學生起點的不同，是一個急需解決的問題，同時也是一種差異資源。從調(diào)查來看，每一所學校都有突出的地方，如石油小學“科學應用能力”的得分是最高的，這說明其學生的科學動手能力非常強。因此，教育集團可以采用差異互補的合作學習方式，使學生獲得最大化的科學學習體驗。采用科技活動節(jié)的形式來開展合作學習或許就是比較好的方法，這樣做，既調(diào)動了學生學習的積極性，也使校際間的學生合作更加易于實現(xiàn)。在設計和開展校際間科技活動節(jié)的時候，各校要著眼于活動常態(tài)化的目的，將活動規(guī)定為固定的教學內(nèi)容，要在活動的主題和時間、活動的流程、活動的內(nèi)容、協(xié)作的設計、反饋的方法、教師的輔助、學生的評價等方面進行詳細的規(guī)劃和設計，從而保證校際間的科技活動節(jié)在促進學生科學綜合能力均衡發(fā)展方面的實效性?？傊萍蓟顒庸?jié)是形式，協(xié)作學習是方法，學生的科學學習均衡發(fā)展才是目的。

［1］楊明．2003年“國際學生評價計劃”：評價目的、評價內(nèi)容和評價方法［J］．課程·教材·教法，2007（6）：95．

［2］郭元婕．“科學素養(yǎng)”之概念辨析［J］．比較教育研究，2004（11）：13～15．

［3］［5］段戴平，林長春，李新發(fā)．TIMSS 2007科學測評：框架、工具與啟示［J］．上海教育科研，2010（2）：54～55．

［4］趙中建，黃丹鳳．教育改革浪潮中的“指南針”——美國TIMSS研究的特點和影響分析［J］．比較教育研究，2008（2）：1．

責任編輯/林 潔

G47

A

1674-1536（2014）11-0021-06

本文系廣西教育科學“十二五”規(guī)劃一般課題“以吸引教育為理念和集團化辦學為機制，促進區(qū)域義務教育均衡發(fā)展的實證研究——以桂林市七星區(qū)育才教育集團為例”（項目批準號：2013C324）、桂林市教育科學“十二五”規(guī)劃重點課題（項目批準號：2011A-006）的主要研究成果之一。

覃澤宇/廣西壯族自治區(qū)桂林市教育科學研究所教育測量與評價教研員，主要研究方向為教育測量與評價、教育研究方法。（桂林 541001）

李白燕/廣西壯族自治區(qū)桂林市七星區(qū)育才教育集團總校長，育才小學校長，特級教師。

席廣濤/廣西壯族自治區(qū)桂林市教育科學研究所教育科研室主任，教研員，特級教師。

蘇 玫/廣西壯族自治區(qū)桂林市教育科學研究所教研員。