科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵、測(cè)量及提升策略研究

熊可慧（北京工業(yè)大學(xué)高等教育研究所，北京100124）

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科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵、測(cè)量及提升策略研究

熊可慧
（北京工業(yè)大學(xué)高等教育研究所，北京100124）

摘要：“科學(xué)素養(yǎng)”一詞起源于20世紀(jì)50年代末，西方發(fā)達(dá)國(guó)家先于我國(guó)對(duì)“科學(xué)素養(yǎng)”進(jìn)行了積極的探索，梳理國(guó)際上關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)的研究成果對(duì)于促進(jìn)我國(guó)科學(xué)素養(yǎng)研究的發(fā)展有著重要意義。文章綜述了國(guó)際上關(guān)于“科學(xué)素養(yǎng)”的定義、結(jié)構(gòu)、測(cè)量、影響因素及提升策略等方面的諸多成果，并展望了未來(lái)的研究趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)素養(yǎng)；研究綜述；內(nèi)涵；測(cè)量；提升策略

一、關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵及結(jié)構(gòu)的研究

科學(xué)素養(yǎng)一詞源于英文“Scientific Literacy”，關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)的定義，由于研究對(duì)象、研究目的、研究?jī)?nèi)容以及研究者所處時(shí)代的不同，對(duì)這一概念有的見解也存在差異，并未達(dá)成統(tǒng)一定論。

最早提出科學(xué)素養(yǎng)理論框架的是佩拉（Pella），他認(rèn)為具有科學(xué)素養(yǎng)的人能夠理解科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系、控制科學(xué)家工作的倫理道德、科學(xué)的本質(zhì)、科學(xué)與技術(shù)之間的區(qū)別、科學(xué)的基本概念以及科學(xué)與人類的關(guān)系。［1］

在科學(xué)素養(yǎng)研究領(lǐng)域，國(guó)際公眾科學(xué)素養(yǎng)促進(jìn)中心主任米勒（Jon D. Miller）先生是目前國(guó)際上影響力最大的學(xué)者之一。他認(rèn)為，科學(xué)素養(yǎng)是社會(huì)公眾所具備的對(duì)于科學(xué)技術(shù)最基本的理解能力，一個(gè)具備科學(xué)素養(yǎng)的人即：基本掌握科學(xué)的研究過(guò)程和科學(xué)方法；基本了解核心的科學(xué)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)概念；基本知曉科學(xué)技術(shù)對(duì)個(gè)人和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的影響。［2］

PISA（Program for International Student Assessment）即國(guó)際學(xué)生能力評(píng)估計(jì)劃，是由經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（簡(jiǎn)稱OECD）所主辦的一項(xiàng)國(guó)際性學(xué)生評(píng)量與比較計(jì)劃，其中2006年是以科學(xué)素養(yǎng)為主軸進(jìn)行評(píng)估。［3］其對(duì)科學(xué)素的定義為：1.面臨科學(xué)相關(guān)議題時(shí)，能夠使用科學(xué)知識(shí)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、形成新知識(shí)、解釋現(xiàn)象、并得到以證據(jù)為本位的結(jié)論；2.能夠明了科學(xué)是人類經(jīng)由探究所形成的知識(shí)；3.能夠察覺科學(xué)和技術(shù)深深影響我們周圍物質(zhì)的、符號(hào)的以及文化的環(huán)境；4.愿意以公民的身份參與和科學(xué)相關(guān)的社會(huì)議題或科學(xué)想法。

另外還有美國(guó)學(xué)者克魯佛的“五要素說(shuō)”、恩哲的“六要素說(shuō)”、沙瓦爾特的“七要素說(shuō)”等等，均是從不同的維度來(lái)描述科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵與外延，主要包括科學(xué)概念、原理、定律、方法、科學(xué)技能、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)與人類的關(guān)系、科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系等方面。

二、關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)測(cè)量方式的研究

在過(guò)去的幾十年里，不斷有學(xué)者研究科學(xué)素養(yǎng)的測(cè)量工具，嘗試對(duì)不同群體的科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行量度，以便及時(shí)了解該群體科學(xué)素養(yǎng)水平的現(xiàn)狀和變化規(guī)律。

（一）量表

Moore&Sutman（1970）［4］開發(fā)了一套四點(diǎn)式的李克特量表來(lái)測(cè)量學(xué)生對(duì)科學(xué)的態(tài)度，被稱之為“一張科學(xué)態(tài)度的清單（A Scientific Attitude Inventory）”，其中包括學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)所持的觀念和理解，學(xué)生如何看待科學(xué)等等。Fraser（1978）［5］設(shè)計(jì)的Test of Science-Related Attitudes量表同樣是對(duì)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度進(jìn)行研究，這套量表直到現(xiàn)在仍被很多科學(xué)教育研究者廣泛采用，測(cè)量?jī)?nèi)容包括科學(xué)興趣、對(duì)待科學(xué)研究的態(tài)度、科學(xué)職業(yè)意向、科學(xué)的社會(huì)卷入等等。Laugksch&Spargo（1996）［6］在其Science for All Americans測(cè)試中，設(shè)置了110個(gè)真?zhèn)闻袛囝}，對(duì)米勒所定義的科學(xué)素養(yǎng)三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量。

進(jìn)入21世紀(jì)之后，研究者們更多的是嘗試對(duì)科學(xué)素養(yǎng)賦予新的定義，并將關(guān)注點(diǎn)由“理解多少科學(xué)術(shù)語(yǔ)、掌握多少科學(xué)方法”轉(zhuǎn)移到如何發(fā)展能夠應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中接觸到的復(fù)雜問(wèn)題的知識(shí)和技能，良好的科學(xué)素養(yǎng)是為了擁有更優(yōu)質(zhì)的生存方式和思維習(xí)慣。據(jù)此韓國(guó)學(xué)者Kongju Mun（2015）［7］設(shè)計(jì)了一套測(cè)量工具GSLQ（Global Scientific Literacy Questionnaire），用來(lái)測(cè)量本國(guó)中學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀。其構(gòu)建的科學(xué)素養(yǎng)測(cè)量框架為：知識(shí)容量、思維習(xí)慣、個(gè)性和價(jià)值觀、人類探索社會(huì)的技能、自我認(rèn)知和自我定位。

（二）測(cè)試題

在過(guò)去的三十多年里，米勒先生對(duì)美國(guó)的公民科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行了測(cè)評(píng)，他首創(chuàng)了科學(xué)素養(yǎng)的定義和測(cè)評(píng)方法，目前該測(cè)評(píng)方法已為包括中國(guó)在內(nèi)的40多個(gè)國(guó)家所采用。PISA項(xiàng)目是目前全球規(guī)模最大也最權(quán)威的科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試之一，它仍是在借鑒米勒體系的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。PISA測(cè)試的試題是由所有參與國(guó)家和地區(qū)的專家共同編制，剔除諸如因經(jīng)濟(jì)、文化、宗教等差異難形成共同理解的、學(xué)以致用程度低、以及翻譯成他國(guó)語(yǔ)言后存在歧義的題目后，形成的國(guó)際共同文本。這種評(píng)估方法提供了一個(gè)完整的框架，可用于大規(guī)模的、國(guó)際間的比較與分析。但隨著科學(xué)技術(shù)的迅速更新?lián)Q代，科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵也隨之不斷發(fā)展。另外，不同國(guó)家的國(guó)情和文化都存在著或大或小的差異。因此，需以動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的眼光審視科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵。

當(dāng)代，媒體是公眾獲取科學(xué)信息的重要渠道，一個(gè)人若能夠理解出現(xiàn)在媒體上頻率較高的科學(xué)概念和術(shù)語(yǔ)，便可被視為具備科學(xué)素養(yǎng)。于是，臺(tái)灣Yuen-Hsien Tseng及瑞典Carl-Johan Rundgren等學(xué)者提出了基于媒體中核心科學(xué)概念的SLiM （scientific literacy measure-ment）測(cè)量研究方法。［8］

（三）使用描述性定義

很多學(xué)者也嘗試使用描述性定義對(duì)科學(xué)素養(yǎng)劃分層次用于對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，如Uno and Bybee（1994）［9］將生物科學(xué)素養(yǎng)劃分為詞語(yǔ)的科學(xué)素養(yǎng)、功能的科學(xué)素養(yǎng)、概念和過(guò)程的科學(xué)素養(yǎng)、以及多維的科學(xué)素養(yǎng)四個(gè)水平。Shamos（1995）［10］將科學(xué)素養(yǎng)分為文化的科學(xué)素養(yǎng)（cultural）、功能的科學(xué)素養(yǎng)（functional）和真實(shí)的科學(xué)素養(yǎng)（true）三個(gè)層級(jí)。

也有學(xué)者客觀地指出，想制定一套完善的科學(xué)素養(yǎng)評(píng)價(jià)工具，仍面臨諸多困境。劉華杰（2006）認(rèn)為，目前我們面臨的主要問(wèn)題有：1.定義：當(dāng)前的定義是否具有普適性；2.測(cè)量：米勒的三維體系看似合理，但極難測(cè)試，目前所編制的試題，并不能較好地投射米勒體系的三個(gè)維度，尤其是第三個(gè)維度；3.統(tǒng)計(jì)分析：如何解釋調(diào)查得到的數(shù)據(jù)。［11］現(xiàn)在也有越來(lái)越多的人認(rèn)為，米勒體系并不能完全涵蓋科學(xué)素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)，比如它缺少對(duì)科學(xué)能力的關(guān)注。

三、關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)的提升策略的研究

由目前研究成果可知，教育是影響科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的首要因素，因此探索如何提升國(guó)家公民、特別是學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的研究，多數(shù)是從教育領(lǐng)域著手。通過(guò)梳理，可綜述如下：

（一）對(duì)國(guó)家制定宏觀政策的研究

為提高公眾科學(xué)素養(yǎng)，當(dāng)前國(guó)際上影響較大的舉措有：1985年美國(guó)提出的“2061”計(jì)劃；1999年印度提出的《全面素養(yǎng)計(jì)劃》；1999年中國(guó)科協(xié)提出的《全面科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃》，即“2049”計(jì)劃；2000年英國(guó)公布的《國(guó)家科學(xué)教育課程標(biāo)準(zhǔn)》；2001年歐盟制定的《科學(xué)和社會(huì)行動(dòng)計(jì)劃》；2006年中國(guó)發(fā)布的《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要（2006-2010-2020）》等。

（二）對(duì)推行課程改革的研究

美國(guó)教育界率先意識(shí)到課程設(shè)置不合理制約學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的問(wèn)題，在上世紀(jì)80年代，美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)針對(duì)美國(guó)21世紀(jì)的公民應(yīng)具備的科學(xué)素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，制訂了著名的《2061計(jì)劃》，其中主要是對(duì)課程進(jìn)行改革，輔以一些教學(xué)方式和手段的變革?！?061”計(jì)劃對(duì)美國(guó)科學(xué)教育帶來(lái)了重要且深遠(yuǎn)的影響，美國(guó)的“知識(shí)經(jīng)濟(jì)”便是在“2061”計(jì)劃的直接促動(dòng)下萌發(fā)的。英國(guó)自1986年12月開始，也引進(jìn)了課程改革，將科學(xué)教育作為5-16歲學(xué)生的必修課程，該課程包括英語(yǔ)、數(shù)學(xué)、科學(xué)這三門核心學(xué)科和其他幾門非核心學(xué)科。

這些課程改革是否對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)帶來(lái)了影響？Colette Murphy（2001）［12］等學(xué)者開展了以下實(shí)驗(yàn)，即對(duì)接受過(guò)科學(xué)必修課程教育的學(xué)生（Bed組）和幾乎未接受過(guò)科學(xué)課程教育的學(xué)生（PECG組）進(jìn)行科學(xué)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示，BEd組學(xué)生平均得分顯著高于PGCE組學(xué)生。該研究小組又做了另一項(xiàng)測(cè)試，即對(duì)PGCE組學(xué)生進(jìn)行同樣的科學(xué)課程教育，在完成課程學(xué)習(xí)之后，再次接受同樣的測(cè)試。結(jié)果顯示，高分段學(xué)生的比例大幅上升。這項(xiàng)研究驗(yàn)證了改革后的科學(xué)課程對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展帶來(lái)了正向的影響作用，促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。

（三）對(duì)開展課外科技活動(dòng)的研究

實(shí)踐證明，學(xué)生參與課外科技活動(dòng)，能夠拓寬自己的科學(xué)視野，訓(xùn)練科學(xué)思維和實(shí)踐能力，是將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐并從實(shí)踐中升華對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解的一個(gè)重要途徑。［13］

密蘇里大學(xué)哥倫比亞分校的Kardash（2000）［14］選取某大學(xué)參與科研活動(dòng)（URE，undergraduate research experience）的57名本科生作為研究對(duì)象，分別在參與科研活動(dòng)之前和之后，運(yùn)用自述性量表針對(duì)14項(xiàng)研究能力對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查，以觀測(cè)參與科研活動(dòng)是否對(duì)本科生的研究能力帶來(lái)影響。結(jié)果顯示，參與科研訓(xùn)練的學(xué)生，其獨(dú)立思考能力、觀察能力、收集和處理數(shù)據(jù)的能力、口頭表達(dá)能力及根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推理假設(shè)的能力都得到了顯著提升。

我國(guó)華中科技大學(xué)郭卉教授采用隨機(jī)抽樣方法，抽取900名參與過(guò)科研活動(dòng)的學(xué)生，運(yùn)用自編的大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)調(diào)查問(wèn)卷，對(duì)其進(jìn)行調(diào)查研究。結(jié)果顯示，參與科研的學(xué)生在創(chuàng)新素質(zhì)7個(gè)因子上的得分均值都高于未參與科研的學(xué)生，另外訪談結(jié)果顯示，9名參與科研的大學(xué)生中，有7名都強(qiáng)調(diào)通過(guò)參與科研，提高了自身的人際溝通能力。［15］

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行綜述可知：1.目前國(guó)際上已達(dá)成共識(shí)，科學(xué)素養(yǎng)是一個(gè)多維的結(jié)構(gòu)，并且是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的概念，其定義和結(jié)構(gòu)至今未能形成統(tǒng)一定論。其主要原因是，科學(xué)素養(yǎng)的概念在面對(duì)不同群體時(shí)有不同的側(cè)重，在不同時(shí)代、不同文化當(dāng)中，其內(nèi)涵也會(huì)隨之發(fā)生變化。2.目前國(guó)際上進(jìn)行的科學(xué)素養(yǎng)測(cè)量仍主要是參照米勒體系，然而隨著科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵的不斷豐富與發(fā)展，該體系已逐漸顯露出它的弊端，例如缺少對(duì)科學(xué)能力的關(guān)注。因此重新設(shè)計(jì)關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)的測(cè)量工具也是當(dāng)前面臨的一項(xiàng)重要課題。3.由于不同群體的科學(xué)素養(yǎng)有著不同的特征與訴求，因此對(duì)于科學(xué)素養(yǎng)的研究不宜一概而論，而應(yīng)根據(jù)不同群體進(jìn)行有針對(duì)性的研究，從而提出更有效的對(duì)策建議促進(jìn)該群體科學(xué)素養(yǎng)的提升。

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Abstract:The term "Scientific Literacy" was coined in the late 1850s，when some western developed countries made great research on scientific literacy，which is earlier than that of China，and their research findings of those countries are beneficial to promote the development of Scientific Literacy in China. This article has reviewed the definition，construction，measurement methods，effect factors and promotion strategy of Scientific Literacy in the whole world，and then forecast in research trend in the future.

Keywords:scientific literacy；research overview；definition；measurement methods；promotion strategies

中圖分類號(hào)：G640

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-000X（2016）11-0256-03