科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)分析調(diào)查及思考

鄧卓 楊夢霞 朱嶠 顧潔燕

摘 要 科學類博物館教育工作需要其教育人員擁有較高的職業(yè)素養(yǎng)，教育人員從事博物館教育工作時的科學素養(yǎng)能力水平會影響到其開發(fā)和實施教育活動的效果。目前，國內(nèi)少有針對科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)的調(diào)查項目。本文梳理了科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)的內(nèi)涵、常用的科學素養(yǎng)測評方法，嘗試借鑒已有的科學素養(yǎng)測試框架考察教育人員從事科學博物館教育工作時所需的科學素養(yǎng)水平。研究發(fā)現(xiàn)非理工科背景教育人員科學知識的掌握程度有待提升，教育人員整體上對科學探究策略的運用還較為保守。針對上述情況，可從加強理工科背景的復合型專業(yè)人才培養(yǎng)、提升教育人員的培訓效果和倡導終身學習理念幾個方面出發(fā)，不斷提升教育人員的科學素養(yǎng)。

關鍵詞 科學類博物館 博物館教育人員 科學素養(yǎng) 調(diào)查研究

0 引言

科學類博物館近年來在我國的發(fā)展勢頭非常迅猛。根據(jù)國家科技部發(fā)布的2019年度全國科普統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年全國共有科技館和科學技術類博物館1 477個，其中科技館533個，科學技術類博物館944個。這些博物館在倡導科學方法、傳播科學思想，普及科學知識，提高公眾科學素質方面發(fā)揮著重要作用。目前國內(nèi)對于“科技館”、“科技博物館”、“科技類博物館”等概念還處于混用狀態(tài)，無統(tǒng)一的定義。在我國的科普統(tǒng)計中，“科技館”和“科學技術類博物館”是作為兩類場館來統(tǒng)計的。科技館指的是以“科技館”、“科學中心”、“科學宮”等命名，以展示教育為主，傳播、普及科學技術的科普場館;科學技術博物館包括科技類博物館、自然博物館、天文館、水族館、標本館及設有自然科學部的綜合博物館等[1]。本文探討的“科學類博物館”包括我國科普統(tǒng)計中提到的“科技館”和“科學技術類博物館”。

科學類博物館教育功能的發(fā)揮離不開教育人員的支持，人們通常將科學類博物館教育人員稱為講解員、科技輔導員、科學老師。美國博物館協(xié)會將博物館教育人員定義為幫助博物館實現(xiàn)教育使命的專業(yè)人士。他們在教育工作中承擔著重要的角色，比如充分了解影響博物館學習的各種因素;尋求機會促進個人或團體參觀者在博物館的探索過程，并且對博物館學習的效果進行評估和記錄;為多元化的參觀者提供有意義的、持久的博物館學習體驗[2]。

根據(jù)對科學類博物館的調(diào)查顯示，我國科學類博物館展教研發(fā)能力提高，教育活動資源日益豐富，活動種類及數(shù)量快速增長，形式日益豐富[3]。作為教育活動策劃與實施的主體，教育人員自身科學素養(yǎng)的水平直接影響著科普傳播內(nèi)容的效果。雖然越來越多的研究人員主張將場館教育人員的工作作為一種專門化的職業(yè)來看待，對教育人員科學素養(yǎng)的能力提出了更高的要求。但是，目前我國科學類博物館教育人員的培養(yǎng)體系還不夠完善，高校科學傳播類人才培養(yǎng)數(shù)量有限，教育人員的聘用缺乏專業(yè)的準入機制，入職后的專業(yè)培訓未成體系化。針對青少年校外科技輔導員*的調(diào)查顯示，校外科技輔導員具有科技類（理科、工科、醫(yī)科等）專業(yè)背景的占36.48%，科學教育專業(yè)占7.30%，文科類占33.48%，音體美占14.59%，其他類占8.15%。具有科技類和科學教育專業(yè)背景的科技輔導員數(shù)量偏少，學科專業(yè)結構有待優(yōu)化[4]。這說明在科學類博物館中，也存在科技類和科學教育專業(yè)背景教育人員數(shù)量偏少的情況。這些無相關專業(yè)背景的教育人員自身科學素養(yǎng)水平的高低也不得而知，目前還缺乏相關的研究成果，而教育人員自身科學素養(yǎng)水平會對其開發(fā)和實施教育活動產(chǎn)生直接的影響。針對這樣的現(xiàn)象，有必要明確教育人員在從事科學類博物館的教育工作時所需的科學素養(yǎng)、科學素養(yǎng)的評測方法及有效性，找出其科學素養(yǎng)中存在的不足，為提升教育人員科學素養(yǎng)提供有效建議。

1 科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)的內(nèi)涵

科學素養(yǎng)英文為“science literacy”，是指人們對在日常生活、社會事務以及個人決策中所需要的科學概念和科學方法的認識和理解，并在此基礎上所形成的穩(wěn)定的心理品質[5]。受文化、教育、社會宗教等因素的影響，國內(nèi)外學者關于科學素養(yǎng)的內(nèi)涵和構成要素的理解存在差異。如國際學生評估項目（PISA）提出了包含情境、能力、知識、態(tài)度及其相互關系的完整框架，并將能力作為定義科學素養(yǎng)的核心。PISA2015指出“科學素養(yǎng)是一個具有反思能力的公民運用科學觀念、參與科學事務的能力[6]?！蔽覈?001年發(fā)布的《2001-2005年中國青少年科學技術普及活動指導綱要》也將青少年科學素養(yǎng)分為科學態(tài)度、科學知識和技能、科學方法、科學行為習慣等四個方面[7]。2006年發(fā)布的《全民科學素質行動計劃綱要（2006-2010-2020年）》將公民科學素質分為：科學知識、科學方法、科學態(tài)度、科學精神四個方面[8]。一些研究者認為教師科學素養(yǎng)由科學、心理、認知三個層面組成?？茖W層面指科學觀念即科技價值觀，心理層面由科學精神（包括質疑、探究、開放、合作等）和科學態(tài)度（包括科學興趣、科學探索行為意向）等組成，認知層面包括科學知識、科學方法和科學實踐能力[9]。

從博物館已有的研究來看，目前沒有專門針對科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)的論述，有部分研究關注到教育人員的整體素養(yǎng)，但成體系的研究相對較少，絕大多數(shù)的研究者從場館教育專業(yè)化的角度進行分析，從專業(yè)知識、專業(yè)技能、專業(yè)態(tài)度三個維度出發(fā)論述教育人員應具備的素養(yǎng)。比如德蘭（Tran）以科技類博物館為例，提出了教育人員應具有三大領域的知識框架：場館內(nèi)容知識、場館教學法知識和有關場館情境的知識[10]。貝利（Bailey）通過對博物館教育人員的深度訪談總結出教育人員的素養(yǎng)框架：知識與技能（教學有關的知識、項目開發(fā)和展覽策劃能力、演示技巧、有關科學內(nèi)容的知識等）、個人風格與優(yōu)勢（自主學習的意識、冒險精神、敏銳的觀察和判斷力等）、態(tài)度（工作時的熱情、滿足感）等[11]。國內(nèi)研究人員伍新春提出了專業(yè)知識與技能、工作能力、發(fā)展意識、職業(yè)精神和履職動機5個維度的科技類博物館教師的勝任特質模型[12]。朱幼文將科技類博物館教育人員的身份定位為具備較高科學素質與專業(yè)技能的科技教師，并詳細論述了其應具備的專業(yè)知識（理工科專業(yè)知識、其他領域的科技知識）、活動策劃與實施技能、將先進教學理念運用于活動策劃的能力（理解并掌握啟發(fā)式和探究式學習活動的設計思路和原則）、溝通與表達技巧等內(nèi)容[13]。雖然研究者們沒有特地針對科學素養(yǎng)展開論述，教育人員素養(yǎng)當中涉及到的如科學內(nèi)容知識、科學的教學觀念、科學的思維方法、科學精神等內(nèi)容都屬于教育人員科學素養(yǎng)的范疇。

隨著博物館教育功能的完善，教育人員的工作不再局限于展覽運行、展區(qū)答疑維序，更重要的職責是要開發(fā)和實施教育活動，教育人員必須具備較高的科學素養(yǎng)才能夠勝任教育活動開發(fā)和實施工作。教育人員必須擁有多元合理的知識結構，如掌握學科知識、展品知識、教育學、心理學知識;具備教學設計能力、組織和研究能力，能夠將科學內(nèi)容有效地組織、傳遞給觀眾;具備科學的思維方法，能夠在活動當中啟發(fā)觀眾;具有質疑精神、探索精神和較強的科學興趣，能夠在活動中培養(yǎng)學生的興趣和探究意識。

2 科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)的評測框架

由于目前沒有專門針對科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)的測評框架，而科學素養(yǎng)的基本要求和內(nèi)容是一致的，因此可借鑒正規(guī)教育領域教師、學生和公眾科學素質測評內(nèi)容框架，確定科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)測評的內(nèi)容框架。目前，對于科學素養(yǎng)的測評主要采用測試和問卷調(diào)查的方法，題型有判斷題、選擇題、部分主觀題，具體內(nèi)容見表1。

由表1的內(nèi)容可以看出，科學素養(yǎng)測評面向的人群廣泛，有學生、教師、也有普通的公眾，而提高公眾的科學素養(yǎng)是科學類博物館的一項重要教育目標，其教育人員科學素養(yǎng)的水平直接影響著博物館的教育活動質量，針對教育人員科學素養(yǎng)的調(diào)查十分必要。本次研究主要從科學類博物館教育人員從事場館教育工作這份職業(yè)過程中所需的科學素養(yǎng)的角度出發(fā)，選取測試內(nèi)容考察教育人員的科學素養(yǎng)。

研究選取了PISA2006、PISA2015和ATLAST的部分試題內(nèi)容，考察教育人員的科學知識水平和科學能力，采用自編試題了解教育人員在活動開發(fā)和實施中的科學態(tài)度。之所以選擇PISA和ATLAST測試題作為本次的測評工具，主要基于以下考量：首先是兩個測試針對人群與科學類博物館教育人員有一定關聯(lián)。PISA測試題是針對15歲的初中學生設計的，ATLAST測試題是針對美國的初中教師設計的。在科學類博物館教育人員的服務人群中中小學生占有很大的比例，理應達到這些測試題的要求。其次是這兩類測試題目本身所具有的特色。PISA測試題包含情境化的背景描述，需要把知識遷移到具體的情境中加以運用，因此考察的內(nèi)容不僅僅是知識的范疇，還包括遷移和運用的能力，而其他科學素養(yǎng)的測試題目缺乏對于情境的描述;ATLAST測試題是針對一些錯誤的概念和前概念開發(fā)，主要考察科學概念的掌握和運用情況，科學類博物館教育人員只有在掌握概念的基礎上才能把它們運用到展品輔導和活動開發(fā)中。本次測試的題目以PISA2006科學素養(yǎng)題目為主，因此參照PISA2006的科學素養(yǎng)測評框架，得到此次調(diào)查的框架（圖1）。

科學知識水平和科學能力部分的試題選取了PISA2006、PISA2015公開的科學素養(yǎng)測試題，以及ATLAST的物理、生物、地理測試題中的部分單元組成基礎的測試卷，單元內(nèi)容的挑選兼顧了技術系統(tǒng)、物質系統(tǒng)、地球與空間系統(tǒng)、生命系統(tǒng)不同的學科。之所以選擇這些學科是因為本次調(diào)查的科學類博物館類別廣泛，既有科技館、科學中心，也有天文館、地質館、自然博物館。為兼顧不同科學類博物館涉及到的學科，同時考慮到PISA測試題原本的測評對象為15歲的初中學生，作為科學類博物館的專職教育人員，理論上應基本掌握測試中涉及到的內(nèi)容，因為選擇了這些不同的學科內(nèi)容。確定整體的內(nèi)容框架后，對部分教育人員進行了試測，根據(jù)試測的結果和反饋刪除了部分依靠生活經(jīng)驗和常識判斷即可得出答案的問題，并將修改后的試題進行匯編形成正式的測試卷。部分項目和考察內(nèi)容見表2。

科學態(tài)度部分題目的設計參考了張紅霞、郁波[19]兩位研究人員在考察小學教師科學態(tài)度時使用的試題形式，結合美國“2061計劃”、《下一代科學教育標準》、美國國家科學基金會的展覽效果評估框架等文件對科學教育目標的設置，根據(jù)博物館科學教育（非正規(guī)教育）的特點對題目進行修改。重點了解場館科學教育人員在教育研發(fā)和實施過程中的態(tài)度和價值取向，包括：科學老師對教育目標的設定、判斷理想教育活動的依據(jù)、教育活動的設計意圖、對參與者不同現(xiàn)場表現(xiàn)采取的應對策略等。部分題目和考察內(nèi)容見表5。

4 科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)調(diào)查的效果分析

本研究將圍繞試題的有效性和教育人員的回答情況兩方面展開分析，驗證測評的有效性和教育人員的科學素養(yǎng)水平。共有來自18家科學類博物館的87名教育人員參與了科學知識和能力測試（樣本情況見表6）?？茖W知識和能力測試共有16個單元主題的43道題目，滿分為100分。選擇題回答正確記2分，回答錯誤記0分;開放型試題參照PISA和ATLAST試題中的得分點給分，如果有一個得分點，回答正確記2分，回答錯誤記0分;如果有兩個得分點，全部回答正確記4分，部分回答正確記2分，回答錯誤記0分，依此類推。科學態(tài)度部分共計7道題目，采用次序標度和名義標度，不計總分。

4.1 測試題的有效性分析

使用Excel和SPSS22.0作為測試題的錄入和分析工具，通過檢驗測試題的同質性克隆巴赫α系數(shù)（Cronbachs alpha），得到的值為0.844，即信度系數(shù)大于0.8，說明試題具有較高的內(nèi)部一致性。根據(jù)PISA2006測試在科學能力維度的試題類別，將測試題分為識別科學問題、使用科學證據(jù)和解釋科學現(xiàn)象三個維度的分量表，測試題與各部分量表之間的相關系數(shù)在0.801-0.908之間，三個部分量表之間的兩兩相關系數(shù)在0.623和0.686之間，說明測試題的內(nèi)容結構是合理的（表7）。

測試題的總體難度為0.70，區(qū)分度為0.32，具體如表8所示。從總體上看，本次的測試題總體難度不大，區(qū)分度一般，說明試題對科學類博物館的教育人員來說相對較容易。

4.2 教育人員的回答情況分析

4.2.1 科學知識與能力測試結果分析

科學知識與能力測試的總體平均分為69.28分，大部分教育人員的得分介于66-86分之間，約占比68.9%，最高分94分，最低分僅22分，方差為58.48，說明教育人員總體平均分不高，相互之間得分差距較大，僅有少數(shù)教育人員取得高分。在科學知識維度上，教育人員關于自然界的知識維度和關于科學本身的知識維度的平均分分別為36.2分和33.14分，得分率分別為66.93%和72.04%，具體結果如表9所示。對科學知識兩個維度進行配對樣本的T檢驗，結果顯示教育人員關于自然界的知識和關于科學本身的知識存在顯著差異，即關于科學本身的知識強于關于自然界的知識。在科學能力維度，運用科學證據(jù)、識別科學問題、解釋科學現(xiàn)象三個維度的平均分分別為28.78分、9.58分和30.92分，得分率分別為75.74%、68.43%和64.42%，具體結果如表10所示。對三個維度的得分進一步進行了配對樣本的T檢驗，結果顯示運用科學證據(jù)、解釋科學現(xiàn)象和識別科學問題三個維度之間兩兩存在顯著差異，即教育人員在運用科學證據(jù)維度方面的能力最強，識別科學問題維度次之，解釋科學現(xiàn)象維度的能力最弱。

從不同人群的得分情況來看，男性平均分高于女性，具有理工科專業(yè)背景的教育人員平均成績高于非理工科背景的教育人員，有碩士以上學歷的教育人員平均成績高于其他人員，中級以上職稱的教育人員平均成績高于初級職稱和無職稱的教育人員。但根據(jù)獨立樣本T檢驗和方差分析的結果，理工科背景的教育人員成績（平均74.28分）顯著高于非理工科專業(yè)背景（平均66.92分）的教育人員，其余人群平均分的差異不顯著。

綜上，可以看出教育人員科學知識水平差異較大，僅有少數(shù)教育人員取得較高的分數(shù)。在知識維度，教育人員關于科學本身的知識得分率高于關于自然界的知識;在能力維度，教育人員運用科學證據(jù)維度得分率最高，這一維度主要涉及到科學的假設、推理等內(nèi)容，而在解釋科學現(xiàn)象維度得分率最低，這一維度主要涉及運用科學知識描述、解釋現(xiàn)象，說明教育人員的短板仍然在對科學知識本身的了解方面。從差異性上看，理工科背景的教育人員得分顯著高于非理工科背景的教育人員。

4.2.2 科學態(tài)度問卷結果分析

在分析教育人員設定教育目標優(yōu)先考慮的因素時，發(fā)現(xiàn)多數(shù)教育人員設定教育目標排序為：激發(fā)興趣，科學探究技能和方法的獲取，情感、態(tài)度和價值觀的積極改變，傳播科學知識，獲得宏觀的科學概念。從以上的排序可以看出教育人員更注重參與者的興趣和探究能力的培養(yǎng)，對核心教育目標的關注從具體知識的傳遞轉變?yōu)閷ぐl(fā)受眾自主探究的興趣上。但是也應看到教育人員普遍較為忽視科學概念的獲得，而科學教育中的大概念教學可以使參與者的知識結構與認知結構得到系統(tǒng)性建構，可以促進參與者對科學的理解和形成正確的科學本質觀[20]。

在對待參與者自主探究的態(tài)度方面，教育人員會持較開放的態(tài)度鼓勵參與者通過探究解決問題。在一些探究活動中遇到參與者提出問題或質疑的情況時，75%以上的教育人員會選擇鼓勵并引導其自主探究，少部分的教育人員會直接解釋和告知正確答案。但是，在探究活動的實施過程和探究結果的呈現(xiàn)形式上，超過一半的教育人員希望參與者操作實驗的步驟和自己演示的步驟是一致的，參與者在完成探究活動后能得出和自己意料中一致的結論。說明多數(shù)教育人員希望能夠在預設范圍內(nèi)控制和引導參與者的探究過程和結果，在應對一些意料之外的情況時仍缺乏自信。這些態(tài)度會影響到教育人員教育教學策略中是否能以一種開放的態(tài)度去鼓勵學生自主的探究和創(chuàng)新。

5 建議

5.1 針對科學類博物館教育人員自身科學素養(yǎng)提升的建議

以上調(diào)查結果的分析可以看出，科學類博物館教育人員科學知識與能力總體水平一般，相互之間差異較大，理工科專業(yè)背景的教育人員測試成績高于非理工科專業(yè)背景的教育人員。在科學態(tài)度方面，教育人員重視參與者興趣、探究能力的培養(yǎng)，但是忽視科學概念的獲得，在探究策略的運用上較保守，希望在預設范圍內(nèi)引導參與者的探究活動。針對上述情況，可以從加強理工科專業(yè)背景復合型人才培養(yǎng)、有針對性地設計培訓項目以及終身學習理念與意識的培養(yǎng)幾個方面的內(nèi)容出發(fā)，提升教育人員科學素養(yǎng)。

首先，要加強理工科專業(yè)背景的復合型專業(yè)人才培養(yǎng)。國外的一些高校會對理學和自然科學專業(yè)的學生開設科技傳播相關的專業(yè)課程。如英國許多大學為理工科學生——未來的科學家和工程師們專門開設“科學交流課程”，通過模擬記者招待會、簡短交談、寫作課程等，使學生掌握傳播交流的基本技巧， 從而培養(yǎng)理工科學生通過傳播媒介以及直接與公眾交流的能力[21]。目前，國內(nèi)高校的科學傳播專業(yè)或研究方向下屬于哲學學科或傳播學學科，還有的依托于教育學學科之下，缺乏理工科背景的專業(yè)科學傳播人才培養(yǎng)方案。未來可針對理工科背景的教育人員加強科學傳播、教育教學理論與博物館教學實踐方面技能的培養(yǎng)，為科學類博物館專業(yè)教師的培養(yǎng)打下良好基礎。

其次，提升培訓項目的效果和針對性。比如，對于非理工科專業(yè)的教育人員，加強科學知識與能力的培訓，使其系統(tǒng)化地掌握展品背后的科學原理，通過展品知識的現(xiàn)場講解交流等方式用通俗易懂的語言詮釋展品背后的科學原理。針對教育人員探究策略運用較為保守的情況，可以加強教育學、心理學相關理論知識的培訓與學習，開展教研活動，針對教育活動實際案例進行分析，增進教育人員對相關理論的理解。

最后，從教育人員自身的角度，要樹立終身學習的理念，不斷提升自身科學素養(yǎng)。加強科學知識的學習和內(nèi)化，學習教育學、心理學相關理論，了解不同年齡段參與者的特征，根據(jù)參與者的特點進行活動的開發(fā)與實施。立足實踐，勤于反思，把自己親歷的事件作為案例去解讀、分析、反觀和積累，善于總結，不斷反思提高，更加從容地面對活動中的各種情況，做出正確的決策。

5.2 針對科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)調(diào)查實施的建議

本研究從科學知識、科學能力、科學態(tài)度三個維度出發(fā)對科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)進行了調(diào)查，其中科學知識與能力測試選取了PISA科學素養(yǎng)測試題和ATLAST測試題的部分內(nèi)容，科學態(tài)度問卷參照了教師科學態(tài)度的相關調(diào)查考察教育人員在活動開發(fā)和實施中的價值取向。從調(diào)查的效果看，科學知識與能力測試的內(nèi)部一致性和內(nèi)容結構較合理，但試題難度相對較低?？茖W態(tài)度題目的案例背景來自于博物館的教育活動，能夠了解到教育人員的態(tài)度傾向，但還需提升案例的典型性。

后續(xù)的研究可在進一步厘清科學類博物館教育人員科學素養(yǎng)內(nèi)涵的基礎上，借鑒PISA測試的框架和ATLAST試題的編制方法，收集科學類博物館教育活動案例，了解教育人員應該掌握的科學核心概念及概念掌握水平，在此基礎上編制科學類博物館教育人員素養(yǎng)測試試題庫，使用情景化的題組考察教育人員科學知識與能力，采用博物館中的真實案例考察教育人員的科學態(tài)度。

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作者簡介：鄧卓（1990—），女，上海自然博物館（上?？萍拣^分館）展教中心員工，館員，研究方向博物館教育，E-mail：dengzh@sstm.org.cnengxia。

Survey on the Scientific Literacy of Museum Teachers in Science Museums and Centers// DENG Zhuo， YANG Mengxia， ZHU Qiao， GU Jieyan

First-Author's Address Shanghai Natural History Museum （Branch of Shanghai Science & Technology Museum）， E-mail： dengzh@sstm.org.cn

Abstract The educational work in science museum and centers requires museum teachers to have high professional. And museum teachers' scientific literacy ability will influence their development and implementation of educational activities. At present， there are less investigation projects on the scientific literacy of science museum educators. Through analyses of the connotation of scientific literacy of the museum science teachers， the commonly used methods in scientific literacy evaluation. This paper attempts to use a serious of test items that already have to test musuem science teachers scientific knowledge and scientific ability as they are engaged in museum educational work. The study found that those teachers who are not in science and engineering background， and museum teachers application of inquiry strategy is conservative. Therefore， we should stress the training of teachers with science and engineering background. At the same time， improve the effectiveness of science teachers' training program. Science teachers should set up the idea of lifelong learning and constantly improve their own scientific literacy.

Keywords Science museums and centers， museum teachers， scientific literacy， survey research