新疆職前小學(xué)科學(xué)教師科學(xué)素養(yǎng)測評及改善研究*

劉永泉 吳顏 （.新疆師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院；.新疆師范大學(xué)美術(shù)學(xué)院）

一、研究緣起

習(xí)近平同志在2020年9月11日主持召開的科學(xué)家座談會上進(jìn)一步指出：“我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和民生改善比過去任何時候都更加需要科學(xué)技術(shù)解決方案，都更加需要增強(qiáng)創(chuàng)新這個第一動力。[1]”創(chuàng)新性科學(xué)技術(shù)解決方案的形成需要依靠創(chuàng)新型人才，而創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的任務(wù)無疑將由各級各類學(xué)校來承擔(dān)。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是一項(xiàng)長期工程、系統(tǒng)工程，不可能在高等教育階段一蹴而就，需要在基礎(chǔ)教育階段開始抓起，而這一具體任務(wù)的落實(shí)需要依靠未來的科學(xué)教師。作為未來科學(xué)教師的基本素質(zhì)之一，科學(xué)素養(yǎng)水平的高低一定程度上決定著未來創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。研究小學(xué)科學(xué)教師職前培養(yǎng)過程中科學(xué)素養(yǎng)群際差異水平、追溯其原因并探尋改善策略不僅是提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的必要行動，也對國家創(chuàng)新型人才培養(yǎng)工程有著重大現(xiàn)實(shí)意義。

二、文獻(xiàn)回顧

科學(xué)素養(yǎng)也稱為科學(xué)素質(zhì)，這一概念最早來源于20世紀(jì)50年代美國課程改革運(yùn)動。[2]1958年，美國斯坦福大學(xué)的赫德在《科學(xué)素養(yǎng)：對美國學(xué)校的意義》一文中首次將科學(xué)素養(yǎng)引入基礎(chǔ)教育領(lǐng)域。[3]之后不同的學(xué)術(shù)團(tuán)體都試圖對其定義加以界定，但由于受研究群體的興趣偏好等因素影響，學(xué)界對科學(xué)素養(yǎng)的界定也不盡相同，其內(nèi)涵隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷豐富。[4]1989年，喬恩·米勒在美國科學(xué)促進(jìn)會年會發(fā)言中將科學(xué)素養(yǎng)定義為：“在某個社會中為滿足一些角色功能所需要的基本可以接受的知識和技能水平?！边@一科學(xué)素養(yǎng)定義在國外得到普遍接受和認(rèn)可，目前有40多個國家采用這些維度、指標(biāo)、測試題目進(jìn)行科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查研究。[5]

國內(nèi)學(xué)者對科學(xué)素養(yǎng)的研究與討論最早見于20世紀(jì)80年代初，方遇順1982年首次對科學(xué)素養(yǎng)這一概念進(jìn)行了本土化解釋。[6]之后引起國內(nèi)學(xué)者和教育從業(yè)人員對科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵、小學(xué)科學(xué)教師等特定群體科學(xué)素養(yǎng)水平測度及改善等問題的探討。張紅霞、[7]蔡鐵權(quán)[8]等人先后對國內(nèi)不同地區(qū)的小學(xué)科學(xué)教師進(jìn)行了測評；馬志穎[9]等人從教師專業(yè)發(fā)展角度探討了小學(xué)科學(xué)教師科學(xué)素養(yǎng)的提高策略；趙書棟等人討論了科學(xué)素養(yǎng)導(dǎo)向下小學(xué)科學(xué)教師專業(yè)發(fā)展的路徑。[10]以上調(diào)查案例所使用的測試量表大多是在米勒試卷的基礎(chǔ)上改編而成、或采用自編試卷進(jìn)行測度。但不同學(xué)者在科學(xué)素養(yǎng)概念界定和測量方法的選用方面缺乏統(tǒng)一性。

教育部2017年頒布的小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“科學(xué)素養(yǎng)是指了解必要的科學(xué)技術(shù)知識及其對社會與個人的影響，知道基本的科學(xué)方法，認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，樹立科學(xué)思想，崇尚科學(xué)精神，并具備一定的運(yùn)用它們處理實(shí)際問題、參與公共事務(wù)的能力。[11]”科技部和中宣部2016年在《關(guān)于印發(fā)中國公民科學(xué)素質(zhì)基準(zhǔn)的通知》中也指出：“科學(xué)素質(zhì)一般指了解必要的科學(xué)技術(shù)知識，掌握基本的科學(xué)方法，樹立科學(xué)思想，崇尚科學(xué)精神，并具有一定的應(yīng)用它們處理實(shí)際問題、參與公共事務(wù)的能力。[12]”并隨通知發(fā)布了科學(xué)素質(zhì)測試的指導(dǎo)意見及參考題庫。二者雖然在表述方式上存在一定的差異，但基本代表了國內(nèi)對于科學(xué)素養(yǎng)這一概念的權(quán)威解釋。

三、研究方法

（一） 問題聚焦

本研究以職前小學(xué)科學(xué)教師為研究對象，通過科學(xué)知識、科學(xué)本質(zhì)觀，科學(xué)方法、科學(xué)思想、科學(xué)精神以及處理實(shí)際問題和參與公共事務(wù)的能力六個維度來檢測他們的科學(xué)素養(yǎng)總體水平及群際差異情況。在此基礎(chǔ)上分析其成因并探尋改善策略。

（二）研究工具

本項(xiàng)目采用《中國公民科學(xué)素質(zhì)基準(zhǔn)》配套題庫進(jìn)行測量。測量試卷包括個人基本信息和測量題目兩個部分。測量題目主要用來測評被調(diào)查者的科學(xué)素養(yǎng)水平，個人基本信息作為自變量探討不同性別、不同年級、不同民族等變量下職前科學(xué)教師科學(xué)素養(yǎng)的群體差異。調(diào)查題目題型包括選擇題和判斷題，共50題，正確率達(dá)到60%視為具備基本科學(xué)素質(zhì)，使用spss20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

表1 大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)性別差異分析

表2 大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)族際差異分析

（三）研究對象

本項(xiàng)目以新疆某高校小學(xué)教育專業(yè)理科方向本科生為研究對象，從2016年秋季起對大學(xué)三年級學(xué)生進(jìn)行測評，測評對象均為接受民漢一體化教學(xué)的學(xué)生。累計(jì)測評學(xué)生435人，共回收有效試卷412份。

四、結(jié)果與分析

（一）總體情況

本研究將測試結(jié)果分為優(yōu)秀、良好、中等、合格和不合格五個等級，五個等級分別賦值為5、4、3、2、1。測試成績≧4.5分為優(yōu)秀，≧4且＜4.5分為良好，≧3.5且＜4分為中等，≧3且＜3.5分為合格，3分以下即視為不具備科學(xué)素養(yǎng)。測試結(jié)果表明：具備基本科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)生比例達(dá)87.69%；測試均值為3.75分，標(biāo)準(zhǔn)差為0.721，測試對象總體科學(xué)素養(yǎng)處于中等偏上水平。

（二）群際差異分析

1.科學(xué)素養(yǎng)的性別差異分析

運(yùn)用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：男性大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)水平略高于女性大學(xué)生，但二者在結(jié)果變量上無顯著差異（P=0.950＞0.05），這表明處于職前培養(yǎng)階段的小學(xué)科學(xué)教師的基本科學(xué)素養(yǎng)在性別上差異不顯著。

2.科學(xué)素養(yǎng)的民族差異分析

獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)結(jié)果表明：漢族學(xué)生和少數(shù)民族學(xué)生基本科學(xué)素養(yǎng)存在明顯差異（T（410）=4.41，Cohen，s d=0.73，p=0.000＜0.001）。漢族學(xué)生測試均值為3.9948，標(biāo)準(zhǔn)差為0.84029；而少數(shù)民族學(xué)生測試均值為3.4980，標(biāo)準(zhǔn)差為0.70652。漢族學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)明顯高于少數(shù)民族學(xué)生，且少數(shù)民族學(xué)生群體內(nèi)部差異也要大于漢族學(xué)生。

從構(gòu)成基本科學(xué)素養(yǎng)的6個維度來看，測試均值較低的維度從低到高依次為科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)思想三個維度。正確率普遍較低的問題是關(guān)于學(xué)生對于科學(xué)研究方法中最常見的歸納法和演繹法的了解情況，被試學(xué)生平均得分率為38.35%。即高校在大學(xué)生基礎(chǔ)學(xué)科知識教學(xué)、科學(xué)方法訓(xùn)練和科學(xué)思想培育方面還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

為進(jìn)一步了解民漢大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)在差異情況，運(yùn)用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)對不同民族學(xué)生在科學(xué)知識、科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)方法、科學(xué)思想、科學(xué)精神、處理實(shí)際問題和參與公共事務(wù)能力等6個維度的測試成績進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)，少數(shù)民族學(xué)生在六個方面均顯著低于漢族學(xué)生。但在不同維度上科學(xué)素養(yǎng)差異情況又各有不同。如少數(shù)民族學(xué)生在科學(xué)精神、科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)知識三個維度上與漢族學(xué)生的差異要高于其他三個維度。

3.科學(xué)素養(yǎng)的年級差異分析

單因素方差分析結(jié)果表明：2014級學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)總體水平最高，2015級學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)總體水平最低，各年級之間科學(xué)素養(yǎng)水平均存在一定的差異。需要說明的是：5個年級的測試對象均為民漢一體化班級，民族比例不是導(dǎo)致科學(xué)素養(yǎng)水平差異的主要原因。

事后檢驗(yàn)結(jié)果顯示：2015級學(xué)生和2016級學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)差異不顯著，2017級學(xué)生和2018級學(xué)生相比科學(xué)素養(yǎng)差異不顯著。但2014級學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)顯著高于其他四個年級，而2017級與2018級學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)又顯著高于2015級與2016級學(xué)生。

（三）原因分析

無論從科學(xué)知識、科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)方法、科學(xué)思想、科學(xué)精神、處理實(shí)際問題和參與公共事務(wù)能力等6個維度還是具體測試題目來看，少數(shù)民族學(xué)生測試成績均值均低于漢族學(xué)生。由此可見，少數(shù)民族地區(qū)基礎(chǔ)教育教學(xué)質(zhì)量不高的現(xiàn)象依然存在。尤其是理科課程教學(xué)質(zhì)量不高的問題依然是少數(shù)民族地區(qū)基礎(chǔ)教育的主要短板。測試結(jié)果同時也表明，職前培養(yǎng)階段的小學(xué)科學(xué)教師在科學(xué)方法訓(xùn)練、科學(xué)思想培育、科學(xué)知識教學(xué)等方面還亟待進(jìn)一步提升。

為進(jìn)一步了解造成不同年級學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)差異顯著的原因，本文對測試對象的高考志愿進(jìn)行了補(bǔ)充調(diào)研。研究發(fā)現(xiàn)：測試對象中有近三分之一的同學(xué)高考第一志愿沒有報考師范類專業(yè)，近50%的同學(xué)第一志愿專業(yè)沒有報考小學(xué)教育專業(yè)，小學(xué)科學(xué)教師這一職業(yè)尚未得到考生的認(rèn)可，生源不夠穩(wěn)定，招生質(zhì)量尚不夠理想。

五、改善策略

（一）加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科的教學(xué)

義務(wù)教育是建構(gòu)基本科學(xué)知識的黃金時期，科學(xué)課程是構(gòu)建學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。小學(xué)科學(xué)課程承擔(dān)著保護(hù)學(xué)生的好奇心和求知欲、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣的特殊責(zé)任。著名教育學(xué)家布魯納認(rèn)為：要讓兒童學(xué)習(xí)學(xué)科知識的基本結(jié)構(gòu)，教育應(yīng)促進(jìn)兒童認(rèn)知能力的發(fā)展，注重兒童的早期教育。[13]作為小學(xué)科學(xué)教師基本科學(xué)素養(yǎng)形成的主要階段，高校在小學(xué)科學(xué)教師職前培養(yǎng)過程中應(yīng)結(jié)合《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》有針對性地加強(qiáng)物理、化學(xué)、生物、地理等基礎(chǔ)學(xué)科的通識教育。將課程標(biāo)準(zhǔn)中18個核心概念與物理、化學(xué)、生物、地球與空間科學(xué)四大基礎(chǔ)學(xué)科的教學(xué)進(jìn)行融通、整合；如在物理、化學(xué)、生物等實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中加強(qiáng)提問的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)，[14]在地球科學(xué)教學(xué)中注重課程資源的本土化、生活化及實(shí)用化以提升教學(xué)質(zhì)量。[15]

表3 大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)年級差異分析

（二）強(qiáng)化科學(xué)方法的訓(xùn)練

科學(xué)方法在知識分類上應(yīng)屬于原理性知識，此類知識是學(xué)者們運(yùn)用一定的科學(xué)思維方法對感性經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行加工得來的，為了讓學(xué)生掌握這類重要的思想方法，需要引導(dǎo)學(xué)生重新發(fā)現(xiàn)該知識，重現(xiàn)該知識的形成過程。所以原理性適宜采用探究式的教學(xué)方式，即學(xué)生在教師提供的支架的幫助下，練習(xí)執(zhí)行原理性知識的步驟，而后擺脫教師支架的支持而能獨(dú)立完成和練習(xí)各種作業(yè)。因此，在教學(xué)中教師應(yīng)大膽創(chuàng)新學(xué)習(xí)新知識的情境以引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，在教材編寫上應(yīng)注意嵌入原理性知識內(nèi)容。[16]

（三）重視科學(xué)思想的培養(yǎng)

科學(xué)思想是指在各種特殊科學(xué)認(rèn)識和研究方法基礎(chǔ)上提煉出來的、能夠發(fā)現(xiàn)和解釋其他同類或更多事物的合理觀念和推斷法則。典型的科學(xué)思想有互補(bǔ)思想、進(jìn)化思想、和諧思想、系統(tǒng)思想、轉(zhuǎn)化思想等。[17]美國科學(xué)社會學(xué)家默頓認(rèn)為普遍性、共有性、無私利性和有條理的懷疑性構(gòu)成科學(xué)的思想氣質(zhì)。[18]科學(xué)思想對進(jìn)一步的、更廣泛的科學(xué)研究和社會實(shí)踐具有重要的導(dǎo)向作用。當(dāng)代大學(xué)生群體作為創(chuàng)新型人才的主要來源，應(yīng)當(dāng)具有理性的批判質(zhì)疑思維、發(fā)現(xiàn)普通事物背后普遍科學(xué)真理的能力以及心懷科技創(chuàng)新旨在促進(jìn)人類社會共同發(fā)展的無私情懷等思想品質(zhì)?？茖W(xué)教學(xué)中應(yīng)充分利用科學(xué)史料和科學(xué)家的故事等素材加強(qiáng)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解，通過重現(xiàn)科學(xué)家的工作場景來感受科技創(chuàng)新人才所應(yīng)具備的基本科學(xué)思想與科學(xué)情懷。