高中生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念發(fā)展現(xiàn)狀測(cè)評(píng)

李秀婷 周 穎 劉君凡 馬媛媛

(北京師范大學(xué) 教育學(xué)部，北京 100875)

一、引 言

學(xué)習(xí)觀念(Conceptions of Learning)的研究由來(lái)已久，首篇研究發(fā)表于1979年[1]，在隨后的四十余年間，學(xué)者們陸續(xù)探究了不同性別、國(guó)別、學(xué)段的學(xué)習(xí)者在不同學(xué)科、不同文化背景[2-3]甚至不同學(xué)習(xí)環(huán)境(如實(shí)驗(yàn)室[4]、課外班[5]等)下的學(xué)習(xí)觀念，及其與學(xué)習(xí)過(guò)程中各變量間的關(guān)系。自2017年起，以學(xué)習(xí)觀念為核心議題之一的國(guó)際會(huì)議——“個(gè)人認(rèn)識(shí)論與數(shù)字時(shí)代的學(xué)習(xí)(Personal Epistemology and Learning in Digital Age，PEL)”每年定期召開。即便如此，這一研究領(lǐng)域仍尚未引起我國(guó)大陸學(xué)者的廣泛關(guān)注。學(xué)習(xí)觀念是學(xué)習(xí)者看待學(xué)習(xí)和與學(xué)習(xí)相關(guān)的現(xiàn)象而形成的連貫系統(tǒng)[6]，它對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[7]、學(xué)習(xí)策略[8]、學(xué)習(xí)效能感[9]及學(xué)習(xí)結(jié)果[10]等與學(xué)習(xí)相關(guān)的許多方面均具有深遠(yuǎn)影響。

研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)觀念是領(lǐng)域依賴的，即針對(duì)不同學(xué)科，如科學(xué)、藝術(shù)、英語(yǔ)學(xué)習(xí)，學(xué)生會(huì)持有不同的學(xué)習(xí)觀念。[11]學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)觀念(Conceptions of Learning Science,COLS)，包括在學(xué)習(xí)科學(xué)學(xué)科(如物理、化學(xué)、生物、地理等)的過(guò)程中，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容、活動(dòng)、策略、任務(wù)和過(guò)程的看法。[2]因此，科學(xué)學(xué)習(xí)觀念的水平能從本質(zhì)上解釋學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的行為，并預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)結(jié)果，是科學(xué)教育領(lǐng)域應(yīng)關(guān)注的重要變量。

本文聚焦于科學(xué)學(xué)習(xí)觀念這一主題，致力于測(cè)評(píng)當(dāng)代高中生的科學(xué)學(xué)習(xí)觀念發(fā)展現(xiàn)狀，并據(jù)此對(duì)科學(xué)教育中科學(xué)學(xué)習(xí)觀念的培養(yǎng)提出合理化建議。

二、科學(xué)學(xué)習(xí)觀念相關(guān)研究綜述

(一)維度與量表

2004年，蔡(Tsai)訪談了120名中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)高中生，詢問(wèn)他們對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的理解、他們學(xué)習(xí)科學(xué)的方法、以及學(xué)習(xí)科學(xué)相關(guān)知識(shí)的意識(shí)，隨后利用現(xiàn)象圖示學(xué)研究方法對(duì)訪談數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到COLS的七個(gè)維度：記憶(memorizing，M)、測(cè)試(testing，T)、計(jì)算和練習(xí)(calculating and practicing, CP)、增長(zhǎng)知識(shí)(increasing one’s knowledge，IK)、應(yīng)用(applying，A)、理解(understanding，U)和以新方式看(seeing in a new way，S)。[2]但量表開發(fā)時(shí)，U和S時(shí)而合并為第六因子[12-13]，時(shí)而呈現(xiàn)七因子結(jié)構(gòu)[14-15]。故COLS量表應(yīng)用于本研究被測(cè)樣本時(shí)，其因子結(jié)構(gòu)及信效度仍需驗(yàn)證。

研究者發(fā)現(xiàn)COLS的七個(gè)類別可從學(xué)習(xí)產(chǎn)出、動(dòng)機(jī)取向、知識(shí)獲取形式角度劃分為不同等級(jí)。[2]于是利用二階驗(yàn)證性因素分析(CFA)技術(shù)探究七維度的等級(jí)劃分，發(fā)現(xiàn)M、T、CP可歸為低階科學(xué)學(xué)習(xí)觀念(L-COLS)，意指通過(guò)復(fù)制知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，IK、A、U、S可歸為高階科學(xué)學(xué)習(xí)觀念(H-COLS)，指通過(guò)建構(gòu)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。[16]二階結(jié)構(gòu)雖然忽略了一些細(xì)節(jié)，但有利于降低分析模型的復(fù)雜度，使研究結(jié)果更加清晰，故本研究選用二階結(jié)構(gòu)解讀研究結(jié)果。

(二)與其他變量的關(guān)系

1.變量間的相關(guān)關(guān)系

COLS與描述學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)結(jié)果的諸多變量的關(guān)系經(jīng)常被探究。研究者多關(guān)注COLS與學(xué)習(xí)方法的關(guān)系，如科學(xué)學(xué)習(xí)方法[12][17-18]、自我調(diào)節(jié)式學(xué)習(xí)[14]和科學(xué)學(xué)習(xí)策略[14]；與學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的關(guān)系，如科學(xué)學(xué)習(xí)興趣[19]和科學(xué)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[7][15]；與學(xué)習(xí)結(jié)果的關(guān)系，如科學(xué)學(xué)習(xí)自我效能感[9][12-13][20]和學(xué)習(xí)成就[21]。

研究發(fā)現(xiàn)，持有L-COLS的學(xué)生傾向于采用表層科學(xué)學(xué)習(xí)方法[12]，且科學(xué)學(xué)習(xí)自我效能感較低[20]；而持有H-COLS的學(xué)生傾向于拒絕表層科學(xué)學(xué)習(xí)方法，而使用深層科學(xué)學(xué)習(xí)方法[12]，同時(shí)，科學(xué)學(xué)習(xí)自我效能感較高[20]。自我效能感與學(xué)習(xí)產(chǎn)出呈顯著正相關(guān)。[22]也就是說(shuō)，提升H-COLS，降低L-COLS，有利于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的深度，取得更好的學(xué)習(xí)產(chǎn)出。

相比于COLS對(duì)學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)作用，探究某些變量對(duì)COLS預(yù)測(cè)或影響的研究有限，有科學(xué)認(rèn)識(shí)論信念[7][19-20]和科學(xué)學(xué)術(shù)意志力[13]，且都比較抽象，不易操控。因此，找到一些易操控的、可影響高中生COLS的變量對(duì)促進(jìn)科學(xué)教育發(fā)展具有積極意義。

2.科學(xué)學(xué)習(xí)觀念的差異分析

研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有研究多探究COLS在年級(jí)、學(xué)習(xí)環(huán)境上的差異。

(1)COLS與年級(jí)。 研究者在4～12年級(jí)學(xué)生中，隔年級(jí)取樣，以畫圖的方式收集學(xué)生對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的看法，發(fā)現(xiàn)隨年級(jí)升高，學(xué)生對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的態(tài)度逐漸由積極轉(zhuǎn)向消極，而8年級(jí)以上的學(xué)生，情感態(tài)度趨于穩(wěn)定；[3]后續(xù)有研究者以COLS量表對(duì)8、10、12年級(jí)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)觀念進(jìn)行了量化分析，發(fā)現(xiàn)10、12年級(jí)學(xué)生的H-COLS顯著高于8年級(jí)學(xué)生，但10、12年級(jí)間不存在顯著差異。[15]兩研究在跨過(guò)了11年級(jí)(高二)后，都得出了高中生COLS趨于穩(wěn)定的結(jié)論，但(高二)學(xué)生是經(jīng)歷較長(zhǎng)高中學(xué)習(xí)，且不具有嚴(yán)峻考試壓力的特殊群體。為全面揭示高中段的教育現(xiàn)狀，本研究將以高中段三個(gè)年級(jí)的學(xué)生作為調(diào)查對(duì)象。

(2)COLS與教育環(huán)境。 不同的教育環(huán)境可能發(fā)展出不同維度的COLS。研究者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，參加課外補(bǔ)習(xí)班的學(xué)生多持有“記憶”“測(cè)試”“計(jì)算”的L-COLS。[5]雖然這有可能與樣本群體的特性有關(guān)，但也從一定程度上說(shuō)明了，應(yīng)試的教學(xué)模式可能會(huì)強(qiáng)化學(xué)生的L-COLS，也就是說(shuō)，家長(zhǎng)趨之若鶩的課外補(bǔ)習(xí)班可能對(duì)學(xué)生長(zhǎng)期的科學(xué)學(xué)習(xí)具有潛在危害。也有研究發(fā)現(xiàn)，借助網(wǎng)絡(luò)開展在線探究活動(dòng)進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)，可顯著降低學(xué)生“記憶”“測(cè)試”的L-COLS，提高“以新方式看”的H-COLS。[23]此外，利用AR或在實(shí)驗(yàn)室中教學(xué)，還可激發(fā)學(xué)生生成“獲得操作技能”、“獲得真實(shí)體驗(yàn)”等新維度的COLS。[4][24]因此，接觸科學(xué)的場(chǎng)景不同，形成的COLS可能不同，在傳統(tǒng)教育環(huán)境外接觸科學(xué)，可能改善學(xué)生的COLS，促進(jìn)其未來(lái)學(xué)習(xí)，本研究也對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行適度關(guān)注。

綜上所述，科學(xué)學(xué)習(xí)觀念(COLS)是科學(xué)教育領(lǐng)域中的重要變量，評(píng)估COLS的發(fā)展水平可以映射學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)方法，預(yù)測(cè)未來(lái)的學(xué)習(xí)產(chǎn)出，對(duì)摸清未來(lái)科學(xué)教育的培養(yǎng)重點(diǎn)具有重要意義。同時(shí)，影響學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念的可能因素眾多，不同年級(jí)學(xué)生的COLS發(fā)展水平可能存在差異，受教育環(huán)境的變化可能導(dǎo)致COLS向不同方向發(fā)展。因此，本研究致力于解決如下問(wèn)題。

研究一：檢驗(yàn)COLS量表應(yīng)用于被測(cè)評(píng)群體時(shí)的因子結(jié)構(gòu)及其信效度表現(xiàn)；

研究二：應(yīng)用驗(yàn)證后的量表測(cè)量高中生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念的發(fā)展現(xiàn)狀，并從年級(jí)、每周課外接觸科學(xué)事物時(shí)長(zhǎng)方面探究不同群體間COLS發(fā)展水平的差別。

三、方 法

(一)樣本

本次調(diào)查以紙質(zhì)版問(wèn)卷形式發(fā)放，樣本選自華北、華南地區(qū)的四所高中，共618名學(xué)生填寫。由于收集到的數(shù)據(jù)中存在漏填、亂填現(xiàn)象，因此對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了如下處理。先針對(duì)COLS量表，將答案重復(fù)(如所有題目都選4)或存在連續(xù)兩個(gè)以上數(shù)據(jù)缺失的樣本剔除；然后針對(duì)非連續(xù)缺失數(shù)據(jù)的樣本，以同維度附近兩題的平均值補(bǔ)全缺失值；隨后進(jìn)行異常檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)異常個(gè)案，即完成數(shù)據(jù)清洗工作。經(jīng)數(shù)據(jù)清洗后，最終獲得有效樣本581個(gè)，樣本有效率為94.0%。有效樣本中女生為304人(52.3%)，男生為268人(46.1%)，其余9人(1.5%)未填寫該信息；高一、高二、高三年級(jí)分別有138人(23.8%)、310人(53.4%)、122人(21.0%)，其余11人(1.9%)漏填該信息，樣本年齡在14～20歲(平均年齡=16.63歲，標(biāo)準(zhǔn)差=1.00)。此外，本研究調(diào)查了學(xué)生一周內(nèi)接觸課外科學(xué)事物(如書刊雜志、大眾傳媒等)的時(shí)間(簡(jiǎn)稱“課外接觸科學(xué)時(shí)長(zhǎng)”)，樣本集中分布于0～5小時(shí)，有315人(54.2%)。

(二)工具

本研究以何和梁(Ho & Liang)開發(fā)的COLS量表[7]作為研究工具，并結(jié)合我國(guó)實(shí)際教學(xué)情況對(duì)量表進(jìn)行了少量修訂，采用五點(diǎn)李克特計(jì)分法，1分表示“非常不同意”，5分表示“非常同意”。該量表對(duì)應(yīng)COLS的七個(gè)維度，各維度的定義和樣題如表1所示。為保證量表所測(cè)內(nèi)容的相符性與適當(dāng)性，將修訂版量表發(fā)與兩名科學(xué)教育領(lǐng)域?qū)＜覍忛啠瑱z驗(yàn)其內(nèi)容效度后確定為包含46個(gè)題項(xiàng)的初始版本。

表1 科學(xué)學(xué)習(xí)觀念的維度劃分及量表樣題[7]

(三)數(shù)據(jù)分析

在研究一中，首先為保證題項(xiàng)有意義，符合后續(xù)分析假設(shè)，采用描述性統(tǒng)計(jì)分析及差異分析，檢驗(yàn)了各題項(xiàng)分布及區(qū)分度。隨后為保證量表在更大程度上能準(zhǔn)確測(cè)出學(xué)生的COLS，將樣本隨機(jī)分成兩份，使用SPSS進(jìn)行探索性因素分析(EFA，N=309)和AMOS進(jìn)行一階和二階驗(yàn)證性因素分析(CFA，N=272)，由此評(píng)估了量表實(shí)際測(cè)量與理論結(jié)構(gòu)相符的程度，即其結(jié)構(gòu)效度；之后基于CFA結(jié)果計(jì)算出組合信度(CR)及平均方差萃取量(AVE)，評(píng)估因子內(nèi)各觀察題項(xiàng)的聚斂程度，檢驗(yàn)了量表的聚斂效度，再結(jié)合相關(guān)矩陣檢驗(yàn)因子間的差異程度，即量表的區(qū)分效度。進(jìn)一步計(jì)算組合信度、克隆巴赫系數(shù)等指標(biāo)，來(lái)評(píng)估量表測(cè)量結(jié)果的內(nèi)部一致性，保證測(cè)量穩(wěn)定、可靠，也就是驗(yàn)證了量表的信度。最終即可確定終版量表具有良好的信效度。

研究二，以終版量表作為數(shù)據(jù)采集工具，并通過(guò)描述性統(tǒng)計(jì)分析、單因素方差分析(univariate ANOVA)了解全部樣本的科學(xué)學(xué)習(xí)觀念水平，及其在年級(jí)、每周課外接觸時(shí)長(zhǎng)上的差異。

四、結(jié) 果

研究一：科學(xué)學(xué)習(xí)觀念量表的信效度檢驗(yàn)

(一)題項(xiàng)分布及區(qū)分度分析

經(jīng)描述性統(tǒng)計(jì)分析，COLS量表題項(xiàng)偏度的絕對(duì)值在0.004-1.153之間，均小于3，峰度的絕對(duì)值在0.010-1.276之間，均小于5，故各題項(xiàng)數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布。根據(jù)科學(xué)學(xué)習(xí)觀念得分將排名前、后27%的樣本分別作為高分組、低分組，通過(guò)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，分析各題項(xiàng)在兩組間是否存在差異，發(fā)現(xiàn)U37差異不顯著(t=1.40，p=0.164>0.05)，予以刪除，其余題項(xiàng)在兩組間均存在極其顯著(p<0.001)的差異，區(qū)分度良好。

(二)因素分析

為探索COLS量表的結(jié)構(gòu)是否適用于高中生，進(jìn)行探索性因素分析(EFA)及驗(yàn)證性因素分析(CFA)。

1.探索性因素分析過(guò)程及結(jié)果

本研究在EFA分析中，選取了主成份分析法，以特征值大于1作為抽取因子的條件，選取最大方差法旋轉(zhuǎn)矩陣。EFA初步分析結(jié)果顯示，KMO=0.889>0.8，巴雷特球形檢驗(yàn)中p<0.001，達(dá)到顯著，表明該組數(shù)據(jù)適合進(jìn)行探索性因素分析。分析過(guò)程中，M7、IK22、IK23、A34四道題因跨多個(gè)主成份被刪除，M8、U35兩題因EFA中因子載荷過(guò)低(小于0.5)被刪除，CP21、A33、U36三題因CFA中標(biāo)準(zhǔn)化因子載荷過(guò)低(小于0.5)被刪除，T9因殘差(修訂指標(biāo))較大被刪除。經(jīng)多次EFA后，COLS量表抽取出七個(gè)因子，與原始量表結(jié)構(gòu)相同。量表的總解釋率為63.9%，解釋率最高的因子是M，為11.4%，特征值為8.57；解釋率最低的因子是U，為6.5%，特征值為1.01。各題項(xiàng)因子載荷在0.546-0.819之間，達(dá)到大于0.5的要求。綜上可知，COLS量表在高中生群體中仍呈現(xiàn)七因子結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)良好。

2. 驗(yàn)證性因素分析過(guò)程及結(jié)果

CFA首先按七因子結(jié)構(gòu)構(gòu)建模型，然后驗(yàn)證二階因子結(jié)構(gòu)模型。七因子結(jié)構(gòu)模型中，各維度及其包含的題項(xiàng)間的回歸系數(shù)估計(jì)值均不為0，且臨界比(C.R.)在7.52-13.34之間，均大于1.96，顯著性p<0.001；各題項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)化因子載荷在0.550-0.847之間，均大于0.5，符合基本要求。其余各項(xiàng)模型擬合指標(biāo)的值如表2所示，均達(dá)到要求，模型擬合度良好。[25]

根據(jù)林，蔡和梁(Lin,Tsai & Liang)的研究[16]，二階結(jié)構(gòu)的CFA模型中，M、T、CP三個(gè)因子為L(zhǎng)-COLS，IK、A、U、S四個(gè)因子為H-COLS。經(jīng)分析，各因子與潛變量間的因子載荷在0.651-0.891之間，均大于0.5，各項(xiàng)模型擬合指標(biāo)詳見表2，各指標(biāo)基本達(dá)到較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，總體來(lái)看二階結(jié)構(gòu)模型擬合度良好。CFA結(jié)果進(jìn)一步佐證量表的七因子結(jié)構(gòu)，并驗(yàn)證了量表的二階結(jié)構(gòu)。

表2 科學(xué)學(xué)習(xí)觀念量表的模型擬合度(N=272)

(三)效度檢驗(yàn)

1.聚斂效度

內(nèi)在結(jié)構(gòu)適配度通常作為評(píng)估量表聚斂效度的指標(biāo)之一，需各題項(xiàng)的信度系數(shù)(SMC)(標(biāo)準(zhǔn)化因子載荷的平方)至少大于0.25，最好大于0.5。[26]經(jīng)計(jì)算，15個(gè)題項(xiàng)的SMC在0.303-0.493之間，具有可接受的內(nèi)在結(jié)構(gòu)適配度，其余20個(gè)題項(xiàng)的SMC在0.501-0.717之間，具有優(yōu)秀的內(nèi)在結(jié)構(gòu)適配度。組合信度(CR)和平均方差萃取量(AVE)是評(píng)估量表聚斂效度的另一指標(biāo)，CR、AVE越大，則各題項(xiàng)間的關(guān)聯(lián)越緊密，同構(gòu)性越好，即聚斂效度越高。福內(nèi)爾和拉克爾(Fornell & Larcker)建議CR大于0.6即可，AVE最好大于0.5，但大于0.4也是可接受的。[27]結(jié)果如表3所示，各維度的CR在0.80-0.90之間，均高于0.6，除IK的AVE=0.45<0.5，其余維度的AVE在0.50-0.69之間，亦達(dá)到要求，因此各因子具有良好的同構(gòu)性。綜上，COLS量表具有良好的聚斂效度。

2.區(qū)分效度

采用福內(nèi)爾-拉克爾(Fornell-Larcker)標(biāo)準(zhǔn)法評(píng)估量表的區(qū)分效度，對(duì)各因子進(jìn)行皮爾遜相關(guān)分析，若每個(gè)因子與其他因子間的相關(guān)系數(shù)小于該因子AVE的平方根，則量表具有良好的區(qū)分效度。[27]分析結(jié)果如表3所示，COLS量表的區(qū)分效度良好。

(四)信度檢驗(yàn)

量表各因子的組合信度CR如表3所示，均大于0.8，遠(yuǎn)高于臨界值0.6，即組合信度良好；其次，采用克隆巴赫系數(shù)(α)評(píng)估量表的信度，若α>0.8，則信度良好。整個(gè)量表的α值為0.85，各因子的α值如表3所示，均大于等于0.8，因此，COLS量表具有良好的信度。

表3 科學(xué)學(xué)習(xí)觀念量表的信度與效度(N=272)

綜上所述，COLS量表最終保留35題，表現(xiàn)出良好的信效度，可用于高中生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念的測(cè)評(píng)。

研究二：高中生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念發(fā)展現(xiàn)狀及差異分析

(一)高中生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念發(fā)展現(xiàn)狀

將全部581名學(xué)生作為分析樣本，采用描述性統(tǒng)計(jì)，計(jì)算COLS各維度的得分，了解學(xué)生當(dāng)前科學(xué)學(xué)習(xí)觀念所處的水平。平均值如表4所示，低階觀念(L-COLS)的平均值為2.67，M、T、CP的平均值都接近3，說(shuō)明學(xué)生對(duì)L-COLS態(tài)度接近中立；高階觀念(H-COLS)的平均值為3.85，IK、A、U、S的平均值均在3.5-4.0之間，說(shuō)明高中生對(duì)H-COLS的認(rèn)可程度并不高，因此教師在日常教學(xué)中仍需關(guān)注H-COLS的培養(yǎng)。

(二)高中生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念的年級(jí)差異

采用單因素方差分析探究COLS是否隨著年級(jí)改變而變化，由于M、T、U方差不齊，以Games-Howell法進(jìn)行事后檢驗(yàn)，其余維度方差齊一，但各組樣本量不等，以Scheffe法進(jìn)行事后檢驗(yàn)，分析結(jié)果如表4所示。L-COLS及其子維度在年級(jí)上存在顯著差異，且均為高一、高三顯著大于高二年級(jí)，但高一與高三年級(jí)間不存在顯著差異，即相對(duì)于高二年級(jí)學(xué)生來(lái)說(shuō)，高一和高三年級(jí)學(xué)生更認(rèn)可學(xué)習(xí)科學(xué)意味著“記憶”、“考試”和“做題”。

表4 COLS在年級(jí)上的數(shù)據(jù)描述及ANOVA(N=581)

(三)課外接觸科學(xué)時(shí)長(zhǎng)給高中生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念帶來(lái)的差異

高中生每周課外接觸科學(xué)事物平均時(shí)長(zhǎng)在0-5小時(shí)的學(xué)生有315人(54.2%)，在5-10小時(shí)的有130人(22.4%)，10-15小時(shí)的有61人(10.5%)，15小時(shí)以上的有49人(8.4%)，其余26人(4.5%)未勾選任何選項(xiàng)。采用ANOVA分析COLS在每周課外接觸科學(xué)時(shí)長(zhǎng)上的差異，最終結(jié)果如表5所示。每周平均課外接觸科學(xué)15小時(shí)以上學(xué)生的L-COLS顯著低于0-5小時(shí)的，L-COLS呈現(xiàn)出隨課外接觸科學(xué)時(shí)長(zhǎng)增加逐漸降低的趨勢(shì)，如圖1所示；而在H-COLS方面，每周課外接觸科學(xué)5-10小時(shí)的顯著高于0-5小時(shí)的，隨后增長(zhǎng)緩慢，達(dá)到15小時(shí)后出現(xiàn)回落，如圖2所示。

表5 COLS在每周課外接觸科學(xué)事物時(shí)長(zhǎng)上的數(shù)據(jù)描述及ANOVA(N=581)

圖1 L-COLS均值折線圖 圖2 H-COLS均值折線圖

五、討 論

(一)科學(xué)學(xué)習(xí)觀念量表的因子結(jié)構(gòu)及信效度

經(jīng)多重?cái)?shù)據(jù)分析驗(yàn)證，被修訂的COLS量表具有良好的信效度，可用來(lái)評(píng)估高中生的科學(xué)學(xué)習(xí)觀念。本研究已成功將該量表遷移到我國(guó)高中生的學(xué)習(xí)情境當(dāng)中，并證明他們對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)具有清晰七因子結(jié)構(gòu)。但是由于“理解(U)”中的6題僅保留了3題，且有一題與增長(zhǎng)知識(shí)表述相似，而強(qiáng)調(diào)知識(shí)結(jié)構(gòu)、知識(shí)間關(guān)系的題目均被剔除，說(shuō)明學(xué)生對(duì)U的認(rèn)識(shí)尚不全面，教師教學(xué)中可能缺少對(duì)知識(shí)邏輯關(guān)系的建構(gòu)。因此，教師在教學(xué)中須加強(qiáng)知識(shí)間邏輯關(guān)系的梳理，設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)生知識(shí)建構(gòu)的活動(dòng)，增加學(xué)習(xí)深度。

(二)高中生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念發(fā)展現(xiàn)狀及教育存在的問(wèn)題

首先，已有研究表明低階科學(xué)學(xué)習(xí)觀念(L-COLS)過(guò)高的學(xué)生會(huì)傾向于持有為了成績(jī)而學(xué)習(xí)的外部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[7]，采用死記硬背等表層學(xué)習(xí)策略[12]，具有較低的學(xué)習(xí)效能感[20]，進(jìn)而不利于學(xué)習(xí)成就的提高；而高階科學(xué)學(xué)習(xí)觀念(H-COLS)較高的學(xué)生，會(huì)采用建立知識(shí)間關(guān)系的深層學(xué)習(xí)策略[14]，同時(shí)形成內(nèi)部、外部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[7][15]，具有較高的效能感[13][20]。因此在教育中，我們希望學(xué)生高度認(rèn)可H-COLS，否認(rèn)L-COLS。

本研究調(diào)查分析了我國(guó)高中生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念發(fā)展現(xiàn)狀，及不同年級(jí)、每周課外接觸科學(xué)事物時(shí)長(zhǎng)組別間的差異。H-COLS評(píng)分高于L-COLS，七個(gè)子維度分值在2-4之間，說(shuō)明學(xué)生具有較好的科學(xué)學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)傾向，但仍然偏向中立，存在較多不確定性。通過(guò)分析年級(jí)間差異，發(fā)現(xiàn)高中生的L-COLS仍存在顯著波動(dòng)，并未出現(xiàn)王和蔡[15](Wang & Tsai)、謝和蔡(Hsieh & Tsai)發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定性[3]，這可能是由于先前研究均未采集高二年級(jí)數(shù)據(jù)，對(duì)這一波動(dòng)現(xiàn)象有所遮蔽。該現(xiàn)象說(shuō)明當(dāng)前教育模式比謝和蔡(Hsieh & Tsai)[3]的發(fā)現(xiàn)更加樂(lè)觀，學(xué)生COLS并非一直向消極方向發(fā)展。高二時(shí)的上升，在一定程度上揭示了科學(xué)教育課改取得的成效。結(jié)合前人研究結(jié)果，在線探究[23]、AR技術(shù)[24]、實(shí)驗(yàn)室教學(xué)[4]的引入極有可能改善學(xué)生的COLS。

另一方面，這一波動(dòng)中高三COLS的消極發(fā)展也警示我們，優(yōu)質(zhì)的教育思想未能完全落實(shí)，面向考試的教育情境可能干擾學(xué)生形成優(yōu)質(zhì)的COLS。年級(jí)間的差異在L-COLS顯著，而H-COLS未達(dá)顯著水平。該結(jié)果可能與蔡和郭(Tsai & Kuo)的研究發(fā)現(xiàn)相關(guān)，頻繁應(yīng)對(duì)考試情境會(huì)使學(xué)生傾向于持有L-COLS[5]。故高三學(xué)生L-COLS的升高可能是學(xué)生頻繁通過(guò)記憶、做題、模擬考試應(yīng)對(duì)高考所致。這說(shuō)明科學(xué)學(xué)科的復(fù)習(xí)過(guò)度強(qiáng)調(diào)記憶、考試和做題，缺乏促進(jìn)理解、應(yīng)用的深度復(fù)習(xí)方式。因此，復(fù)習(xí)方式的革新是當(dāng)下教育者與一線教師需要關(guān)注的重要命題。

分析每周課外接觸時(shí)長(zhǎng)對(duì)COLS的影響，發(fā)現(xiàn)每周增加少量課外接觸科學(xué)時(shí)長(zhǎng)，學(xué)生的H-COLS顯著上升，但隨著平均時(shí)長(zhǎng)的增加，上升逐漸緩慢后會(huì)出現(xiàn)下降。而學(xué)生的L-COLS變化相對(duì)緩慢，在平均時(shí)長(zhǎng)達(dá)15小時(shí)以上后，才與平均時(shí)長(zhǎng)0-5小時(shí)的學(xué)生表現(xiàn)出顯著差異。與考試情境易影響L-COLS恰恰相反，課外學(xué)習(xí)情境對(duì)H-COLS的影響更易達(dá)顯著水平。這與林(Lin)等人的研究結(jié)果是相似的，采用基于探究的方式學(xué)習(xí)，減少被動(dòng)接受，增加主動(dòng)探索，既能降低學(xué)生的“記憶”、“測(cè)試”的L-COLS，又能提高學(xué)生的“以新方式看”的H-COLS[23]，而本研究中課外接觸科學(xué)還能顯著改變“計(jì)算和練習(xí)”“理解”。因此，適度弱化考試情境、增加課外學(xué)習(xí)情境也是實(shí)踐教學(xué)中值得嘗試的方式之一。

(三)高中生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念的培養(yǎng)建議

教師應(yīng)科學(xué)辯證地理解看待背誦做題等經(jīng)典學(xué)習(xí)方式對(duì)學(xué)習(xí)發(fā)展的影響。先前研究發(fā)現(xiàn)測(cè)試與練習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)效果優(yōu)于提問(wèn)與關(guān)鍵詞任務(wù)[28]，但長(zhǎng)期以做題練習(xí)應(yīng)對(duì)考試不利于學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[5]，促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)的學(xué)習(xí)方式有助于學(xué)生的未來(lái)發(fā)展[23]。故教師在開展復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)，應(yīng)減少反復(fù)背誦、大量做題等復(fù)制性學(xué)習(xí)策略，可鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)畫知識(shí)圖、自主構(gòu)建知識(shí)間關(guān)系來(lái)提高復(fù)習(xí)的效率和效果。[29-30]總而言之，為促進(jìn)H-COLS的發(fā)展，教師應(yīng)多從增加知識(shí)、促進(jìn)理解和應(yīng)用的角度設(shè)計(jì)教學(xué)，注重知識(shí)間關(guān)系的梳理，多采用基于探究、基于問(wèn)題等新式教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主建構(gòu)。

適當(dāng)增加每周接觸課外科學(xué)事物的時(shí)長(zhǎng)?？紤]付出時(shí)間所帶來(lái)的最大化效益，高中生課外接觸科學(xué)事物時(shí)長(zhǎng)以平均每周5～10小時(shí)最佳。但調(diào)查發(fā)現(xiàn)54.2%的高中生評(píng)價(jià)每周接觸課外科學(xué)事物的時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)5小時(shí)，課外了解科學(xué)的機(jī)會(huì)偏少。故本研究提示家長(zhǎng)可適當(dāng)增加學(xué)生閱讀科普讀物、觀看科普視頻、到科技場(chǎng)館學(xué)習(xí)的時(shí)間，增加學(xué)生課外接觸科學(xué)的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生將科學(xué)知識(shí)用于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題解決及理解生活現(xiàn)象等。

六、不足與展望

本研究雖然驗(yàn)證了COLS量表適用于大陸高中生群體，但剔除了較多題目，尤其是“理解”維度，最終僅保留了3題，這增加了量表使用的風(fēng)險(xiǎn)，未來(lái)研究若想擴(kuò)充調(diào)查細(xì)節(jié)，可找回并修訂被刪除的題項(xiàng)，以提高COLS量表使用的穩(wěn)定性、適用性；趙和托馬斯(Zhao & Thomas)對(duì)大陸學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)觀念的現(xiàn)象圖示學(xué)分析結(jié)果[31]具有較大的參考意義，未來(lái)可參照其得出的維度結(jié)構(gòu)，開發(fā)測(cè)量精度更高的，更符合我國(guó)科學(xué)教育情境的COLS量表。

另外，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，提升H-COLS勢(shì)在必行，而本研究?jī)H探究了適當(dāng)增加接觸課外科學(xué)事物的時(shí)長(zhǎng)這一途徑，尚不足以解決問(wèn)題，未來(lái)應(yīng)繼續(xù)探討提高H-COLS的有效途徑。