前高中生科學信念系統開放程度的調查研究

一、問題的提出

測驗一個人的科學信念系統的開放程度可以通過此人對“反例”所采取的策略來定。所謂“反例”是指科學理論不能解釋的、說明的例子、事實。對中學生而言，“反例”是指與學生所學的理論或已有知識經驗有沖突的現象和科學事實。本研究主要通過測試學生對“反例”所采用的策略來調查當前高中生科學信念系統的開放程度，并提出相應的教學建議。

二、研究方法

1、研究方法和被試選取

本研究主要采用了問卷調查法，為了更全面深入地獲取信息，輔助使用了訪談法。被試選取城市和農村的示范高中和一般高中各一所，年級為高一和高二，共發放問卷532份，其中有效問卷482份，占問卷總數的90.6％。各年級具體人數見表2。

2、研究工具

本研究采用的“反例”試題為：一次學生實驗中，學生用鋁片分別跟相同體積和相同H+濃度的稀鹽酸和稀硫酸反應，發現鋁片與稀鹽酸反應現象非常明顯，而與稀硫酸幾乎不發生反應，這與課本上的內容：鋁能夠和稀鹽酸和稀硫酸反應放出氫氣不符。是試劑、藥品出了問題嗎?為了尋找原因，某學生在教師的指導下重新用分析純濃鹽酸和濃硫酸配制一定相同體積和相同H+濃度的溶液，然后分別加入0.1×10×25mm大小、純度大于等于99.5％的鋁片驗證是否存在上述現象，實驗結果如下表1：(注：分析純是指不含其他雜質)

無論用稀硫酸還是稍濃的稀硫酸與純凈的鋁片反應均無明顯現象，其結論還是與教材的敘述不相符。問題：為了探究鋁與稀鹽酸和稀硫酸反虛差異的原因，你對問題的答案能做出哪些猜測及解釋?

三、結果分析

我們根據問卷調查和個別訪談中反映的情況，并結合Chinn和Brewer的分類標準，將當前高中生處理“反例”所采取的策略主要分為四種類型：拒絕反例、重新解釋反例、修改理論、其他策略。我們用采取各種策略的人次占班級總人數的百分比來統計，結果見表2。

1、拒絕反例

根據問卷情況，我們發現學生拒絕反例信息主要有以下三種情況：

第一，方法論錯誤。這是學生最常見的拒絕反例的策略。當個體面對這些反例證據時，認為可能是藥品出現問題、也可能是實驗方法出現錯誤。

第二，隨機信息。這種情況在調查中出現的比較少。采用這種策略的學生可能會做以下解釋：是不是這種情況偶然也會出現，不值得大驚小怪。

第三，欺騙信息。這是最為極端的一種拒絕。在這種情況下的學生往往將反例信息看成開玩笑或是完全騙人的。

從表2中我們可以看出，各類學校各年級都有部分學生拒絕反例。采用拒絕策略最多的分別是農村一般高中的高二和高一，比被調查的全體學生平均水平高近十個百分點，而其他學校各年級差異并不大。從整個被調查的學生來看，采取拒絕反例策略的人次占被調查總人數的25.2％。在處理反例時采取拒絕策略的學生，其科學信念系統也比較封閉。這說明當前有部分高中生寧信書本，不信實驗。

2、重新解釋反例

在表2中，采用重新解釋反例策略學生除農村一般高中高一年級占的百分比較低外，其他類型學校及年級差異并不大。這可能是農村一般中學高一學生知識基礎較差。同一所學校采用這種策略占的百分比一般是高二比高一大，其原因是高二年級學習了鋁在濃硫酸中易鈍化的知識，而高一年級沒有學習，因此，由于思維定勢的作用，高二年級很多學生就采取了鋁在硫酸中易鈍化知識來解釋了反例。重新解釋反例的人次占整個被調查人數的57.6％，這說明我們有多半高中生還是認真地思考了問題的證據，對科學“反例”并沒有采取消極的態度。

3、修改理論

我們從表2中可以看出，不同類型學校和年級學生采用修改理論策略的人次極少。其中，采用修改理論策略百分比最高的是農村示范高中高二，其他學校和年級差異不明顯。采用修改理論策略的人次占整個被調查學生數的9.5％，即科學信念系統較開放及開放的學生很少。我們認為，造成這種現象的大部分原因是學生過分迷信書本和權威，部分原因是學生對化學變化的本質缺乏深刻認識。

4、其他

本研究的其他策略包括忽略反例、將反例排除在理論之外、持有而暫不使用反例三種情況。忽略反例是指學生根本不去考慮這些反例證據。將反例排除在理論之外的策略是指學生指出理論是有一定適用范圍的，而這些反例信息超過了理論解釋的范圍。持有而暫不使用反例的學生可能也認真思考了這些反例信息，但又固守原有的理論，因此這些學生可能聲稱以后再作處理。研究者發現問卷中采用這三種策略的學生都是對“反例”保持沉默，因此，在統計時把這三種策略放在一起。采用這三種策略的學生在處理科學問題時持消極態度，因此其科學信念系統也是很封閉的。

由表2可以看出，不同的學校及年級采用這三種策略學生的百分比差異并不大。高一年級采用這三種策略百分比普遍比高二年級稍高，這說明高一更多的學生選擇保持沉默，這可能與高一的學生知識量有一定關系。從總體來看，采用這三種策略學生人次的百分比平均為28％，這說明較多學生面對科學反例采取了不予理睬的做法。

四、進一步討論及結論

通過對調查結果進行分析和對師生的訪談，我們發現造成學生科學信念系統比較封閉的原因主要有兩個：一是學生寧信書本，不信實驗，缺乏批判思維；二是不會從化學反應的本質來解釋化學實驗現象。針對調查數據中出現的農村一般高中學生的科學信念系統較其他類型學校高中生更為封閉的現象，我們特意到農村中學進行了訪談。發現農村一般高中的學生在他們初中階段就很少做實驗，甚至老師連演示實驗都能省就省，對調查試題的“反例”的實驗現象他們絕大多數都沒有見過，而我們對其他中學的學生進行訪談發現，有部分學生見過這種實驗現象，但老師并沒有讓他們探究出現這種現象的原因。綜上所述，我們得出以下結論：

1、當前高中生科學信念系統普遍比較封閉。

2、科學信念系統開放程度與學校類型及年級無關。

五、教學建議

1、加強實驗教學，培養學生的批判思維能力

如前文所述，造成當前的高中生科學信念系統封閉的原因是缺乏批判思維能力。要培養學生的批判思維能力，教師主要應加強化學實驗教學，特別對常見實驗中出現的異常現象，教師應認真組織學生進行探究，而不應該過分迷信書本。

2、加強對化學反應本質的教學

化學反應本質是原子的重新組合，元素原子的個數不變，是化學變化中舊鍵的斷裂和新鍵的生成。化學反應的本質是解釋任何化學現象的一條基本原理。因此，教師應加強對化學反應本質的教學，而不應該讓學生機械記憶課本的結論。