成教幼兒教師科學(xué)本質(zhì)觀的實(shí)證研究

□王晶瑩

成教幼兒教師科學(xué)本質(zhì)觀的實(shí)證研究

□王晶瑩

科學(xué)本質(zhì)被認(rèn)為是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，被列為科學(xué)教育的目標(biāo)和內(nèi)容。通過(guò)開放式問(wèn)卷和訪談等方法，采用混合研究并行策略，實(shí)證調(diào)查了70位首都師大成教幼兒教師的科學(xué)本質(zhì)觀，主要就科學(xué)本質(zhì)的具體議題、認(rèn)識(shí)階段以及類型等方面展開調(diào)查，基于此對(duì)我國(guó)成教幼兒教師教育提出啟示。

成教幼兒教師；科學(xué)本質(zhì)觀；VNOS-D

一、研究背景和依據(jù)

科學(xué)本質(zhì)(Nature of Science)要回答“科學(xué)是什么”的問(wèn)題[1]，它不僅在科學(xué)理論界享有至高地位，對(duì)科學(xué)的發(fā)展以及現(xiàn)實(shí)生活也有重要的影響?？茖W(xué)本質(zhì)是判斷科學(xué)性的準(zhǔn)則，是人們判斷科學(xué)發(fā)展是否合理、可信的依據(jù)，是區(qū)分“科學(xué)與偽科學(xué)”的標(biāo)尺，它直接影響人們的科學(xué)觀念、指導(dǎo)人們的科學(xué)活動(dòng)和日常行為，是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，并被列為科學(xué)教育的目標(biāo)和內(nèi)容。國(guó)際科學(xué)本質(zhì)資深研究者李德曼博士(Lederman)認(rèn)為科學(xué)的本質(zhì)是科學(xué)認(rèn)識(shí)論，科學(xué)是一種獲得知識(shí)的途徑，或與科學(xué)知識(shí)的發(fā)展相一致的價(jià)值觀和信念。他對(duì)科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵的研究建立了七個(gè)方面的分析框架：①科學(xué)知識(shí)是暫定性的、會(huì)改變，但是在一定時(shí)間內(nèi)會(huì)處于穩(wěn)定的地位；②科學(xué)知識(shí)是以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，基于對(duì)自然世界的觀察；③科學(xué)知識(shí)在一定程度上具有創(chuàng)造性；④科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生具有主觀性；⑤科學(xué)知識(shí)與社會(huì)和文化有關(guān)；⑥科學(xué)理論的建構(gòu)是從觀察到推論的過(guò)程；⑦科學(xué)理論和定律的功能以及他們之間的關(guān)系[3]。盡管科學(xué)教育界對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)存在不同的觀點(diǎn)，上述科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵在科學(xué)教育中是存在共同認(rèn)識(shí)的、沒有爭(zhēng)議的，都是來(lái)自于長(zhǎng)期的研究和教學(xué)實(shí)踐，并且與美國(guó)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)和2061計(jì)劃相一致。本研究以此分析框架為依據(jù)，采用混合研究并行法，通過(guò)開放式問(wèn)卷和訪談收集數(shù)據(jù)，利用定量和定性兩種方法深入分析我國(guó)成教幼兒教師的科學(xué)本質(zhì)觀。

二、研究過(guò)程和方法

采用混合研究設(shè)計(jì)的并行三角互證策略，利用國(guó)際通用的科學(xué)本質(zhì)問(wèn)卷，結(jié)合隨后的深度訪談來(lái)研究成教幼兒教師的科學(xué)本質(zhì)觀，綜合定量和定性兩種方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。定量分析部分對(duì)開放式問(wèn)卷采用等級(jí)編碼，得到量化數(shù)據(jù)；定性分析部分采用斯特勞斯和科賓(Strauss&Corbin)的三級(jí)編碼方法來(lái)進(jìn)行文本分析，即開放式、軸式和選擇性編碼[4]。

（一）參與者和研究工具

參與者的選擇采用非概率樣本設(shè)計(jì)中的典型取樣策略，選取70位首都師大成教的幼兒教師，該抽樣過(guò)程兼顧方便性原則，抽樣框具有典型性，研究過(guò)程具備有效性。為了深度挖掘、澄清教師的科學(xué)本質(zhì)觀，研究者使用開放式問(wèn)卷和訪談的方法測(cè)查，科學(xué)本質(zhì)研究的資深專家李德曼博士及其團(tuán)隊(duì)開發(fā)的科學(xué)本質(zhì)觀問(wèn)卷包括A、B、C、D、E等版本。VNOS-D問(wèn)卷包括七道大題，理論基礎(chǔ)來(lái)自于李德曼等人提出的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵，涉及科學(xué)本質(zhì)7個(gè)議題中的5個(gè)，沒有包含的兩個(gè)議題是理論、定律的作用及關(guān)系，與社會(huì)文化相關(guān)。之所以確定這5個(gè)議題是因?yàn)樵诨A(chǔ)教育階段的科學(xué)課程中較易被師生普遍接受，即暫定性、創(chuàng)造性、觀察和推論、主觀性、經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。

（二）開放式問(wèn)卷的收集與評(píng)定

開放式問(wèn)卷及其訪談的施測(cè)流程主要包括：?jiǎn)柧淼氖占?、質(zhì)量和時(shí)間的控制以及問(wèn)卷的審核和訪談。問(wèn)卷采用紙筆現(xiàn)場(chǎng)作答方式收集，同時(shí)對(duì)每份問(wèn)卷的有效性進(jìn)行考察，對(duì)觀點(diǎn)模糊的教師進(jìn)行隨后或追加訪談，采取網(wǎng)絡(luò)在線、電話、面對(duì)面三種方式。本研究對(duì)開放式問(wèn)卷和訪談分別進(jìn)行了定量和定性兩種分析方法，定量評(píng)定采用等級(jí)編碼的方法對(duì)開放式問(wèn)卷進(jìn)行了量化處理和分析，編碼的方法借鑒了李德曼等人發(fā)展的VNOS-D問(wèn)卷的評(píng)定議題和等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，問(wèn)卷的每個(gè)議題都有相應(yīng)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)應(yīng)著科學(xué)本質(zhì)的不同議題，均分為四個(gè)等級(jí)，評(píng)定水平從低到高依次是模糊、簡(jiǎn)單、傳統(tǒng)、深刻，對(duì)應(yīng)的評(píng)定賦值為0～3。按照問(wèn)卷的評(píng)定說(shuō)明和標(biāo)準(zhǔn)以及訪談的結(jié)果，通過(guò)三位評(píng)定人在評(píng)定等級(jí)上取得一致性，以此作為最后的評(píng)定結(jié)果，該問(wèn)卷是根據(jù)李德曼的 “科學(xué)發(fā)展過(guò)程的知識(shí)論”專門設(shè)計(jì)的題目，經(jīng)過(guò)多次測(cè)試并被廣泛使用，具有較滿意的信度和效度。

三、定量研究結(jié)果與分析

（一）問(wèn)卷調(diào)查的總體情況分析

表1是成教幼兒教師在科學(xué)本質(zhì)觀問(wèn)卷5個(gè)議題的綜合得分統(tǒng)計(jì)，平均值表示每個(gè)議題綜合得分的平均數(shù)，根據(jù)表1總體的平均數(shù)作柱形圖1，從圖中可以看出，成教幼兒教師的科學(xué)本質(zhì)觀問(wèn)卷有1個(gè)議題處于傳統(tǒng)到深刻的過(guò)渡階段，即N5(經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ))；3個(gè)議題處于傳統(tǒng)階段，包括N3(主觀性)，N1(創(chuàng)造性)和N4(暫定性)；1個(gè)議題處于簡(jiǎn)單到傳統(tǒng)的過(guò)渡階段，即N2(觀察和推論)。

表1 科學(xué)本質(zhì)觀問(wèn)卷總體情況

（二）科學(xué)本質(zhì)觀的階段

為了解70位成教幼兒教師科學(xué)本質(zhì)觀的階段，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)每位教師的認(rèn)識(shí)階段(利用9個(gè)議題求和的平均值作為科學(xué)本質(zhì)觀的等級(jí))，并按照升序排列，圖2標(biāo)明每位教師科學(xué)本質(zhì)觀的階段，并做出等級(jí)趨勢(shì)線，成教幼兒教師科學(xué)本質(zhì)觀的水平處于傳統(tǒng)到深刻初級(jí)階段(2～2.5)的占76%。

四、定性研究結(jié)果與分析

本部分的科學(xué)本質(zhì)觀開放式問(wèn)卷和訪談是采用定性研究的文本分析方法進(jìn)行的，歸納出教師科學(xué)本質(zhì)觀的分類。文本分析主要采用的是開放式、軸式和選擇性編碼。

（一）文本分析的操作

科學(xué)本質(zhì)觀問(wèn)卷中涉及了相關(guān)的開放性題目，以及隨后的訪談。在開放式編碼時(shí)，首先從問(wèn)卷資料中分辨出有關(guān)科學(xué)本質(zhì)5個(gè)議題的主題，在每個(gè)主題內(nèi)找出若干可被視為亞范疇的“特質(zhì)”，即描述該主題的關(guān)鍵詞，將開放式問(wèn)卷進(jìn)行提煉，把這些關(guān)鍵詞維度化，將科學(xué)本質(zhì)問(wèn)卷分成了“什么是科學(xué)”、“區(qū)別”、“科學(xué)知識(shí)”等7個(gè)維度，并將它們?cè)诳茖W(xué)本質(zhì)這一整體中表示出來(lái)。在進(jìn)行軸式編碼時(shí)，選擇一個(gè)開放的編碼范疇，將其置于被研究過(guò)程的核心，然后與其他范疇相關(guān)聯(lián)，比如科學(xué)本質(zhì)中的核心范疇即是第一個(gè)維度中提及的“什么是科學(xué)”，利用教師在這一范疇中涉及到的關(guān)鍵詞，分析與其它6個(gè)范疇之間的因果關(guān)系和影響因素。進(jìn)行這一選擇性編碼時(shí)，是將軸式編碼中形成科學(xué)本質(zhì)的7個(gè)維度進(jìn)行相互聯(lián)系，重新詮釋，并將各維度所表示的范疇之間的關(guān)系清晰化，然后用比較法對(duì)比所有教師的核心范疇，得到不同的類型，直到類型達(dá)到飽和。

（二）科學(xué)本質(zhì)觀的類型

用于定性分析的文本包括70位教師的問(wèn)卷和訪談，分析到一半教師時(shí)，基本不再有新類型出現(xiàn)，達(dá)到“理論飽和”，此定性分析的樣本量可以代表基本類型。根據(jù)三級(jí)編碼的文本分析，得出成教幼兒教師的科學(xué)本質(zhì)觀分為六類：結(jié)構(gòu)功能、實(shí)證研究、認(rèn)知方式、規(guī)律定理、知識(shí)系統(tǒng)、科學(xué)主義。橫坐標(biāo)分別表示科學(xué)本質(zhì)的類型，縱坐標(biāo)表示教師的數(shù)目。圖3是將教師科學(xué)本質(zhì)觀類型的差異性從大到小依次排列，教師科學(xué)本質(zhì)觀的類型人數(shù)從高到低依次是知識(shí)系統(tǒng)、規(guī)律定理、科學(xué)主義、實(shí)證研究、認(rèn)知方式和結(jié)構(gòu)功能。

五、結(jié)論與啟示

通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，成教幼兒教師在科學(xué)本質(zhì)5個(gè)議題的3項(xiàng)認(rèn)識(shí)不足，即“科學(xué)理論的建構(gòu)是從觀察到推論的過(guò)程”；“科學(xué)知識(shí)是暫定性的、會(huì)改變，但是在一定時(shí)間內(nèi)會(huì)處于穩(wěn)定的地位”；“科學(xué)知識(shí)在一定程度上具有創(chuàng)造性”。教師的科學(xué)本質(zhì)觀基本處于傳統(tǒng)階段，其中傳統(tǒng)以下的占18%，傳統(tǒng)到深刻的初級(jí)階段占76%，傳統(tǒng)到深刻的高級(jí)階段占6%。成教幼兒教師科學(xué)本質(zhì)觀類型也有六種，人數(shù)從高到低依次是知識(shí)系統(tǒng)、規(guī)律定理、科學(xué)主義、實(shí)證研究、認(rèn)知方式和結(jié)構(gòu)功能。

我國(guó)教師受到邏輯實(shí)證主義哲學(xué)思想影響，習(xí)慣地認(rèn)為科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程是一個(gè)真實(shí)的復(fù)制過(guò)程，科學(xué)是對(duì)客觀對(duì)象的真實(shí)反映，往往關(guān)注“知識(shí)是什么”和“知識(shí)有什么用”[5]；教師自身科學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)歷和教學(xué)實(shí)踐的去背景化，又使得他們對(duì)科學(xué)本身缺乏平衡的認(rèn)識(shí)。美國(guó)研究者致力于“如何提升教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)”始于20世紀(jì)60年代，多采用課程等中介媒體的設(shè)計(jì)，使教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)有較多了解[6]?？偟膩?lái)說(shuō)，這些研究利用和教學(xué)策略相似的兩種方式，一是內(nèi)隱的方法將科學(xué)本質(zhì)作為能夠通過(guò)“過(guò)程——技能”教學(xué)、科學(xué)內(nèi)容課程以及“做中學(xué)”的方式促進(jìn)教師學(xué)習(xí)的結(jié)果，采取這種方式的研究者利用了科學(xué)過(guò)程技能教學(xué)或探究活動(dòng)或控制一定的學(xué)習(xí)環(huán)境；另一種是外顯和反思性的活動(dòng)提升教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，以外顯的方式引入科學(xué)本質(zhì)，然后在其參與的科學(xué)活動(dòng)或者學(xué)習(xí)內(nèi)容中提供機(jī)會(huì)進(jìn)行反思，幫助教師明確表達(dá)他們的科學(xué)本質(zhì)觀[5]。

提升教師科學(xué)本質(zhì)觀的目的在于實(shí)現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)教學(xué)，他們?cè)诮虒W(xué)中遇到的困難主要有三方面：其一，教師自身的科學(xué)本質(zhì)觀低下或不平衡，科學(xué)本質(zhì)的知識(shí)既有賴于個(gè)人的科研體驗(yàn)又需要科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)史、社會(huì)學(xué)的知識(shí)背景，這些都對(duì)教師提出了很高的要求[3]；其二，教師們不知道如何使用課程來(lái)達(dá)成特定目標(biāo)，他們需要的不只是“終點(diǎn)”，還需要到達(dá)那里的“路線圖”——實(shí)踐層面的指引[7]；其三，課程資源不足，比如配套教材很少，絕大多數(shù)教材只是在課本最前面提及科學(xué)本質(zhì)，后面還是傳統(tǒng)的知識(shí)內(nèi)容，即便有相應(yīng)觀點(diǎn)也不完整，甚至有誤。因此，在我國(guó)成教幼兒教師教育中，有必要將科學(xué)本質(zhì)及其教學(xué)的知識(shí)和技能作為課程內(nèi)容，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)的培訓(xùn)，采取以做科學(xué)和反思為主的實(shí)踐活動(dòng)來(lái)增強(qiáng)教師的認(rèn)識(shí)；并為教師提供科學(xué)本質(zhì)教學(xué)行為案例，使教師能夠?qū)虒W(xué)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)識(shí)論的思考；構(gòu)建科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)具有認(rèn)識(shí)論意義的教學(xué)主題。

[1]Lederman,N.G.(2007).Nature of science:Past,present,and future.In Abell,S.K.&Lederman,N.G.(Eds.),Handbook of research on science education (pp.831-880).Mahwah,New Jersey:Lawrence Erlbaum Associates.

[2]McComas,William.(1996).The myths of science:Re examining what we think we know....,School Science& Mathematics,96,10.

[3]Lederman,N.G. (1992).Students'and teachers'conceptions of the nature of science:A review of the research. Journal of Research in Science Teaching,29(4),331-359.

[4]Strauss,A.and Corbin,J.(1990).Basics of qualitative research:Grounded theory procedures and techniques.Sage Publications.

[5]梁永平.理科教師科學(xué)本質(zhì)觀及其教學(xué)行為發(fā)展研究[D].蘭州:西北師范大學(xué),2006.

[6]鄭淑妃.國(guó)小自然科教師科學(xué)本質(zhì)觀之詮釋性研究[D].碩士學(xué)位論文.花蓮:花蓮師范學(xué)院,1999.

[7]Matthews,M.R.(1998).What should be the goal in teaching about the nature of science?Paper presented at the annual meeting of NARST,St.Louis.MO.

責(zé)任編輯王國(guó)光

王晶瑩(1980－),女，山東煙臺(tái)人,首都師范大學(xué)物理系講師，首都師范大學(xué)科學(xué)教育研究中心成員，教育學(xué)博士，研究方向?yàn)榭茖W(xué)教育和教師教育。

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