物理師范生科學本質觀的調查研究①

朱巧萍

(寧夏大學物理電氣信息學院 寧夏 銀川 750021)

1 科學本質觀

近年來，科學教育工作者和科學家把科學本質目標引入科學課程．當前國際科學教育改革的一個前沿性問題是，如何通過科學教育幫助學生獲得對科學本質的理解，從而不僅學到科學知識和基本技能，而且具有科學精神和創新能力[1]．科學本質(Nature of Science)探討的是科學本體論的問題，它要回答“科學是什么”[2]．科學作為一種認識的方式，其本質觀與科學的認識論和科學社會有關，也與科學知識及其發展所固有的價值和信念有關．不同的學者對科學本質的具體定義存在著不一致性．有學者(如萊德曼和卡里克)認為，科學本質的一些重要方面是沒有爭議的，這些科學本質觀的主要方面有7點：科學知識以經驗為基礎的本質；科學中的觀察、推論和理論本質；科學理論和規律的功用及其之間的關系；科學知識的創造性和想象性本質；科學知識的負載理論本質；科學知識的暫定性本質；科學知識植根于社會和文化背景之中．上述科學本質觀的7個重要方面是目前國外科學教育改革文獻中被采納和強調的[3]．國內有學者對科學本質觀的維度及其構成因素進行闡述，總結了學生科學本質觀的三個維度：科學知識的本質、科學探索的本質以及科學事業的本質，每一個維度由若干因素構成[4]．國內多數研究者所采用的科學本質觀問卷以判斷題、選擇題組成，問卷對測試科學本質的認識和理解程度方面具有較好的信度和效度．一些研究者用萊德曼和卡里克等開發的開放式科學本質觀調查問卷和科學本質觀水平評價參考標準，其問卷含有9個開放式的項目，這些開放式的問題可以使作答者較為充分地表達他們對科學本質的觀點．這些項目在類似的研究中使用得較為普遍，能夠很好地評價參加者的科學本質觀[3]．

2 研究方法

2.1 被試選取

選取本校物理系物理師范專業三年級(第六學期)、四年級(第八學期)以及物理課程與教學論方向的研究生作為研究被試．學生都已經學過普通物理、理論物理、物理課程與教學論、物理學史等課程，四年級學生已經歷了教學技能訓練和教育實習，研究生則在此基礎上經歷了教育科學研究方法的訓練．總人數128名，其中男生58名，女生70名．具體分布情況如表1.

表1 被試的具體情況

2.2 測量量表

本研究考慮到開放式主觀問題會很大程度上增加學生的作答難度，也給研究者參考評價標準進行統計增大難度，在查閱了國內外大量資料的基礎上，對一些科學本質觀的論點進行了篩選和改編．最后確定科學本質觀分為三個維度，即科學世界觀的本質、科學探究的本質、科學事業的本質[1，5]．共33道題目，其中負向題目19道，正向題目14道．工具采用李克特量表，分為A非常贊同、B贊同、C不確定、D不贊同、E很不贊同5個等級．為避免學生回答問題時對某一類問題的傾向性，所有問題均按隨機排列，滿分165分，得分越高，表明該學生對科學本質的理解越強．評分法則見表2．

表2 科學本質觀評分辦法

2.3 數據統計

統一將評分結果輸入計算機，并用Microsoft excel2003對收集的數據進行統計與分析．

3 研究分析

3.1 科學本質觀三個維度題目分析

(1)對“科學世界觀”的理解

由統計結果可知，學生對科學世界觀的理解程度較之對科學探究和科學事業的理解總體得分較高，其中“科學知識是在不斷變化中發展和完善的”、“科學知識的產生開始于對自然的觀察”、“科學知識的獲得既取決于自然界本身，又取決于所選擇的方法”等論點得分較高，表示學生對科學知識的可認識性、累積性和經驗性有較好的理解．得分較低的是“科學知識是反映自然現象的真理”、“科學的目的是用已被實驗證實并正式宣布的精確定律對經驗進行理性控制”、“整體而言，科學家團體比其他團體的言行更客觀”，這幾個論點都是反向題，說明學生對科學知識的相對性、局限性理解較差．學生的科學世界觀仍以傳統的邏輯觀點為主，認為科學知識就是真理，對科學的客觀性、實證性認識深刻，卻對科學的相對性認識不足．

(2)對“科學探究”的理解

在科學探究這一維度，得分較高的都是正向論點，“對科學家來講，在發現科學知識的過程中，敏銳地察覺他們所要遵循的原則和使用的工具是很有必要的”、“科學發現的過程與人類的創造性有關”、“科學知識的獲得要經過觀察、假設、檢驗、歸納、形成理論等過程”、“科學家從各種表面上看似無關的途徑獲得靈感是很正常的”，說明學生對科學的創造性、想象性、歸納性、科學探究方法與過程的非獨特性、科學發現中的原則和工具、科學家獲取新知的途徑等有較好的理解；得分較差的是反向論點，“科學的分類系統(如：化學元素周期表)是實際反映大自然真實存在的情形”、“科學是一連串的發現，這些發現的產物即為科學知識”、“科學研究應確實遵照歸納法或演繹法的邏輯來推演進行”、“‘定律’即是已被證實的‘理論’”，說明學生對科學的主觀性——負載理論本質、理論與定律的關系、科學的分類系統等理解較差．

(3)對“科學事業”的理解

科學事業這一維度總體得分情況相比“科學世界觀”和“科學探究”要低，其中論點“能否從事‘克隆人’的生產是一個科學議題，不是社會議題”，“科學應與社會劃清界限，以保持其客觀中立的形象”得分較高，“科學與技術都是以改變人類的生活為目的”，說明學生對科學與社會的關系理解較好，能夠認識到政治、經濟、宗教等因素會影響科學，科學能夠促進社會的發展．對科學與技術的關系理解較差，能認識到科學與技術具有相互作用，但對“科學是發現、認識自然界的規律，回答‘是什么’、‘為什么’的問題，技術是運用科學知識發明，回答‘做什么’、‘怎么做’的問題”理解模糊．

3.2 科學本質觀總體分析

從表3和圖1可以看出，學生對科學本質觀的理解總體處于較低的水平，三個年級得分率在62%到69%之間．相對來說，大三、大四學生對科學世界觀本質的理解比對科學探究與科學事業的理解要好一些，而研究生對科學探究本質的理解更好一些．說明研究生所學習的一些科學研究方法和所經歷的科學研究過程對其科學探究本質的理解有很大幫助．

表3 學生科學本質觀的總體得分情況

圖1 科學本質觀及其各維度發展趨勢柱形圖

3.3 科學本質觀性別差異分析

表4 學生科學本質觀性別差異

圖2

從表4和圖2可見，各年級學生在科學本質觀總體得分上性別差異不明顯，男女生對科學本質的理解都是從大三到大四趨于下降，大四到研究生又趨于上升．同一年級中，大三男女生幾乎相等，大四女生比男生要高一些，研究生男生比女生要高一些，但是差異性不顯著．

從圖1和圖2中能夠看到，學生科學本質觀無論是總均分還是各個維度大四學生的得分最低，研究生最高．這說明科學類、科學史、課程與教學論等課程都影響著學生科學本質觀的發展，但同時四年級學生所進行的職前教育對其科學本質觀的發展作用甚小，所以職前教育應使學生確立科學本質教學觀，具有一定的科學本質教學設計行為．當然大四學生面臨擇業、就業壓力，有職業焦慮感也是其得分最低的原因．

3.4 綜合分析與結論

由以上分析可見，物理師范生對科學本質的理解總體仍處在一種較低的水平，他們關注較多的是“知識是什么”、“知識有什么用”，而對于知識是如何產生，知識的合理性等不予考慮，也不會去思考科學的本質問題[6]．為了提高物理師范生的科學素養，師范教育應該與科學教育的改革同步．目前，物理師范教育多采用課程等中介媒體的設計來進行科學本質觀的教育，如科學類課程、科學史課程、科學哲學、科學教學論課程，其核心內涵就是關于科學本質的認識，通過這類課程的學習，使學生懂得科學究竟是什么，科學知識是怎樣產生的，科學在社會發展和進步中的作用．提升物理師范生科學本質觀的目的在于實現他們的科學本質教學和探究教學，所以在對物理師范生的職前教育培訓和專業發展方面，應加強有關科學本質方面的教育，將科學本質及其教學的知識和技能作為課程內容，采取以做科學和反思為主的實踐活動來增強師范生的認識，如開設科學發展前沿講座、科學本質觀微型課程，滲透STS教育理念，倡導探究式學習和教學設計等．

參考文獻

1 吳銀銀，陳志偉.職前科學教師科學本質觀的調查與思考.現代教育論叢，2009(1)

2 王晶瑩.中美理科教師科學本質觀的比較研究.全球教育展望，2010(10)

3 梁永平.理科教師教學行為發展研究.北京：高等教育出版社，2007.24～61

4 劉建智.學生科學本質觀調查問卷的設計及檢驗.教育測量與評價，2009(5)：34～36

5 曹靜，林長春.初中科學教師科學本質觀的現狀調查.重慶師范大學學報，2009(5)：124～128

6 梁永平.理科教師科學本質觀調查研究.教育科學，2005(3)