小學科學教師科學本質觀的現狀調查與思考

高瀟怡，胡 巧

(北京師范大學教育學部，北京 100875)

小學科學教師科學本質觀的現狀調查與思考

高瀟怡，胡 巧

(北京師范大學教育學部，北京 100875)

科學本質教育已經成為當前科學教育發展的核心理念，教師對科學本質的理解是實現這一目標的關鍵。本研究以對124名小學科學教師的調查問卷為基礎，結合訪談和觀察，探討了小學科學教師科學本質觀的總體狀況以及在不同維度上的具體表現。研究表明:小學科學教師的科學本質觀具有一定的滯后性、淺層次性以及不穩定性。以此為基礎，提出了改善小學科學教師科學本質觀的建議。

科學教師;科學本質觀

在最近的科學教育改革中，“幫助學生發展適當的科學本質觀”這個被科學教育學者一直認同的目標再一次成為研究者關注的焦點，可以說科學本質教育已經成為當前科學教育發展的核心理念。美國的科學促進會和國家科學教師協會特別強調科學教育要促進學生具備良好的科學本質觀，我國新頒布的科學課程標準中也首次提到“通過科學教育使學生逐步領會科學的本質”、“發展學生對科學本質的理解”。［1］

相對于提升學生科學素養、培養學生對科學本質理解這一目標愿景，達成科學教育目標的條件和途徑更為重要。眾多研究者發現，教師對科學性質的理解，比其擁有科學知識的多少更直接影響教學水平。［2］可以說，教師對于科學本質具有精深的理解，并表現出相應的教學行為是實現這一目標的關鍵。［3］然而，較為困難和復雜的是，科學知識是容易培訓的，而對科學本質的理解和認同，是與一個人的價值觀和文化背景密切相關的。［4］鑒于教師科學本質觀在科學課程實施以及學生科學素養提升中的重要地位，結合我國小學科學教師研究相對薄弱的現狀，我們對北京市部分小學科學教師的科學本質觀現狀展開了調查研究。

一、小學科學教師科學本質觀的現狀調查

對于科學的本質，有各種各樣的定義，最常見的是指科學知識發展的內在的價值觀和假定。本研究以萊德曼 (Lederman，1992，1999，2000，2002)［5］［6］以 及 克 里 克 (Abd － EI － Khalick，2000)［7］，埃克森 (Akerson ，2009)［8］的教師科學本質觀量表為主要理論依據，進一步參考陳嫻(2006)，歷晶 (2006)，梁永平 (2006)，高旭合 (2007)，陳華 (2008)，李安靜 (2008)等研究者的科學本質觀點，編制了小學科學教師科學本質觀調查問卷，內容包括了七個方面:科學知識的相對性;科學是基于實證的;科學的負載理論本質;理論與定律的區別和聯系;社會、文化對科學的影響和滲透;科學包含觀察與推理;科學研究方法的多樣性。該問卷包含7個項目共29道題。

根據城市分級分類標準，采取分層抽樣的方法，選取北京市城市核心區 (42人)、城鄉結合部(50人)、鄉鎮地區 (32人)共計124名小學科學教師進行了問卷調查，發放并回收有效問卷124份，進一步采用SPSS10.0進行統計分析。同時，抽取部分教師進行了個別訪談和課堂觀察。

(一)小學科學教師科學本質觀的總體發展水平

我們的調查發現，小學科學教師在科學本質觀整體方面的平均分為104.68，換算為百分制平均分為72.17。圖1呈現了小學科學教師在科學本質觀各維度上的總體反映情況，由此可見，小學科學教師在“科學方法的多樣性”、“理論與定律的聯系與區別”、和“科學的負載理論本質”項目上得分偏低，而在“科學包含觀察與推理”上的平均分最高。這些數據表明，小學科學教師對科學本質的實證性、觀察與推理等傳統科學本質觀有一定程度的適宜理解，但是對科學方法、理論與定律、負載理論等現代科學本質觀的理解等仍然不足。

圖1 小學科學教師在科學本質觀各維度的平均分 (百分制)

為了進一步了解小學科學教師科學本質觀得分的主要分布情況，我們根據其總分的平均數和標準差將教師的科學本質觀劃分為五個水平，即水平1(很差，81分以下)、水平2(差，81－97分)、水平3(中等偏下，98－112分)、水平4(中等，113－128分)、水平5(良好，128分以上)，①水平1為小于M－3SD;水平2為M－3SD～M－1SD;水平3為M－1SD～M+1SD;水平4為M+1SD～M+3SD;水平5為大于M+3SD。以此為依據，我們發現，對應各水平的教師人數的百分比分別為0.8%、17.7%、66.9%、14.5%、0%。由此可見，66.9%的教師的科學本質觀處于水平3，即中等偏下水平，只有14.5%的教師達到水平4，沒有教師達到水平5。以上結果說明，被抽樣的小學科學教師其科學本質觀整體水平亟待提高。

(二)小學科學教師科學本質觀在各維度上的具體分析

我們進一步從科學本質觀具體維度出發，采用均值、平均分 (百分制)以及期望水平人數百分比 (問卷采用李克特式五點量表，選項得分越高，表明認識越好，1－2分表明理解不足，3分表示中立態度，4－5分屬于期望水平，理解不足人數百分比=100%—期望水平人數百分比—持中立態度人數百分比)等統計量來探討小學科學教師科學本質觀在不同內容上的具體表現。

1．科學知識的絕對性與相對性:傳統與現代觀點并存

如表1所示，將每一項的平均分換算成百分制，小學科學教師在“科學知識的相對性”上各項的得分，最低分為68分，最高分是88分，整體平均分是71.1分，因此，小學科學教師對于科學 知識相對性的認識處于中等偏上水平。

表1 小學科學教師在“科學知識的相對性”各項作答的平均分及期望水平情況

由此可見，絕大多數科學教師認同“科學知識具有相對性”的觀點。事實上，在新的時代背景下，隨著現代社會的發展和科學、技術的進步，人們已經越來越深刻的感受到科學知識的相對性，對科學知識的傳統理解正逐漸發生變化，越來越多的教師開始認識到科學知識的相對性和發展性，不再固守唯科學至上的理念。

值得注意的是，一些小學科學教師仍然持“科學知識是絕對真理”的觀點。被調查的124位小學科學教師中，有27.4%的教師認為“科學知識代表完全精確、確定無誤的結果”，29%的小學科學教師同意“科學理論是正確的，不會隨時間而變化”。可見，一部分教師保留傳統的科學本質觀，認為科學理論是神圣的、毋庸置疑的最終結果，科學知識是絕對正確的真理。

傳統與現代科學知識觀的并存不僅表現為教師群體的兩級分化認識，往往也體現在教師個體內隱的觀念中。我們對教師的科學課進行觀察發現，盡管教師也會認同科學知識的相對性，但是他們仍然會向學生強調教科書知識的唯一準確性，把實驗僅當作驗證科學概念的方法去教學生。教師言行不一的現狀實際上反映了教師觀念系統中新、舊觀念并存并在不同層面發揮作用的復雜機制。

2．科學是基于實證的:籠統認識與準確理解之間的矛盾

教師對于科學基于實證的理解，如表2所示，在“科學上的客觀證據來自觀察、測量與實驗”題項上平均分 (百分制)達到89.2，說明教師能夠認識到測量、觀察在科學中的重要意義。

表2 小學科學教師在“科學是基于實證的”各項作答的平均分及期望水平情況

盡管教師能夠認同有關科學基于實證的一般性觀點，但是具體到對觀察、實驗、測量的理解上，教師們體現出了片面性的認識。教師在“觀察的目的是為了對現象進行解釋”題項上的得分僅為48.8，說明教師對觀察的目的理解不足;16.1%的小學科學教師不能理解“科學的觀察都是具有假說 (理論)指引的觀察”這一觀點，說明教師缺乏對科學方法的準確理解。對教師訪談和觀察同樣表明，相當多的教師對觀察、實驗、測量的個人化理解較為模糊和混亂，對這些方法的目的和使用要求認識不足，教師認為通過觀察、實驗、測量所得的資料一定是客觀的，反映了邏輯實證主義科學本質觀的色彩。

3．科學的負載理論:對科學本質理解的偏差

采用SPSS描述性統計量對小學科學教師在“科學的負載理論本質”各項進行分析，我們發現，被調查的教師總體在各項上的得分普遍偏低。

表3 小學科學教師在“科學的負載理論本質”各項作答的平均分及期望水平情況

采用 SPSS頻數分布，如表3所示，僅有50.8%的教師能夠認識到觀察是受觀察者心中的理論所指引，仍有29.1%的教師對該觀點持否定態度，認為觀察是絕對客觀的，不會受到其他因素的影響。54.9%的教師對“科學家在他們的科學研究的每個階段都需運用想象力和創造力”持贊成態度。同時，也有31.5%的教師對“想象會干擾對客觀事實的觀察和研究，從而削弱科學的客觀性”持錯誤態度，這說明教師對于想象在科學中的地位和作用并不理解，認為科學必須是客觀的，程序化的，這種觀點實際仍然是傳統科學本質觀的反映。

4．科學包含觀察與推理:宏觀理解較好，具體理解不足

采用SPSS描述性統計量對小學科學教師在“科學包含觀察與推理”項目的表現情況進行分析 (如表4所示)，我們發現，被調查的教師總體在該維度上的得分處于中等水平，教師在這一維度整體上的平均得分為73.76。教師對于“邏輯是進行正確推理時必須要遵循的規則”理解較好，平均分達到82.6，教師對“科學是以觀察和推理為基礎”、“科學需要證據，不需要邏輯”項目能夠的理解也較為積極。然而，教師在“科學推理的方法就是歸納法和演繹法”該項的理解不足，得分僅為53.8，有50.8%的教師對該項理解錯誤，這說明教師對科學推理的方法理解有限，實際體現了教師對科學本質的一般性認識較好，但是具體理解不足的特征。

表4 小學科學教師在“科學包含觀察與推理”各項作答的平均分及期望水平情況

5．研究方法的多樣性:缺乏對科學研究過程的真正理解

采用SPSS描述性統計量對小學科學教師在“研究方法的多樣性”項目進行分析，如表5所示，小學科學教師對研究方法的多樣性理解較好。多數教師能認識到“并不存在唯一的、標準的科學研究方法”，也認可“科學家不論使用何種方法得到結果，都必須經過反復檢驗”。

從結果發現，教師在“每一項科學研究都要經過提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、數據分析與解釋、報告結果的順序和步驟”上得分很低，僅為48.4;根據頻數分布，我們發現有61.3%的小學科學教師對此存在錯誤理解，認為科學研究必須要經歷這些環節。這恰恰說明教師對科學方法與科學過程的關系缺乏真正的認識和理解，從科學本質的意義上對科學研究過程存在模式化認識的傾向。

表5 小學科學教師在“研究方法的多樣性”各項作答的平均分及期望水平情況

6．理論與定律的聯系與區別:教師理解的相對缺失

采用SPSS描述性統計量對小學科學教師在“理論與定律的聯系與區別”各項進行分析，我們發現，教師在“理論與定律的聯系與區別”維度整體上得分偏低，百分制得分僅為64.9分 (如表6所示)，盡管多數教師能夠認識到定律和理論的分屬不同類型的科學知識體系，能夠對科學定律和科學理論的概念有基本的認識，然而，對于科學理論和科學定律之間的關系理解不足，有73.4%的教師不理解理論與定律之間的關系，誤認為科學理論被反復證實就會成為定律。

表6 教師在“理論與定律的聯系與區別”各項作答的平均分及期望水平情況

7．社會、文化對科學的影響與滲透:缺乏從社會、文化視角認識科學

采用SPSS描述性統計量對小學科學教師在“社會、文化對科學的影響與滲透”項進行分析，我們發現，教師在這一維度整體得分仍然偏低，百分制僅為65.3分 (如表7所示)，反映了教師對于科學家研究與社會和文化的關系以及科學家的研究工作與社會和文化的關系的理解認識不足。

表7 教師在“社會、文化對科學的影響與滲透”各項作答的平均分及期望水平情況

不僅如此，有46.8%的小學科學教師對科學 家開展研究的目的認識存在不足，不能認識到科學知識會受到社會結構、權力結構、政治、社會經濟因素、哲學和宗教等社會文化因素的影響和滲透。由此可見，教師缺乏從一個更廣闊的意義上真正理解科學與社會、文化的關系。

二、小學科學教師科學本質觀的反思

1．小學科學教師科學本質觀的滯后:傳統科學本質觀的印記

上述調查結果表明，許多小學科學教師對科學的觀點仍舊體現了建立在邏輯實證主義基礎上的傳統科學本質觀。教師把科學知識看做是客觀真理，把知識及其結構看作是科學的本質，對重要的科學術語，例如假說、邏輯、推理等觀點及其關系的掌握不夠清晰和全面，對科學方法多樣性的理解不深刻。盡管教師能夠認識到測量、觀察在科學上的重要意義，總體上對“科學是基于實證的”理解較好。但同時，許多教師也認為觀察是絕對客觀的，不會受到其他因素的影響，這些都體現了觀念中對科學本質的傳統認識。

2．小學科學教師缺乏對“科學本質”的深層次理解

小學科學教師對科學本質的不同方面盡管有一些合理的認識，但是這些認識往往是宏觀的、籠統的、表象的，具體到對科學本質問題的具體解讀，往往就呈現出矛盾性、片面性、缺乏準確性的特點。在涉及“科學方法與科學研究過程的關系”、“科學家的工作”、“科學與社會、文化等之間的關系”方面的內容時，教師的認識均呈現模糊、矛盾甚至缺失的特點。由此可見，教師尤其缺乏對科學本質的深層次理解。

3．小學科學教師科學本質觀的發展具有不穩定性

從調查結果看，小學教師的科學本質觀已經在發生變化，但是尚未完全建立起社會倡導的科學本質觀。一方面，傳統的科學本質觀念越來越不適應時代的要求和學生發展的需要，已經受到教育界和社會的詬病，教師在接納和認同一些新的科學本質觀點;另一方面，教師當代的科學本質觀并沒有完全建立起來，一直處于迫切想要發展，同時又無時無刻不帶有傳統的知識本質觀的印記，具有極大的不穩定性和可變性。

三、對改善小學科學教師科學本質觀的思考

改善教師的科學本質觀是一個復雜的話題，我們認為，可以從如下幾個角度探討教師科學本質觀的改善。

1．體現“提升教師科學本質觀”的小學科學教師專業發展標準和方案的建構

已有研究者發現，學術變量如教師的教學經驗、所教學科、畢業專業以及教齡長短等與教師的科學本質觀并沒有顯著相關 (Carey＆Stauss，1968;Lavach，1969)，［9］［10］因此，當前急需以提升教師的科學本質觀為明確目標的教師專業發展標準和方案的確立。在這方面，美國國家科學基金會推出的《國家科學教育標準》值得我們借鑒。在美國《國家科學教育標準》中，非常強調教師科學本質觀的建立，明確體現了“理解科學” (understanding of science)的思路和內容。標準中要求美國科學課程教師各培養機構在科學課程教師專業發展的培訓中，首先使科學教師形成合理的科學觀，即弄清楚“什么是科學”，然后回答“什么是科學教育”，從而使教師更好地理解科學的本質。［11］

要從根本上改善我國小學科學教師科學本質觀現狀，小學科學教師專業發展標準的出臺以及以提升教師科學本質觀為目標的內容和框架的方案的建構就顯得尤其重要，只有對科學教師專業發展目標和內容作出明確詳細的規定，并提供提升教師科學本質觀的詳細、具體、操作性強的質量標準，才可能使教師科學本質觀的改善落到實處。

2．改進職前教師專業發展課程，加強科學教師的HPS教育

設置科學本質課程，將HPS納入科學教育中，可以使教師更好地把握和理解科學的本質，對于提高職前教師的科學本質理論水平十分重要。自80年代末以來，國外很多國家的科學課程改革都重視HPS教育，美國的《2061計劃》(1996)、《科學素養的基準》(1993)和《國家科學教育標準》(1996)都已經將具備科學本質看做是科學素養的一個重要部分。甚至在西班牙、丹麥一些地區，科學本質課程已經成為理科師范生的必修課。相反，科學本質在我國并沒有得到足夠的重視，師范教育中也沒有開設相關的HPS課程。因此，為了提高理科師范生對科學本質的理解，有必要改善我們現有的職前教師課程設計，增加科學本質課程，不僅如此，更為重要的是要探討課程設計的內容和形式，確保科學本質教育的有效性。

3．以“提升教師科學本質觀”為出發點改善現有教師培訓內容和形式

在教師培訓中，明確以幫助教師了解“科學本質”為目標的培訓內容有助于提升教師對科學的理解和認識，當前的國際科學教育研究中也不乏以改善教師科學本質觀為出發點的培訓設計和實踐探討，但是在我國小學科學教師的培訓體系中，這類培訓還較為缺乏。

我們認為，在對教師培訓中明確體現科學本質的內容尤為必要。在培訓內容中體現科學基于實證、科學的可重復性、可積累性、可證偽性，科學家的工作和品格、科學發展的過程、科學研究的過程、科學與社會和文化的關系，等等，是幫助教師發展科學本質觀的必要手段。不僅如此，要結合實踐、教師的體驗確保培訓的有效性。例如，在培訓中結合科學本質的內涵，圍繞具體的內容設計幫助教師理解“科學知識是如何產生的”的理念，并引導教師設計體現科學本質滲透的活動;讓教師通過親身參與科學研究活動，體驗科學探究過程獲得對科學本質的深刻理解;為教師發展自身的科學本質觀提供不斷反思的框架，科學教育的專家和一線教師進行具體的反饋和交流，并引導教師進行自我監控，從而提高自身的科學本質觀，等等。

［1］中華人民共和國教育部．科學課程標準 ［S］．北京:北京師范大學出版社，2001．

［2］［4］張紅霞．科學究竟是什么 ［M］．北京:教育科學出版社，2003．2．17．

［3］梁永平．理科教師科學本質教學話語的重建 ［J］．教育理論與實踐，2005，(7):61．

［5］ Lederman，N．G．，Wade，P．，Bell，R．L．，Assessing Understanding of Nature of Science:A Historical Perspective［A］．In W．F．McComas(Ed)，The Nature of Science in Science Education:Rationals and Strategies［C］．2000:331－350．

［6］ Lederman，N．G．，Abd － EI－ Khalick．Bell，R．L．Schwartz，R．S．Views of Nature of Science Questionaire:Toward Valid and Meaningful Assessment of Learners’Conceptions of Nature of Science［J］．Journal of Research in Science Teaching，2002(39):497－521．

［7］Abd－E1－Khalick＆ Lederman．The Influence of History of Science Courses on Students，Views of Nature of Science［J］．Journal of Research in Science Teaching，2000(37):1057－1095．

［8］Akerson，V．L．Cullen，T．A．Hanson，D．L．Fostering a Community of Practice through a Professional Development Program to Improve Elementary Teachers’View of Nature of Science and Teaching Practice［J］．Journal of Research in Science Teaching，2009(6):479－486．

［9］Carey，R．L．，Stauss，N．G．，An Analysis of the Understanding of the Nature of Science by Prospective Secondary Science Teachers［J］．Science Education，1968，52(4):358－363．

［10］ Lavach，J．F．，Organization and Evaluation of an Inservice Program in the History of Science［J］．Journal of Research in Science Teaching，1969，6(2):166－170．

［11］周青，楊妙霞．楊輝祥，美國科學教師專業發展標準及其啟示 ［J］．高等教育研究，2005，(3):62－66．

(本文責任編輯:田小杭)

Investigation and Reflection on Elementary Science Teachers’View of Nature of Science

GAO Xiao-yi，HU Qiao
(Faculty of Education，Beijing Normal University，Beijing，100875，China)

The education of scientific essence has become the core concept of development of science education，and teachers’understanding of nature of science is the key to achieve this goal．In this study，124 questionnaires from elementary science teacher，combined with interviews and observation，discuss the overall situation of elementary science teachers’conception about nature of science，as well as the specific performances in different dimensions．Researches show that the characteristics of elementary science teachers’view about nature of science contain hysteresis，lack of profundity，as well as instability．On this basis，some proposals are put forward to improve elementary science teachers’views about the nature of science．

science teacher;view about nature of science

G625.1

A

1672－5905(2012)04－0078－07

2012－03－05

高瀟怡 (1975－)，女，遼寧海城人，北京師范大學副教授，教育學博士，主要研究方向為科學教育、教師成長與專業發展。