基于PISA2012科學素養成績的比較研究

劉佳 柏毅

摘 要： PISA對15歲學生科學素養的評估，反映了學生在完成義務教育后在多大程度上掌握了科學的終身學習能力，為理解和解決未來生活中可能涉及的一系列科學技術問題做好準備。本文基于PISA 2012科學素養的成績，比較了上海、香港、芬蘭、美國等四個國家和地區的學生在科學素養上的表現，分析了各個國家和地區獲得高分或低分的原因及對中學科學教育的啟示。

關鍵詞： PISA2012 科學素養 比較研究

PISA（國際學生評價項目）是經濟發展與合作組織（OECD）發起的國際比較研究，關注于15歲學生在閱讀、數學和科學等關鍵領域的素養，測評在即將完成義務教育時，學生在多大程度上掌握了參與社會生活所需要的問題解決能力和終身學習能力[1]。

PISA對15歲學生科學素養的評估，反映了學生完成義務教育后在多大程度上掌握科學方面的終身學習能力，為理解和解決未來生活中可能涉及的一系列科學技術問題做好了準備。PISA 2012共有65個國家（地區）參加，PISA2012對科學素養的界定指個體在以下方面的表現：科學知識和運用科學知識確定問題，獲得新知識，解釋科學現象和對科學相關問題做出以證據為基礎的結論；理解科學作為一種人類知識和探究的特點；意識到科學和技術如何塑造我們所在的物質環境、智力環境和文化環境；作為積極思考的公民，樂于用科學的觀念參與科學相關的問題[2]。

本文使用PISA 2012的數據，選取上海、中國香港、芬蘭、美國四個國家（地區）的PISA 2012科學素養測評數據，分析各個國家（地區）取得相應成績的原因，希望為我國科學教育提供有意義的借鑒。

一、各個國家（地區）在PISA 2012科學素養評測上的表現

（一）上海在科學素養評測上的表現

2012年，根據OECD對測試抽樣的技術標準要求，上海155所學校的6374名學生代表全市各類中學約9萬名15歲在校生參加測試[3]。

上海學生科學平均成績為580分，在65個國家（地區）中位居第一，其次是中國香港555分，新加坡（551分）、日本（547分）分列第三、第四位，中國臺灣（523分）位列第13位[4]。

上海在科學成績分布上整體高于其他國家（地區），且高端優勢特別明顯。上海高端（第九十百分位數）學生成績為681分，低端（第十百分位數）學生成績為472分，分別比OECD高端和低端平均成績高62分和92分。

PISA描述了6個科學精熟度水平，高水平（精熟度水平達到5、6級）的學生可以識別很多復雜生活情境中的科學成分，應用科學知識和有關科學知識，比較、選擇和評估適當的科學證據應對生活情境，解決科學問題。低水平（精熟度水平在1級及以下）的學生科學知識有限，沒有掌握未來生活和工作中所需的基本科學能力。上海5級以上水平的學生達27.2%（5級水平23%，6級水平4.2%），是65個參與國家（地區）中最高的，OECD平均為8.3%。上海低水平（1級及以下）的學生達2.7%，是所有參與國家（地區）中最低的，OECD平均為17.8%。

圖 科學素養精熟度水平

（二）其他國家（地區）在科學素養評測上的表現

中國香港學生科學平均成績為555分，僅次于上海，排名第二。芬蘭學生科學素養的平均成績為545，在所有參加測試的國家（地區）中排名第五。美國學生科學素養的平均成績為497，而OECD的平均成績為501。中國香港高端學生成績為655分，芬蘭為662分，美國為619分，OECD的平均成績為619分。中國香港低端學生成績為446分，芬蘭為424分，美國為377分，OECD的平均成績為380分。

在科學素養精熟度水平百分比分布上（見上圖），中國香港5級以上水平的學生為16.7%，芬蘭為17.1%，美國為7.4%，OECD平均為8.3%。中國香港低水平學生達5.6%，芬蘭為7.7%，美國為18.2%，OECD平均比例為17.8%。

具體來看，上海、香港、新加坡等東亞地區和芬蘭科學成績較好，在科學表現和科學興趣上得分較高，美國則處于科學表現不好但科學興趣不俗的坐標點上，尤其美國學生在自主學習方面處于領先位置（見下表）。

表1 科學素養平均成績與百分位數分布

二、各個國家（地區）取得相應成績的原因分析

（一）上海、香港、芬蘭高成績的原因分析

BBC新聞指出，中國學生在國際測試中的成績是非凡的，這樣的結果表明中國教育體系超越很多西方國家。中國經濟和政治發展為如何教育下一代提供了借鑒。雖然上海和香港的高成績并不能代表整個中國的教育水平，但凸顯了中國現代化的速度及中國學生的努力。一方面，上海是中國內地經濟實力最發達的地區之一，在世界上占有重要經濟地位。上海政府非常重視教育，重視學生科學素質的培養和提高，每年撥付相當數額的資金用于教育事業的發展，提供充足的設施培養學生的科學素質。上海建有科技館、航天博物館、博物館等場館，為學生從小接觸先進科學提供了機會。高科技產業的飛速發展，輿論媒體的積極宣傳，也為社會營造了崇尚科學的導向[5]。

另一方面，上海摒棄了針對少數精英的重點教育模式，采取了一種兼容的教育體制。科學課程是學校教育內容之一，并且在教學過程中減少了死記硬背的教學內容，提倡以學生為中心，注重在課堂上開展各種以解決問題為核心的探究式教學活動。此外，上海學生家長非常關注學生對科學知識、技能的學習，注重培養學生的科學興趣，并盡可能為學生創造條件學習科學知識，如帶學生參觀科技館，為學生提供豐富的參考書，大部分家庭中都有電腦、各類書籍，為學生提供充足的經濟支持和良好的學習環境等。

學生能力國際評價計劃香港中心（HKPISA）曾對PISA結果進行詳細評價，其評價重點關注學生之間差異形成的原因，結果表明學生成功是多種因素共同作用的結果，包括教育資源、教育政策、教育環境、教育過程等各個方面[6]。報告指出，家庭為本的溝通和家庭資源的投入對培育學生的能力發展是非常重要的。家長是學生的第一位老師，家庭環境與學生的成長息息相關，重視教育的家長會在各方面給予學生學習的支持。家長的職業或學歷會對學生的科學素質產生一定的影響。如父親是工程師的孩子可以在生活中增加動手操作的機會，孩子在與家長的溝通互動中有更多機會接觸科學知識，提高解決問題的能力。另外，家庭教育資源對學生的科學素養有很大影響。在HKPISA的報告中明確提出，電腦設備是促進學習不可或缺的工具。基于此報告，香港各學校和社區中心配置了更多電腦設備并執行彈性開放時間，旨在讓社會經濟背景較差的學生在現今信息社會中有均等的學習機會。此外，香港的教育系統還能夠提供優質而均等的教育機會，雖然現在仍然存在“成績分割”現象，不同學校所收學生表現出很大的學習能力差距，但在PISA2012結果中，香港學生的社會經濟地位及文化背景對他們測試的表現影響很小。并且，香港政府在積極采取措施克服教育系統中存在的結構性限制引起的困難，如為學生成績較差的學校提供額外的教學人手，以及設計合適的教學方法與學習策略以滿足學生的不同需要。

芬蘭在PISA等國際測試中的成績一直名列前茅，這樣優異的表現要歸根于別有特色的、所有人都可以享受的終身免費教育、獨特的教學內容和方式及高質量的教師[7]。1919年，芬蘭憲法就明確了為所有國民提供義務免費的基礎教育及由政府提供公共職業教育和高等教育。除了學校教育免費外，政府還為各類社會福利部門提供基金，使學生獲得食物、住房及醫療等多方面的補助。因此，芬蘭教育商業化程度要遠遠低于其他西方國家。另外，芬蘭學校也要提供豐富的教學內容和多樣的教學方式。基礎教育階段的科目包括芬蘭語言學、外語、環境、公民學、宗教和風俗、歷史、社會學、數學、物理、化學、生物、地理、體育、音樂、美術、手工和家庭經濟學。芬蘭實行小班授課，在基礎教育初級階段，一個班由一名教師負責所有科目，之后才由各科專門教師接替。此外，芬蘭的教育重點不是比較學生成績，而是鼓勵和指導學生發揮自己的最大潛能，尊重學生的特殊需求，有的地區還有專門的音樂、美術或體育中學。芬蘭教師具有優良的素質，所有教師都必須擁有碩士文憑，在上崗前要接受大量教育培訓并在某一科目達到合格標準后才有執教資格。由于芬蘭的學校管理是基于信任而非監督，芬蘭教師可以在教學標準范圍內獨立自由地選擇教學方法。正是教師們的熱情和不斷完善的教學方法為終身學習理念樹立了最好的典范。

（二）對美國成績的原因分析

美國在幾次PISA表現中，成績都不盡如人意，為何美國這樣一個在科學技術領域投入巨大并取得令人矚目成就的國家，如今卻經受青年人科學素養表現如此差的困擾。有教育家認為，美國現在教授科學的方法僅僅教給學生關于科學的皮毛，卻不要求他們深入鉆研。也有教育者認為，美國現行科學課程教科書存在缺陷。另一項調查表明，缺乏資金向學生提供足夠的科學試驗工具、科學團體本身的忽視和糟糕的教學等是造成目前狀況的原因[8]。

此外，美國中小學科學教育實踐層面上也存在一些問題。第一，美國政府機構“全國研究委員會”發表報告說，美國中小學目前的科學教育課程設置過于寬泛而不夠深入。課程要求往往注重不相關聯的科學常識，課程設置沒有層次。第二，美國學生基礎知識不夠扎實，但創新精神和能力很強，這種知識與能力的脫節導致美國學生在參加測試時沒有表現出良好的科學素養。第三，美國科學教育實施中過于強調學生中心論，忽視教師的作用。教師只注重培養學生的探究能力，忽視探究的根本目的即基礎知識的學習與掌握。第四，美國沒有統一的評價標準。美國的科學教育評價具有多元性和靈活性等特點，這樣的確有助于學生個性和自主性發展，但無法保證學生在基礎知識等方面的學習效果，無法達到科學教育課程標準的要求。具體比較美國各州的成績，可以發現各州成績有較大差距，如馬薩諸塞州、康乃迪克州的成績要高于OECD平均成績，并遠遠高于美國平均成績，而佛羅里達的平均成績只有485分，這說明美國各州的教育成果仍有很大差距。

三、對中學科學教育的啟示

近年來，世界各地的教育改革都在強調培養學生的高素質能力。世界各國均制定了相應的教育政策，以保障青少年科學素養的逐步提高。美國《國家科學和教育標準》提出：科學標準面向所有學生，具體體現了優秀和平等。我國國務院印發的《全民科學素養行動計劃綱要（2006-2010-2020）》提出對未成年人要“完善基礎教育階段的科學教育，提高學校科學教育質量，使中小學生掌握必要和基本的科學知識與技能，體驗科學探究活動過程與方法，培養良好的科學態度、情感與價值觀”[5]。

英國新聞報道指出，PISA 2012測試再次顯示了東亞學生扎實的知識基礎和卓越的考試能力。獲得優異的成績是所有人追崇的，但如果要在嚴苛的長時間學習、高壓力測試和額外補習之后取得好成績，這樣的教學模式是政府推崇的、學生希望的嗎？相反，英國新聞報道指出在秘魯、阿爾巴尼亞和印度尼西亞這些成績較差的國家中，孩子喜歡上學的比例是最高的[9]。

不可否認，中國上海學生在6級水平的比重明顯領先于絕大多數國家，經合組織認為：“科學素養6級水平的學生是影響未來科技競爭力的高端人才，一個國家達到這一水平的學生比例至關重要，關系到這個國家未來的科技競爭力。”可是，這樣的分數真的能反映能力嗎？從我國長期并未在科學領域取得世界矚目的成就看，中國學生是否具有如此大的優勢有待商榷，畢竟上海一個地區并不能代表中國整體。如果好成績是在高負荷學習下取得的，這樣的過程必然使學生失去應有的閑暇和自主時間，也不會培養出興趣和自學能力，而這兩者對造就一流人才是至關重要的。

相比其他高分國家，我國對知識的掌握已經很重視，但如果只有知識，沒有思考則會出現學而不思則罔的困境，不會對解決生活問題有任何幫助，學生也不會發展較強的科學能力。我國在培養學生科學能力上一直探尋合適的方法，如“做中學”項目在一些地區取得了初步成果，但仍需不斷擴大科學教育課程改革區域，將科學探究切實貫穿科學課堂，讓學生在科學探究中提高能力。

參考文獻：

[1]陸璟.PISA測評的理論和實踐[M].上海：華東師范大學出版社，2013.1.

[2]OECD（2013），PISA 2012 Assessment and Analytical Framework：Mathematics，Reading，Science，Problem Solving and Financial Literacy，OECD Publishing.

[3]朱小虎，陸璟，沈學珺.上海學生PISA奪冠.上海PISA2012結果[J].上海教育，2013（35）：8-11.

[4]PISA 2012 Results.http：//nces.ed.gov/surveys/pisa/pisa2012/index. asp，2014-4-10.

[5]肖偉.基于PISA的15歲學生科學興趣跨文化研究[D].上海：上海師范大學教育學院應用心理學，2010.59-60.

[6]王蕾，焦麗亞.學生能力國際評價項目（PISA）簡介與香港PISA2003評價報告的再評價[J].中國考試，2006（9）：49-56.

[7]周航.芬蘭教育成功的奧秘與面臨的挑戰[J].基礎教育參考，2008（11）：43-47.

[8]李莎.美國中小學科學教育理念與實踐問題研究[D].吉林：東北師范大學，2009.24-26.

[9]Sean Coughlan.Pisa tests：What do we know now？BBC News education correspondent.http：//www.bbc.com/news/business-25205112，2013-12-4.

項目支持：本文獲得教育部人文社會科學研究專項《基礎教育階段技術與設計教育的國際化比較研究》（項目批號：11JDGC026）項目支持。

通訊作者：柏毅