我國科學(xué)素養(yǎng)教育的熱點(diǎn)主題及演進(jìn)研究

袁 媛 朱寧波

（1.遼寧師范大學(xué)教育學(xué)院，遼寧 大連 116029；2.河北師范大學(xué)物理學(xué)院，河北 石家莊 050024）

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確“樹立以提高質(zhì)量為核心的教育發(fā)展觀”.［1］黨和國家教育政策對教育質(zhì)量問題的高度關(guān)注，充分顯示了提高教育質(zhì)量的重大意義.《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011）》指出高中物理的培養(yǎng)目標(biāo)是“進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，……為學(xué)生終身發(fā)展、應(yīng)對現(xiàn)代社會和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎(chǔ)”.基礎(chǔ)教育質(zhì)量的核心就是提高學(xué)生的能力素養(yǎng)，而能力素養(yǎng)的發(fā)展是學(xué)生終身發(fā)展的基礎(chǔ).鑒于能力素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性，筆者以科學(xué)素養(yǎng)為研究的切入點(diǎn)，借助工具軟件CiteSpace動態(tài)、量化地分析我國自2002—2012年10年中科學(xué)素養(yǎng)教育的研究熱點(diǎn)和演進(jìn)路徑.希望本文的研究能為提高我國基礎(chǔ)教育界對包括物理等學(xué)科在內(nèi)的科學(xué)教育的重視，為編制科學(xué)素養(yǎng)能力模型以及進(jìn)一步研制具有國際視野、符合我國國情的基礎(chǔ)教育質(zhì)量評價(jià)體系提供參考.

1 科學(xué)素養(yǎng)教育知識圖譜的構(gòu)建

筆者以科學(xué)素養(yǎng)為主題詞，檢索范圍為教育類核心期刊，在CNKI數(shù)據(jù)庫內(nèi)進(jìn)行檢索，獲取了2002—2012年連續(xù)10年的文獻(xiàn)題錄，共計(jì)1039篇文獻(xiàn)（2014年1月檢索）.本文利用這1039篇文獻(xiàn)作為圖譜分析的數(shù)據(jù)源，利用美國德雷賽爾大學(xué)陳超美教授研發(fā)的知識圖譜可視化工具軟件CiteSpace來繪制科學(xué)素養(yǎng)教育的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜（見圖1）.

為提高圖譜的辨識度，對高頻關(guān)鍵詞科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行了隱蔽.當(dāng)前圖譜包括節(jié)點(diǎn)37個(gè)，連線59條，突現(xiàn)節(jié)點(diǎn)2個(gè).節(jié)點(diǎn)通常表征為引文年輪，節(jié)點(diǎn)向外延伸的圓圈描述了關(guān)鍵詞共被引的時(shí)間序列.圓圈相應(yīng)顏色的寬度代表對應(yīng)年份節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵詞被引用次數(shù)的多少.連線的寬度和其相應(yīng)的共引系數(shù)成正比，連線的顏色代表共引值首次達(dá)到所設(shè)定的閾值的時(shí)間年份.通過導(dǎo)出關(guān)鍵詞信息匯總表（Network Summary Table）獲得了節(jié)點(diǎn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，并依據(jù)被引頻次將前20項(xiàng)列表顯示（見表1）.

圖1

表1

續(xù)表

2 科學(xué)素養(yǎng)教育知識圖譜的分析

2.1 科學(xué)素養(yǎng)教育的研究熱點(diǎn)

筆者運(yùn)用CiteSpace的知識聚類自動識別功能對科學(xué)素養(yǎng)教育的研究主題進(jìn)行初步探察，得到自動標(biāo)識為#0、#1、#2的3個(gè)聚類.圖譜的模塊性q（Modularity）為0.2664，q＞0.1，說明圖譜具有一定的模塊板，聚類具有一定區(qū)分度，但q數(shù)值不大說明模塊性不大，聚類節(jié)點(diǎn)相對集中，即施引文獻(xiàn)研究的問題相對集中.除聚類外，關(guān)鍵詞是捕捉某一領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的另一個(gè)判據(jù).參考自動產(chǎn)生的3個(gè)聚類，再根據(jù)表1中高頻和強(qiáng)中心性關(guān)鍵詞進(jìn)行同義詞、近義詞的合并處理，剔除外延較大無專指性的關(guān)鍵詞后，進(jìn)一步結(jié)合二次文獻(xiàn)內(nèi)容分析，確定研究熱點(diǎn)集中于3個(gè)領(lǐng)域：科學(xué)素養(yǎng)教育的現(xiàn)狀研究、科學(xué)教育與科學(xué)課程的理論研究、公民科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)及大眾科學(xué)傳播研究.

我國科學(xué)素養(yǎng)教育在研究對象方面主要分為基礎(chǔ)教育階段學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和公民科學(xué)素養(yǎng)兩方面.下面從不同研究對象的視角展開對研究熱點(diǎn)的分析.

（1）以基礎(chǔ)教育階段“學(xué)生”科學(xué)素養(yǎng)為研究對象的熱點(diǎn)分析.

19世紀(jì)下半葉隨著初等義務(wù)教育在西方國家的普及，及工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的需要，科學(xué)教育進(jìn)入中小學(xué)，成為學(xué)校教育內(nèi)容的一個(gè)必要組成部分.1978年3月全國科學(xué)大會上，鄧小平同志指出“必須大力發(fā)展科學(xué)研究事業(yè)和科學(xué)教育事業(yè)，大力發(fā)揚(yáng)科學(xué)技術(shù)工作者的革命積極性”.［2］自此，開啟了我國教育界對科學(xué)教育本體論、認(rèn)識論、方法論研究的大幕.

20世紀(jì)國際科學(xué)教育改革將人們引向科學(xué)課程體系的研究和反思.科學(xué)課程是科學(xué)教育的載體.自19世紀(jì)斯賓塞倡導(dǎo)實(shí)現(xiàn)“完滿生活”為目標(biāo)的科學(xué)課程，到赫胥黎“科學(xué)都是從經(jīng)驗(yàn)開始”的以實(shí)驗(yàn)為主、重視科學(xué)方法的科學(xué)課程，再到杜威“方法優(yōu)先于事實(shí)材料”思想指導(dǎo)下的發(fā)展兒童反省思維的科學(xué)課程，以至20世紀(jì)后半葉基于“探究”和“過程”思想的建構(gòu)主義科學(xué)課程，它們都對我國科學(xué)課程體系的建設(shè)產(chǎn)生過重要的影響.自2001年我國新一輪基礎(chǔ)教育課程改革之始，科學(xué)課程的價(jià)值取向、科學(xué)課程的模式選擇、科學(xué)課程的目標(biāo)變革、科學(xué)課程的內(nèi)容革新、科學(xué)課程的結(jié)構(gòu)發(fā)展、科學(xué)課程學(xué)習(xí)方式的改進(jìn)，無不牽動著我國科學(xué)教育研究者和實(shí)踐工作者的研究興趣.然而，通過知識圖譜的分析，發(fā)現(xiàn)科學(xué)課程熱烈研究的背后，卻呈現(xiàn)出只關(guān)注理論思辨，缺乏實(shí)踐跟進(jìn)的窘迫.

科學(xué)素養(yǎng)評價(jià)是科學(xué)教育質(zhì)量監(jiān)控的重要方法與手段.國際教育成就評價(jià)協(xié)會（IEA）實(shí)施的第3次國際數(shù)學(xué)和科學(xué)研究項(xiàng)目（TIMSS）以及經(jīng)合組織（OECD）發(fā)起的國際學(xué)生評價(jià)項(xiàng)目（PISA）是國際上最具影響力的未成年人科學(xué)素養(yǎng)測評項(xiàng)目.我國學(xué)者對這兩個(gè)項(xiàng)目有較多的研究，然而，筆者發(fā)現(xiàn)這些研究多集中在對評價(jià)體系的解讀與引鑒上，而在此基礎(chǔ)上的本土化實(shí)踐研究非常少.這與我國在相關(guān)領(lǐng)域成果積累少，缺乏大型教育研究項(xiàng)目的規(guī)劃、管理、實(shí)施以及質(zhì)量保障方面的科學(xué)管理和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)有關(guān).

（2）以公民科學(xué)素養(yǎng)為研究對象的熱點(diǎn)分析.

2006年，國務(wù)院頒布《全民科學(xué)素質(zhì)行動計(jì)劃綱要（2006—2010—2020年）》（簡稱《科學(xué)素質(zhì)綱要》），明確提出“科學(xué)素質(zhì)是公民素質(zhì)的重要組成部分…….提高公民科學(xué)素質(zhì)，對于增強(qiáng)公民獲取和運(yùn)用科技知識的能力、改善生活質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展，對于提高國家自主創(chuàng)新能力、建設(shè)創(chuàng)新型國家、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展、構(gòu)建社會主義和諧社會，都具有十分重要的意義.”［4］除了明確公民科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的重要性之外，《科學(xué)素質(zhì)綱要》還提出制定《中國公民科學(xué)素質(zhì)基準(zhǔn)》的設(shè)想，這使公民科學(xué)素養(yǎng)評價(jià)體系的建設(shè)工作成為一個(gè)時(shí)期的研究重點(diǎn).通過二次文獻(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)在教育學(xué)領(lǐng)域內(nèi)對公民科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的主要興趣點(diǎn)集中在社區(qū)和家庭對提高未成年人科學(xué)素養(yǎng)作用的研究上，重點(diǎn)關(guān)注兩個(gè)議題——推進(jìn)校內(nèi)外未成年人科學(xué)教育整合和關(guān)注提高農(nóng)村未成年人科學(xué)教育水平和質(zhì)量.而目前分析來看，無論是公民科學(xué)素養(yǎng)的監(jiān)控評估，還是基礎(chǔ)教育學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的評價(jià)都還沒有完整的評價(jià)指標(biāo)體系，這方面需要充分關(guān)注，進(jìn)一步加快研究步伐.

2.2 科學(xué)素養(yǎng)教育的研究演進(jìn)

通過對關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次、中心性與突現(xiàn)率的綜合考察，筆者將9個(gè)具有代表性的關(guān)鍵詞進(jìn)行演進(jìn)分析，分別為科學(xué)知識、科學(xué)教育、科學(xué)課程、培養(yǎng)學(xué)生、學(xué)生、引導(dǎo)學(xué)生、小學(xué)生、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐能力.通過引文歷史（Citation history）輸出這9個(gè)關(guān)鍵詞的“頻次——時(shí)間”變化圖線，結(jié)合二次文獻(xiàn)法，厘清我國科學(xué)素養(yǎng)教育的研究演進(jìn)和發(fā)展路徑.

突現(xiàn)詞是指出現(xiàn)頻次突然增長的專業(yè)術(shù)語，從表1可知圖譜中有兩個(gè)突現(xiàn)詞——“學(xué)生”（Burst＝2.49）和“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”（Burst＝2.86）.突現(xiàn)詞是某個(gè)研究領(lǐng)域前沿問題的突出代表，筆者結(jié)合“學(xué)生”和“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”兩個(gè)突現(xiàn)詞的施引文獻(xiàn)進(jìn)行分析，探測科學(xué)素養(yǎng)教育研究的前沿演進(jìn).

（1）圍繞突現(xiàn)詞“學(xué)生”的研究.

以突現(xiàn)詞“學(xué)生”為中心，將關(guān)鍵詞“培養(yǎng)學(xué)生”、“引導(dǎo)學(xué)生”、“學(xué)生”及“小學(xué)生”綜合考察，發(fā)現(xiàn)這些關(guān)鍵詞幾乎都出現(xiàn)在2007年之后（圖2所示）.這在一定程度上反映出，學(xué)界對于科學(xué)素養(yǎng)研究的關(guān)注點(diǎn)向教育要素中的學(xué)生要素轉(zhuǎn)向.隨著課程改革的深化，課程理念、教育關(guān)系等方面都在發(fā)生著變化.在教育的眾多微觀關(guān)系中，師生關(guān)系是教育關(guān)系的核心，權(quán)利模式的師生關(guān)系向教育意向的師生關(guān)系的轉(zhuǎn)變意味著學(xué)生“身份”得到確認(rèn)，為了順應(yīng)這種教育范式的轉(zhuǎn)變，教育學(xué)界也更多地從學(xué)生的視角觀察和思考科學(xué)教育的問題.

除了由于教育范式的轉(zhuǎn)變造成關(guān)鍵詞突現(xiàn)的原因外，筆者分析這一情況還可能是軟件算法引起的.以篇名為科學(xué)素養(yǎng)并包含學(xué)生字段，在CNKI中檢索2002—2012年間的教育類核心期刊論文，檢索結(jié)果為27篇，通過人工篩選發(fā)現(xiàn)其中7篇文獻(xiàn)出現(xiàn)在2007年以前，說明對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)教育的關(guān)注早在2007年以前就有，但沒有偵測到.這可能是由于關(guān)鍵詞（Author Keywords）中沒有出現(xiàn)學(xué)生字段，則無法繪制出相應(yīng)年份的引文歷史曲線，從而有一定的數(shù)據(jù)遺漏.

圖2

（2）圍繞突現(xiàn)詞“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的研究.

“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”是突現(xiàn)率最高的關(guān)鍵詞，這說明近期對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究增長速度很快（如圖3）.面對科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，各國都在不斷地審視和反思本國的科學(xué)教育.雖然各國的具體國情和文化背景不同，但基本目標(biāo)都是將科學(xué)教育從以知識為中心轉(zhuǎn)向以能力為中心，特別是動手操作能力和實(shí)踐能力拓展.美國著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者費(fèi)因曼（Richard Feynman）認(rèn)為：“在對科學(xué)的學(xué)習(xí)中，你學(xué)會通過實(shí)驗(yàn)和誤差來處理問題，養(yǎng)成一種獨(dú)創(chuàng)精神和自由探索精神，這比科學(xué)本身的價(jià)值更大.”［5］無論是近代科學(xué)由實(shí)驗(yàn)歸納科學(xué)理論；還是現(xiàn)代科學(xué)由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證科學(xué)理論；雖然科學(xué)研究方法不同，但實(shí)驗(yàn)始終是科學(xué)最重要的部分.由此可見，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能和優(yōu)勢是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的核心課題.

圖3

3 反思和建議

基礎(chǔ)教育階段正是學(xué)生身心發(fā)展的關(guān)鍵期，是接受科學(xué)教育，形成正確科學(xué)觀的重要節(jié)點(diǎn).分析科學(xué)素養(yǎng)教育的研究熱點(diǎn)與演進(jìn)是各國科學(xué)教育改革的旨趣.盡管提高科學(xué)素養(yǎng)已成為我國科學(xué)課程及各理科課程教育改革的核心目標(biāo)，而目前我國仍未取得顯著的研究成果.通過本文研究，筆者認(rèn)為要提供我國基礎(chǔ)教育階段科學(xué)教育水平以及學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，就必須關(guān)注以下幾個(gè)方面內(nèi)容.

3.1 重視學(xué)生認(rèn)識的價(jià)值

今天科學(xué)教育正逐漸確立“學(xué)生認(rèn)識的價(jià)值具有重要地位”的觀念.這一認(rèn)識取向的轉(zhuǎn)變也必然促使科學(xué)教育中的師生關(guān)系的轉(zhuǎn)向.有研究發(fā)現(xiàn)，師生關(guān)系是影響學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提高的核心要素，“師生關(guān)系差”嚴(yán)重阻礙了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展.［6］在傳統(tǒng)的科學(xué)教學(xué)活動中，經(jīng)常可見教師單向的語言獨(dú)白，缺乏學(xué)生對認(rèn)識的表達(dá)，學(xué)生對世界“建構(gòu)”的價(jià)值被忽視.這嚴(yán)重阻礙了學(xué)生對他們所際遇的世界的理解，阻礙了師生交往的實(shí)現(xiàn)，更談不上共同發(fā)展.保羅·弗萊雷（Paulo Freire）認(rèn)為“沒有對話就沒有交往，而沒有交往就不可能有真正的教育”，對話是人性化關(guān)系最好的體現(xiàn).科學(xué)教育應(yīng)通過對話，使教師和學(xué)生相互理解并集體創(chuàng)造學(xué)科與生活，應(yīng)不斷強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)識的表達(dá)和教師對學(xué)生的沉默傾聽，從而使教師更多地理解學(xué)生，學(xué)生更多地理解身處其中的生活世界，并基于自身價(jià)值對科學(xué)世界進(jìn)行建構(gòu)，從而擁有更多可以拓展其生活機(jī)會的科學(xué)能力.

3.2 關(guān)注學(xué)生的生活體驗(yàn)

當(dāng)前科學(xué)教育目標(biāo)取向由單純強(qiáng)調(diào)學(xué)生對特定課程內(nèi)容的掌握轉(zhuǎn)向關(guān)注學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的知識與技能在新情境下解決現(xiàn)實(shí)問題的能力.而這種將所學(xué)推及其他的能力，需要在以生活世界為根基的科學(xué)世界中逐步構(gòu)建形成.生活世界是一個(gè)最基礎(chǔ)的、最有活力的世界，是人類一切知識和認(rèn)識的前提和基礎(chǔ).科學(xué)世界源于生活世界，卻又獨(dú)立于生活世界，它在發(fā)展中逐漸形成自身的邏輯，但它反過來會影響生活、改變生活.既然學(xué)生的生活世界和科學(xué)世界水乳交融，科學(xué)教育就不能忽視學(xué)生所面對的生活問題，忽視學(xué)生自我心靈世界.科學(xué)教育必須從與學(xué)生關(guān)系密切的生活世界、學(xué)生關(guān)注的實(shí)際問題出發(fā)，將科學(xué)知識轉(zhuǎn)換為學(xué)生所感興趣的生活經(jīng)驗(yàn)，把科學(xué)問題變成學(xué)生的個(gè)人問題，通過這種方式激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知興趣.

3.3 聚焦“關(guān)于科學(xué)的知識”的教育

筆者發(fā)現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)與高頻關(guān)鍵詞“科學(xué)探究”（Freq＝61）、“科學(xué)精神”（Freq＝47）、“科學(xué)方法”（Freq＝29）、“科學(xué)態(tài)度”（Freq＝16）等密切相關(guān)，也就是說科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵應(yīng)囊括以上關(guān)鍵詞所涉及的內(nèi)容要素.PISA2006認(rèn)為科學(xué)素養(yǎng)應(yīng)同時(shí)包含“科學(xué)知識”和“關(guān)于科學(xué)的知識”，前者是對基本科學(xué)概念和科學(xué)理論的理解；后者是對科學(xué)本質(zhì)的理解.對科學(xué)本質(zhì)的理解是科學(xué)素養(yǎng)的核心內(nèi)容之一，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)良好的理解可以促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展.將科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會學(xué)融入科學(xué)教學(xué)，使學(xué)生了解科學(xué)知識形成的過程、理論變革的因素與社會文化的貢獻(xiàn)等，有利于啟發(fā)學(xué)生思想的情境脈絡(luò)，促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵的理解，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

1 國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）［DB/OL］.教育部門戶網(wǎng)站http：/www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe- 177/201008/93785.html，2013.12.

2 全國科學(xué)大會（1978年3月18－31日）［DB/OL］.中國共產(chǎn) 黨 新 聞 網(wǎng) http：//dangshi.people.com.cn/GB/151935/176588/176597/10556237.html，2013.12.

3 王素.聯(lián)合國教科文組織對科學(xué)教育若干重要問題的政策建議［J］.教育發(fā)展研究，2009（12）.

4 全民科學(xué)素質(zhì)行動計(jì)劃綱要（2006—2010—2020年）［J］.時(shí)政文獻(xiàn)輯覽，2007（5）.

5 邢紅軍，陳清梅.從知識中心到方法中心：科學(xué)教育理論的重大轉(zhuǎn)變［J］.首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011（12）.

6 賴曉琴.廣西少數(shù)民族地區(qū)高中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)研究［D］.西南大學(xué)，2007：111.