基于生活情境的中學生環境科學素養調查

孫 燁

（天津市耀華中學）

一、引言

公民的環境科學素養是國家可持續發展的基石[1]。中學生關系著國家的未來，提高青少年環境科學素養將是各個國家教育的關鍵目標[2]。中學生的科學素養已有一些研究報告發表[3]。但對中學生的環境科學素養的調查研究還有待開展。

根據《國家環境與健康行動計劃 2007—2015》，2013年10月中國環境保護部發布《中國公民環境與健康素養（試行）》，對環境科學素養提出了在理念、知識與技能等方面的基本要求[4]。經濟合作與發展組織（OECD）的學生能力國際評估項目(Programme for International Student Assessment,PISA) 則是目前廣為應用的科學素養評價體系[5]。基于PISA框架和中國對公民環境素養的要求，對中學生的環境科學素養進行調研很有必要。

評價作業設計需選擇日常生活中的情境，而不應是課堂知識的背記或專業科學家的工作情境。環境關系著每一個人的生存狀況。針對環境問題進行調研，能夠反映出中學生在生活情境中，對環境問題的理念、應用科學知識來解釋人為的或自然的環境現象并進行判斷，以及對于個人、科技、社會和自然的關系的思考，從而鮮活地顯現出他們的環境科學素養。

《中國公民環境與健康素養（試行）》將合理處置生活垃圾、注意有害物帶來的污染與健康危害的知識與技能，作為對公民環境素養的基本考量。除了人們通常認知的廢電池、廢熒光燈等有害物，前期調研發現聚氯乙烯塑料（PVC）廢棄物具有潛在危害性[6]。PVC是垃圾焚燒時生成二惡英的主要反應劑[7]，所含氯元素和有害添加劑（如鄰苯二甲酸鹽等增塑劑、鉛鹽類熱穩定劑）的釋出，也嚴重危害環境和人類健康[8]。在我們的生活中，PVC制造的產品又無處不在。對這種表面上和人們觀念上不具有環境危害的隱性有害物的合理處置，需要較高的綜合環境素養。

因此，對生活廢棄物的合理處置、對環境有害物的認知和處置行為，還有保護環境的責任感和有序參與，是公民環境科學素養的極具說服力的表征，特別對中學生而言，是他們從生活走向科學、從科學走向社會的最切實途徑[9]。

二、調查與研究

根據OECD-PISA評價體系和《中國公民環境與健康素養（試行）》的要求，將中學生的環境科學素養調查模型分為3個維度：環境科學概念、科學方法和技能、理念與態度；又各分為3個層次：理解、應用、解決問題。

基于表1的框架，針對生活廢棄物處置、有害物帶來的污染與健康危害、有序參與環保等問題的理念、知識與技能，設計了有七組問題的問卷，從2012年到2013年，對中學生為主的群體進行調查。調查涵蓋天津市9個區縣的16所普通中學、6所中專或職業專科學校各個年級的學生，同時對幾十個社區的居民進行了同樣調查作為參照。共回收問卷1096份，其中有效問卷970份，有739位中學生和214位居民。部分采取訪談式調研，能更真實地體現受訪者的認知、行為和意愿。采訪的17位環境管理和研究機構的專業人士具有較多的環境科學知識，這部分調研結果不計入對調研結果的分析。

表1 中學生環境科學素養的調查模型

三、結果與討論

（一）中學生對有害物質二惡英的認知和判斷

二惡英是迄今為止人類發現的最強毒性物質，毒性比氰化鉀還要強一千倍。對二惡英及其危害性的了解，反映出關于環境與健康有毒有害物的概念或知識。

1.二惡英的危害性和來源

對二惡英及其危害性有所了解的男生為33.2%，女生為26.9%。初中組平均為28.8%，高中組平均為30.8%。說明隨教育程度的提高，有關環境與健康有毒有害物的科學知識在逐步增長。對居民進行了同一調查，居民按年齡分 <30歲、30—60歲和>60歲三個組，對二惡英及其危害性有所了解的分別為44.4%、48.6%、25.7%，平均為43.5%，明顯高于中學生的30.0%。說明中學階段的環境科學教育尚有待加強。

二惡英極少自然形成，也很難工業合成，垃圾焚燒是產生二惡英的主要來源[10]，這也是垃圾焚燒引發一些環境公眾事件的重要原因。對二惡英主要來源的判斷，不僅需要一定的科學知識，還要辨別探究所需的科學證據。中學生大多知道或判斷出二惡英的產生是人類活動對自然改變的結果。從初一到高三，認為垃圾焚燒是二惡英的主要來源的分別占65.3%、57.1%、47.4%、51.5%、53.5%、57.6%。作為對比，居民年齡 <30歲、30歲-60歲，>60歲三個組的正選比例分別為44.0%、41.8%、33.3%。中學生的正選率高于居民。其次，有約1/4強的受訪者認為是工業生產的，從初一到高三分別占21.5%、26.0%、31.6%、30.0%、13.7%。只有約5%的受訪者認為是自然生成的。另外，有約15%的中學生和約25%的居民不能確定。正選比例曲線呈V字型，是因年齡增長，思維的發散性開始增長，但隨著科學知識和分析能力的增強，判斷能力也隨之增強。

2.二惡英生成途徑

PVC是垃圾焚燒時生成二惡英的主要反應劑[11]。研究表明，每單位PVC焚燒所產生的二惡英，是煤炭、木材、石油和PP、PE等塑料的幾倍到幾十倍[12]。通常情況下只有專業人員才了解二惡英的生成機理。因此，一些典型物質如木材、煤炭、石油、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PB）、PVC等的焚燒，要正確判斷哪一種產生二惡英最多，就需要具有多氯代烷類大多是劇毒物質的概念和化學反應的一般知識，確定所需要的證據——所焚燒物質和標的生成物的基本化學組成，再依據證據作出評估。調研結果如表2所示。認為PVC焚燒產生二惡英最多的是中學生，從初一到高三年級分別為36.4%、19.3%、23.7%、31.1%、27.3%、27.4%，平均為28.0%。三個年齡組居民平均為36.3%，正選率高于中學生。其次被認為焚燒產生二惡英最多的物質是PB，中學生占11.8%，居民占11.5%，兩者幾乎相同。較多中學生選擇了答案“不清楚”，占20.0%；三個居民組分別為24.0%、41.8%、39.1%，平均為38.1%。

通過訪談了解到，絕大多數同學并不知道二惡英的化學名稱四氯代二苯并二惡英，或它的分子結構C12H4Cl4O2，也不了解其生成機理，但是由所學化學知識，知道氯代芳烴類和多氯代烷烴大多具有毒性，由此判斷出含有Cl和C元素的PVC塑料生成二惡英最多，其次選擇含有芳烴結構的PB塑料，顯示已具備一定的運用科學知識和科學方法的能力。

表2 學生和居民對各種物質焚燒產生二惡英的認知（%）

（二）中學生對PVC塑料的識別能力

PVC處置不當是生成二惡英的主要生成源。識別是分揀和合理處置PVC的前提。因此，對PVC的識別是對運用科學技能、解決生活中的環境科學問題的一個很有意義的表征，而且這一考察是解決PVC塑料環境危害問題的有價值的參考。中學生認為自己能識別的占16.0%，部分能識別的占45.3%，不能識別的占38.7%；居民認為自己能識別的占6.5%，部分能識別的占39.3%，不能識別的占54.2%。

PVC塑料制品通常加有30%-50%的各種添加劑，種類繁多，形態各異，比較難識別。詢問制塑專業人士，回答是單憑感官難以全部識別，甚至塑料回收和加工企業都講只能部分識別。認為自己能夠識別PVC塑料的受訪者，大多指的是灰色的硬PVC管材，而不是包括薄膜、人造皮革、提袋、各種箱包盒夾等的PVC制品全部。但無論回答“識別”或“部分識別”，都顯示出對PVC塑料的感官性狀有一定了解，并用以解決實際生活中的科學問題。中學生能識別和部分能識別的比例都高于成人，反映了他們對生活中新事物的敏感和對技術產品的關注。

（三）中學生對生活廢棄物的處置態度

使生活廢棄物減量化、資源化、無害化是合理處置生活廢棄物的三原則，是公民環境科學素養的基本考量。利用現有渠道將有一定經濟價值的生活廢棄物回收，就是符合三原則的合理處置途徑。

1.中學生出售生活廢棄物的情況

受訪的739名中學生中，有615人將廢舊物資回收部門回收的一些生活廢棄物收集并賣掉，占受訪總數的83.2%；有91人不清楚家庭是否賣廢品，有52人不賣廢品。不賣和不清楚實質都是沒有關注生活廢棄物的合理處置，占總數的16.8%。6個年級的學生收集賣掉固廢的比例分別為78.5%、84.9%、86.8%、78.0%、85.2、89.0%，總的趨勢是隨年級的升高而增加。受訪的214名居民中，有19人不賣廢品，有4人不清楚。年齡<30歲、30-60歲、>60歲的三個組收集賣掉固廢的比例分別為86.1%、89.7、94.3%，平均為89.3%。

中學生收集賣掉固廢的比例雖然低于居民，特別是低于老年人，但這是生活經驗的必然。中學生在目前緊張的學習壓力下和空前豐富的物質生活與多彩的文化生活中，能夠有83.2%的人（和成年人的比例差只有6%），對生活廢棄物的合理處置予以關注或有所實際行動，已經是非常難能可貴了（詳見表3）。

表3 學生和居民分揀出售固廢的情況（%）

2.中學生分揀生活廢棄物中環境有害物的情況

分揀生活廢棄物中的環境有害物，既體現了對環境問題的認知，更體現了對環境問題的態度和行為。中學生中曾有過揀出廢電池行為的占56.7%，曾揀出廢燈管的占23.8%，曾揀出PVC的占12.3%。有分揀行為的比例大體是隨年級增加而增加，顯示了環境科學素養隨教育程度提高而提高的基本趨勢。

男女生之間，女生曾經揀出廢電池的比例較高（58.6%/54.8%），而男生揀出廢燈管和PVC的比例較高（24.8%/22.8%，15.3%/9.4%）。總體而言，有分揀有害物行為的女生比例略高于男生（69.6%/65.9%）。揀出廢電池和廢燈管的行為都沒有持續，主要是因為沒有回收點，其次是感到這樣做沒有意義，而且麻煩。分揀PVC的比例較低，是因為在觀念上沒有把它作為環境有害物看待。揀出PVC廢棄物的，主要是作為固廢出售。認識到PVC對環境和健康的危害后，許多受訪者都表示了將之分揀出來的意愿。2/3的中學生具有揀出這些生活廢棄物中的環境有害物的認知和一定的實際行動，是非常可喜的，這是開展將生活廢棄物減量化、資源化、無害化工作的良好基礎。

（四）中學生參與環保工作的意愿

國家發布的環境與健康基本理念是：良好的環境是生存的基礎，每個人都有責任。中學生中愿意帶動全家開展分揀回收PVC等生活廢棄物中有害物行動的占61.8%，表示“看情況”的占29.1%，表示不愿意的占9.1%。參與回收環境有害物意愿的調查結果顯示的變化趨勢值得關注：科學基本素養和社會責任感初期隨教育程度的提高而提高，到達一個階段后會趨于平緩，初中二年級就是這個關鍵點。在此之后，青少年思維的發散性、批判性、辯證性增強，就如這項調查所呈現的，參與意愿在初二之后隨年級的升高反而呈下降趨勢，到高三成為最低點。而年級越高，選擇“看情況”的比例越高，到高三達到最高的45.2%。他們開始認識到分揀回收生活廢棄物中有害物的工作是一項復雜的社會工程，需要多方面的協調努力，而不是單憑個人熱情就能做成的，因此，越來越多的同學認為要“看情況”來決定參與與否，這顯示了逐漸增強的獨立思考和較全面判斷問題的能力(詳見表4)。

表4 中學生帶動全庭分揀有害物的意愿調查（%）

四、結論與思考

調研模型中，環境科學概念涉及二惡英的危害、二惡英的來源、環境有害物的分揀三項考察；科學方法和技能涉及物質焚燒產生二惡英、PVC塑料識別、環境有害物的分揀三項考察；理念與態度涉及廢棄物合理處置、分揀有害物的實踐、參與并帶動家庭參與環保工程的三項考察。將考察結果按環境科學概念、科學方法和技能、理念與態度三個維度的正選值疊加，可清晰地展現出環境科學素養三維度與中學教育程度即年級的關系，大體上都是隨年級的升高而提高。疊加后的數據按均方差連線，可以發現概念、技能、理念三個維度與年級a間均有Wi = kia + Ci形式的關系，而總的環境科學素養S與年級間具有線性關系，可表示為：S = ak∑Wi + ∑Ci

中學生與居民相比，環境科學知識積累較低，但對生活中新事物和新技術更為敏感和關注，總的環境科學知識正選率略高于受訪居民組。中學生運用所學科學知識去分析和判斷問題的能力與成人沒有明顯差別。特別是對于多種物質焚燒產生二惡英的問題，在不知道二惡英化學結構和生成機理的情況下，有28%的受訪中學生能由所學氯代芳烴或烷烴大多具有毒性的化學知識，判斷出含有Cl和C元素的PVC生成二惡英最多。其次，選擇含有芳烴結構的PB塑料，表現出運用所學知識、辨別探究問題所需的科學證據并作出判斷的能力。男女學生之間在大部分問題上沒有可被注意的差異，只是女生在知識積累性方面略強而男生在獨立思考方面略強。隨年級的升高，思維的辯證性和發散性也增加，顯示出獨立思考和綜合考慮問題的能力的提升。

中學生的環境科學知識、技能、理念三個維度都隨教育程度的提高而提高，總的環境科學素養與年級之間有良好線性關系S = ak∑Wi + ∑Ci。有2/3的受訪中學生有過分揀出生活廢棄物中的環境有害物的行為，90%以上的受訪中學生表達了參與或看情況參與分揀回收生活廢棄物中有害物的意愿，體現了他們對環境和健康問題的正面認知和愿意付諸行動的態度，這將是開展這方面工作的重要參考。

中學生對環境與健康有害物的知識、生活廢棄物處置、有害物及隱性有害物識別、分揀有害物實踐、參與環境工程意愿能夠反映出他們對環境問題的理念、應用科學知識解釋人為的或自然環境現象以及對于個人、科技、社會和自然關系的思考。

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