高中生科學素養調查研究

趙欣宇+周琰

（1聊城一中；2聊城大學 教科院，山東 聊城 252059）

摘 要： 選取236名高中生為被試，對其科學素養進行調查。結果發現：高中生在科學觀問卷的五個維度的得分由低到高分別為：科學的公眾性、科學的動態性、科學的客觀性、對科學的態度、科學的有限性。不同性別、不同年級、不同學業水平的高中生在科學觀問卷的部分維度上存在顯著差異。高中生在科學知識問卷的得分率較高，但在科學方法問卷的得分率較低。在實證調查的基礎上，分析問題產生的原因，并提出有針對性的建議和對策。

關鍵詞： 科學素養 高中生 科學教育

一、問題提出

科學技術的飛速發展帶來了學習和生活方式的巨大變革，使科學素養的重要地位日益凸顯。科學素養是與科學有關的知識、能力和思維習慣的修養。有科學素養的人要對科學內容、科學本質、科學與社會的相互關系有基本的了解，要具有應用科學知識、解決科學問題的基本能力，具有科學情感態度和價值觀[1]。國內科學素養測查一般包含三個組成部分，即對科學知識、科學研究的過程和方法及科學技術對社會和個人產生的影響的了解程度。我國幾次大規模科學素養調查結果表明：公眾科學素養水平還較低，與發達國家（歐盟國家、美國和日本）相比仍處于落后地位；公眾科學素養發展狀況不平衡；迷信程度依然嚴重；公眾科學素養的提高速度遠不及我國經濟發展增長的速度[2]。在國內公眾科學素養大規模調查中，被試年齡跨度為18歲到69歲。目前，對于高中生科學素養的研究尚顯薄弱。高中生是未來國家建設的主力軍，是未來科學研究的后備力量，其科學素養對國家未來科技發展和個人生活質量提升均具有重要影響，因此對高中生科學素養進行研究有著重要意義。

二、研究方法

1.被試

選取聊城一中的236名高中生進行問卷調查，去掉無效問卷后，有效被試為229人。其中高一學生115人，高二114人；男生129人，女生100人。

2.研究工具

研究工具包括三部分。第一部分選自孫燕青的“科學觀問卷”。該問卷測查科學的動態性、有限性、客觀性、公眾性及被試的科學態度等。問卷采用Likert五點計分，要求被試說明對有關科學的各種表述的同意程度。已有研究表明該問卷具有良好的信效度指標[3]。第二部分為“科學知識問卷”，選自中國公眾科學素養問卷中的題目，通過判斷“地心的溫度非常高”、“電子比原子小”等十個問題的對錯考查學生對科學知識的了解程度。第三部分為“科學方法問卷”，考查學生對科學研究過程和方法的理解，如選擇：“認真細致的分析和解釋可以彌補觀察步驟的缺失”、“在下列給出的四種研究內容中選出一個最適合實驗法探究的內容”等問題考查學生對觀察法、實驗法等科學方法的理解和運用。

3.研究過程

在班主任的協助下，采用集體施測方式完成問卷調查，所需時間大約20分鐘。

4.數據統計分析

采用SPSS20.0進行數據統計分析。

三、調查結果

1.科學觀問卷的調查結果

被試在科學觀各維度得分的平均數和標準差如下：科學的動態性（4.18±0.47）、科學的有限性（3.38±0.56）、科學的客觀性（4.07±0.46）、科學的公眾性（4.21±0.52）、科學態度（3.57±0.70）。

為了解被試在科學觀問卷上得分的性別差異和年級差異，進行獨立樣本T檢驗，結果如表1所示：男生在科學態度維度的得分顯著高于女生，其余維度不存在顯著性別差異；高一學生的科學公眾性得分顯著高于高二學生，其余維度不存在顯著差異。

為比較不同學業成績的高中生在科學觀問卷得分的差異情況，選取三次統考中的物理、化學、生物成績，把總分居于前15%的學生劃分為高分組，后15%的學生劃分為低分組，其余學生為中等成績組。以科學觀各維度得分為因變量，以成績類型為自變量進行單因素方差分析。結果如下：科學的動態性（F=4.557，P=0.011）、科學的有限性（F=0.03，P=0.97）、科學的客觀性（F=8.167，P=0.000）、科學的公眾性（F=1.88，P=0.155）、對科學的態度（F=17.241，P=0.000），即在科學的動態性、客觀性和科學態度三個維度上存在顯著差異。進一步事后檢驗結果表明：在動態性維度上，成績優秀的學生得分顯著高于成績中等的學生；在客觀性維度上，成績優秀的學生得分顯著高于成績中等和成績差的學生；在科學態度維度上，成績優秀的學生得分顯著高于成績中等和成績差的學生。

2.科學知識問卷的調查結果

在科學知識問卷的十個題目中，全體學生的得分正確率分別為：95.7%、90.5%、83.5%、73.2%、76.6%、89.2%、96.5%、91.8%、98.7%、90%。除第四題（激光因匯聚聲波而產生）和第五題（電子比原子小）正確率低于80%以外，其余題目總體得分率較高。

3.科學方法問卷的調查結果

四個問題的得分正確率分別為：26.4%、12.1%、61.9%、10.4%。正確率都較低，即使在成績優秀的學生中，四個問題的正確率僅為：46%、13%、79%、13%，反映出學生對科學研究過程和方法的理解不容樂觀。

四、討論

1.高中生科學觀問卷的調查結果分析

調查發現，高中生在科學的公眾性維度得分最高，其次是科學的動態性、科學的客觀性、對科學的態度，在科學有限性維度得分最低。調查結果反映出高中生最認同科學的公眾性，認同科學進步與公眾生活息息相關，認為公眾應該了解科學的實質及其所為，相信大眾可以理解科學，而且最終可以受益于科學。高中生對科學的有限性認識水平最低。事實上，科學只能基于對自然現象的實驗觀察解釋有關自然現象的問題，科學是有限的，并不能解決所有問題，也不能為所有問題找到正確的答案。在學校教育中，高中生看到的是科學在人類發展進步中的巨大作用，較易形成科學無所不能的錯覺。

科學觀問卷的性別差異分析顯示，男生在科學態度維度的得分顯著高于女生，男生更傾向于認為做科學家，或者從事需要科學知識和思維的工作是很有意思和有價值的，更喜歡做科學工作。學科的性別刻板印象依然存在，某些女生感覺自己在科學相關類課程上的投入產出不成比例，未從學習方法等方面尋找原因，認定自己不是學理科的料，對科學的態度相對較為消極。科學觀得分的年級差異分析表明，高一學生的科學公眾性得分顯著高于高二學生。隨著學習難度的加大，學生感到科學與公眾之間有了一定的距離，更傾向于認為公眾不易理解科學的實質。不同學業成績的高中生在科學的動態性、客觀性和科學態度三個維度的得分存在顯著差異，成績優秀的學生在學習中投入更多，對科學的認識更為成熟，更認同科學理論、定律是對真理的逼近，會不斷變化，而不是永遠不變的真理；在科學活動中，一個人必須具有理智性的誠實品質，以客觀觀察為依據，樂于在證據充分的情況下改變原來的立場。成績優秀的學生對科學的態度較為積極，認為做科學家或者從事需要科學知識和科學思維的工作是很有意思、很有價值的事，喜歡做科學工作。成績差的學生更傾向于認為從事需要科學知識和思維的工作是很枯燥無味的，是高智力者的游戲。

2.高中生科學知識問卷的調查結果分析

總體看，高中生在科學知識問卷的得分率較高，與學生接受的系統學校教育有關。“科學知識問卷”中的題目選自中國公眾科學素養問卷，這些問題與學生學習的課本知識密切相關。個別學生即便不理解問題背后蘊含的科學原理，也會通過記憶的方式記住結論，故此問卷得分普遍較高。

3.高中生科學方法問卷的調查結果分析

高中生在科學方法問卷上的得分正確率較低，即使在成績優秀的學生中，也有三個問題的正確率在50%以下，反映出學生對科學研究過程和方法的理解與運用不容樂觀。如在“自然科學研究方法往往要求具有下列哪一個特性”選擇中，很多學生選擇“代表國家需求”、“經濟節約”等選項，對于“別人可以重復”這一重要特點的認識不足。對于觀察法和實驗法的選擇及適用范圍和設計要求的了解存在明顯不足之處。

五、建議

1.認識提高科學素養的重要意義

學校教育是科學素養培養和提高的主要途徑，高中階段是接受科學知識、形成正確科學觀的黃金時期，不能因為教學任務的繁重而忽視學生科學素養培養。具有一定科學素養是每個公民必需的，是現代社會必須具備的基本素養。高中物理、化學、生物等課程標準均強調“提高學生的科學素養”這一基本理念。從發展角度看，具有一定科學素養有助于人們生活質量提升，有助于理解科學的局限性，減少人們對科學的片面盲目崇拜或刻意排斥。

2.重視科學過程與方法體驗

研究表明，高中生在科學方法問題上的得分正確率較低，高中生存在對科學的本質、過程和方法等方面認識不足等問題。課程標準提出從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個維度設計教學，提高學生的科學素養。然而，高中階段面臨高考的巨大壓力，為擠出高三復習時間，學校普遍存在趕進度的情況，教學中存在重視知識傳授和做題方法歸納總結，忽視科學探究過程與方法體驗的問題。本著“為學生終身發展負責，為應對現代社會和未來發展的挑戰奠定基礎”的指導思想，教學過程中不能僅重視科學知識的傳授，更應關注科學知識探索發現過程。

3.關注全體學生科學素養的提升

成績優秀學生的科學素養水平相對高于成績中等和成績較差的學生，男生對科學的態度的得分顯著高于女生，這些研究結果反映出學生科學素養發展的不平衡性。調動全體學生的科學學習積極性，激發學生的科學探索精神，改變理科學習中的性別刻板印象，提升全體學生的科學素養是學校教育的長期目標。

參考文獻：

[1]賴小琴.廣西少數民族地區高中學生科學素養研究[D].重慶：西南大學，2007.

[2]譚小琴.從公眾科學素養看科學全球化中的中國教育[J].自然辨證法研究，2008，24（1）：85-89.

[3]孫燕青，張建偉.初二學生的科學觀及其與科學發現學習的關系[J].心理發展與教育，2003，19（2）：47-52.