高中生眼中科學家形象的質性研究：基于現象圖析學的視角

劉秀英 丁邦平

（北京聯合大學師范學院，北京 100011）1

（首都師范大學教育學院，北京 100037）2

關于科學家形象的研究關系到公眾對科學家職業、科學事業及科學本質的認識，是科學傳播的重要方面[1]，會直接影響科學技術與公眾之間溝通交流的效率，會對兒童和青少年的職業期望產生重要影響[2]。對于學生而言，科學家形象是學生科學態度形成的重要條件[3]，對學生的認知發展、態度形成及職業選擇等有著重要影響[4]。

教育實踐考察表明，許多中小學教師認為了解學生對科學家的認識和理解對科學教育很有幫助，但他們并不了解學生是如何看待科學家的①通過網絡問卷的方式，獲得109 位來自全國12 個省（自治區、直轄市）的小學、初中和高中教師的數據樣本。。同時，絕大多數教師表示想了解學生對科學家的認識和理解。

因此，學生眼中科學家形象的研究是科學教育理論與實踐的共同訴求，對科學教育的順利開展有著重要意義。而高中階段是學生世界觀和價值觀形成的一個比較重要的階段，此時的學生即將面臨選擇專業或就業，所以，對高中生眼中的科學家形象進行研究和分析有利于推動我國科技人才的培養。

1 我國關于科學家形象的研究現狀

我國關于科學家形象的研究始于1978 年，但2005 年之前的研究主要關注電影、電視、話劇、戲曲和文學作品等媒介中的科學家形象，或是對具體科學家形象的描述。2005 年后相關文獻才開始關注學生眼中科學家形象的研究[5]，2010 年后關于該主題的研究才顯現出一定的延續性，但每年文獻數量較少。而國外關于學生眼中科學家形象的研究始于1957 年[6]，且相關研究呈現出延續性。相較而言，我國對這一主題的學術性和系統性研究晚了約半個世紀。下面主要從研究主題和研究方法入手對已有研究進行綜述。

1.1 研究主題

在中國知網及萬方數據庫中檢索相關文獻，發現文獻中關于科學家形象的研究主要涉及5 個主題，即科學家形象相關研究的綜述；國外科學家形象相關內容的翻譯作品；媒介（電影、電視、戲曲、話劇、文學作品、報紙、教材和互聯網等）中的科學家形象；特定群體（中小學生、大學生、公眾）眼中的科學家形象和科學家形象研究方法的探討。結合本研究主題，主要討論特定群體眼中的科學家形象。

整體而言，關于特定群體（公眾或大中小學生）眼中科學家形象的研究比較少，約占檢索結果的17.4%。媒介視角下科學家形象的相關研究比較多，約占檢索結果的55.1%，約為“特定群體眼中科學家形象”相關研究數量的3.2 倍。由此可見，較多學者關注了媒介是如何構建科學家形象、如何傳播科學家形象的，而關于受眾對科學家形象“實然”認識的研究卻比較少。媒介中呈現的內容體現了設計者自身對科學家形象的理解，這種理解可能會影響受眾對科學家形象的理解，但無論何種媒介構建了怎樣的科學家形象，要想了解受眾對科學家形象的真實理解，只有通過對受眾的研究才能得到。本研究主要探討作為受眾之一的高中生對科學家形象的認識和理解。

1.2 研究方法

已有研究主要采用了“畫科學家的測驗”（Draw a Scientist Test，DAST）來研究學生眼中的科學家形象，部分研究輔以問卷或訪談。但DAST 主要適用于學生對科學家刻板印象的研究[2，7]，因此，基于DAST 方法的科學家形象研究，僅呈現了學生對科學家的刻板印象（如科學家性別、年齡、外貌和從事的活動等），不能呈現出學生心目中完整的科學家形象。

部分研究認識到DAST 的缺陷，指出學生的繪畫不能全面反映學生對科學家的認識，評估結果也不能準確反映學生對科學家的印象，同時學生的繪畫能力也會影響調查結果，故提出用“符合中國教育模式”的問卷方式來探討青少年心目中的科學家形象[8-10]。問卷多要求學生在眾多詞匯中選出與自己心目中科學家形象相匹配的詞匯，常見的相關詞匯如“實驗室”“戴眼鏡”“幽默風趣”“男性”等。這種方式實質上包含了研究者對科學家形象的某種預設，如不同研究中供選擇詞匯的數量和排列次序的不同等。試想，如果沒有這些供選擇的詞匯，學生會想到這些嗎？學生會選擇怎樣的方式或語言表達他們對科學家的認識和理解？

文獻中關于學生眼中科學家形象研究方法的探討普遍認為[11-13]，用DAST 方法得出的結果是可視化的，適用于研究學生對科學家的刻板印象，而訪談則可以更精細地捕捉學生對科學家的完整認識[4，14-15]。事實上，已有的研究結果也多描述了學生對科學家的刻板印象，缺少對學生眼中科學家形象整體認識的描述。

2 研究采用的方法論與方法

2.1 作為方法論的現象圖析學

現象圖析學（Phenomenography）最初由瑞典哥德堡大學教育學系的一個研究團隊開發，是用于回答關于思維和學習（thinking and learning）的一種研究方法，用于描繪人們體驗、概念化、感知和理解周圍世界某一方面或現象的實質上不同的方式（qualitatively different ways）[16-17]。

現象圖析學認為，人們對某個概念或現實的理解往往受他們個人經歷和解釋的影響，它通過描述某事是如何被想到、被感知和被理解的來理解經驗，是一種定性的研究方法。它不關心某個概念或現實是怎樣的、應該是怎樣的，而主要關心“人們認為”某個概念或現實是怎樣的，即現象圖析學所說的二階（second-order）的觀點。它不關心結果的對錯，只是想例證人們對于不同現象、概念和原則的理解，都可以用“有限數量”的質性上不同的方式來表示。舉例來說，現象圖析學視角下1 000 個讀者眼中或許并沒有1 000個哈姆雷特，而可能僅有幾種質性上不同類型的哈姆雷特。它的研究結果是對描述的分類，而得到的人們關于某個概念或現實的結構化的類別，即結果空間（outcome space）可以說是現象圖析學最重要的結果。它認為同一個人在不同的時間對某個概念或現實可能有一種或多種觀念，它所呈現的結果不是個人的特質，而是群體對某個概念或現實的感知和理解[18-20]。

本研究旨在描述高中生群體對科學家自發的認識、理解和看法，了解他們是怎樣描述科學家的，并從整體上對高中生關于科學家形象的認識進行分類，期望為幫助學生“從對科學家形象的一種認識達到另一種‘更好’的認識”提供參考和依據。因此，運用現象圖析學的方法是比較合適的。

2.2 研究對象及調查方式的選擇

本研究以北京市海淀區某高中高二文理兩個班學生為研究對象。選擇高二學生主要有兩點考慮：其一，高二學生已學習了學校開設的基礎科學課程（主要包括物理、化學和生物）；其二，高二學生相對高三學生的升學壓力較小。

在收集資料的方式上，現象圖析學主要運用半結構化訪談和開放型問卷[21-22]。為了降低研究對學生學習和生活可能造成的影響，加之研究者時間與精力有限，本研究主要采用開放型問卷的方式，這種方式在現象圖析學早期關于學習的研究中是常見的[19]。

在問卷投入使用前，由一位中學教師發給幾個學生試用，確認問題沒有異議后正式發放問卷。問卷包含學生的基本信息及兩個主觀開放題，具體為：

（1）你頭腦中的科學家是什么樣的？你如何看待科學家？

（2）你想成為一名科學家嗎？為什么？

問卷發放時間選在高二期末考試結束后，此時學生精神上較為放松，有利于收到學生真實的表述。問卷采用匿名形式，并在引導語中突出顯示“答案無對錯之分，只要是你個人真實的想法就是最好的”。由于分析主題的集中性，在大多數現象圖析學研究中樣本量通常很小，一個包含15 ～20 名參與者的樣本量被認為可以揭示可能的觀念，并得到一個合理的解釋[23]。本研究共收回學生問卷38份（男生27 份，女生11 份），樣本量在現象圖析學研究中是比較合理的。

2.3 資料的處理

獲得問卷資料后，首先隨機對問卷進行編號：1 ～38，為了區分男女學生，在編號前加“M”表示男生，加“F”表示女生。例如，M-4 表示4 號男生。

研究者在閱讀學生調查資料的過程中，盡可能地懸置自身對這一問題的看法，不斷地提取學生在描述中使用的關鍵詞。例如，從“科學家是有創造力的，能給我們創造出很多新奇的東西”（M-4）中提取出“創造力”“新奇的東西”兩個關鍵詞。當其他學生也使用同樣的表述時，則不再重復記錄，而是將其與已記錄的關鍵詞放在一起。如有的學生寫“豐富的想法”（F-8），而有的學生寫“會比常人想的多100 倍”（M-30），在第一遍閱讀資料時，不對這些內容做任何合并處理，盡可能真實、完整地保留被訪談者的描述。但在進行資料分析時，會將它們寫在相近的位置，以便于后續分析使用。

第一遍分析共提取到115 個關鍵詞。如此反復閱讀原始資料和提取關鍵詞之后，一些內容浮現出來，如“創造力”“奉獻精神”“聰明”“戴眼鏡”“愛因斯坦”“永不言棄”“神秘”“偉大”“單調”“可敬不可親”“做實驗”“嚴謹”“幫助人類進步”“太累”等。這些內容散亂無章，但它們使研究者對被訪談者關于科學家形象的認識有了較為全面的了解。研究者對相似的關鍵詞進行了合并處理，得到56 個關鍵詞。之后，再反復地閱讀資料，聯系研究的主題——“科學家形象”，提取與之相關的關鍵詞，并找出這些表述之間的差異與聯系。如此在資料與浮現出的主題間反復，最終得出5 種學生眼中科學家形象的質的不同結果，分別是科學家外貌，科學家個人品質與能力，科學家的工作，科學精神，科學家與國家、社會及人類的關系，具體見表1。

表1 高中生眼中科學家形象的結果空間

圖1 學生（F-11）頭腦中的科學家形象

為了檢驗收集到的信息是否飽和，另外隨機選取了10 名同一學校的高三學生的回答進行檢驗，對這10 名學生的紙筆訪談也是在學校一次考試剛結束時進行的。結果發現，這10 名學生的回答內容基本可以包含在研究者構建的結果空間中，因此可以說收集到的信息基本飽和[24]。

3 研究結果分析

研究得出學生對科學家形象認識的5 種質的不同的結果，即學生對科學家認識的5 個水平。學生對科學家的認識可以從整體上劃分為：對科學家本人的具體認識（L1 ～L3），對科學家背后科學精神的抽象認識（L4）和宏觀層面上科學家與國家、社會及人類關系的認識（L5）三個方面。其中，學生對科學家本人的具體認識又從對科學家外貌的認識到科學家個人品質與能力的認識，再到對科學家的工作的認識逐層遞進。這也是現象圖析學研究呈現出的結果空間的重要特點。下面分別呈現學生對科學家形象認識的5 個水平。

3.1 學生對科學家的認識聚焦于科學家的外貌（L1）

在這一認識水平上，被訪談的學生對科學家的認識聚焦于科學家的外貌，他們對科學家的描述具體包括科學家的年齡、長相、衣著和氣質。學生的描述如下。

科學家（看上去）文質彬彬的，戴著眼鏡。（M-7）

科學家戴著眼鏡，身穿白大褂兒，有著凌亂的發型。（M-25）

科學家戴著小圓眼鏡，穿著白大褂兒，滿頭白發。（M-36）

另外，有同學（F-11）直接畫出了自己頭腦中的科學家形象（見圖1）。從圖中可以看出，學生畫的科學家戴著眼鏡，卷頭發，臉部有明顯的皺紋，表情嚴肅。

整體來看，學生描繪的科學家的外貌特征是：戴著眼鏡、身穿白大褂兒或不在意穿著、年齡較大、發型凌亂或卷發、表情嚴肅，但看上去文質彬彬，形象較好。

3.2 學生對科學家的認識聚焦于科學家的個人品質與能力（L2）

在這一認識水平上，提起科學家時，被訪談的學生關注的是科學家的品質與能力，具體可分為科學家的性格品質、道德品質和為人處事的能力等。學生的描述如下。

科學家可敬但不可親，對工作和科學一定極其熱愛，但對親人朋友不一定太重視。我不想成為一名科學家，因為我自認為沒有科學家的執著與專注。（F-11）

我認為科學家是非常聰明的，并且與平常人不一樣。科學家的思維非常敏捷，他們通常想到的、看到的和我們都不一樣。（F-13）

科學家對研究是專注的，不帶感情色彩的。（M-18）

科學家嚴謹認真，是有大愛的人，為自己的熱愛和人類文明發展付出。我不想成為一名科學家，因為我并無過人才智，也無對某一專業領域的熱愛，比起鉆研學術，更想追求自己熱愛的。（F-22）

我頭腦中的科學家像愛因斯坦一樣。科學家不僅要在科學領域學得好，也要有好的品德與善良的心。（M-26）

科學家是瘋狂的一類人，做什么都會比常人想的多100 倍，他們為證明自己的想法拋棄個人世界中的一切。（M-30）

科學家，不一定要出人頭地，但一定要有科學素養。（M-37）

另外也有學生這樣描述科學家。

每個人都是科學家，有智慧的人。（M-23）

學生描繪的科學家是熱愛科學、執著、專注、善于思考、聰明、思維敏捷、有創造力、嚴謹、認真、有好的品德和善良的心、有大愛的，但也可能是瘋狂、不可親、對親人朋友不重視、不帶感情色彩的，也或者是各種各樣的，因為“每個人都是科學家”。

L2 與L1 是不同的，L1 學生關注的是科學家的外在形象，而L2 則是學生對科學家內在品質與能力的關注，L2 可以說是L1 的升華。

3.3 學生對科學家的認識聚焦于科學家的工作（L3）

在這一認識水平上，被訪談學生對科學家的描述已不局限于科學家的外貌與個人品質和能力，更關注科學家的工作，具體包括對科學家的工作環境、工作內容和工作性質的描述。相關描述如下。

我不想成為科學家，科學家每天泡在實驗室中，當科學家太累了，需要將大量的時間和精力投入科研中。（F-15）

我不想成為科學家，容易出事。（M-36）

另外，有學生從“想成為科學家”的角度描述科學家的工作，如下。

我想成為一名科學家，但不會去成為，感覺成為科學家會很單調。（M-6）

科學家神秘、高端，（他/她們）鉆研人類未發現的事物或對已發現的事物進行更加深入的探索。（M-7）

我想成為一名科學家，因為我認為科學十分有趣，成為科學家能夠做很多事情，并且因此成名。（M-19）

我想成為科學家，因為科學可以帶給人快樂。（M-35）

小時候我便勵志成為科學家，因為科學是一種能夠實現我各種奇思妙想的職業。（M-37）

學生認為科學家的工作是每天泡在實驗室里、很忙、很累、費時、費腦、單調、沒有自由時間又容易出事的，但也是能有所作為、有趣、高端、神秘、能帶給人快樂并實現各種奇思妙想的。

學生對科學家形象的認識L3 與L1 和L2是不同的，L1 和L2 可以說是學生對科學家作為個體的看法，L3 則從自身角度出發，闡明了自己對科學家工作的認識，學生對科學家的認識與理解開始由科學家其人擴展到科學家做什么，在某種程度上而言更深入了。

3.4 學生對科學家的認識聚焦于科學精神（L4）

在這一認識水平上，被訪談學生提到科學家時，涉及科學精神，如求真、創新、探索、獨立和奉獻意識等。相關表述如下。

科學家有奉獻意識。（M-9）

我認為科學家是追求真實的。（M-19）

科學家有創新思維，永不言棄，我很敬佩科學家，不只是智慧，更是那勇于嘗試的創造之心。（M-37）

另外，有學生描述了科學的獨立精神，具體如下。

我想成為一名科學家，因為能自己進行研究。（M-29）

L4 與L1、L2 和L3 是不同的，L1、L2和L3 關注的是科學家本人的特點及其職業特點，而L4 則是透過科學的集大成者——科學家，關注科學精神。在科學教育中，通過科學家素材的使用，培養學生的科學精神是很重要的。

3.5 學生對科學家的認識聚焦于科學家與國家、社會及人類的關系（L5）

在這一認識水平上，學生對科學家的描述多是關于科學家對國家、社會及人類的貢獻，通過這些描述也可以看出科學家在學生心目中的地位。相關表述如下。

我認為科學家知識層面很高，為國家做出了很多貢獻，是個偉大、令人尊敬的職業。我想成為科學家，因為可以為社會帶來更多好處，為人民服務。（M-9）

也有的學生因為當前升學的壓力而選擇文科，但仍立志要成為科學家，為社會和人類做貢獻，具體表述如下。

我想成為一名科學家，雖然我選擇了文科，因為相對而言，我的文科比理科好，我想大學時文轉理，學習生化技術，我想為社會和全人類貢獻一份自己的力量。（M-18）

L5 與L1、L2、L3 和L4 的區別在于，在這一認識水平上，學生關注的不是科學家或科學的某一具體方面，而是科學家與國家、社會及人類的關系。

4 討論及建議

4.1 學生對科學家的認識是多元的，包含但不限于刻板印象

本研究以現象圖析學為方法論指導，力求在沒有預設的情況下了解高中生對科學家的認識與理解，結果得出學生對科學家的認識與理解存在質性上不同的5 種水平，包括科學家外貌，科學家個人品質與能力，科學家的工作，科學精神和科學家與國家、社會及人類的關系。整體而言，學生對科學家的認識是多元的，包含但不限于刻板印象。下面分別進行討論。

學生在提到科學家時，只有一部分人把焦點放在科學家的外貌上，并非所有學生都會關注科學家的外貌。例如在本研究收回的38 份問卷中，只有10 份對科學家的描述中提到了科學家的衣著外貌等可視化層面的科學家形象，沒有學生特別說明科學家的性別，但有些學生寫出了一些具體科學家，如牛頓、愛因斯坦等。另外有一個學生畫了一位科學家，但從圖畫中看不出明顯的性別特征。這從某種程度上可以說明，學生想到科學家時，也許性別、年齡、衣著等外貌表征并不是他們判斷或評定科學家的首要指標，或者說學生對科學家外貌的刻板印象并沒有那么嚴重，也說明如果學生心目中有對科學家畫像方面強烈的刻板印象，可能會“主動選擇”用“畫科學家”的形式表達自己的想法。例如在研究者沒有要求的情況下，即有學生選擇畫一位科學家，而有的學生則選擇寫出一些科學家的外貌特點。未來關于這方面的研究，可以提示學生用任何他們認為能夠表達自己觀點或想法的方式回答，以得到更可靠的資料。

在學生對科學家個人品質與能力的認識上，許多學生提到科學家聰明、能力很強但不可親、不關心家人、沒有感情色彩等，在一定程度上也體現了學生對科學家的刻板印象，這可能與學生接觸到的與科學家有關的信息通常都是關于科學家的科研和工作等方面有關系，如科學家的新發現或某項研究的新進展等，而這些事情通常都比較正式。這啟示我們在科學教育中使用科學家素材時，應盡可能全面展現真實的科學家形象，使學生明白科學家只是眾多職業中的一種，科學家在工作之外與從事其他職業的人是一樣的，并不會因為成為科學家而變得不關心家人。

在學生對科學家工作的認識上，許多學生提到“科學家每天泡在實驗室里”。根據已有文獻，這一點可以認為是學生對科學家的刻板印象，但整體而言學生對科學家工作的認識是比較客觀的：雖累但有趣。在科學教育中，我們要幫助學生認識到科學家的工作場所不僅限于實驗室，還包括田野等，使學生對科學家工作的認識更加全面。

學生談到科學家時提到了一些科學精神，這是難能可貴的，因為傳播科學精神是科學教育的重要目標，如果能通過科學家素材幫助學生獲得一些科學精神是再好不過的。關于“科學精神”是什么并無定論，如張雙南教授提出科學精神有三個，分別是質疑、獨立和唯一[25]；吳國盛教授認為科學精神即“自由精神”[26]。本研究不試圖對科學精神做任何確定性的定義，認為科學家、科學哲學家等提到的“科學精神”都屬于科學本質（nature of science）的范疇。被訪談學生提到的科學精神有求真、創新、探索、獨立和奉獻意識等。

從學生對科學家與國家、社會及人類的關系的認識中可以看出，科學家在學生心目中的地位普遍較高，這一點值得欣喜但也需要警惕，避免在科學教育中將科學家神圣化。因為“科學家是人而不是神，學生才可能走近科學家并成為科學家”[27]。

4.2 本文研究結果與已有研究的相似及差異

本研究得出的結果與已有研究既有相似性又存在差異性。首先，研究結果證實了已有文獻中提到的“學生對科學家的理解除了刻板印象以外還有其他理解”[28]，說明學生對科學家形象的認識是多元的，并不主要是刻板印象。其次，文獻中對較大樣本的調查得出的“學生關于科學家形象的認識”包括的內容，如科學家的外貌（性別、年齡和衣著等），個性品質與能力，從事的活動（工作）等本研究都有覆蓋。同時大樣本調查結果顯示，對科學家認識所占比例很小的內容，本研究也有體現。例如，張正嚴對重慶市883 名中小學生采用DAST 和問卷調查的方式得出“有1%的被試選擇所有人都是科學家，科學家也是普通人，就算沒有知識文化的農民有時也會發明一些小物品來便利生活”[4]。本研究中也有學生認為“每個人都是科學家，有智慧的人”，因此可以說現象圖析學作為起源于教育研究的一種質性研究方法，能夠以有限的樣本得出某種情境下某一群體對某個方面或某種現象整體的認識、理解和感知。

另外，參與調查的38 名學生中“想成為科學家”“不想成為科學家”的約各占一半。學生不想成為科學家的原因包括：①不喜歡；②能力（如創造力、想象力、執著和專注等）不夠；③沒學這個專業；④累，單調，容易出事。學生想成為科學家的原因包括：①可以全身心地做一件事/做實驗/探索未知；②非常新鮮、有趣，帶給人快樂；③可以成名；④可以為社會和國家做貢獻。這些結果與已有研究有差異。已有研究中關于學生成為科學家意愿的調查多是“給出選項”供學生選擇。如已有文獻中設置了4 個選項探討中小學生不愿成為科學家的原因，具體為：①當科學家太累了；②我成績不好當不了科學家；③科學家不能像明星一樣出名；④科學家掙錢太少[8-9]。對比發現，這些研究中的選項與本研究中學生自發地表述有較大差異。因此，已有文獻中關于學生不愿成為科學家的預設，在某種程度上而言是有失合理性的，這一點也說明了應用現象圖析學研究這一問題的適切性。

此外，有的學生不想成為科學家的原因是“沒學過這個專業”，這一點值得注意。因為參與調查的學生是高二學生，即使是文科生也已經學習了一些諸如物理、化學和生物的科學課，但不少學生（包括理科生）表示自己從未上過科學課，沒學過科學這個專業。這可能與我國中學教學長期實行分科教學的現狀有關。因此，在分科教學的現狀下，如何融入綜合科學的精髓，幫助學生辨識科學是值得思考的。

4.3 研究結果的合理性與局限性

本研究對學生眼中科學家形象類別的描述是人為的，不同的研究者面對同樣的材料，因為研究者的閱歷、能力等多種因素的影響，可能會得出不同的類別。但正如現象圖析學的發起人馬飛龍所說，結果空間的構建是一個發現的過程，不同的研究者有不同的發現是合理的。無論研究者發現的結果是什么，都沒有對錯之分，因為結果是針對收集到的資料得出的，只是不同的研究者可能對類別有所擴充或縮減。事實上，對現象圖析學結果空間的檢驗也需要對此主題感興趣的人看到之后進行評價，在傳播的過程中，對其可信性不斷地進行檢驗，以澄清人們對世界某一部分或某一現象的系統認識。本研究的結果并不能代表全部高中生對科學家的認識和看法，因為少量樣本不能代表全國人口。但我們認為，研究結果可以為相關研究提供潛在的啟發和進一步研究的暗示。

另外，作為一項質性研究，本研究采用紙筆訪談的方式，雖然能夠降低研究對學生學習的影響，也方便研究者對資料進行處理并將精力放在對文獻的梳理上，但喪失了對學生進行追問的機會。進一步的研究可以采取面對面訪談的方式，以獲得更加豐富、生動、真實的資料。

整體而言，本研究的結果提示我們，在科學教育過程中要引導學生全面地認識科學家，而不僅僅是關注科學家的某一個或某幾個方面，并注重基于科學家相關內容培育學生的科學精神，以達成提升學生科學素養的目標。另外，基于質性研究結果中學生的表達，可以有針對性地設計課程或教學，以消除部分學生對科學家的誤解，引導學生更全面地認識科學家、認識科學，從而吸引更多的學生從事科學家職業，為我國的科學事業奠定良好的人才基礎。