青少年高校科學營對科學興趣的影響研究

蔣 程 詹 琰 王 偉 茅羽佳 王 聰*

（中國科學院大學人文學院，北京 100043）1

（中國科協青少年科技中心，北京 100080）2

科學技術是國家經濟與社會發展的核心動力，科技高速發展離不開大量的優秀科技人才。青少年是我國科技人才的重要來源，是科技領域持續發展的重要后備力量。大量研究表明，青少年科學興趣與其后續選擇科學技術作為專業和職業之間具有顯著相關性[1-4]，如何提升青少年的科學興趣，吸引更多優秀青少年學習科學技術并在未來選擇科學技術作為職業，已經成為政府及社會各界廣泛關注的問題。我國《全民科學素質行動計劃綱要（2006—2010—2020 年）》與《“十三五”國家科技創新規劃》中，特別強調了對青少年科學興趣的培養。

已有科學興趣培養相關研究認為，正式的學校教育[5-6]與非正式的校外經歷，如博物館、科學中心、水族館等[7]都有利于青少年科學興趣的培養，但校外科學營活動與科學興趣之間的關系受關注程度較低。已有部分學者對參與短期集中科學營活動的青少年開展了科學興趣提升效果的研究，發現相較于未參營的青少年，參營者的科學興趣得到了明顯提升[8-11]。一方面，參營者能夠在之后的學習中選擇更多的科學技術知識并傾向于選擇理工科專業[8-10]；另一方面，參營者能夠對科學保持較為長期的參與[11]。

我國在新一輪高考改革之后，出現了比較明顯的“理科萎縮”現象，選擇理工類科目的考生數量大幅減少[12]。在這種情況之下，如何提高青少年對科學的興趣成為一個亟待解決的問題。在改變學校內“唯分數”與“填鴨式”教育的同時，校外教育因其補充性的特點，反而更容易在培養青少年科學興趣方面有所作為。青少年高校科學營是在國內五十余所知名大學和中國科學院多個研究院所的支持下，由中國科協、教育部聯合主辦的高水平科技類校外科學教育活動，旨在發揮高校的科學教育優勢，實現教育科普資源共享，激發青少年科學興趣[13]。2019 年，該活動依托全國55 所知名高校、6 家科研院所和8 家企業，面向來自全國各地的11 200 名學生和780 名帶隊教師，舉辦了53 個常規營、14 個專題營、1 個西部營共68 個分布于各個主要科學技術領域的科學營活動。本研究以參加2019 年青少年高校科學營的學生為主要研究對象，采用問卷調查法，考察面向青少年的校外科學傳播活動對于提高科學興趣的作用。

1 指標體系的建立與問卷的基本情況

對于興趣，學術界目前沒有形成一個被廣泛接受的統一概念和測量方法[14]，本文采用希迪（Hidi）和瑞寧格爾（Renninger）的概念與框架，將興趣定義為“一種參與一些特別主題、實踐、想法的心理狀態或經過一段時間再次參與的心理傾向”，以情境觸發興趣、情境興趣保持、個體興趣出現、個體興趣發展四個階段劃分興趣發展過程[15]。由于本研究主要基于單次大樣本問卷調查的結果，不具備長期跟蹤調查的條件，因此，本研究將希迪和瑞寧格爾四階段中的興趣保持和個體興趣的出現歸為一類，從而采用三階段的分析框架。具體而言，情境觸發興趣指青少年科學營活動本身對參與學生科學興趣的影響；情境興趣保持指參與學生對自己未來文理分科、高考科目、大學專業選擇的預期；個人興趣發展主要指學生對未來職業的預期，具體如圖1 所示。

圖1 興趣研究模型

本研究采用問卷調研方法，以李克特五點式量表為主要結構，從情境觸發興趣、情境興趣保持、個體興趣發展3 個維度，共設立了8 個問題。在此基礎上，進一步設計了兩個與科學興趣和職業愿景相關的開放性必答問題，具體維度參見表1。

表1 科學興趣數據變量問題對應表

在問卷發放方面，本研究因各類條件具備，采用了遍歷性調查的方式，向所有參與2019 年青少年高校科學營的學生和帶隊教師發出問卷，共收回學生問卷9 944 份，回收率88.79%；共收回教師問卷689 份，回收率88.33%。參與調查的學生全部由高一年級（63.38%）與高二年級（36.62%）學生組成，分布于全國各地，來自30多個民族，其中男性稍多（58.41%），且一半以上已就讀理科（57.58%）。總體來說，本研究的數據具有較好的代表性。

2 青少年高校科學營對提高科學興趣的作用

2.1 情境觸發興趣

對于問題SQ1，學生的整體評價比較高，共有95.10%的學生認為青少年高校科學營對其科學興趣產生了正向的提升作用，其中76.07%的學生非常認同這一看法，即活動能夠作為觸發的情境，整體提高青少年對科學的興趣，具體如表2 所示。

表2 SQ1 回答分布

由于參加青少年高校科學營的學生背景差異較大，本文通過引入學生的性別、民族、地區、年級、參加類似主題科學營次數等人口統計學指標與學生科學興趣感知問題進行交叉分析（見表3）。驗證發現，不同性別、民族、地區、年級、參加類似主題科學營次數對學生科學興趣提高具有顯著性差異。具體而言，男生整體提升幅度高于女生；漢族學生提升幅度顯著高于少數民族學生；來自內地（大陸）的學生提升幅度高于港澳臺學生；在東中西部地區學生中，東部地區和中部地區學生科學興趣的提升又高于西部地區學生，其中東部學生對科學興趣的提升程度最高；高二年級的興趣提升程度略高于高一年級；對參加類似主題科學營次數大于兩次的學生的科學興趣提升程度高于參與兩次及以下的學生。從統計結果中可以看出，即使是同一活動，對不同群體的效用程度也有較大差異。

在文本問題中，學生對SQ8 問題的回答有利于進一步探索該活動對提高青少年科學興趣的具體作用機制。在對9 944 條回答進行了初步篩選后，研究人員共提取出與科學興趣主題相關的4 035 條回答。本文采用Nvivo11 軟件對相關文本數據進行質性分析，詞頻共現（見圖2）發現，“科學技術”“生產力”“實驗室”“機器人”“人工智能”等詞匯是學生在評述科學興趣時所使用的高頻詞匯。

表3 人口統計學指標（SQ1 科學營增加了我對科技的興趣）

通過對文本開展進一步的探究，本研究匹配出這些高頻詞的代表性回答。梳理之后發現，該活動主要從科學的重要性、層次性、可接近性、趣味性四個方面向學生展示了科學技術的魅力，從而提高了學生的科學興趣。

重要性主要指學生在青少年高校科學營各類活動中因體會到了科學對于社會經濟發展、綜合國力提升、民眾生活水平提升的重要作用，提高了其對科學的興趣。各承辦高校利用有自身特色的科技資源為參營學生開展類型豐富、主題多樣的科普活動，學生通過對諸如青蒿素、人工智能、宇宙歷史、地質變遷等各類科學主題的歷史與未來，以及當下應用深入了解，切實感受到了科技對國家和個人的重要性。

層次性主要指對科學相關內容有了進一步了解，豐富了自身對于科學技術工作流程、產生過程的層次性認識，從而對科學產生了興趣。青少年高校科學營的參營學生均處于高中階段，集中的應試目的性學習使其對科學只有整體上的淺層認知程度，科學營通過類型多樣的集中科普活動使學生在細致入微的動手活動中深層次地了解探索，擴展了知識寬度，增加了對科學的興趣。

可接近性主要指通過走進科學，使得學生對于自身與科學技術、科學研究工作的距離感降低甚至消失，從而激發他們的科學興趣。科學營活動改變了較大一部分學生對于科學“高高在上”的距離感，通過走進實驗室、與科學家面對面等活動體會到科學的“平易近人”之處，產生進一步學習了解的想法和信心。

趣味性指學生因參加該活動體會到了科學研究和科學發現的趣味性，從而提升了科學興趣。學生在科學營種類多樣的科普活動中了解到科學技術的產生過程、應用實踐，科學知識“走出”課本，用生動具象的方式與學生接觸。趣味極強的探索學習過程使學生感受到科學的魅力，對科學的認知從“晦澀難懂”轉變到“生動有趣”，對科學的興趣進一步增加。

圖2 SQ8 文本回答詞頻云圖

2.2 情境興趣保持

在本次調查中，我們將學生對高中文理科的選擇傾向、高考科目選擇傾向以及大學專業選擇傾向界定為科學營對其科學興趣保持方面的影響。基于學生的SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6 問題和教師問卷中的TQ1 共6 個問題的回答考察情境興趣保持（見表4）。

表4 人口統計學指標（情境興趣的保持）

青少年高校科學營參營主要面向高一與高二年級的學生。雖然各地的高考制度和文理科分科狀況存在差異，但概括來講主要有文理分科和文理不分科自選科目參加高考兩個大類。青少年高校科學營調查問卷中將變量“文理科”具體劃分為“高中階段不進行文理分科”“未來會進行文理分科”“已就讀理科”“已就讀文科”四個類別。

在文理分科意愿（SQ2）方面，還未進行文理未分科但將來會進行文理分科的學生中，有 87.31%的學生表示會在文理分科中選擇理科，72.82%的學生意愿較為強烈。在高考科目選擇（SQ3）方面，高中階段不進行文理分科的學生中有 85.05%的學生愿意在高考時選擇理科作為其考試科目，68.58%的學生意愿較為強烈。

在專業了解（SQ4）方面，有92.40%的學生認為該活動讓他們對一些理工科專業有了更多的了解，69.17%的學生非常認同。但學科背景對于這一問題的回答有顯著的影響，通過卡方分析發現，文理分科背景對于學生理解理工科專業有顯著性差異（p<0.01），由于缺乏相關理科背景知識，文科學生對理工科專業的認可度雖然也達到了79.57%，但相比于其他三組學生92.00%以上的認可程度，文科學生表現出了較為明顯的差異性。該活動在加強學生對理工科專業理解程度方面，對于理科生和不分文理的學生群體的作用更科學營內容相關專業的情況。也就是說，該活動對學生未來的專業選擇不僅具有傾向性的影響，而且可能產生實質性的效果。

表5 SQ7 回答分布

圖3 SQ9 文本回答詞頻云圖

2.3 個人興趣發展

在個人興趣發展方面，本研究主要關注學生較為長遠的以科學為職業的意愿。如表5所示，80.00%的學生表示青少年高校科學營改變了他們關于職業的設想。

在對SQ9（在參加科學營之前，你對未來的職業有哪些規劃？本次科學營活動對你原來的職業規劃是否有影響？你是否愿意嘗試與科學技術相關的職業？）問題的回答中可以加明顯。

在大學專業選擇意愿（SQ5）方面，參加該活動的學生中有81.56% 的學生愿意選讀理工科專業，其中，63.41% 的學生意愿較為強烈。

由于青少年高校科學營涉及68 個營地，每個營地都設有不同的主題，甚至一個營地還會根據情況再細分為若干個方向，因此，學生在參加該活動期間對某一個學科大類通常都有更加深入的認識。在是否愿意報考與本次科學營相關的專業（SQ6）的回答中，77.35%的學生表示愿意在大學的專業選擇中報考與該次活動相關的專業，55.09%的學生意愿強烈。

因調查方法的局限，本研究很難進行長時間的縱向跟蹤調研。該活動還配備了大量的帶隊教師，他們大多數是當地中學教師，能夠了解往年參加該活動的學生的最終報考情況，因此，本研究通過帶隊教師對往屆營員報考情況進行了解，能夠在一定程度上彌補縱向研究的缺失。調查發現（TQ1），78.63%的帶隊教師了解到往屆營員有報考與發現，大多數學生都表示科學營活動對其從事科學職業傾向有較為正面的影響。在對文本回答進行篩選之后，剩下9 472 條與學生職業轉變相關的文本信息，用Nvivo11 軟件對這些信息進行分析，得到詞云圖（如圖3 所示），其中“科學技術”“計算機”“工程師”“理工科”“人工智能”“物理學”“自動化”等詞語出現頻率較高。

進一步對學生的回答進行梳理后發現，青少年科學營對學生科學職業選擇傾向的影響主要有明確、強化、改變、建立、加深印象5 種影響方式。

其一，在明確職業規劃方面，主要指學生之前只有一個模糊的科學技術相關職業傾向，但該活動使得學生對其中的某個科學技術領域產生興趣并激發了較為具體的職業預期，如已有從事科研工作職業規劃的學生在科學營的活動中明確自己具體想要研究的方向，對于某一領域的模糊概念進一步明晰，或在科學營活動中接觸到其他更多的科學技術相關學科和專業，從事科學技術職業的具體領域發生了改變，如從計算機轉向化學，從土木工程轉向生物學，從醫學轉向其他科學學科等。

其二，在強化職業選擇的方面，主要指學生在參與科學營之前已存在從事科學技術相關職業的規劃，但青少年科學營活動為其更詳細地介紹了相關學科，促使其進一步強化了原來的職業傾向。在科學營的各類實踐探索活動中，學生們對相關科學領域的應用場景、研究情景進一步了解，已有相關職業傾向的學生強化了自己從事該領域科學研究相關工作的意愿。

其三，在改變職業規劃方面，主要指學生在參加該活動之前已有與科學技術無關領域的明確規劃，但參加了科學營活動后，進一步了解到科學技術的發展現狀及其對于個人發展和社會發展不可或缺的作用，從而表達出愿意在未來從事科學技術相關職業或進入科研領域工作的職業傾向，其改變主要是從文學、政治、藝術、經管等人文社科領域轉向科學技術相關領域。

其四，在建立職業規劃方面，主要指學生在參加科學營之前沒有明確的職業規劃，通過參與各類活動，逐步對某一科學技術領域產生興趣，并將其納入自己未來從業選擇方向中，使部分仍沒有規劃的學生在對各個科學學科的認識深化中對科學技術類相關職業產生興趣。

其五，在加強印象方面，主要指學生在參加該活動之前沒有從事科學技術職業的相關規劃，參加之后還是沒有明確的職業傾向，但對與科學技術相關的學科有了進一步的了解，開闊了科學視野，增長了見識，學生表達出在條件適合的情況下愿意從事相關職業的愿景。

綜合各類影響機制可以發現，青少年高校科學營活動能夠通過明確、強化、改變、建立、加深印象等方式在一定程度上影響青少年對未來職業的規劃，有利于個人興趣發展。

3 科學共同體情境下的科學傳播與面向青少年的科學傳播目的

對于被傳播的科學，“傳播連續區”模型將其大體分為4 種類型，分別是內行專家層面的傳播（intraspecialist level）、專家間的傳播（interspecialist level）、教育層面的傳播（pedagogic level）、科普層面的傳播（popular level）[16]。其中，內行專家層面的傳播和專家間的傳播可以歸結為科學共同體情境下的科學傳播，教育層面的傳播和科普層面的傳播屬于科學共同體情境外的傳播。

對于青少年來說，他們接觸到的基本是科學共同體情境外的傳播，尤其對于學業繁重的高中生，他們接受的科學傳播主要來自課本，也就是教育層面的傳播。教育層面的傳播展示的一般是已經發展完全的理論體系[16]，課本上的科學是去掉了不確定性的、爭議性的、細節已經“黑箱化”的、內部一致的、歷史中的理論科學，而不是一個處于變化中的、正在和當代社會相互作用的科學。

對于青少年群體來說，開展科學傳播的目的不僅僅是提高他們的科學素養，更重要的是提高他們對科學的興趣，吸引他們選擇科學作為學習的專業和職業，進入科學共同體情境。但教育層面的科學傳播展示的更多的是遠離日常生活和當代科學研究、“黑箱化”的理論科學，雖然有利于幫助學生打下堅實的基礎，但不利于縮小青少年與科學之間的距離感，不利于激發青少年對科學的興趣。

青少年高校科學營之所以能夠在一定程度上激發青少年對科學的興趣，主要是它將青少年引入了大學和科研院所等真正進行科學研究的情境，開展的是科學共同體情境下的科學傳播。一方面，科研人員能夠通過更具體和更鮮活的案例將科學與當代社會聯系起來，幫助青少年了解科學對于社會發展和日常生活的重要作用，從而減少青少年與科學之間的距離感，激發他們的興趣，如“教授講座時提到了青蒿素的問題，我國原來一直是青蒿素生產的大國，而美國發明了突破性技術，將我國完全反超，我更加意識到科技的力量”。另一方面，科學共同體情境為青少年提供了一個親身接觸當代科學的機會，有利于減少距離感，提高趣味性，激發其對科學的興趣，如“這次科學營，讓我也能進入實驗室，動手做實驗，它確實讓我知道科學活動也是‘平易近人’的，這的確增加了我對科學技術的興趣”，又如“本次的酵母對不同植物葉片中糖類發酵差異探究，激起了我對生物領域的興趣”。

綜上所述，面向青少年的科學傳播具有吸引青少年進入科學共同體的特殊目的，因此，有必要開展科學共同體情境下的科學傳播，以激發青少年對科學的興趣。

4 結語

本文通過對青少年高校科學營活動對學生科學興趣的影響情況進行調研發現，該活動能夠在情境中觸發學生的科學興趣，主要從科學的重要性、層次性、可接近性、趣味性4 個方面吸引學生對科學的關注；能夠在學生未來的文理分科、大學專業選擇等方面的科學興趣保持中提高學生繼續學習理工科的傾向性；能夠通過明確、強化、改變、建立、加深印象5 種主要方式對學生選擇科學類職業的傾向性產生一定積極作用。但由于參營學生在性別、民族、地區、年級等人口統計學背景方面存在差異，所以該活動對不同類型青少年的科學興趣影響程度也存在差異。在科學傳播活動中，對于不同的青少年群體，應該針對其各自的特點與狀態，采用更有針對性的方式提高其科學興趣。

此外，面向青少年的科學傳播應更加重視科學共同體情境下的科學傳播，減少青少年與科學之間的距離，激發其對科學的興趣。高校與科研院所是真正能夠進行科學研究的機構，他們所開展的科學共同體情境下的科學傳播是科普場館和中學課堂教學所不能替代的一種科學傳播方式，對于激發青少年科學興趣具有一定的作用。因此，應當進一步推進科技資源科普化，從而為更多的青少年提供接觸科學共同體情境的機會。