影響10~19歲學生塑造科學職業理想的新探索

[摘" "要] ASPIRES項目是一項針對青少年科學職業理想的研究項目，本文對其第二階段研究的背景、方法、內容和結果進行了系統分析，提出我國在培育學生科學職業理想的過程中應重視非正式情境中的科學學習經歷、著力解決弱勢群體的科學債務、促進學生科學資本的積累及注重科學課程與教學的銜接等建議。

[關鍵詞] ASPIRES 2" "科學職業理想" "科學資本" "科學教育

[中圖分類號] G515.5 [文獻標識碼] A [ DOI ] 10.19293/j.cnki.1673-8357.2022.04.006

當今世界正經歷百年未有之大變局，國際力量對比深刻調整，發展仍然是時代主題，對于國家來說，掌握世界先進的科技是保持經濟發展和提升國際競爭力的最有力手段。《國家中長期科技人才發展規劃（2010—2020年）》指出，我國高層次創新型科技人才匱乏，科技人才創新創業能力不強、結構和布局不盡合理。實現科技強國依賴突出的科技人才，突出的科技人才需要擁有堅定的科學職業理想。青少年科學職業理想的塑造直接影響著國家科學事業的發展，受到各國學界的廣泛關注。

英國學者阿奇爾（Archer）教授主持的ASPIRES項目在青少年科學職業理想研究方面有很強的代表性，并在世界范圍內產生了深刻的影響。由阿奇爾及其同事發起、受到英國經濟和社會研究委員會（ESRC）資助的ASPIRES項目已經進行到了第三階段。2009—2013年，ASPIRES項目進行了第一階段的研究，追蹤調查了學生在10～14歲年齡段的教育期望和職業理想隨著受教育時間的推移是如何變化和形成的，特別是與科學有關的職業理想如何受性別、種族和社會階層制約，及家庭、學校和同伴等環境因素的影響，以期能夠明晰學生的科學職業理想與后續科學科目選擇之間的關系。2014—2018年，ASPIRES開展了第二階段的研究，即ASPIRES 2，在第一階段研究的基礎上，出于對未來多樣化從事科學職業的學生需求及后義務教育階段科學課程低參與模式的關注，將原有追蹤對象的年齡擴展到19歲，試圖進一步挖掘有哪些因素影響了學生的科學職業理想及他們的科學身份認同程度。從2019年開始，ASPIRES開展了第三階段的研究，將原有追蹤對象的年齡擴展到23歲，但暫時只關注了新冠肺炎疫情背景下學生科學職業理想的基本情況，總體研究結果尚未公布。

作 為 一 項 大 規 模 的 跟 蹤 研 究 項 目， ASPIRES 系列研究在許多層面都進行了開創 性的研究。它是科學教育領域首次基于國家 樣本對學生科學職業理想進行的調查研究， 是首次在政策層面、理論層面和實踐層面將科學教育與職業理想整合于一體的研究，也是首次對影響學生科學職業理想因素進行分析的大型比較研究。ASPIRES 2在第一階段研究的基礎上進行，并首創性地提出了科學資本理論和科學資本教學模式，本文試圖對其進行系統分析，以期為我國的科學教育及學生科學職業理想培養提供新的啟示。

1 ASPIRES 2研究的背景

1.1先前相關研究存在局限

在ASPIRES 2項目開展前，已經有一些項目從不同角度對科學態度、科學教育和科學相關度進行了相關研究。例如，英國政府為了深入掌握公眾對科學、科學家、科學參與和科學政策的態度，資助了公眾科學態度項目（PAS）的一系列問卷調查。PAS項目2014年的報告顯示，有73%的參與者對從事科學相關的職業具有積極態度，90%的參與者對科學家具有良好的印象[1]。同時，科學教育相關性項目（ROSE）則針對40個國家和地區的15歲學生進行了調查，該項目設計了一份由108個題項組成的長問卷，涉及學生與科學相關的課外經驗、學習科學的興趣、對學校科學教育的態度、對科學家的印象及科學職業理想等諸多維度。結果表明，發展中國家的學生學習科學的興趣、從事科學相關職業的興趣比發達國家學生要高，也指出女生的科學職業理想處在一個很低的水平[2]。除此之外，性別與科學相關性項目（GS-IAT）則設計了科學博物館互動展覽模式的網站進行與科學相關的隱性態度測量，該項目共完成了60余萬次的測試。結果表明，隱性的刻板印象與參與者的數學參與、表現和成就、選擇科學專業科目的意圖和職業有顯著關系，性別在這些關系中發揮了重要的調節作用[3]。總體而言，雖然相關研究取得了一定成績，但仍存在一些局限。例如，PAS項目的研究樣本代表性不足、在結果呈現時一些P值數據被隱藏，使得數據處理缺乏程序上的透明度、ROSE研究的年齡結構過于單一、GS-IAT項目缺少多因素的交叉分析，且所有國外研究均忽視了與科學領域聯系緊密的科學資本的存在。

1.2越來越多的英國學生正在“逃離科學”

2016年英國皇家工程院的預測數據顯示，英國每年需要約130萬的科技人才來替代老齡化的勞動力需求，到2022年這一需求將擴大到160萬人，但越來越多的用人單位面臨科技人才供需嚴重不足的招聘困境[4]。這一困境使得政府、教育工作者和科學技術行業開始重新審視學生科學職業理想培養過程中存在的不足，思考如何通過科學教育促進科學職業理想的培養，以引領更多學生從事科學專業的學習。在英國，從事與科學相關的職業要求學生在大學期間獲得與科學相關的學位，而在大學攻讀相關學位又要求學生在中學階段學習過科學相關的課程。因此，學生的職業理想與其在學校課程選擇之間存在密切的聯系。學生在后義務教育階段選擇的課程可以反映出其是否具有科學職業理想，二者相互聯系、相互映射。一方面，學生具有科學職業理想，可以促使其選修科學課程;另一方面，學生選修科學課程，又有利于其科學職業理想的塑造與鞏固。但現實情況是，擁有科學職業理想的學生稍顯不足，突出體現在當科學（物理、化學、生物）一旦不再是義務教育階段課程時，學生科學課程的選修率便斷崖式下降，越來越多的學生正在“逃離科學”[5]。

基于上述現狀，圍繞對后義務教育階段科學課程參與模式的關注，以及樣本代表性、多因素交叉分析、信效度檢驗等方面的完善，ASPIRES 2開展了一系列卓有成效的研究。

2 ASPIRES 2的研究內容和方法

2.1 ASPIRES 2的研究內容

ASPIRES 2項目設計的研究內容主要由因變量與自變量構成（見表1）。其中因變量為科學職業理想，自變量包含背景變量、學生層次解釋變量、家庭層次解釋變量和學校層次解釋變量4個部分，每個部分又細化為不同的指標，每個指標又依靠許多題項進行測量[6]。

2.2 ASPIRES 2的研究方法

ASPIRES 2在以上研究內容的指引下，在6個時間點收集了39 987份問卷的定量數據。又通過深度訪談，收集了741份定性數據。在保證樣本信息充足的前提下，運用定量與定性相結合的研究方法進行分析。多元化的研究方法體現在研究的各個方面，例如通過聚類分析不同種族的科學職業理想水平;通過主成分分析（PCA）歸結父母職業所代表的社會階層;通過利克特五級量表法量化不同題項;利用創建的綜合變量轉化成二分變量的logistic模型中介效應分析來描述最有可能抱有科學職業理想學生的特征;通過邏輯回歸分析，說明數據的嵌套性;通過多層次模型（MLM）分析，研究與學生科學職業理想相關的因素[7]。在信效度檢驗層面，通過主成分分析和Cronbach’s α系數來保證研究的信度與效度（見表2）。

3 ASPIRES 2的研究結果

ASPIRES 2的研究結果主要體現在兩個方面：一方面，對10～19歲學生科學職業理想的現狀進行了客觀細致的描述;另一方面，在現狀分析的基礎上，分析了可能造成該現狀的原因。

3.1學生科學職業理想現狀

ASPIRES 2的研究結果表明，隨著時間的推移，學生的職業理想體現出較高的相對一致性。不論學生的背景如何，都不存在理想缺失的情況，多數學生都希望進入大學學習和從事專門的職業[8]。但研究揭露了一個現實：從事科學相關職業并不在學生的優先選項中，從而使得該項目進行了更加深入的研究，進行了許多富有成效的探討。

首先，反駁了學生缺乏科學職業理想的一般認知。一般認為造成學生對科學望而卻步的假設有以下三種：第一，學生認為科學不夠有趣;第二，家庭成員對科學家持有負面看法;第三，學生家庭成員輕視科學。但研究結果表明，不論是學生層面還是家長層面，對科學均表達出了濃厚的興趣和很高的評價，進而揭示了態度和理想之間的不對稱關系，認為這種關系是以身份認同和平等問題為中介的，使學生產生了“思想與行為之間的鴻溝”，即學生雖然喜歡科學，但并沒有將這種喜歡轉化為職業理想[9]。

其次，描繪了最有可能抱有科學職業理想學生的特征。通過對科學職業理想綜合變量的二分變量的logistic模型中介效應分析及多層次模型分析發現，最有可能抱有科學職業理想學生的人物特征為：男生、擁有很高的文化資本、至少有一個家庭成員從事科學領域工作。

最后，揭示了科學職業理想與身份認同之間呈現出的三種不平等現象。在科學職業理想層面，受到社會經濟背景、性別、種族不同程度的影響。優越的社會經濟背景、男生、亞裔學生表達出了最高的科學職業理想。在科學身份認同層面，為了驗證學生對科學的參與度在很大程度上取決于他們對科學的自我認同感這一假設[10]，ASPIRES 2在一系列錯綜復雜的問題上進行了探索。結果表明，學生學習科學課程的時間越長，他們的科學自我認同感越低。雖然一些學生個體努力地建構自己的科學身份，但他們在不平等的條件和約束下通過不同因素的相互作用產生了學生的選擇視野，導致了“像我這樣的人正確的選擇就是如此”的觀念[6]。在部分學生層面，遭遇了“科學債務”，該部分學生雖然對科學的期望和自我認同感相對較高，但是這些期望和自我認同感并沒有轉化為科學課程選擇與科學職業意向，且因交叉性的不公正影響而更加嚴重。

3.2影響學生科學職業理想塑造的因素

影響學生科學職業理想的因素是復雜的、多方面的。但這些因素并不能單一地對其造成影響，而是諸多不平等因素的交互作用，影響了學生科學職業理想的塑造。

3.2.1學生所擁有的科學資本水平

阿奇爾在布迪厄（Bourdieu）資本概念基礎上提出了科學資本的概念：科學資本是一種用來整理與科學相關的各種經濟、社會和文化資本的概念性工具，特別是那些有可能為個人或群體提供使用或交換價值的資本，以支持和加強個人或群體在科學方面的獲得感、參與感和分享的意愿[11]。科學資本并不是一種具體類型的資本，而是指能夠支持科學學習、參與的知識或資源。因此，科學資本可能來自不同形式的資本，如經濟、社會和文化。例如，經濟資本有助于獲得科學相關的資源或機會;社會資本可能會促進社會進程，以支持學習科學或選擇未來的職業;文化資本能夠關聯與科學有關的資源、知識、技能和實踐，包括科學書籍和實驗工具。ASPIRES 2通過12個題項測量了學生的科學資本水平，結果表明，學生所擁有的科學資本水平與他們渴望并參與后義務教育階段科學課程的可能性有著強烈且持續的聯系，科學資本在科學職業理想塑造方面發揮著重要的中介作用，學生的科學資本水平越低，擁有科學職業理想的可能性也越低。

3.2.2學生對于科學的刻板印象

學生對科學積累的刻板印象強烈地影響著學生學習科學的意愿，對科學的刻板印象主要體現在只有男性或頭腦足夠聰明的人才適合學習科學這種現實認知。盡管此前相關研究表明女性在科學方面的表現與男性旗鼓相當[12]，但ASPIRES 2揭示出經過一系列結構性、系統性的教育實踐，科學與男性、頭腦聰明的關聯隨著時間的推移而不斷增長和鞏固。這種關聯也印證了“象征性暴力”的相關闡釋：學生將他們在科學方面所經歷的不公正歸咎于自己，而未認識到結構性不平等因素在造就這種參與模式中的作用[13]。這也造成了那些想繼續學習科學的學生需要大量的身份認同工作來建立與頭腦聰明的聯系[14]，以至于學習科學被深刻地階級化和性別化。

3.2.3教育領域不同層面的限制

在學校層面，學校開設STEM（科學、技術、工程與數學教育）俱樂部可有效地促進學生對科學產生積極態度與實現自我身份認同。在教師層面，教師的專業性、對學生學習科學的支持程度影響著學生認同感和渴望科學的可能性。例如，教師對不同期望的學生提供差別化的科學課程，從而導致了“真正的”科學課程只屬于少數特權階層的觀念。GCSE階段的科學課程分層路線①及嚴格的A-level科學選修要求也成為限制學生進一步學習科學的門檻。在GCSE課程中學生不同的選修路徑，導致了不公平的科學學習模式[15]。許多學生在GSCE科學課程上沒有獨立自主的選擇權，許多學校或者明確地將學生分配到某些特定的課程，或者有意識地引導學生做出“正確”的選擇。那些在GCSE科學科目考試中沒有取得A/A+成績的學生被限制選修A-level科學課程。職業生涯教育開展的零散性及模式化也催生了消極的影響[16]。例如，一些學生對職業生涯教師描述自己的科學職業理想時，被告知根據計算機生成的預測成績（基于學生的小學成績和家庭背景），他的職業理想不可能實現。這意味著那些需要從高質量的職業生涯教育中獲得支持的學生，卻最不可能得到這種支持。

4 ASPIRES 2的影響與啟示

4.1 ASPIRES 2的影響

ASPIRES 2在國內外引起了廣泛的關注與討論，甚至影響了PISA測試中相關變量的設定。我國基于ASPIRES 2設計的調查問卷針對學生的科學職業理想現狀開展了富有成效的實證研究，對科學資本與科學資本教學模式進行了深刻的探討[17]。國外對于ASPIRES 2也有很高的評價，認為它對于闡釋資本對學生學習態度的影響有著極其重要的啟示[18]。源于ASPIRES 2的科學資本理論已經成為一些大規模項目的核心研究方向，例如英國大學參與、干預措施的評估和研究網絡（NERUPI）項目，奧格登基金會（Ogden Trust）學校合作項目以及丹麥科學技術評估和發展中心的2019—2021年國家科學戰略項目。研究結果為STEM教育政策的制定與改變提供了支持。例如，為英國教育部制定職業政策提供信息、“小學科學質量標準”中引入了新的核心標準，以及一些學校調整了三重科學課程選修政策。

4.2 ASPIRES 2的啟示

我國現階段正在進行科學課程的改革與整合，ASPIRES 2的研究結果無疑對我國科學教育的實施與科技人才的培養提供了深刻的啟示，有助于我們審視科學教育中存在的不足，從而有針對性地進行反思和調整。

4.2.1注重非正式情境中的科學學習經歷

非正式情境的科學學習經歷是學校科學教育的有益補充，處在學齡期的學生大概有79%的時間處于非正式學習情境之中，且個體70%～80%的職業技能來源于非正式學習[19]。ASPIRES 2的研究強調了學生參加課外科學活動、觀看或閱讀與科學有關的新聞媒介、了解日常生活與科學的聯系、與他人進行科學領域的交流、參觀科技館和博物館等非正式學習情境對科學學習的重要性。超越科學課堂的非正式科學情境涵蓋家庭情境、生活情境和場館情境，可通過構建的全時性科普情境完善科學資源供應基礎。在家庭情境方面，應鼓勵家長和學生建立探究式的科學互動關系，以科學的話語建立起豐富的家庭文化，從而增強家庭成員的科學知識代際轉移能力。在生活情境方面，媒體、社區等手段的互動塑造了學生生活性的科學學習體驗，可以通過觀看科學方面的紀錄片、雜志、科幻電影等方式培養學生的科學想象力。在場館情境方面，場館為學生提供了豐富的科學資源與可視化的科學體驗，可以借助實驗儀器、虛擬現實（VR）、增強現實（AR）等手段讓學生真切地融入科學情境之中[20]。

4.2.2促進學生科學職業理想的塑造

促進學生科學職業理想的塑造是ASPIRES系列研究的終極目標，學生的科學職業理想是學生認識科學世界、學習科學知識后所形成的從事與科學相關的職業、帶有強烈情緒色彩的心理傾向。對處于塑造職業理想決定性時期的學齡兒童而言，越早培養學生的科學職業理想，對其未來成為科技人才的導向作用越明顯。對此，應注重培養學生科學自我概念的認知。學生的科學自我概念作為知覺的客體，能夠加深學生的科學參與感與分享意愿[21]。同時，鼓勵學生更多地參與到科學情境之中，學生通過多方面的科學活動可以豐富其自身的科學經歷，強化學生在自覺的體驗中的科學感知能力和自我效能。除此之外，應著力提升學生的科學志向。學生的科學志向作為科學職業理想塑造的內因動力，需要多層次、多維度的協同共育。在心理層面、現實層面、宣傳層面、認知層面主動拉近學生對于學習科學或從事科學職業的心理預期。充分發揮積極的科學家形象對學生科學職業理想塑造的正面影響，深度挖掘教材之外的科學素材，以及通過與大學合作等方式拓展學生對科學相關的職業的多種可能認知[22]。

4.2.3著力解決弱勢群體遭遇的“科學債務”

ASPIRES 2將“科學債務”視為長期的債務積累，通過不平等的關系和反復的微侵略導致族群化群體的債務。我國以縣鄉學生為代表的弱勢群體在科學普及與學習過程中仍存在師資、資源、課程、氛圍等諸多方面失衡的情況。弱勢群體面臨的學習困境是決定總體科學教育培養質量的關鍵。我們需要進一步明確不同群體的目標定位，針對不同地區的學生群體制定相應的標準[23]。著力解決科學教育中存在的現實問題，依托具有鮮明特色的科學教材、課程體系、課外活動來縮短城鄉間的教育差距。通過不同學校的合作，豐富科學資本構建的路徑，保持科學選擇的開放性。通過科學化的教學思維方式，更好地與學生的身份、知識和興趣相聯系。加強塑造學生自我科學認同感來解決思想與行為之間的脫節，以重新定義科學領域的共同認知和實踐[24]。

4.2.4重視學生科學資本的積累

ASPIRES 2首創性地提出了科學資本的概念，創新性地量化了科學資本的測量項目，將科學資本視為影響因素的重要維度，促使后續研究不僅僅停留在性別、種族等因素上，而是更全面、系統地對科學職業理想進行考量。我國相關實證研究對文化資本的劃分主要包含父母的受教育程度、家庭文化習慣和家庭文化期待三個維度[25]。從科學資本的內涵來看，科學資本與文化資本具有相當的重合度，如在科學資本測量中有6個題項是建立在文化資本的基礎之上進行設計的。但科學資本又與文化資本存在差異，這種差異體現在科學資本強調的是家庭對科學的期待、習性與認知，指向更具體的科學領域。科學資本的提出細化了文化資本在科學領域的認識方式，引領教育工作者將目光聚焦于更為具體化的場域之中，闡釋了學生課余時間以及家庭對學生學習科學的影響。我國學生面臨的挑戰是如何將他們的科學資本，如對科學的喜愛和對科學活動的參與，轉化為解決科學問題的信心和發展對科學的渴望[26]。這提醒我們應重視學生科學資本的積累，將科學資本這一概念引入科學教育之中，促進學生科學知識的再生產。

4.2.5注重科學課程與教學的有效銜接

學生科學職業理想作為一種自主的、關涉價值的、可習得的認知觀念，它的可習得性為其塑造提供了基礎。學生科學職業理想塑造的主陣地在學校，塑造過程依賴于教育行動，應以科學的價值引領貫穿于學校科學教育活動全過程，更要落腳于具體的教學與課程之中[27]。對于科學課程而言，首先，要重視科學課程在所有課程中的占比與課時，保障科學課程在課程體系中應有的地位。其次，要重視校內活動課程的促進作用，尤其是要發揮實驗課程、探究課程對教材的補充作用。最后，應充分挖掘校外課程資源，形成校內校外課程的有效銜接。同樣，科學課程的實施離不開有效的科學教學，有效的科學教學依賴于科學教師的專業發展[28]。首先，應保障教師對科學教材和科學知識有準確的認知，發揮職前和職后培訓對教師的促進作用。其次，應鼓勵教師通過探究式教學、實踐性教學、整合性教學、科學資本教學、場館教學等模式促進科學教學專業化。以科學教師的專業化促進學生科學學習的系統化，進而通過科學學習激發科學興趣，形成科學職業理想。

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（編輯" 袁" "博）

收稿時間：2021-06-24

基金項目：2020年黑龍江省哲學社會科學研究規劃項目“中國近代科學教育發展及特點——基于物理教科書的研究（1840—1949）”（20EDE375）;2019年黑龍江省哲學社會科學研究規劃項目“新時代少數民族大學生思想政治教育生活化模式探析”（19KSC108）;2020年教育部人文社會科學研究專項任務項目（高校輔導員研究）“新時代少數民族大學生思想政治教育生活化模式研究”（20JDSZ3056）。

作者簡介：徐海鵬，哈爾濱師范大學教育科學學院博士研究生，研究方向：科學課程與教學，E-mail：xhphrb@163.com。羅楠為通訊作者，E-mail：luonan0829@163.com。