桂林市“育才教育集团”办学实证研究之三：科学综合能力测评

2014-06-15覃泽宇李白燕席广涛

教育测量与评价 2014年11期

覃泽宇李白燕席广涛苏玫

覃泽宇李白燕席广涛苏玫

本研究选取广西壮族自治区桂林市七星区育才教育集团四所学校中的318名四年级学生为研究对象，采用“国际数学和科学趋势研究（TIMSS 2007）”中的科学试卷为研究工具，进行科学综合能力测评。结果发现：（1）四所学校学生的科学综合能力在校际方面存在极其显著性差异，辰山小学表现出很强的优势；（2）学生的科学综合能力在性别方面不存在显著性差异；（3）学生的科学综合能力在年龄方面不存在显著性差异，但9岁的比10、11、12岁的要低；（4）从科学内容来看，学生在“生命科学”和“地球科学”两个方面都存在极其显著性差异，在“物质科学”方面不存在显著性差异；（5）从科学认知来看，学生在“科学识记能力”和“科学应用能力”方面存在极其显著性差异，在“科学推理能力”中存在显著性差异。为此，在集团化办学条件下，我们应提高教师的科学素养，扩大优质师资的共享，为薄弱学校学生的科学学习创建良好的环境，并通过开展校际间的科技活动节来促进学生的科学合作学习，从而提高学生的科学综合能力，减少校际间差距，进一步推进教育的均衡发展。

科学综合能力；集团化办学；校际比较；教育均衡；小学四年级学生

当前，教育界对于“科学能力”和“科学素养”两个概念的定义，依然无法达成较为统一的认识。浙江大学的杨明教授认为，“科学能力可界定为利用科学知识和过程以便不仅理解自然界而且做出影响自然界的决定的能力”；[1]中国教育科学研究院的郭元婕副研究员则认为，“科学素养是一个动态发展的、理解多元化的、因科学的发展而发展的、无限与渐进的概念”[2]。其实，这两个概念的共同点是，都可以看成是从自然科学的宏观角度去定义，较为宽泛和模糊；两者之间的不同点是，“科学能力”更多地是强调过程和方法，“科学素养”更多地是强调知识和概念。然而，落实到具体的个体（这里指的是学生）身上，概念的界定应当具有较强的针对性，同时也应将两者紧密结合起来。因此，在本研究中，我们采用TIMSS 2007的内容分析和认知分析框架进行测评，[3]并整合上述两个概念将之命名为“科学综合能力”（详见下文“研究工具”部分），它既包含了对科学知识和概念的认知，也包含了在科学方法和技术上的运用能力，同时还包含了对科学的推理和想象能力。我们尝试通过对育才教育集团四所学校的四年级学生进行科学综合能力测评，探讨学生学习校际均衡发展的情况，以期为进一步发挥集团化办学在今后促进本地区义务教育更加均衡发展提供数据参照。桂林市育才教育集团是广西壮族自治区第一个公办教育集团，是由育才小学于2007年、2010年、2011年与附近的高新小学、石油小学和辰山小学合并而成，在桂林市七星区政府的主导下实施了“集团化办学”机制，全方位地整合了优质学校和薄弱学校的资源并使两者以共同体的形式发展，在推进区域义务教育均衡发展的过程中起到了重要的作用。因此，选取桂林市育才教育集团作为研究对象，具有较强的代表性。

一、研究方法

（一）研究对象

本研究采取整群抽样的方式，对育才教育集团中已经学完小学四年级课程并准备就读五年级的学生进行测试。之所以选择这一阶段的学生作为研究对象，原因在于：一是这个阶段的学生具有学校明显的文化特征，而且处于承上启下的位置；二是为了契合研究工具的需要。本研究选择的研究对象包括育才小学2个班级、高新小学2个班级、石油小学2个班级和辰山小学1个班级（该年级只有1个班级）的318名学生。其中，在学校分布上，育才小学95人，高新小学99人，石油小学90人，辰山小学34人；在性别分布上，男学生167人，女学生151人；在年龄分布上，9岁学生4人，10岁学生185人，11岁学生123人，12岁学生6人，平均年龄为10.4岁。

（二）研究工具

本研究采用TIMSS2007的科学综合能力测试试卷作为调查工具。“TIMSS是由‘国际教育成就评估协会’（InternationalAssociationfortheEvaluation of Educational Achievement，IEA）主持，美国波士顿学院TIMSS国际研究中心设计和实施的一项教育研究。在实施之初，这一评价项目就被誉为国际上规模最大、最为严密、最具综合性的国际比较教育研究。1995年实施的TIMSS研究（The Third International Mathematics and Science Study）共有41个国家和地区的50多万名学生参与其中。1999年进行的TIMSS-R（TheThirdInternational Mathematics and Science Study-Repeat）共有38个国家和地区参与，研究对象为8年级学生。2003年，TIMSS更名为‘国际数学和科学趋势研究’（TheTrendofInternationalMathematicsand ScienceStudy，TIMSS），测试4年级和8年级学生数学和科学学科成就的发展趋势，参与的国家和地区共46个。”[4]TIMSS的发展已经趋于成熟，能应用于各个国家和地区的数学和科学综合能力测试，具有较强的普适性，也能用于教育均衡的测评中，这是它成为本研究工具的主要原因。在TIMSS 2007的评价中，“科学综合能力的评价由内容维度和认知维度组成。内容维度评价主要包括生命科学、物质科学和地球科学，认知维度评价包括识记（学生能掌握基本的科学事实、过程和概念）、应用（学生具备在问题情境中应用所学知识和科学概念进行问题表征和问题解决的能力）和推理（学生能针对具有新情境、复杂关系或多步骤的非常规问题提出解决方案）三个层次”[5]。笔者将TIMSS2007科学试题的表述方式进行了细微的改编，目的是为了让测评对象能够更好地理解题目的意思，以便保证答题的质量。最后，笔者将试题按照内容维度和认知维度进行分类，具体如表1所示。

表1 TIMSS 2007的科学内容与认知维度

（三）施测与数据统计

为了保证测试过程的科学性和结果的准确性，笔者与育才教育集团的领导班子和科任教师进行了充分的交流，对试卷的发放和填写进行统一讲解，要求在课堂上按照两个小时的考试时间严格执行并当场收回。TIMSS2007试卷采用每题1分的计分方式，科学综合能力总分、内容维度和认知维度中的每一个部分都采取累计相加的方式进行计分。数据的输入和整理采用Excel2003软件进行处理，统计和分析采用SPSSStatistics19.0软件进行处理。

二、研究结果与分析

（一）育才教育集团小学四年级学生科学综合能力的总体分析

表2 育才教育集团小学四年级学生科学综合能力的方差分析

从表2可知，育才教育集团四所学校四年级学生的科学综合能力在校际方面存在极其显著性差异（Sig.=0.000＜0.01），辰山小学表现出很强的优势，其他依次是育才小学、石油小学和高新小学。从标准差可知，高新小学内部的学生的科学综合能力也比其他三所学校的差异要大很多。四所学校学生科学综合能力的均值如图1所示。

图1 育才教育集团四所学校学生科学综合能力均值

由t检验结果可知，育才教育集团四所学校四年级学生的科学综合能力在性别方面不存在显著性差异（Sig.=0.902＞0.05，t=-0.326），如表3所示。

表3 育才教育集团小学四年级学生科学综合能力的性别比较分析

表4 育才教育集团小学四年级学生科学综合能力的年龄比较分析

从表4可知，育才教育集团四所学校四年级学生的科学综合能力在年龄方面不存在显著性差异（Sig.=0.453＞0.05），但10岁、11岁和12岁的小学生明显比9岁的表现要好，如图2所示。

图2 各年龄学生科学综合能力均值

（二）育才教育集团小学四年级学生科学内容领域的比较分析

表5 育才教育集团小学四年级学生科学内容领域的比较分析

从表5可知，在不同的内容维度中，四所学校的四年级学生在“生命科学”和“地球科学”两个方面都存在极其显著性差异（Sig.=0.000，0.001＜0.01），在“物质科学”方面不存在显著性差异（Sig.=0.089＞0.05）。

笔者采用Scheffe法对四所学校四年级学生的科学内容均值进行两两配对比较，发现：在“生命科学”和“地球科学”方面，育才小学和辰山小学之间没有显著性差异，高新小学和石油小学之间也没有显著性差异，但是，育才小学和辰山小学与高新小学和石油小学之间存在显著性差异，如图3和图5所示；在“物质科学”方面，四所学校之间均没有显著性差异，但高新小学的得分还是比其他三所学校要低，如图4所示。

图3 育才教育集团四所学校学生“生命科学”的均值

图4 育才教育集团四所学校学生“物质科学”的均值

图5 育才教育集团四所学校学生“地球科学”的均值

表6 育才教育集团小学四年级学生科学认知领域的比较分析

（三）育才教育集团小学四年级学生科学认知领域的比较分析

从表6可知，在“科学识记能力”和“科学应用能力”两个认知领域中，四所学校的学生存在极其显著性差异（Sig.=0.000,0.000＜0.01）；在“科学推理能力”认知领域中，四所学校的学生存在显著性差异（Sig.=0.019＜0.05）。

笔者采用Scheffe法对四所学校的认知均值进行两两配对比较，发现：在“科学识记能力”方面，育才小学和辰山小学之间没有显著性差异，高新小学和石油小学之间也没有显著性差异，但是，育才小学和辰山小学与高新小学和石油小学之间存在显著性差异，如图6所示；在“科学应用能力”和“科学推理能力”方面，四所学校之间均没有显著性差异，但高新小学的得分比其他三所学校低，如图7和图8所示。

图6 育才教育集团四所学校学生“科学识记能力”的均值

图7 育才教育集团四所学校学生“科学应用能力”的均值

图8 育才教育集团四所学校学生“科学推理能力”的均值

三、讨论与建议

（一）校际间小学生科学综合能力的失衡分析

从总体的科学综合能力来看，育才教育集团四所学校的学生存在着比较显著的失衡，辰山小学的学生表现出强劲的优势。在与学校领导、教师和学生的访谈中得知，大部分辰山小学的学生家长（尤其是父亲）是桂林市某电器科学研究所的职工，该校在并入教育集团以前一直是该研究所的直属小学，学生在科学综合能力的表现如此优异，可能与他们从小受到父辈的科学素养熏陶有很大的关系。而外来务工人员子女最多的高新小学，其学生在科学综合能力方面的培养显然比辰山小学要弱很多。

从科学内容维度来看，分为“生命科学”、“物质科学”和“地球科学”三个方面，包含了小学四年级阶段学生所应掌握的内容。从调查可知，辰山小学和育才小学的学生在“生命科学”和“地球科学”方面的均值比高新小学和石油小学要高得多；石油小学的学生在“物质科学”方面的均值与辰山小学和育才小学不相上下，三者都比高新小学要高得多。造成这一状况的原因很可能除了家庭氛围影响，还在于教师在教学中的侧重点偏向不同，这需要在今后加以适当调整。

从科学认知维度来看，分为“科学识记能力”、“科学应用能力”和“科学推理能力”三个层次，难度依次提高。辰山小学和育才小学的学生在三个认知维度中的表现都比较优异；石油小学的学生除了在“科学识记能力”方面较弱，在其他两个认知维度中的表现依然较好；高新小学的表现依然低迷，在三个认知维度中都处于最低的位置。从这些数据可以看出，辰山小学和育才小学的学生与石油小学的学生在科学认知方面存在着不同的优势，可以形成一种互补的关系，而这三所学校也给高新小学的发展提供了较好的典范。

综上所述，造成校际间科学综合能力不均衡的原因主要有两个。首先，是由于父母文化程度及职业选择的差异。辰山小学的父母基本上是某电器科学研究所的职工，从事这一行业的人员的文化程度需求相对较高，而且在对子女的教育方面会起到较为深远的潜移默化作用。其次，是由于区域内学校之间长期以来发展的不均衡。育才小学作为桂林市的知名学校，历史上在地理位置、政策支持、教师资源和学生资源等方面占据了很多的优势，从而奠定了其在七星区龙头学校的地位，其学生科学综合能力的表现也很优异。而高新小学作为接收外来务工人员子女最多的学校，在总体的科学综合能力方面表现得较为低迷，也是有其客观原因的。

（二）集团化办学机制内小学生科学综合能力均衡发展的对策

1.提高教师的科学素养，扩大优质师资的共享

虽然学生的科学综合能力直接受到家长文化和职业的影响，但是教师应该发挥更多的主观能动性，在课堂上对学生的科学学习进行适当的干预，尤其是在薄弱的高新小学和石油小学，更应该通过提高教师的科学素养来促进学生的提高。如对石油小学学生认知能力表现较好的原因的挖掘，对高新小学学生在基础科学知识和技能方面的巩固等，都需要教师提高自身的科学素养，以及进一步发挥更强的主观能动性。

另外，要尽可能地扩大优质师资的共享，在严格执行育才教育集团《教师流动制度》的同时，尽量营造宽松、自由、良好的教师交流环境，使优质学校的优秀科学教师带有一种使命感、责任感来到薄弱学校进行支教，而薄弱学校的科学教师也乐于到优质学校“取经”学习，并在友好的工作和学习环境中获得显著的进步和发展。

2.为薄弱学校学生的科学学习创建良好的环境

家庭作为社会的基本细胞，在公共资源的占有以及使用方面并非一致，作为个体的学生无法选择出生在具有何种文化背景的家庭，不可避免地会存在极大的差异性。高新小学的学生，有很多是进城务工农民子女，他们中的大多数人甚至都没有接触过较为完备和先进的科学教育仪器，在科学学习经验方面未能打下坚实的基础，这也就意味着学生的入学起点并非完全公平。因此，学校要调动一切可以调动的积极因素，推进学生的科学学习。如，基于“几乎所有的学习，都是始于人的感知，而大多数的感知发生，主要是来源于对周围环境的观察和了解”这一理论，学校要进一步注重和利用科学学习环境的建设。科学学习环境的建设，是学生科学综合能力得以发生的物理环境，也是薄弱学校学生科学综合能力得以发展的必要前提。良好的科学学习环境的创建包括科学实验室的建设、仪器的购买和布置、仪器使用规则的建立等。教育集团要根据各所学校的用地面积及其实际情况，设计好相应的科学实验室，并采购足够的科学仪器，同时要建立规范而又宽松的实验室使用规则，充分调动学生进行科学实验的积极性，为其科学综合能力的发展创造良好、积极的环境。

3.通过开展校际间的科技活动节来促进学生的科学合作学习

校际之间学生起点的不同，是一个急需解决的问题，同时也是一种差异资源。从调查来看，每一所学校都有突出的地方，如石油小学“科学应用能力”的得分是最高的，这说明其学生的科学动手能力非常强。因此，教育集团可以采用差异互补的合作学习方式，使学生获得最大化的科学学习体验。采用科技活动节的形式来开展合作学习或许就是比较好的方法，这样做，既调动了学生学习的积极性，也使校际间的学生合作更加易于实现。在设计和开展校际间科技活动节的时候，各校要着眼于活动常态化的目的，将活动规定为固定的教学内容，要在活动的主题和时间、活动的流程、活动的内容、协作的设计、反馈的方法、教师的辅助、学生的评价等方面进行详细的规划和设计，从而保证校际间的科技活动节在促进学生科学综合能力均衡发展方面的实效性。总之，科技活动节是形式，协作学习是方法，学生的科学学习均衡发展才是目的。

［1］杨明．2003年“国际学生评价计划”：评价目的、评价内容和评价方法［J］．课程·教材·教法，2007（6）：95．

［2］郭元婕．“科学素养”之概念辨析［J］．比较教育研究，2004（11）：13～15．

［3］［5］段戴平，林长春，李新发．TIMSS 2007科学测评：框架、工具与启示［J］．上海教育科研，2010（2）：54～55．

［4］赵中建，黄丹凤．教育改革浪潮中的“指南针”——美国TIMSS研究的特点和影响分析［J］．比较教育研究，2008（2）：1．

责任编辑/林洁