高中生科学素养调查研究

赵欣宇+周琰

（1聊城一中；2聊城大学 教科院，山东 聊城 252059）

摘 要： 选取236名高中生为被试，对其科学素养进行调查。结果发现：高中生在科学观问卷的五个维度的得分由低到高分别为：科学的公众性、科学的动态性、科学的客观性、对科学的态度、科学的有限性。不同性别、不同年级、不同学业水平的高中生在科学观问卷的部分维度上存在显著差异。高中生在科学知识问卷的得分率较高，但在科学方法问卷的得分率较低。在实证调查的基础上，分析问题产生的原因，并提出有针对性的建议和对策。

关键词： 科学素养 高中生 科学教育

一、问题提出

科学技术的飞速发展带来了学习和生活方式的巨大变革，使科学素养的重要地位日益凸显。科学素养是与科学有关的知识、能力和思维习惯的修养。有科学素养的人要对科学内容、科学本质、科学与社会的相互关系有基本的了解，要具有应用科学知识、解决科学问题的基本能力，具有科学情感态度和价值观[1]。国内科学素养测查一般包含三个组成部分，即对科学知识、科学研究的过程和方法及科学技术对社会和个人产生的影响的了解程度。我国几次大规模科学素养调查结果表明：公众科学素养水平还较低，与发达国家（欧盟国家、美国和日本）相比仍处于落后地位；公众科学素养发展状况不平衡；迷信程度依然严重；公众科学素养的提高速度远不及我国经济发展增长的速度[2]。在国内公众科学素养大规模调查中，被试年龄跨度为18岁到69岁。目前，对于高中生科学素养的研究尚显薄弱。高中生是未来国家建设的主力军，是未来科学研究的后备力量，其科学素养对国家未来科技发展和个人生活质量提升均具有重要影响，因此对高中生科学素养进行研究有着重要意义。

二、研究方法

1.被试

选取聊城一中的236名高中生进行问卷调查，去掉无效问卷后，有效被试为229人。其中高一学生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。第一部分选自孙燕青的“科学观问卷”。该问卷测查科学的动态性、有限性、客观性、公众性及被试的科学态度等。问卷采用Likert五点计分，要求被试说明对有关科学的各种表述的同意程度。已有研究表明该问卷具有良好的信效度指标[3]。第二部分为“科学知识问卷”，选自中国公众科学素养问卷中的题目，通过判断“地心的温度非常高”、“电子比原子小”等十个问题的对错考查学生对科学知识的了解程度。第三部分为“科学方法问卷”，考查学生对科学研究过程和方法的理解，如选择：“认真细致的分析和解释可以弥补观察步骤的缺失”、“在下列给出的四种研究内容中选出一个最适合实验法探究的内容”等问题考查学生对观察法、实验法等科学方法的理解和运用。

3.研究过程

在班主任的协助下，采用集体施测方式完成问卷调查，所需时间大约20分钟。

4.数据统计分析

采用SPSS20.0进行数据统计分析。

三、调查结果

1.科学观问卷的调查结果

被试在科学观各维度得分的平均数和标准差如下：科学的动态性（4.18±0.47）、科学的有限性（3.38±0.56）、科学的客观性（4.07±0.46）、科学的公众性（4.21±0.52）、科学态度（3.57±0.70）。

为了解被试在科学观问卷上得分的性别差异和年级差异，进行独立样本T检验，结果如表1所示：男生在科学态度维度的得分显著高于女生，其余維度不存在显著性别差异；高一学生的科学公众性得分显著高于高二学生，其余维度不存在显著差异。

为比较不同学业成绩的高中生在科学观问卷得分的差异情况，选取三次统考中的物理、化学、生物成绩，把总分居于前15%的学生划分为高分组，后15%的学生划分为低分组，其余学生为中等成绩组。以科学观各维度得分为因变量，以成绩类型为自变量进行单因素方差分析。结果如下：科学的动态性（F=4.557，P=0.011）、科学的有限性（F=0.03，P=0.97）、科学的客观性（F=8.167，P=0.000）、科学的公众性（F=1.88，P=0.155）、对科学的态度（F=17.241，P=0.000），即在科学的动态性、客观性和科学态度三个维度上存在显著差异。进一步事后检验结果表明：在动态性维度上，成绩优秀的学生得分显著高于成绩中等的学生；在客观性维度上，成绩优秀的学生得分显著高于成绩中等和成绩差的学生；在科学态度维度上，成绩优秀的学生得分显著高于成绩中等和成绩差的学生。

2.科学知识问卷的调查结果

在科学知识问卷的十个题目中，全体学生的得分正确率分别为：95.7%、90.5%、83.5%、73.2%、76.6%、89.2%、96.5%、91.8%、98.7%、90%。除第四题（激光因汇聚声波而产生）和第五题（电子比原子小）正确率低于80%以外，其余题目总体得分率较高。

3.科学方法问卷的调查结果

四个问题的得分正确率分别为：26.4%、12.1%、61.9%、10.4%。正确率都较低，即使在成绩优秀的学生中，四个问题的正确率仅为：46%、13%、79%、13%，反映出学生对科学研究过程和方法的理解不容乐观。

四、讨论

1.高中生科学观问卷的调查结果分析

调查发现，高中生在科学的公众性维度得分最高，其次是科学的动态性、科学的客观性、对科学的态度，在科学有限性维度得分最低。调查结果反映出高中生最认同科学的公众性，认同科学进步与公众生活息息相关，认为公众应该了解科学的实质及其所为，相信大众可以理解科学，而且最终可以受益于科学。高中生对科学的有限性认识水平最低。事实上，科学只能基于对自然现象的实验观察解释有关自然现象的问题，科学是有限的，并不能解决所有问题，也不能为所有问题找到正确的答案。在学校教育中，高中生看到的是科学在人类发展进步中的巨大作用，较易形成科学无所不能的错觉。

科学观问卷的性别差异分析显示，男生在科学态度维度的得分显著高于女生，男生更倾向于认为做科学家，或者从事需要科学知识和思维的工作是很有意思和有价值的，更喜欢做科学工作。学科的性别刻板印象依然存在，某些女生感觉自己在科学相关类课程上的投入产出不成比例，未从学习方法等方面寻找原因，认定自己不是学理科的料，对科学的态度相对较为消极。科学观得分的年级差异分析表明，高一学生的科学公众性得分显著高于高二学生。随着学习难度的加大，学生感到科学与公众之间有了一定的距离，更倾向于认为公众不易理解科学的实质。不同学业成绩的高中生在科学的动态性、客观性和科学态度三个维度的得分存在显著差异，成绩优秀的学生在学习中投入更多，对科学的认识更为成熟，更认同科学理论、定律是对真理的逼近，会不断变化，而不是永远不变的真理；在科学活动中，一个人必须具有理智性的诚实品质，以客观观察为依据，乐于在证据充分的情况下改变原来的立场。成绩优秀的学生对科学的态度较为积极，认为做科学家或者从事需要科学知识和科学思维的工作是很有意思、很有价值的事，喜欢做科学工作。成绩差的学生更倾向于认为从事需要科学知识和思维的工作是很枯燥无味的，是高智力者的游戏。

2.高中生科学知识问卷的调查结果分析

总体看，高中生在科学知识问卷的得分率较高，与学生接受的系统学校教育有关。“科学知识问卷”中的题目选自中国公众科学素养问卷，这些问题与学生学习的课本知识密切相关。个别学生即便不理解问题背后蕴含的科学原理，也会通过记忆的方式记住结论，故此问卷得分普遍较高。

3.高中生科学方法问卷的调查结果分析

高中生在科学方法问卷上的得分正确率较低，即使在成绩优秀的学生中，也有三个问题的正确率在50%以下，反映出学生对科学研究过程和方法的理解与运用不容乐观。如在“自然科学研究方法往往要求具有下列哪一个特性”选择中，很多学生选择“代表国家需求”、“经济节约”等选项，对于“别人可以重复”这一重要特点的认识不足。对于观察法和实验法的选择及适用范围和设计要求的了解存在明显不足之处。

五、建议

1.认识提高科学素养的重要意义

学校教育是科学素养培养和提高的主要途径，高中阶段是接受科学知识、形成正确科学观的黄金时期，不能因为教学任务的繁重而忽视学生科学素养培养。具有一定科学素养是每个公民必需的，是现代社会必须具备的基本素养。高中物理、化学、生物等課程标准均强调“提高学生的科学素养”这一基本理念。从发展角度看，具有一定科学素养有助于人们生活质量提升，有助于理解科学的局限性，减少人们对科学的片面盲目崇拜或刻意排斥。

2.重视科学过程与方法体验

研究表明，高中生在科学方法问题上的得分正确率较低，高中生存在对科学的本质、过程和方法等方面认识不足等问题。课程标准提出从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度设计教学，提高学生的科学素养。然而，高中阶段面临高考的巨大压力，为挤出高三复习时间，学校普遍存在赶进度的情况，教学中存在重视知识传授和做题方法归纳总结，忽视科学探究过程与方法体验的问题。本着“为学生终身发展负责，为应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础”的指导思想，教学过程中不能仅重视科学知识的传授，更应关注科学知识探索发现过程。

3.关注全体学生科学素养的提升

成绩优秀学生的科学素养水平相对高于成绩中等和成绩较差的学生，男生对科学的态度的得分显著高于女生，这些研究结果反映出学生科学素养发展的不平衡性。调动全体学生的科学学习积极性，激发学生的科学探索精神，改变理科学习中的性别刻板印象，提升全体学生的科学素养是学校教育的长期目标。

参考文献：

[1]赖小琴.广西少数民族地区高中学生科学素养研究[D].重庆：西南大学，2007.

[2]谭小琴.从公众科学素养看科学全球化中的中国教育[J].自然辨证法研究，2008，24（1）：85-89.

[3]孙燕青，张建伟.初二学生的科学观及其与科学发现学习的关系[J].心理发展与教育，2003，19（2）：47-52.