幼儿教师科学本质观的调查研究

2019-03-04高潇怡

教师教育研究 2019年1期

高潇怡，李维

(1.北京师范大学教育学部，北京 100875；2.华侨中学，广东中山 528400)

一、前言

在科学教育中，科学本质是一个永恒的话题。关于科学和科学本质的教育是科学教育中基础而又重要的内容，科学教育离不开对科学本质的理解。当前，理解科学本质已成为世界范围内科学教育发展的重要理念，将其作为重要的科学教育目标在国际科学教育界已经达成了共识，[1]“发展学生对科学本质的理解”作为科学教育的核心目标之一，在多国的纲领性文件中得到了明确的体现。在重视学生理解科学本质的重要性的同时，教师要掌握正确的科学本质观更是不容忽视的。众多研究表明，教师对科学和科学本质的认识程度，比其拥有多少科学知识更影响科学教育的效果。[2]具备科学专业知识是教师进行科学教育的基础，而教师对科学本质的了解，是其科学专业知识的基础组成部分，是其科学素养的基础。

幼儿园科学教育意在对幼儿进行科学素养的早期引导与培养。对于儿童而言，学习科学的一个重要部分就是学习它的本质和组织。孩子们应该通过他们的经验和相互之间的讨论来了解科学的本质。针对我国幼儿教师科学本质观研究相对空缺的状况，我们对北京市幼儿教师的科学本质观现状展开了调查研究。

二、方法

(一)被试

本研究主要采取分层随机抽样的方式。首先以园所级别(北京市示范园、一级一类、一级二类、二级一类、二级二类、无评等级)为一级分层依据，采用整群抽样选取北京市各级各类共10所幼儿园，随后对10所幼儿园的教师进行随机抽样，选取共218位教师为问卷调查对象。回收问卷215份，剔除无效问卷12份，获得有效问卷共203份。问卷有效回收率达94.42%。

这10所幼儿园基本上代表了北京市不同级别的幼儿园，其中北京市示范园5所，一级一类园4所，二级二类园1所。教师在年龄、受教育程度、工作经历等方面基本呈正态分布，整个被试群体具有一定的代表性。

表1 问卷被试分布情况一览表

在问卷基础上，我们选取了11位在科学本质理解方面具有“典型性”的幼儿园教师作为半结构访谈的对象，对她们进行了深度访谈。这11位教师在年龄、教龄、专业背景、学历层次等方面均有所区分。同时，在其中选取了3位教师作为观察的对象。这3位观察对象分属于3所不同的幼儿园，其中一所为科学特色园。

(二)研究工具

1.问卷编制依据

本研究问卷参考美国科学促进协会在《面向全体美国人的科学》中对科学本质的阐述，并依据已经过检验、具有较高信效度的科学知识本质量表(VANSK；梁玲，2005)[3]、学生科学与科学探究理解量表(SUSSI；梁玲，2008)[4]和Lederman的科学本质量表(VNOS；Lederman, Abd-El-Khalick, Bell & Schwartz，2002)[5]，同时参考诸多研究者(Bruce C. Palmquist，Fred N. Finley，1997[6]；Randy L. Bell，Norman G. Lederman，Fouad Abd-Khalick，2000[7]；Chin-Chung Tsai，2006[8]；Nihal Dogan，Fouad Abd-Khalick，2008[9]；张红霞，2001[10]；梁永平，2006[11]；王晶莹，2010[12]；胡巧，2011[13])在科学本质观的相关研究中所使用的测查工具，结合我国幼儿园科学教育目标、科学教育的情况及幼儿教师的实际情况编制而成。

2.问卷构成

本问卷由提示语、个人基本资料和若干题目组成。个人基本资料部分共11题，意在收集调查对象的性别、年龄、教龄、受教育程度、专业背景、任教领域、职称等方面的基本信息。第二部分为教师对科学本质的理解，包括31个关于科学本质的正面或反面陈述，目的在于通过被调查者对各陈述的同意程度定量地分析其对科学本质的认识程度。该部分主要从科学知识的本质、科学方法和过程的本质、科学事业的本质三大维度了解教师对科学本质的理解情况。其中，1～13题为科学知识方面的表述，涉及对科学知识的性质、科学理论与定律等的阐述，意在了解教师对科学知识体系的了解及对科学知识性质的认识;14～25题是关于科学方法与过程的陈述，涉及观察、实验、推理、测量等方法，以及创造力与想象力在科学研究中的作用，以了解教师对科学研究过程中采用的科学方法、研究程序和科学的创造性的认识;关于科学事业本质的表述为问卷的26～31题。该部分的32、33、34题为开放式问题，由教师自由作答，目的在于通过教师对科学的最直接的描述，了解教师对科学的基本认识和理解。

3.问卷作答及计分方式

本问卷第二部分采用李克特式(Likert scale)五等级量表，每个陈述有“完全不同意、基本不同意、不确定、基本同意、完全同意”等五种不同程度的选项，按正向描述计分方式依次为“1、2、3、4、5”，负向描述按顺序分值为“5、4、3、2、1”。该部分最终得分根据被试对每一陈述的认识程度累计而成，最后根据总分对教师的科学本质观做出基本判断，总分越高，表明该个体对科学本质的理解越好。

4.问卷信效度检验

对调查问卷的信度分析主要通过测验所得结果的一致性或稳定性反映出来。问卷编制好后，基于前测阶段所回收的数据，我们采用克朗巴哈系数法(Cronbach’s alpha)，对问卷李克特式量表部分的内在信度进行了检验，其分析结果如表2所示。

表2 幼儿教师科学本质观量表内在一致性信度

有效性是考量研究工具的另一个重要指标。我们采用双变量分析的方法对问卷的题目进行了结构效度检验，问卷三大维度与总维度之间的相关性如表3所示，可以看到，在显著性为0.01的水平上，各维度与总维度之间均存在显著相关，结构效度良好。

表3 幼儿教师科学本质理解问卷各维度间的相关分析

**.相关性在0.01上显著(双尾)。

(三)数据分析方法

本研究发放的问卷回收之后，首先剔除其中不符合要求的无效问卷，继而采用SPSS20.0统计软件对有效问卷进行进行统计分析。其中使用的统计方法主要包括：信度分析、效度检验、描述统计、T检验、相关分析、差异分析等。

三、研究结果

(一)幼儿教师科学本质观的总体发展水平

以一个地区的教师为研究对象，总体发展情况通常是研究中需要探讨的重要问题之一。表4展现了教师科学本质观整体得分的平均值和标准差。描述性统计显示，幼儿教师的科学本质观整体平均值为100.74，转换成百分制平均分为64.99，标准差为8.357。可以看到，教师科学本质观的整体均分并不高，处于我们熟知的及格的边缘。

根据描述统计显示的这一数据，我们对总分作了进一步的划分，将其分为五个水平[注]科学本质观五级水平划分依据：水平1，小于M-3SD；水平2，M-3SD—M-1SD；水平3，M-1SD—M+1SD；水平4，M+1SD—M+3SD；水平5，大于M+3SD。由于125.8(M+3SD)为总分的81.2%，故将水平5界定为良好，水平1至水平5依次为很差、差、中等、中等偏上、良好。，如表5所示。

表4 幼儿教师科学本质观得分情况

表5 幼儿教师科学本质观水平划分

据此，对持有不同水平科学本质观的教师可做频数统计如图1。不难发现，科学本质观水平为“差”的教师占12.3%，13.8%的教师科学本质观水平达到“中等偏上”，仅有1%的教师科学本质观水平达到“良好”，而大多数幼儿教师的科学本质观水平为“中等”，这部分教师占比达72.9%。

对教师所持有的科学本质观进行水平上的划

分，有助于我们对幼儿教师的科学本质理解情况有一个整体的把握和了解。分析结果表明，大多数幼儿教师的科学本质观处于中等水平，达到中等偏上水平的教师有13.8%，在203位有效调查对象中，仅有1%即2位教师的科学本质观达到良好水平。虽然总体而言并没有教师对科学本质的理解表现为很差的情况，但仍有相当一部分教师的科学本质观水平较差。幼儿教师对科学本质的理解水平亟待提高。

(二)幼儿教师科学本质观不同维度的表现情况及特点

在对教师科学本质观的整体水平有所了解后，我们对三大维度也采用描述性统计的方式，得到各维度的均值与标准差，具体见表6。根据均值和百分制分数来看，教师在“科学知识”方面的原始均分为40.77，百分制平均分为62.72；“科学方法与过程”的原始均分为39.68，百分制平均分为66.13；“科学事业”维度的原始均值为20.29，百分制平均分为67.63。相对而言，教师对科学事业的本质的理解略优于对其他两方面的理解。

表6 幼儿教师科学本质观三大维度得分情况

另外，综合科学本质观各维度得分的标准差及方差来看，幼儿教师整体在科学事业的本质方面得分的离散程度较小，我们所调查的教师中，整体对科学事业的本质的理解与认识较为稳定和一致。相较而言，教师们在科学知识的本质及科学方法与过程的本质上则表现出了较大的差异，有的教师理解较好，有的教师对科学知识、科学方法与过程的本质的认识并不理想。

1.幼儿教师对“科学知识的本质”理解的表现情况及特点

我们根据科学知识本质维度的描述统计结果，将教师科学知识本质的理解情况划分为五个不同的水平(满分65分)，这五个水平按原始分数划分为：很差(28.9分以下)、差(28.9～36.8分)、中等(36.8～44.7分)、中等偏上(44.7～52.7)、良好(52.7～65分)，教师在该维度的理解水平情况如图2。

从教师科学知识本质理解水平的分布情况来看，大多数教师持有中等水平的科学知识本质观，在我们所调查的教师中，10.8%的教师科学知识本质观水平较差，其中有一个教师处于“很差”这一水平，只有16.7%的教师对科学知识本质的理解达到中等偏上水平，在这一维度上，没有任何一位教师达到良好的理解水平。幼儿教师整体对科学知识本质的理解水平不高，仍有很大的改善和提升空间。

2.幼儿教师在“科学方法与过程”维度的表现情况及特点

对科学方法与过程方面的理解是科学本质观颇为重要的组成部分。这一维度主要包括科学研究方法的多样性、科学观察与推理的区别、科学的创造性。我们将幼儿教师在这一维度上的水平分为五个等级(如表7)。

表7 幼儿教师科学方法与过程的理解水平划分表

在科学方法与过程的认识和理解上，教师们的认识集中分布于水平2、水平3与水平4(如图3所示)，呈现出正态分布趋势。同样，在该维度上，大部分幼儿教师持有的理解水平为中等层次，水平为“差”与“中等偏上”的教师比例分别为12.3%、15.8%。此外，没有对科学方法与过程理解特别差的教师，也没有教师在该维度表现出良好的理解水平。

3.幼儿教师在“科学事业”维度的表现情况及特点

就教师在科学本质观三大维度上表现出来的情况而言，当前教师们对于科学事业的本质的理解水平是较好且较为稳定的。描述性统计结果显示，在满分为30的前提下，教师们在科学事业的本质这一维度得分的均值为20.29，转换成百分制分数即为67.63，标准差为2.81。我们同样可以将其划分为五个不同的水平等级，按原始分数划分，这五个等级分别为：很差(低于11.9分)，差(11.9～17.5)，中等(17.5～23.1)，中等偏上(23.1～28.7)，良好(28.7～30)。本研究所调查的教师在该项的水平分布如图4所示。

幼儿教师对科学事业本质的理解同样集中于差、中等以及中等偏上三个水平，呈正态分布趋势。由上图可知，在203位调查对象中，有150多位教师持中等水平的科学事业本质观，水平为“差”或“中等偏上”的教师人数相当，此外，还有2位教师在该项上表现出了良好水平，其中有一位教师在该项上获得满分。

不难发现，虽然幼儿教师整体对科学事业本质有着较好的理解，他们一方面认为科学研究的内容和方法由社会期望和文化价值观影响，另一方面，他们对于反向题目却作出了不同的回应，认为受过良好训练的科学家能够使科学研究不受社会和文化的影响。这反映出教师对科学事业理解的片面性。

四、讨论和结论

(一)幼儿教师科学本质观的基本特征

基于研究结果对幼儿教师的科学本质观的基本特征进行概括，对于我们揭示幼儿教师科学本质观的类型具有重要的意义

1.幼儿教师对科学本质的理解普遍不足

从研究结果来看，幼儿教师整体的科学本质观水平分布情况近似正态分布，尽管从水平等级来看，在我们所调查的对象中，大多数教师对科学本质有一定的认识和理解，其中有个别教师的科学本质观处于良好水平，同时并未有教师表现出“很差”的科学本质观，但幼儿教师对科学本质的理解普遍不足。从教师们就科学各方面理解的表达来看，他们对科学的认识更多地停留在科学记忆的层面，对科学知识的了解不足，将科学知识当作绝对真理，知晓的科学方法单一，认为科学与社会并不存在必然关系等。大多数教师的科学本质观处于中等水平，整体科学本质观情况仍有很大的改进空间。

2.教师的科学本质观与教育实践之间存在矛盾

幼儿园教师在科学本质理解方面的矛盾性主要体现在教师所持有的观念与其教育实践之间的矛盾。一些教师明确表示，“最希望获得的就是让孩子对这种科学活动感兴趣，然后就是激发孩子的这种探究欲望，这就是最核心的”(K幼儿园，L老师)。然而，在他们实际的教学中，对科学知识的强调无疑更甚于对其他方面的重视。这一特点并不只通过个别教师显现出来，大多数教师在进行科学活动设计的时候，都明确列出了科学知识、方法方面的目标，将其视为教育活动的重中之重。

3.教师的科学本质观的个体差异性

受认识水平、教育程度、专业背景、文化差异等多方面因素的影响，个体观念的形成与发展必然带有其自身的特点。因此，不同教师对科学本质的理解具有个体差异性与独特性。

不少个体持有同一水平的科学本质观，即便如此，他们的科学本质观得分也存在一定的差异，在关于科学的不同表述上有着自己的理解。在问卷中，我们设计了三个开放式问题，希望获取教师们对科学的一些最为直接的了解或认识，教师们对这些问题的回答尽管存在一些相似之处，但每个教师的用语、表述都是不相同的。

4.教师对科学本质的理解具有零散性

从教师们当前所具有的科学本质观来看，大多数教师对科学本质的认识并不全面，在科学本质观同一维度的不同表述上，许多教师出现对其中一个表述理解正确，另一个表述理解错误的情况。这在一定程度上反映了教师对科学本质的理解并未形成系统的整体，他们对科学不同方面或同一方面的认识呈现零散化、相互孤立的特点。

5.教师的科学本质观兼具内隐性与模糊性

作为个体所持有的观念，教师的科学本质观在很大程度上是教师个体在经验积累的过程中逐渐形成的，这一形成过程往往连教师自己都未能清楚地意识到，这就是科学本质观所具有的内隐性。在具体的科学教育实践中，教师所具有的科学本质观可能会不经意地体现出来。由于这种内隐性，许多教师对其自身所持有的科学本质观念并不具备清晰的认识。

(二)幼儿教师科学本质观的类型

对教师的科学本质观进行分类有助于我们更好地把握教师观念的总体情况。本研究采用统计学上的层次聚类与迭代聚类相结合的聚类分析法，将幼儿教师的科学本质观分为两个类别。(表8)

表8 科学本质观不同类别人数分布情况(N=203)

不同类别的教师在科学本质观三个维度上的得分情况如表9所示：

表9 幼儿教师科学本质观聚类分析结果

注：表格中平均分已转换成百分制分数。

结合幼儿教师在科学本质各维度指标上的具体特点，以及我们在与教师交流的过程中所收集到的信息，我们将教师们所持有的两类科学本质观分为“传统朴素型”与“现代取向型”。

1.传统朴素型

持有朴素的科学本质观的幼儿教师在科学本质的三个维度上都处于中等水平。他们中有相当一部分认为观察结果就是事实，科学知识来源于观察，是与客观世界相对应的；随着观察的积累，知识逐渐增加并发展进步。因此，在他们看来，科学知识是不会变化的。持有这种理解的教师在科学教育实践中，往往会倾向于采用传统的讲授方式来进行科学知识的传递，选取一些生活中常见的现象来作为活动内容，较少涉及让幼儿自己动手操作的方式。

该类型教师所掌握的科学知识仍较为有限，知识丰富程度仅处于中下水平，因此他们对科学的理解较为局限，以自己所了解的知识为准，一旦他们对某一主题的内容掌握得比较少时，他们往往会浅尝辄止，或选择他们较为熟悉的内容开展活动，不再对该主题的内容进行深入的探究。

在科学方法与过程的本质方面，传统朴素型教师的理解和认识显得较为单一和模式化，他们更多地认为做科学、研究科学只有一种单一的方法，进行科学探究或科学调查前必须计划好所使用的方法，而在具体的步骤上，一定是步步相接、联系紧密的过程。传统科学方法的运用是发现和证实理论所必需的，科学需要经过精准的实验验证，当科学家正确地使用传统的科学方法时，所获得的结果是确定无疑的。

在科学活动的操作设计上，这些教师更倾向于采用一些动手操作项目、小实验来开展科学活动，让幼儿在操作中体验科学。如提供给幼儿不同材质的纸，观察不同纸的吸水性；让幼儿用磁铁去尝试吸不同材质的物体，以感受磁铁的吸铁性等。

教师所持科学本质观的朴素性还体现在他们对科学家的认识上。在此类教师的眼中，科学家的所有行为都是无偏见的、客观的，科学家们致力于发现事实，他们通过精确的方法来发现、验证和评估科学。在持传统型科学本质观的教师看来，科学家必须避免受到科学以外的任何因素的影响，无论是哪一个科学家进行观察或解释，其观察结果或解释结果都是相同的，因为观测结果是事实，而科学就是事实。

2.现代取向型

与持传统型观点的教师相比，现代取向型教师在三个维度上得分均处于中等偏上水平，表现出理解相对合理的特点，他们对科学的发展、变化和构成有一定程度的认识。

相较于对其他方面本质的理解来说，现代型的教师对科学方法与过程有着较为全面的理解，他们普遍认识到科学研究方法的多样性，除却单一的实验方法，他们还指出推理、调查、探究等多种方式和途径。说到科学家工作，现代取向型的教师普遍认为，科学家基于先前的知识、观察和推理创造理论，他们富有好奇心，开展工作时离不开想象力和创造力的运用，作为科学团体中的成员，科学家需要与团体中的其他成员交流，需要评估和考量其他科学家的工作，同时，科学家也不可避免地会受到过去的研究以及科学以外的其他社会因素的影响。

相应地，这类教师在组织和开展科学活动的过程中，对科学主题和内容的把握要优于传统型的教师，显得更加丰富多样，如除了幼儿园科学领域常涉及的动物、植物、浮力、光影、磁等内容外，他们会结合一日生活中所观察到的幼儿的兴趣点，发现值得展开的点，生成一些活动，或者也会向幼儿介绍一些科学家。同时，他们更偏重于引导孩子就探究性主题进行操作活动，鼓励幼儿动手操作、尝试、探索，重视科学方法的多样性体验。如，提供给幼儿简易电路模型，由幼儿自己尝试接通电路，多次试误后幼儿会发现哪些材料是能够通电的。

虽然我们通过聚类分析法将幼儿教师的科学本质观归为两种类型，但实际上，教师所持有的观念之间并不存在明显的界限，如有的教师对科学知识的本质持有较为传统的认识和理解，但其对科学方法与过程本质的认识则处于中上水平，更偏向于现代型。传统与现代观念并存的趋势并不少见，这也恰是教师观念复杂性的体现。