科学类博物馆教育人员科学素养分析调查及思考

邓卓 杨梦霞 朱峤 顾洁燕

摘 要 科学类博物馆教育工作需要其教育人员拥有较高的职业素养，教育人员从事博物馆教育工作时的科学素养能力水平会影响到其开发和实施教育活动的效果。目前，国内少有针对科学类博物馆教育人员科学素养的调查项目。本文梳理了科学类博物馆教育人员科学素养的内涵、常用的科学素养测评方法，尝试借鉴已有的科学素养测试框架考察教育人员从事科学博物馆教育工作时所需的科学素养水平。研究发现非理工科背景教育人员科学知识的掌握程度有待提升，教育人员整体上对科学探究策略的运用还较为保守。针对上述情况，可从加强理工科背景的复合型专业人才培养、提升教育人员的培训效果和倡导终身学习理念几个方面出发，不断提升教育人员的科学素养。

关键词 科学类博物馆 博物馆教育人员 科学素养 调查研究

0 引言

科学类博物馆近年来在我国的发展势头非常迅猛。根据国家科技部发布的2019年度全国科普统计数据，2019年全国共有科技馆和科学技术类博物馆1 477个，其中科技馆533个，科学技术类博物馆944个。这些博物馆在倡导科学方法、传播科学思想，普及科学知识，提高公众科学素质方面发挥着重要作用。目前国内对于“科技馆”、“科技博物馆”、“科技类博物馆”等概念还处于混用状态，无统一的定义。在我国的科普统计中，“科技馆”和“科学技术类博物馆”是作为两类场馆来统计的。科技館指的是以“科技馆”、“科学中心”、“科学宫”等命名，以展示教育为主，传播、普及科学技术的科普场馆;科学技术博物馆包括科技类博物馆、自然博物馆、天文馆、水族馆、标本馆及设有自然科学部的综合博物馆等[1]。本文探讨的“科学类博物馆”包括我国科普统计中提到的“科技馆”和“科学技术类博物馆”。

科学类博物馆教育功能的发挥离不开教育人员的支持，人们通常将科学类博物馆教育人员称为讲解员、科技辅导员、科学老师。美国博物馆协会将博物馆教育人员定义为帮助博物馆实现教育使命的专业人士。他们在教育工作中承担着重要的角色，比如充分了解影响博物馆学习的各种因素;寻求机会促进个人或团体参观者在博物馆的探索过程，并且对博物馆学习的效果进行评估和记录;为多元化的参观者提供有意义的、持久的博物馆学习体验[2]。

根据对科学类博物馆的调查显示，我国科学类博物馆展教研发能力提高，教育活动资源日益丰富，活动种类及数量快速增长，形式日益丰富[3]。作为教育活动策划与实施的主体，教育人员自身科学素养的水平直接影响着科普传播内容的效果。虽然越来越多的研究人员主张将场馆教育人员的工作作为一种专门化的职业来看待，对教育人员科学素养的能力提出了更高的要求。但是，目前我国科学类博物馆教育人员的培养体系还不够完善，高校科学传播类人才培养数量有限，教育人员的聘用缺乏专业的准入机制，入职后的专业培训未成体系化。针对青少年校外科技辅导员*的调查显示，校外科技辅导员具有科技类（理科、工科、医科等）专业背景的占36.48%，科学教育专业占7.30%，文科类占33.48%，音体美占14.59%，其他类占8.15%。具有科技类和科学教育专业背景的科技辅导员数量偏少，学科专业结构有待优化[4]。这说明在科学类博物馆中，也存在科技类和科学教育专业背景教育人员数量偏少的情况。这些无相关专业背景的教育人员自身科学素养水平的高低也不得而知，目前还缺乏相关的研究成果，而教育人员自身科学素养水平会对其开发和实施教育活动产生直接的影响。针对这样的现象，有必要明确教育人员在从事科学类博物馆的教育工作时所需的科学素养、科学素养的评测方法及有效性，找出其科学素养中存在的不足，为提升教育人员科学素养提供有效建议。

1 科学类博物馆教育人员科学素养的内涵

科学素养英文为“science literacy”，是指人们对在日常生活、社会事务以及个人决策中所需要的科学概念和科学方法的认识和理解，并在此基础上所形成的稳定的心理品质[5]。受文化、教育、社会宗教等因素的影响，国内外学者关于科学素养的内涵和构成要素的理解存在差异。如国际学生评估项目（PISA）提出了包含情境、能力、知识、态度及其相互关系的完整框架，并将能力作为定义科学素养的核心。PISA2015指出“科学素养是一个具有反思能力的公民运用科学观念、参与科学事务的能力[6]。”我国于2001年发布的《2001-2005年中国青少年科学技术普及活动指导纲要》也将青少年科学素养分为科学态度、科学知识和技能、科学方法、科学行为习惯等四个方面[7]。2006年发布的《全民科学素质行动计划纲要（2006-2010-2020年）》将公民科学素质分为：科学知识、科学方法、科学态度、科学精神四个方面[8]。一些研究者认为教师科学素养由科学、心理、认知三个层面组成。科学层面指科学观念即科技价值观，心理层面由科学精神（包括质疑、探究、开放、合作等）和科学态度（包括科学兴趣、科学探索行为意向）等组成，认知层面包括科学知识、科学方法和科学实践能力[9]。

从博物馆已有的研究来看，目前没有专门针对科学类博物馆教育人员科学素养的论述，有部分研究关注到教育人员的整体素养，但成体系的研究相对较少，绝大多数的研究者从场馆教育专业化的角度进行分析，从专业知识、专业技能、专业态度三个维度出发论述教育人员应具备的素养。比如德兰（Tran）以科技类博物馆为例，提出了教育人员应具有三大领域的知识框架：场馆内容知识、场馆教学法知识和有关场馆情境的知识[10]。贝利（Bailey）通过对博物馆教育人员的深度访谈总结出教育人员的素养框架：知识与技能（教学有关的知识、项目开发和展览策划能力、演示技巧、有关科学内容的知识等）、个人风格与优势（自主学习的意识、冒险精神、敏锐的观察和判断力等）、态度（工作时的热情、满足感）等[11]。国内研究人员伍新春提出了专业知识与技能、工作能力、发展意识、职业精神和履职动机5个维度的科技类博物馆教师的胜任特质模型[12]。朱幼文将科技类博物馆教育人员的身份定位为具备较高科学素质与专业技能的科技教师，并详细论述了其应具备的专业知识（理工科专业知识、其他领域的科技知识）、活动策划与实施技能、将先进教学理念运用于活动策划的能力（理解并掌握启发式和探究式学习活动的设计思路和原则）、沟通与表达技巧等内容[13]。虽然研究者们没有特地针对科学素养展开论述，教育人员素养当中涉及到的如科学内容知识、科学的教学观念、科学的思维方法、科学精神等内容都属于教育人员科学素养的范畴。

随着博物馆教育功能的完善，教育人员的工作不再局限于展览运行、展区答疑维序，更重要的职责是要开发和实施教育活动，教育人员必须具备较高的科学素养才能够胜任教育活动开发和实施工作。教育人员必须拥有多元合理的知识结构，如掌握学科知识、展品知识、教育学、心理学知识;具备教学设计能力、组织和研究能力，能够将科学内容有效地组织、传递给观众;具备科学的思维方法，能够在活动当中启发观众;具有质疑精神、探索精神和较强的科学兴趣，能够在活动中培养学生的兴趣和探究意识。

2 科学类博物馆教育人员科学素养的评测框架

由于目前没有专门针对科学类博物馆教育人员科学素养的测评框架，而科学素养的基本要求和内容是一致的，因此可借鉴正规教育领域教师、学生和公众科学素质测评内容框架，确定科学类博物馆教育人员科学素养测评的内容框架。目前，对于科学素养的测评主要采用测试和问卷调查的方法，题型有判断题、选择题、部分主观题，具体内容见表1。

由表1的内容可以看出，科学素养测评面向的人群广泛，有学生、教师、也有普通的公众，而提高公众的科学素养是科学类博物馆的一项重要教育目标，其教育人员科学素养的水平直接影响着博物馆的教育活动质量，针对教育人员科学素养的调查十分必要。本次研究主要从科学类博物馆教育人员从事场馆教育工作这份职业过程中所需的科学素养的角度出发，选取测试内容考察教育人员的科学素养。

研究选取了PISA2006、PISA2015和ATLAST的部分试题内容，考察教育人员的科学知识水平和科学能力，采用自编试题了解教育人员在活动开发和实施中的科学态度。之所以选择PISA和ATLAST测试题作为本次的测评工具，主要基于以下考量：首先是两个测试针对人群与科学类博物馆教育人员有一定关联。PISA测试题是针对15岁的初中学生设计的，ATLAST测试题是针对美国的初中教师设计的。在科学类博物馆教育人员的服务人群中中小学生占有很大的比例，理应达到这些测试题的要求。其次是这两类测试题目本身所具有的特色。PISA测试题包含情境化的背景描述，需要把知识迁移到具体的情境中加以运用，因此考察的内容不仅仅是知识的范畴，还包括迁移和运用的能力，而其他科学素养的测试题目缺乏对于情境的描述;ATLAST测试题是针对一些错误的概念和前概念开发，主要考察科学概念的掌握和运用情况，科学类博物馆教育人员只有在掌握概念的基础上才能把它们运用到展品辅导和活动开发中。本次测试的题目以PISA2006科学素养题目为主，因此参照PISA2006的科学素养测评框架，得到此次调查的框架（图1）。

科学知识水平和科学能力部分的试题选取了PISA2006、PISA2015公开的科学素养测试题，以及ATLAST的物理、生物、地理测试题中的部分单元组成基础的测试卷，单元内容的挑选兼顾了技术系统、物质系统、地球与空间系统、生命系统不同的学科。之所以选择这些学科是因为本次调查的科学类博物馆类别广泛，既有科技馆、科学中心，也有天文馆、地质馆、自然博物馆。为兼顾不同科学类博物馆涉及到的学科，同时考虑到PISA测试题原本的测评对象为15岁的初中学生，作为科学类博物馆的专职教育人员，理论上应基本掌握测试中涉及到的内容，因为选择了这些不同的学科内容。确定整体的内容框架后，对部分教育人员进行了试测，根据试测的结果和反馈删除了部分依靠生活经验和常识判断即可得出答案的问题，并将修改后的试题进行汇编形成正式的测试卷。部分项目和考察内容见表2。

科学态度部分题目的设计参考了张红霞、郁波[19]两位研究人员在考察小学教师科学态度时使用的试题形式，结合美国“2061计划”、《下一代科学教育标准》、美国国家科学基金会的展览效果评估框架等文件对科学教育目标的设置，根据博物馆科学教育（非正规教育）的特点对题目进行修改。重点了解场馆科学教育人员在教育研发和实施过程中的态度和价值取向，包括：科学老师对教育目标的设定、判断理想教育活动的依据、教育活动的设计意图、对参与者不同现场表现采取的应对策略等。部分题目和考察内容见表5。

4 科学类博物馆教育人员科学素养调查的效果分析

本研究将围绕试题的有效性和教育人员的回答情况两方面展开分析，验证测评的有效性和教育人员的科学素养水平。共有来自18家科学类博物馆的87名教育人员参与了科学知识和能力测试（样本情况见表6）。科学知识和能力测试共有16个单元主题的43道题目，满分为100分。选择题回答正确记2分，回答错误记0分;开放型试题参照PISA和ATLAST试题中的得分点给分，如果有一个得分点，回答正确记2分，回答错误记0分;如果有两个得分点，全部回答正确记4分，部分回答正确记2分，回答错误记0分，依此类推。科学态度部分共计7道题目，采用次序标度和名义标度，不计总分。

4.1 测试题的有效性分析

使用Excel和SPSS22.0作为测试题的录入和分析工具，通过检验测试题的同质性克隆巴赫α系数（Cronbachs alpha），得到的值为0.844，即信度系数大于0.8，说明试题具有较高的内部一致性。根据PISA2006测试在科学能力维度的试题类别，将测试题分为识别科学问题、使用科学证据和解释科学现象三个维度的分量表，测试题与各部分量表之间的相关系数在0.801-0.908之间，三个部分量表之间的两两相关系数在0.623和0.686之间，说明测试题的内容结构是合理的（表7）。

测试题的总体难度为0.70，区分度为0.32，具体如表8所示。从总体上看，本次的测试题总体难度不大，区分度一般，说明试题对科学类博物馆的教育人员来说相对较容易。

4.2 教育人员的回答情况分析

4.2.1 科学知识与能力测试结果分析

科学知识与能力测试的总体平均分为69.28分，大部分教育人员的得分介于66-86分之间，约占比68.9%，最高分94分，最低分僅22分，方差为58.48，说明教育人员总体平均分不高，相互之间得分差距较大，仅有少数教育人员取得高分。在科学知识维度上，教育人员关于自然界的知识维度和关于科学本身的知识维度的平均分分别为36.2分和33.14分，得分率分别为66.93%和72.04%，具体结果如表9所示。对科学知识两个维度进行配对样本的T检验，结果显示教育人员关于自然界的知识和关于科学本身的知识存在显著差异，即关于科学本身的知识强于关于自然界的知识。在科学能力维度，运用科学证据、识别科学问题、解释科学现象三个维度的平均分分别为28.78分、9.58分和30.92分，得分率分别为75.74%、68.43%和64.42%，具体结果如表10所示。对三个维度的得分进一步进行了配对样本的T检验，结果显示运用科学证据、解释科学现象和识别科学问题三个维度之间两两存在显著差异，即教育人员在运用科学证据维度方面的能力最强，识别科学问题维度次之，解释科学现象维度的能力最弱。

从不同人群的得分情况来看，男性平均分高于女性，具有理工科专业背景的教育人员平均成绩高于非理工科背景的教育人员，有硕士以上学历的教育人员平均成绩高于其他人员，中级以上职称的教育人员平均成绩高于初级职称和无职称的教育人员。但根据独立样本T检验和方差分析的结果，理工科背景的教育人员成绩（平均74.28分）显著高于非理工科专业背景（平均66.92分）的教育人员，其余人群平均分的差异不显著。

综上，可以看出教育人员科学知识水平差异较大，仅有少数教育人员取得较高的分数。在知识维度，教育人员关于科学本身的知识得分率高于关于自然界的知识;在能力维度，教育人员运用科学证据维度得分率最高，这一维度主要涉及到科学的假设、推理等内容，而在解释科学现象维度得分率最低，这一维度主要涉及运用科学知识描述、解释现象，说明教育人员的短板仍然在对科学知识本身的了解方面。从差异性上看，理工科背景的教育人员得分显著高于非理工科背景的教育人员。

4.2.2 科学态度问卷结果分析

在分析教育人员设定教育目标优先考虑的因素时，发现多数教育人员设定教育目标排序为：激发兴趣，科学探究技能和方法的获取，情感、态度和价值观的积极改变，传播科学知识，获得宏观的科学概念。从以上的排序可以看出教育人员更注重参与者的兴趣和探究能力的培养，对核心教育目标的关注从具体知识的传递转变为对激发受众自主探究的兴趣上。但是也应看到教育人员普遍较为忽视科学概念的获得，而科学教育中的大概念教学可以使参与者的知识结构与认知结构得到系统性建构，可以促进参与者对科学的理解和形成正确的科学本质观[20]。

在对待参与者自主探究的态度方面，教育人员会持较开放的态度鼓励参与者通过探究解决问题。在一些探究活动中遇到参与者提出问题或质疑的情况时，75%以上的教育人员会选择鼓励并引导其自主探究，少部分的教育人员会直接解释和告知正确答案。但是，在探究活动的实施过程和探究结果的呈现形式上，超过一半的教育人员希望参与者操作实验的步骤和自己演示的步骤是一致的，参与者在完成探究活动后能得出和自己意料中一致的结论。说明多数教育人员希望能够在预设范围内控制和引导参与者的探究过程和结果，在应对一些意料之外的情况时仍缺乏自信。这些态度会影响到教育人员教育教学策略中是否能以一种开放的态度去鼓励学生自主的探究和创新。

5 建议

5.1 针对科学类博物馆教育人员自身科学素养提升的建议

以上调查结果的分析可以看出，科学类博物馆教育人员科学知识与能力总体水平一般，相互之间差异较大，理工科专业背景的教育人员测试成绩高于非理工科专业背景的教育人员。在科学态度方面，教育人员重视参与者兴趣、探究能力的培养，但是忽视科学概念的获得，在探究策略的运用上较保守，希望在预设范围内引导参与者的探究活动。针对上述情况，可以从加强理工科专业背景复合型人才培养、有针对性地设计培训项目以及终身学习理念与意识的培养几个方面的内容出发，提升教育人员科学素养。

首先，要加强理工科专业背景的复合型专业人才培养。国外的一些高校会对理学和自然科学专业的学生开设科技传播相关的专业课程。如英国许多大学为理工科学生——未来的科学家和工程师们专门开设“科学交流课程”，通过模拟记者招待会、简短交谈、写作课程等，使学生掌握传播交流的基本技巧， 从而培养理工科学生通过传播媒介以及直接与公众交流的能力[21]。目前，国内高校的科学传播专业或研究方向下属于哲学学科或传播学学科，还有的依托于教育学学科之下，缺乏理工科背景的专业科学传播人才培养方案。未来可针对理工科背景的教育人员加强科学传播、教育教学理论与博物馆教学实践方面技能的培养，为科学类博物馆专业教师的培养打下良好基础。

其次，提升培训项目的效果和针对性。比如，对于非理工科专业的教育人员，加强科学知识与能力的培训，使其系统化地掌握展品背后的科学原理，通过展品知识的现场讲解交流等方式用通俗易懂的语言诠释展品背后的科学原理。针对教育人员探究策略运用较为保守的情况，可以加强教育学、心理学相关理论知识的培训与学习，开展教研活动，针对教育活动实际案例进行分析，增进教育人员对相关理论的理解。

最后，从教育人员自身的角度，要树立终身学习的理念，不断提升自身科学素养。加强科学知识的学习和内化，学习教育学、心理学相关理论，了解不同年龄段参与者的特征，根据参与者的特点进行活动的开发与实施。立足实践，勤于反思，把自己亲历的事件作为案例去解读、分析、反观和积累，善于总结，不断反思提高，更加从容地面对活动中的各种情况，做出正确的决策。

5.2 针对科学类博物馆教育人员科学素养调查实施的建议

本研究从科学知识、科学能力、科学态度三个维度出发对科学类博物馆教育人员科学素养进行了调查，其中科学知识与能力测试选取了PISA科学素养测试题和ATLAST测试题的部分内容，科学态度问卷参照了教师科学态度的相关调查考察教育人员在活动开发和实施中的价值取向。从调查的效果看，科學知识与能力测试的内部一致性和内容结构较合理，但试题难度相对较低。科学态度题目的案例背景来自于博物馆的教育活动，能够了解到教育人员的态度倾向，但还需提升案例的典型性。

后续的研究可在进一步厘清科学类博物馆教育人员科学素养内涵的基础上，借鉴PISA测试的框架和ATLAST试题的编制方法，收集科学类博物馆教育活动案例，了解教育人员应该掌握的科学核心概念及概念掌握水平，在此基础上编制科学类博物馆教育人员素养测试试题库，使用情景化的题组考察教育人员科学知识与能力，采用博物馆中的真实案例考察教育人员的科学态度。

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作者简介：邓卓（1990—），女，上海自然博物馆（上海科技馆分馆）展教中心员工，馆员，研究方向博物馆教育，E-mail：dengzh@sstm.org.cnengxia。

Survey on the Scientific Literacy of Museum Teachers in Science Museums and Centers// DENG Zhuo， YANG Mengxia， ZHU Qiao， GU Jieyan

First-Author's Address Shanghai Natural History Museum （Branch of Shanghai Science & Technology Museum）， E-mail： dengzh@sstm.org.cn

Abstract The educational work in science museum and centers requires museum teachers to have high professional. And museum teachers' scientific literacy ability will influence their development and implementation of educational activities. At present， there are less investigation projects on the scientific literacy of science museum educators. Through analyses of the connotation of scientific literacy of the museum science teachers， the commonly used methods in scientific literacy evaluation. This paper attempts to use a serious of test items that already have to test musuem science teachers scientific knowledge and scientific ability as they are engaged in museum educational work. The study found that those teachers who are not in science and engineering background， and museum teachers application of inquiry strategy is conservative. Therefore， we should stress the training of teachers with science and engineering background. At the same time， improve the effectiveness of science teachers' training program. Science teachers should set up the idea of lifelong learning and constantly improve their own scientific literacy.

Keywords Science museums and centers， museum teachers， scientific literacy， survey research