小学生科学学习态度的研究与启示

朱家华 李秀菊 巴鹤臻 崔鸿

摘要：儿童是怎样看待科学的？这指向学生的科学观和对科学学习过程的理解。研究使用YCVS国际问卷，对我国东部S省和西部W省的250余名学生进行了访谈，对小学生科学学习的群体特征进行了分析。研究发现，小学生的科学本质观、科学探究认知整体水平偏低，而学生对科学的实践属性有相对较强的认识等。研究还发现，小学生学习科学具有群体特点，如对科学史具有求知欲、对科学实践充满好奇和热情、对实物拥有充沛的探索乐趣等。

关键词：科学课程  科学教育  学习态度  科学探究

引用格式：朱家华，李秀菊，巴鹤臻，等.小学生科学学习态度的研究与启示[J].教学与管理，2022（18）：21-26.

2017年，《义务教育小学科学课程标准》颁布实施。该版课程标准施行后，小学在一、二年级增设科学课。近年，小学科学课程的重要性日渐受关注。2022年4月，《义务教育科学课程标准（2022年版）》颁布;5月，教育部办公厅发布《关于加强小学科学教师培养的通知》，但从全局看，师资短缺、课程“边缘化”状况严重仍是影响课程质量的重要因素。如何以学生为中心，开好科学课程，尤其是开好一、二年级科学课？解决问题的前提是，学校和教师要充分了解小学生的科学学习特征。课程标准提出，科学课程应“倡导探究式学习、保护孩子的好奇心和求知欲”，不知道学生如何看待科学，怎样设计教学？不理解学生内心的科学世界，谈何保护？这几个问题内在指向学生的科学观和对科学学习过程的理解。国际上，关于低学段学生的科学观和科学学习特征的研究不多，在国内，1～2年级的科学课程刚开设不到4年，学校教学经验尚不充分。基于此，为了把握学生的科学观和对科学学习过程的理解，本文立足实证研究范式，使用科学教育专家N.G.Lederman的YCVS问卷（Young Children’s Views of Science Questionnaire），针对低学段小学生开展调查研究。

一、研究设计

1.研究综述

国际上，对学生或公众进行科学观测量的研究开展较早，相关工具也较丰富，但既有测量工具大都面向12岁以上或成人，针对低龄儿童的测量仍较为罕见。Huang等开发的小学生科学本质观量表以问卷的形式来调查影响小学生对科学本质认知的三个因素：观念的发展与变化，社会谈判的作用，以及文化的作用[1]。然而，有研究者认为该问卷所涉及的内容不够详细，无法代表学生的观点[2]。小學生认知程度有限，词汇量、学习水平都会影响他们对测量问卷的理解，从而影响到问卷作答的可靠性。基于此，选择对小学生进行访谈调查的方式，从而获取数据。Dogan&Abd-El-Khalick认为，开放式问卷和访谈可帮助研究人员更好地掌握数据背后的原因，真实反映出学生拥有的观点，这种研究非常适合理解个别学生的观点，并能够检测因素干预的变化[3]。

为了保证研究具有较高的效度，本研究使用国际科学观测评领域的权威专家N.G.Lederman开发的YCVS问卷开展研究，该问卷是专门面向低龄儿童设计研发的一套访谈问卷。

2.工具与方法

本研究立足大样本访谈，量化访谈数据，对小学生科学学习特征做出描述和分析。YCVS问卷基于小学生的认知特点，访题涵盖对科学观的认知（指向对科学本质的理解）、对科学作为一种探究性学习的认知（指向对科学学习过程的理解）八个维度（见表1）。

研究中，把受访者在YCVS问卷每个问题上的回答分为两类水平。一类是理性水平，即学生的反应与指标内涵上具有较高的一致性;一类是质朴水平，即学生的反应与指标内涵上的任何部分几乎都不一致。调查后，使用质朴水平（0分）、理性水平（1分）分别对受访者的每次回答赋分，根据访题在不同维度中的分布，分别累加求和。由此，受访者在每个维度上的得分形成了[0，4]区间的连续变量。

3.选样与实施

东部沿海省份S省和西部省份W省为中国东部、西部科学教育较具有代表性的省份。研究选择S省和W省为选样区域，采用知情人选样法，依据教育质量、学校类别进行分层选样。样本的结构与特征值见表2。

4.评分者信度检验

访谈并转录完成后，由两人组成赋分小组，对转录材料进行赋分。利用SPSS22.0软件，依据斯皮尔曼等级相关系数法对评分者信度进行检验。在科学观的调查维度上，斯皮尔曼相关系数为0.901;在科学作为探究性学习的调查维度上，斯皮尔曼相关系数为0.832。结果显示，评分者具有较高的一致性。

二、小学生科学学习的群貌特征与差异表现

1.小学生科学学习的群貌特征

对样本各调查维度统计得到均值、标准差，并计算得分率，结果见表3。

通过描述性统计结果，可得到以下结论：

第一，在“对科学观的理解”维度上，调查样本的整体水平偏向较低水平，即“质朴水平”，表明小学生对科学观的理解仍处于相对粗浅的水平，大部分学生尚未形成对科学基本性质的理解。例如，“暂定性”是科学的基本特性。科学知识往往只是暂定的，随着理论和技术的进步，新的定律不断产生，旧的证据被重新解释，科学观点也随之发生改变[8]。访谈发现，绝大多数的受访者难以理解科学的暂定性，许多孩子认为“书本上的知识是不会变的”，并天真地回答“科学家要对自己有信心，一旦拥有了结论就要持之以恒”等。

第二，在“对科学作为探究学习的理解”维度上，调查样本的整体水平偏向较低水平，即“质朴水平”。相比“对科学观的理解”各维度的均值和得分率，小学生关于科学学习过程的理解相对更弱。例如，学生应理解，问题是科学探究的开端。尽管科学涉及不同的学科领域，但恰是问题支配着方法，驱动着科学探究的方向[9]。科学探究以问题开始，并把获得的答案与科学家的已知经验世界进行关联和比较，从而产生新的科学认识。而调查数据显示，大部分学生无法意识到“科学探究以问题开始”，仅有约1/3的学生能偶尔回答出来。理性水平与质朴水平的学生在该维度的表现差异较大，例如，在关于“观察纸飞机降落”的测试环节中，理性水平的学生会认识到这不是一项探究，因为这个活动不是由一个问题驱动的，而质朴水平的学生会将所有动手活动或有趣的观察都作为探究。

2.小学生科学学习的差异表现

为了进一步探讨不同群体学生在各维度上的差异，研究以地区、学校类型、性别为分组变量，进行了对比分析。

（1）不同地区小学生科学学习的差异表现

对不同地区的小学生科学学习差异表现进行独立样本T检验，结果如表4所示。

由表4可得到以下结论：

第一，在“对科学观的理解”维度上，通过平均值和标准差对比分析，在“暂定性”“主观性”得分方面，东部地区比西部地区平均得分略高;在“观察与推论”“科学基于实证”方面，西部地区比东部地区平均得分略高。通过显著性检验可知，在“暂定性”“观察与推论”“科学基于实证”三个维度上，东部地区与西部地区的P值达到显著水平（P<0.05），表明在这三个维度上，东西部地区存在显著差异。

第二，在“对科学作为探究学习的理解”维度上，通过平均值和标准差对比分析，在“使用数据和先验知识回答问题”“科学探究不仅使用唯一的科学方法”得分方面，东部地区比西部地区平均得分略高;在“科学探究以问题开始”“收集数据以回答问题”方面，西部地区比东部地区平均得分略高。通过显著性检验可知，在“科学探究以问题开始”“科学探究不仅使用唯一的科学方法”两个维度上，东部地区与西部地区的P值达到显著水平（P<0.05），表明在这两个维度上，东西部地区存在显著差异。

（2）不同类型学校小学生科学学习的差异表现

对不同学校类型的小学生科学学习差异表现进行独立样本T检验，结果见表5。

由表5可得到以下结论：

第一，在“对科学观的理解”维度上，通过平均值和标准差对比分析，在“暂定性”“主观性”“观察与推论”“科学基于实证”四个维度得分方面，城区学校的学生得分均高于乡镇学校。通过显著性检验可知，在“暂定性”维度上，城区学校与乡镇学校的P值达到显著水平（P<0.05），表明在此维度上，城区学校和乡镇学校存在显著差异;在“主观性”“观察与推论”“科学基于实证”三个维度上，城区学校与乡镇学校的P值达到极为显著水平（P<0.001），表明在这三个维度上，城区学校和乡镇学校存在极为显著的差异。

第二，在“对科学作为探究学习的理解”维度上，通过平均值和标准差对比分析，在“科学探究以问题开始”“收集数据以回答问题”“使用數据和先验知识回答问题”“科学探究不仅使用唯一的科学方法”四个维度得分方面，城区学校的学生得分均高于乡镇学校。通过显著性检验可知，在“使用数据和先验知识回答问题”“科学探究不仅使用唯一的科学方法”两个维度上，城区学校与乡镇学校的P值达到显著水平（P<0.05），表明在这两个维度上，城区学校和乡镇学校存在显著差异;在“科学探究以问题开始”“收集数据以回答问题”两个维度上，城区学校与乡镇学校的P值达到极为显著水平（P<0.001），表明在这两个维度上，城区学校和乡镇学校存在极为显著的差异。

3.不同性别小学生科学学习的差异表现

对不同性别的小学生科学学习差异表现进行独立样本T检验，结果见表6。

由表6可得到以下结论：

第一，在“对科学观的理解”维度上，通过平均值和标准差对比分析，在“暂定性”得分方面，男生比女生平均得分略高;在“主观性”“观察与推论”“科学基于实证”方面，女生比男生平均得分略高。而通过显著性检验可知，在“暂定性”“主观性”“观察与推论”“科学基于实证”四个维度上，男生与女生的P值均未达到显著水平（P>0.05），表明男生和女生在该维度上并不存在显著差异，说明在低龄阶段，性别并不是影响科学观的显著因素。

第二，在“对科学作为探究学习的理解”维度上，通过平均值和标准差对比分析，在“科学探究以问题开始”“收集数据以回答问题”“使用数据和先验知识回答问题”三个维度，男生平均值均比女生略高;在“科学探究不仅使用唯一的科学方法”维度，男女平均值相同，但男生相对水平比女生更加稳定。该结论表明，在整体维度上，男生的表现要强于女生。通过显著性检验可知，在“科学探究以问题开始”“收集数据以回答问题”“科学探究不仅使用唯一的科学方法”三个维度，男生与女生的P值均未达到显著水平（P>0.05），表明男生和女生在这三个维度并不存在显著差异;在“使用数据和先验知识回答问题”维度，男生与女生的P值达到显著水平（P<0.05），表明在此维度上，男生和女生存在显著差异。

三、小学生科学学习兴趣与态度的特点分析

1.对科学史具有求知欲

实践和科学史故事是小学生认识科学的重要途径。小学生往往对故事具有强烈的兴趣，当提及科学家时，小学生往往能够联系到具体的故事情节，例如，“牛顿在苹果树下发现万有引力”“莱特兄弟发明飞机”，还有“牛顿煮怀表”“爱迪生孵鸡蛋”等。小朋友对“科学家是做什么的”这一访题具有相当高的参与度，启示教师可以利用科学史故事激发小学生的科学学习动机。

2.对科学实践充满好奇和热情

访谈中，当问及“科学是什么”时，观察动植物的形态、进行手工制作、比较并描述物体的色彩（轻重、大小、冷热等）是最常见的回答。小学生对外界事物充满了好奇心，爱动手是这个年龄段的基本特点，在科学学习中，科学实践则成为其参与科学学习的重要形式。在低学段小学生群体中，学生的动手能力、认知水平相对较低，观察法往往成为其学习科学的基本方法。通过感官或感官的延伸，去触碰、去闻、去看是其认识科学现象的手段。

3.对实物拥有充沛的探索兴趣

实物是低学段小学生科学学习的最佳知识载体。访谈发现，学生对科学的理解常常是通过探索实物的科学实践过程产生的。科学实践是学生学习科学的重要形式，而科学实践又是以实物为基础的。研究中，访谈人员常使用道具来帮助激发学生兴趣，这一措施使学生能够迅速地建立起对问题的理解，并进行较为充分的回答，这也从侧面佐证了学生对实物具有充沛的探索兴趣这一观点。

4.对观察和实验等经验方法具有较强的认知

访谈数据显示，绝大多数学生能够把观察法作为科学的基本方法，这与其年龄段高度有关。访谈中，问及学生“科学课上学了什么”，他们会回答“我学过观察，比如像洗发液，必须得用手摸才能闻到，不能直接上去闻，要是有毒的话就能熏死”“我就是自己喜欢在家做实验，有一次我把吃过的车厘子仁儿，给放在一个东西上晾一晾，然后放在那个有水的瓶子里，过几天它就长毛了……”一些学生已经初步尝试使用实验来进行科学学习，但是大多数学生尚未能形成对实验较深层次的理解，往往把“动手做”和实验混为一谈。

5.科学认识带有强烈的主观性和自我意识

强主观性、强自我中心性是低学段小学生的心理发展特征，这也影响了学生科学观的形成。比如，有受访者认为恐龙的形象基于科学家的主观想象，科学结论在一定程度上是科学家想象的结果;也有受访者认为科学事实是否改变取决于科学家的个人喜好。访谈中，大量的案例表明，学生在建构自己的科学认识时，尤其是对于一些需要抽象思维的论述（比如如何使研究变成一项实验等），学生的回答尚停留在完全依靠个人感觉来进行判断的层面。

6.开始关注科学与社会生活、现实世界的联系

全球化与信息化是当今时代发展的趋势，科学早已融入人们的社会生活。在低学段小学生群体中，学生同样关注科学与社会生活、现实世界的联系，他们会思考科学与人类社会的联系，会把科学家的工作与现实世界关联起来，大多数学生能够理解科学是人们探索自然世界的一种手段，科学为人们所用，也能够列举科学在日常生活中的应用。比如，当问及“科学家是做什么的”的时候，有受访者会回答“科学家是经济发展的领导者”“科学家是为人民服务的”等，受访者能回答到科学与经济、军事等有关，甚至还能回答到科学可以帮助人们改善生活、提升幸福感等层面。

四、结论与启示

1.小学生科学学习群貌特征与差异表现调查的结果与讨论

（1）整体水平偏低，对科学的实践属性有相对较强的认识

通过对小学生科学学习特征的事实探知，初步探析了小学生对科学的理解程度，在学校开展科学教育的过程中，资源的开发、内容的选择、活动的实施等，必然建立在对学习者有确切了解的基础之上。

结果显示，在科学学习特征的体现上，小学生“对科学观的理解”和“对科学作为探究学习的理解”的认知水平较低，在科学本质观的“暂定性”“主观性”以及科学探究四个维度的得分率均不到一半，显示小学低年级学生对科学停留在一个朴素的理解层面。相对的，小学生对科学的实践属性有着较强认识，大多数学生能够理解科学要基于证据、科学要进行动手实践等，能够说出观察、实验等是科学实践的基本方法。

以上结果表明，小学生积累的有关科学的经验还处于较为浅薄的层面。科学是解释客观世界的知识体系和可靠系统，但是小学生还尚未对科学实践与科学目的、科学结果之间建立起明确的关联。相对理解科学实践能够解决何种问题，小学生更倾向于把科学认定为一种与目的、结论无关的单纯的“动手操作”，而观察、实验则是基本的操作方法。

（2）地区、学校之间差异明显，男生对科学的探究性学习过程的理解有相对较高的水平

结果显示，东西部地区之间，学生在各维度科学学习的理解水平具有差异。在东部S省，小学生关于“暂定性”维度的理解水平，及关于“科学探究不仅使用唯一的科学方法”维度的理解水平较西部地区略高，且独立样本T检验结果显示这种差异达到了显著水平;而在西部W省，小学生关于“观察与推论”“科学基于实证”维度的理解水平，及关于“科学探究以问题开始”维度的理解水平较东部地区略高，且独立样本T检验结果显示这种差异达到了显著水平。从平均值和得分率判断，应当说，中东部地区虽然存在差距，但差距并不明显，而这与以往研究者的经验判断是不一致的。与上述部分形成鲜明对照的是，城乡学校之间的差距则具有极为显著的差异。城区学校的学生在各个调查维度的表现要显著强于乡镇学校，猜测学生的家庭背景、文化背景、生活背景对其科学学习的认知特征或有着显著影响。

在性别差异方面，男生、女生在“对科学观的理解”的各个维度上差异不明显，然而，男生在“对科学作为探究学习的理解”的各个维度上却比女生有着更好的表现，在“科学探究以问题开始”“收集数据以回答问题”“使用数据和先验知识回答问题”三个维度，男生平均值均比女生高，且在“使用数据和先验知识回答问题”维度，男生与女生之間的差异达到显著水平。表明男生对参与动手实践能力、科学探究具有着相对较强的热情和兴趣。

2.对学校开展科学教育的启示

（1）注重培养学生的问题意识，科学实践要体现探究性、多样化

科学教育活动的开展应当体现问题导向，用问题引领科学实践的方向。问题是科学探究的开端，科学实践应当围绕着问题，并使用获得的证据，结合经验进行关联，从而产生新的科学认识。在进行科学教育时，问题的提出应当是“结构不良的”，即它本身不具有明确的解决路径，需要学生围绕问题做出假设，从而设计方案来展开探究。此外，问题的提出应当位于学生新的经验的“生长点”，立足“最近发展区”，不能脱离学生的生活世界。

在指引学生进行科学实践时，要注意引领学生体验科学探究的一般流程，而不是完全碎片式的、放任自流的学习指导策略，从而帮助学生建立对科学探究一般流程的理解，同样的，科学实践要注重尽可能使用多元的科学方法，观察法是小学生最常用的科学方法，但观察法不是唯一方法，科学教育活动中，还要注意使用调查、测量、实验等经验方法，甚至还适当地使用设计推理、归纳等逻辑方法。

（2）利用实物资源和生活资源，构建符合学生认知特点的科学学习活动

科学探究是一种实践活动，而这种实践大多是以实物作为基础的。科学学习中，执教者可以广泛地搜集实物资源，从而更好地设计和开展科学教育活动。

在学校环境中，执教者可以开发生活资源和乡土资源，用以构筑学生相对熟悉的学习情境。此外，执教者还可以组织学生去校外科学教育场所，例如科技馆等，校外场所中得天独厚的条件赋予了科学教育最丰富而精致的实物资源。如科技馆中，通过展品展陈设计，不仅能够还原科学现象与科学事实，更是学校学习的强力拓展和延伸。在课堂中难以演示的科学现象、难以具象化的科学装置或实物，都可以通过科技馆得到弥补，因此，科技馆的实物资源为学生开展科学学习提供了便利条件。

（3）推动科学领域内的跨学科内容整合，注重STSE教育

在开展科学教育活动时，内容层面应当注重对跨学科主题的渗透，例如，将制造业、航空航天、工程实践、生活科技等引入教育教学，适当地引入社会议题;教学层面应当注重科学史教学，同时注重将科学与技术、社会、环境联系起来的教学。这在一定程度上，不仅迎合了小学生的心理预期，提升其学习动机，也促进了个体的全面发展。

（4）推动区域间科学教育资源的流动，弥补和缩短教育差距

学校教育、家庭教育对学生的学习质量起到了十分显著的影响。在不同区域、不同层次的环境下，学校教育资源的配置不均衡、家庭教育的低效甚至缺失，都将成为制约学生科学学习的重要因素。教育管理者应当借力信息技术手段等，出台强力措施，促进优质资源在区域间流动，实现“教育精准扶贫”，促进教育公平。

参考文献

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[作者：朱家華（1989-），男，山东淄博人，临沂大学生命科学学院，讲师，博士;李秀菊（1981-），女，黑龙江五常人，中国科普研究所，副研究员，博士;巴鹤臻（1995-），女，辽宁鞍山人，人大附中深圳学校，教师，硕士;崔鸿（1963-），女，河南南阳人，华中师范大学生命科学学院，教授，博士。]

该文为山东省教育科学“十三五”规划2020年度青年一般课题“低学段小学生科学本质观的群体特征与影响因素研究”（2020QYB013）的研究成果