青少年心目中科学家形象与其科学从业意愿的相关性研究*

张路遥 张正严

1.西南大学科学教育研究中心

2.西南大学教师教育学院

0 引言

党的十八大提出实施创新驱动发展战略，强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。党的十九大报告指出，加快建设创新型国家。加强国家创新体系建设，强化战略科技力量。建设创新型国家必须从青少年抓起。2018 年，习总书记在两院院士大会上指出：要让科技工作成为富有吸引力的工作、成为孩子们尊崇向往的职业。青少年作为未来科技发展的主力军，可以给科学事业的发展带来丰富的新鲜活力，而这同时也是促进社会发展的动力。因此，对青少年科学从业意愿的研究，对促进社会生产力和生产水平的发展，对提高青少年社会认知水平和进行职业生涯规划的能力，都有着非常重要的意义。

部分研究者在分析青少年科学从业意愿的影响因素时已经发现了学生心目中的科学家形象的重要性。比如，Dewitt J,Archer L,Osborne J 等人（2011）发现，学生对科学的期望最强烈的预测来自于父母对科学的态度、对学校科学的态度、科学中的自我概念、科学家的形象以及校外与科学相关的活动[1]。国内也有石长慧、王卓妮、赵延东（2015&2017）等人，以及高天晓等人（2019）在研究中发现，对科学家的认识和评价对一个人的科学从业意愿有着非常重要的影响作用[2-4]。但是目前，还没有相关研究专门针对我国青少年心目中的科学家形象与其科学从业意愿的关系。因此，本研究将针对青少年心目中科学家形象与其科学从业意愿，通过自编科学家内、外在形象量表和改编的科学从业意愿量表进行调查，探索两者之间的相关性。

1 文献综述和假设

青少年心目中的科学家形象，是指青少年根据自己的知识经验与评价尺度，对科学家个体和群体特征的认识、评价和期待。可将科学家形象分为外在形象和内在形象：科学家外在形象，是指科学家的外表容貌、服饰装扮、工作场景等可被社会公众以视觉方式感知的形象姿态；科学家内在形象，是指社会公众对科学家个体知识、能力、素质、情感、道德和性格特征以及职业群体的工作价值、工作特性、生活状态等的认识、评价和期待[5]。国内最早关注到科学家形象在教育教学中作用的是学者张正严（2007）[6]。蒙本曼等人（2018）、蔡雨坤等人（2021）、舒刚等人（2021）也探究了科学家形象的建构对青少年的教育影响[7-9]。伍新春等人（2010&2012）[10-11]、张正严等人(2011&2020)[12，5]、季娇等人（2014）[13]对中小学生的科学家形象进行了理论探讨和调查研究。研究表明：与国外类似，我国中小学生心目中的科学家也存在着刻板印象，同时也存在不同文化背景下的差异性。此外，还有学者杨洁琼（2013）、张楠等人（2014）、高潇怡等人（2016）、吴栋华（2017）、刘文佳（2017）、周娜（2017）、周晴等人（2017）、彭铣洪（2018）、覃丽珠（2020）、徐素田等人（2021）、刘秀英等人（2021）、殷雅熙等人（2021）、温蓓蕾等人（2021）也对青少年心目中的科学家形象进行了研究和探讨[14-26]。

从业意愿是指社会成员选择从事某种职业的倾向性态度。关于职业选择的意向、偏好、行为及其影响因素，国内外开展了诸多研究。自帕默等人在20世纪40 年代开始对职业期望的研究以来，学者们对职业期望的定义、形成、发展、职业期望与未来职业发展的关系，以及如何受种族、性别、家庭社会背景等因素的影响展开了深入研究[27-29]。

本研究基于张正严（2020）的研究框架，将科学家形象划分为内在形象和外在形象[5]，探究青少年心目中的科学家形象与科学从业意愿的相关性。在本研究中，使用的科学家形象研究框架如表1 所示，并提出假设：

表1 科学家形象研究框架

H1：科学家内在形象与青少年的科学从业意愿正相关。

H2：科学家外在形象与青少年的科学从业意愿正相关。

2 研究方法

2.1 被试

本研究借助问卷调查法探讨青少年心目中的科学家形象与其科学从业意愿的关系，为避免练习与疲劳效应，在整个研究的不同阶段选取了不同的被试。

在问卷编制过程中，首先选取了22 名高中生进行访谈，以获取编制科学家内在形象语义差异量表的词对素材和编制科学家外在形象李克特量表的语句素材；接着对收集的词对素材和语句素材进行筛选时，选取了348 名高中生和130 名初中生，其中高中生回收有效问卷314 份，初中生回收有效问卷112 份，问卷有效回收率分别为90.2%和86.2%；最后选取281名高中生和130 名初中生对改编的科学家从业意愿量表以及修订后的科学家内在形象语义差异自编量表、科学家外在形象李克特自编量表进行预测，其中高中生回收有效问卷269 份，初中生回收有效问卷127 份，问卷有效回收率分别为95.7%和97.7%。

在正式测量过程中，依据方便取样在河南省7个城市的8 所学校内发放问卷共3 033 份，剔除学生人口信息不完整或带有未作答题项的问卷后，共计有效回收问卷2 474 份，问卷总有效回收率为81.6%。

2.2 工具

2.2.1科学家内在形象语义差异量表

采用自编的《科学家内在形象语义差异量表》，量表包括科学家的心理特征（认知和情感）以及行动特征（工作和生活）。量表编制的过程如下：

1）收集语义差异量表所需的形容词对。从文献研究和访谈编码中进行收集：

①收集和人物形象研究有关的文献和量表，进行分析整理，提取出可以应用于评价科学家内在形象的词语；

②随机访谈22 名普通高中在校生，请他们谈论自己对科学家内在特点的认识或想象，对访谈结果进行编码，提取出可以应用于评价科学家内在形象的词语。将这两方面收集到的词语，依据语义的相似性进行归纳，最终收集到158 个形容词。根据语义差异量表的特点，查阅《现代汉语词典》，找出这些形容词的反义词。请来四名教育学研究生依据形容词对是否属于认知、情感、工作、生活对初始问卷进行评价和判断。根据评价意见和建议，删除67 对不符合的词对，最终形成有91 对形容词对的科学家内在形象语义差异初始量表。问卷采用5 点计分，数字“1”代表倾向于认为左边的词最符合自己的观点，“3”代表观点是中立的，“5”代表倾向于认为右边的词最符合自己的观点。

2）试测、分析和筛选词对。

选取348 名高中生和130 名初中生进行首次试测，共回收有效问卷426 份。剔除题分与问卷总分相关系数低于0.35 的项目，得到了包含有26 对形容词对的科学家内在形象语义差异修订量表。

3）再次测试、分析和筛选词对。

选取281 名高中生和130 名初中生进行二次测试，共回收有效问卷396 份。剔除题分与问卷总分相关系数低于0.35 的项目，最终得到了包含有17 对形容词对的科学家内在形象量表（如表2 所示）。

表2 科学家内在形象语义差异量表

经SPSS25.0 和Mplus8.3 软件计算，四个二级维度“生活”“工作”“情感”“认知”的一致性系数分别为0.946、0.813、0.639、0.735，两个一级维度“心理特征”和“行动特征”的一致性系数分别为0.943、0.743，量表的总体一致性系数为0.877，表明量表的信度可靠。验证性因子分析如表3 所示，绝对拟合指数x2/df 在2.0 到5.0 之间，近似误差指数RMSEA低于0.08，相对拟合指数CFI、TLI 大于0.9，表明该量表的结构效度符合测量学要求。

表3 科学家内在形象的模型验证结果

2.2.2科学家外在形象李克特量表

采用自编的《科学家外在形象李克特量表》。量表包括科学家的外表特征和工作环境两个维度。量表编制的过程如下：

①收集和人物形象研究有关的文献和量表，进行分析整理，提取出可以应用于评价科学家外在形象的语句；②随机访谈22 名普通高中在校生，请他们谈论自己对科学家外在特点的认识或想象，对访谈结果进行编码，提取出可以应用于评价科学家外在形象的语句。将这两方面收集到的语句，依据语义的相似性进行归纳，最终收集到33 条语句。请来四名教育学研究生依据语句是否属于外表特征、工作场景对初始问卷进行评价和判断。根据评价意见和建议，删除14 条不符合的词句，最终形成有19 条语句的科学家外在形象李克特初始量表。问卷采用5点计分，数字“1”代表“非常同意”语句的观点，“3”代表“不确定”，“5”代表“很不同意”语句的观点。

2）试测、分析和筛选语句。选取348 名高中生和130 名初中生进行首次试测，共回收有效问卷426份。剔除题分与问卷总分相关系数低于0.35 的项目，得到了包含有9 条语句的科学家外在形象李克特修订量表。

3）再次测试、分析和筛选语句。选取281 名高中生和130 名初中生进行二次测试，共回收有效问卷396 份。经过数据分析后，每个题项均符合要求，最终得到了包含有9 条语句的科学家外在形象量表（如表4 所示）。

表4 科学家外在形象李克特量表

经SPSS25.0 和Mplus8.3 软件计算，两个维度“外貌特征”“工作场景”的一致性系数分别为0.807、0.850，量表的总体一致性系数为0.808，表明量表的信度可靠。验证性因子分析如表5 所示，绝对拟合指数x2/df 在2.0 到5.0 之间，近似误差指数RMSEA接近0.08，相对拟合指数CFI、TLI 大于0.9，表明该量表的结构效度可以接受。

表5 科学家外在形象的模型验证结果

2.2.3青少年科学从业意愿量表

采用对路易丝·阿切尔（Louise Archer）等人编制的量表进行改编的《青少年科学从业意愿量表》[30]，改编后的量表包含4 个题项，对青少年科学从业意愿的不同程度进行测量，量表的α 系数为0.907。

2.2.4统计工具

在自编量表的编制过程中，使用SPSS25.0 软件对科学家内、外在形象进行探索性因子分析，使用Mplus8.3 软件对科学家内、外在形象进行验证性因子分析。

在问卷正式测量过程中，使用Mplus8.3 软件对问卷结构效度进行检验。使用SPSS25.0 软件对问卷进行信度检验；两组人群的分数差异比较采用独立样本T 检验，多组比较采用（主体间）单因素方差分析；采用Pearson 相关分析考察青少年心目中的科学家形象与其科学从业意愿的相关性；最后使用SPSS25.0 软件的多元线性逐步回归分析构建青少年心目中的科学家形象对其科学从业意愿影响的逐步回归模型。

以人为本理念的贯彻实施是衡量高校思政工作水平的重要依据之一。学生是思政工作的服务者和工作对象，只有学生切实从中受到益处，才能体现思政工作的价值，因此以人为本理念对思政工作具有价值判断作用。在评判中，要重视学生对思政工作的反馈，以学生的意见来改进工作，同时不能忽视思政工作培养社会主义事业建设者的最终目标，并以此为准则来衡量工作水平。

3 结果

3.1 不同特征青少年的科学从业意愿得分比较

不同特征青少年的科学从业意愿的得分如表6所示，青少年的科学从业意愿普遍不高。由独立样本T 检验可知青少年的科学从业意愿具有明显的性别差异，男生的科学从业意愿高于女生。

表6 不同特征青少年的科学从业意愿得分比较

通过主体间单因素方差分析可知，青少年的科学从业意愿随学段的不同而不同。总体上而言，小学（5～6 年级）和初中的青少年在科学从业意愿的得分上没有明显差异，但高中的青少年科学从业意愿得分显著低于初中的青少年，也显著低于小学（5～6 年级）的青少年。

3.2 不同特征青少年的科学家形象得分比较

不同特征青少年的科学家形象得分如表7 所示，通过独立样本T 检验可知除情感、心理特征、内在形象和外貌特征以外，青少年心目中的科学家形象各维度具有明显的性别差异。其中，男生对科学家生活、工作、行为特征、工作场景和内在形象的评分显著高于女生；女生对科学家认知方面的评分显著高于男生。

表7 不同特征青少年的科学家形象得分比较

通过主体间单因素方差分析可知，不同学段的青少年对科学家情感、认知、心理特征和外在形象的认识没有明显差异；青少年对科学家生活、工作、行为特征、内在形象、外貌特征和工作场景的认识具有明显的差异。其中，青少年对科学家生活、工作、行为特征和内在形象的评分随学段的提升而明显降低；小学（5～6 年级）和初中的青少年对科学家外貌特征和工作场景的评分没有明显差异，但高中青少年对科学家工作场景的评分显著高于初中的青少年；初中青少年对科学家外貌特征的评分显著高于高中的青少年。

3.3 青少年心目中的科学家形象与其科学从业意愿的相关性分析

通过皮尔逊相关性分析，如表8 所示，青少年对科学家内在形象和外在形象的评分之间存在显著的正相关关系，r=0.09，p＜0.01；青少年对科学家内在形象的评分和科学从业意愿得分之间存在显著的正相关关系，r=0.24，p＜0.01，具体而言，行为特征与科学从业意愿得分之间存在显著正相关：r=0.27，p＜0.01，心理特征与科学从业意愿得分之间存在显著正相关：r=0.11，p＜0.01；青少年对科学家外在形象的评分和科学从业意愿得分之间存在显著的正相关关系，r=0.05，p＜0.05，值得注意的是，外在形象中的工作环境与科学从业意愿得分不相关：r=0.04，p＞0.01，仅有外貌特征与科学从业意愿得分之间存在显著正相关：r=0.12，p＜0.01。

表8 青少年心目中的科学家形象与科学从业意愿之间的相关性

总体而言，除了青少年对科学家工作环境的认识与他们的科学从业意愿不太相关以外，青少年对科学家各个方面的认识都会或多或少地对其科学从业意愿产生一定影响。由此，可认为本研究的原假设H1 和H2 成立，即：科学家内在形象与青少年的科学从业意愿正相关，且科学家外在形象与青少年的科学从业意愿正相关。

3.4 青少年心目中的科学家形象对其科学从业意愿影响的逐步回归模型

由于在青少年心目中的科学家形象与其科学从业意愿的相关性分析阶段排除了外在形象中“工作场景”这一维度，我们接着将青少年心目中的科学家形象与其科学从业意愿进行相关性分析后得到的科学家形象五个方面（内在形象中的生活特征、工作特征、情感特征、认知特征，以及外在形象中的外貌特征）与科学从业意愿进行线性逐步回归分析，试图找出这五个方面在作用于科学从业意愿时相关性较大的因素，排除混杂因子的干扰作用。

经过计算，最终有四个因素“生活特征”“工作特征”“情感特征”“外貌特征”进入了回归模型当中，而“认知特征”因素在参与计算时由于回归系数显著性概率值大于0.05，引入模型后偏回归平方和变化不显著，所以未能引入最终的线性回归模型。最终形成的模型分析结果如表9 所示。F=55.657，P＜0.01，意味着此模型中的自变量能够显著影响因变量，回归模型的存在非常有意义。进入模型的4 个变量（生活特征，工作特征，情感特征，外貌特征）之间不存在多重共线性，VIF 全部小于5，意味着本次的运算结果准确可靠。基于以上分析，得出自变量和因变量之间的标准化回归方程：

表9 多元逐步回归分析结果

科学从业意愿=0.164*生活特征+0.127*工作特征+0.068*情感特征+0.050*外貌特征

但值得注意的是，排除掉“认知特征”这一变量后，剩余4 个变量构成了最终模型，但拟合度只有8.3%，意味着逐步回归模型引入的4 个自变量只能解释“科学从业意愿”的8.3%。这说明除了科学家形象之外，还有其他更重要的影响因素。

4 讨论

本文借助自编科学家内、外在形象量表和改编的青少年科学从业意愿量表，对小学（5～6 年级）、初中及高中的青少年进行调查研究，探索青少年心目中科学家形象与其科学从业意愿之间的相关性。由此得到以下四点结论和反思：

4.1 青少年心目中科学家形象与其科学从业意愿的性别差异

青少年科学从业意愿具有明显的性别差异，期望从事科学相关职业的男生比女生多。这与以往人们印象中的“男生更倾向于选择理科，女生更倾向于选择文科”相似，但这同样也为未来科学领域的性别失衡带来一定的隐患。

究其原因，我们可以从青少年心目中科学家形象的性别差异中揣其端倪。在调查中发现，男生对科学家生活、工作方面的行为特征以及科学家工作场景的印象和评价较高，他们更多地认同科学家“日常生活有趣”“会锻炼身体”“朋友多”“会照顾自己生活”“工作有趣”，而女生在这些方面却与之相反，使得科学相关职业在男生眼中更具吸引力。相比之下，女生对科学家认知方面的评分显著高于男生，她们更多地认同科学家需要“解决问题”“严谨”“观察细致”“专注”“敢于创新”“细心”“有毅力”，这些无形中加重了女生对科学相关职业难度和辛苦程度的印象。

4.2 青少年心目中科学家形象与其科学从业意愿的学段差异

学生在青少年时期的心理发展是迅速且重要的。随着生理的成熟和心理认知的发展，他们对各种职业的认知以及对自己未来职业的规划也会产生相应的变化。凯瑟琳·福尔摩斯（Kathryn Holmes）等人的研究指出，随着年龄的增长，学生会更加渴望从事STEM 职业[31]。詹妮弗·德威特（Jennifer Dewitt）等人的纵向追踪研究发现，完成调查的9 319 名六年级学生中有727 名(7.8%)属于具有强烈科学理想的群体，而在九年级完成调查的4 600 名学生中，则有392 名(8.5%)学生属于具有强烈科学理想的群体[30]。这说明国外青少年的科学从业意愿随学段的增长而提高。

与国外已有的研究发现不同，本研究中的高中青少年心目中科学家形象和科学从业意愿的得分低于其他两个学段的青少年。青少年心目中科学家形象的学段差异可能是由于高年级学生接触了更多的逻辑推理方法、尝试了一定程度的科学探究过程，对科学家的认识不再仅仅停留于对他们伟大贡献的崇拜上，而是更加了解科学相关工作的严谨和繁琐；另一方面，随着年龄的增长和媒体接触面的增大，学生对事物的认识不再单一化，他们了解到的科学家和科学事业不再局限于课本当中所描述的片段。

4.3 科学家的内在形象对青少年的科学从业意愿更有影响力

根据调查发现，青少年的科学从业意愿与科学家的内在形象相关度更高。一方面，青少年学生更易受到科学家内在形象的影响，尤其是科学家生活和工作方面的行为特征。学生们对于未来职业的期待不仅会考虑到自己对社会、对他人的贡献，也会考虑到自己的生活需求。因此，适当地向青少年展现科学家们的生活方式，能够帮助学生结合自己实际情况，做出适合自己的选择。另一方面，虽然在编制科学家形象量表的访谈过程中，部分学生表示科学家的外貌不是时髦光鲜的，比如“头发比较少”“着装简单”，但在问卷调查阶段的分析表明学生们并不容易由于科学家外貌上的“不完美”而影响到其科学从业意愿的形成。并且，由于科学家内在形象对于学生们的榜样作用，学生们通过社会观察学习就能够受到科学家优秀内在形象的正面影响，从而提升他们的科学从业意愿。

4.4 提升青少年科学从业意愿的教育策略

青少年对科学家形象的认识与其科学从业意愿具有较强的相关性，因此，为帮助学生建立对科学相关职业的兴趣和向往，可以在教育教学活动中向学生展现出全面的、鲜活的科学家形象。除了通过课本、课外读物等媒介向学生介绍科学家的人物事迹和人物精神以外，还可以给学生创设更多与科学家互动或模拟参与科研活动的亲身体验机会。例如，凯特琳·加兰特（Caitlyn Gallant）等人的研究调查了为期两天的科学会议对高中生关于STEM 的兴趣和上大学的信心的影响[32]。吉多·马克兰斯基（Guido Makransky）等人研究了沉浸式虚拟现实（IVR,Immersive Virtual reality）实验室模拟如何增加中学（13～16 岁）和高中（17～20 岁）学生的科学兴趣和职业抱负，结果表明：基于IVR 的学习经验可以显著提高学生对科学主题的兴趣；基于IVR 的模拟使13～16 岁的女学生在测试前到测试后对科学的渴望显著增加[33]。斯科特·帕蒂森（Scott A.Pattison）等人的研究设计了一系列的家庭科学亲子互动，来提高孩子的科学兴趣[34]。

此外，本研究中的逐步回归模型中可见科学家形象只是青少年形成科学从业意愿的部分原因，青少年形成科学从业意愿的过程中还有众多社会因素和个体差异产生影响。国内石长慧等人（2015&2017）研究了关于青少年从事科学职业的意愿和影响因素、公众从事科学职业的意愿及影响因素。他们发现，青少年科学从业意愿的影响因素，认为是否参加科技活动相关社团，社会网络中是否有科学家，以及对科学家职业的社会贡献、社会声望和职业权力的评价对公众的从业意愿影响最为显著[2-3]。针对众多影响青少年科学从业意愿的因素，可以有更进一步的调查研究或教育教学实验进行逐一探究。