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1、小学科学教师科学素养调查研究小学科学教师科学素养调查研究 张红霞/郁波摘要：摘要：为了评价小学科学教师的科学素养，确定培训目标，本研究设计了相应的调查问卷。问卷包含科学知识、科学方法、科学性质和科学态度四个方面。调查对象涉及了 21 个省市自治区的 1737位小学科学教师。初步结果显示：教师们在科学知识和科学方法上存在很多缺陷，对科学性质的认识问题尤其严重, 因而导致了在教学中出现一些不科学甚至伪科学的做法。因此, 对教师进行以正确的科学观为核心的科学性质培训是当务之急。 关键词关键词 科学素养；调查研究；科学性质；教师培训 一、引言一、引言 近年来，随着我国科学课程的改革向纵深发展，科学教育
2、存在的深层次问题和困难逐步暴露了出来。从表面上看，不少问题源于教师的科学知识不够扎实，但隐藏其后的深层次问题是对科学的性质没有真正掌握；也就是说，对科学究竟是什么、科学与其它学科有什么差异还没有完全理解。从国际经验看，目前的科学教育也空前重视科学性质方面的教学，这无论是普通教育还是教师教育都是如此。 为了进一步明确找出我国教师存在的具体问题及其成因，为制订科学教师的培训课程目标做准备，本项研究在 2003 年初进行了覆盖 21 个省、市、自治区的“小学科学教师科学素养”的问卷调查。本文以调查数据为根据，对教师们在科学知识、科学方法、对科学性质的理解、以及在教学中所具有的科学态度等方面的现状、存
3、在问题及其相互关系和影响因素进行初步考查，然后尝试性地提出我国现阶段科学教师科学素养培训目标的重点。 二、研究方法二、研究方法 1.调查地区和调查对象调查省份为山西、天津、河南、湖北、甘肃、宁夏、浙江、贵州、北京、内蒙、新疆、山东、深圳、辽宁、福建、重庆、云南、四川、黑龙江、陕西、吉林。调查对象为以整群随机抽样方法取之以上各省 12 个主要城市的 12 个区的现任小学科学教师。 2调查工具 问卷的结构和题目的设计以重要文献中关于科学素养的定义为基础。面向全体美国人的科学认为“科学素养包括数学、技术、自然科学和社会科学等许多方面，这些方面包括：熟悉自然界、尊重自然界的统一性；懂得科学、数学和技术
4、相互依赖的一些重要方法；了解科学的一些重大概念和原理；有科学思维的能力；认识到科学、数学和技术是人类共同的事业，认识它们的长处和局限性。同时还应该能够运用科学知识和思维方法处理个人和社会问题。”美国国家科学教育标准对具有科学素养的人描述为：了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学过程；对日常所见所历的各种事物能够提出、能够发现、能够回答因好奇心而引发出来的一些问题；有能力描述、解释甚至预言一些自然现象；能读懂通俗报刊上的科学文章；能参与就有关结论是否有充分根据的问题进行社交谈话；能识别国家和地方决定所依据的科学原理，并能够提出有科学技术根据的见解来；能够
5、根据信息源和产生此信息所用的方法来评估科学信息的可靠性；能够提出和评价有论据的观点，从而恰当地运用从这些观点得出的结论。 因此，本调查问卷包含五大部分：（1）被调查者的个人基本情况；（2）科学知识；（3）科学方法；（4）对科学性质的认识；以及（5）在教学中的科学态度。第（1）部分的主要内容参见表 1。第（2）部分充分考虑自然科学各分支学科的平衡、事实性知识与推理性知识的平衡，兼顾数学和社会科学知识。第（3）部分突出科学方法的观察基础、可重复性和常用的实验法和调查法，还包括科学研究的步骤。第（4）部分包括科学哲学问题如归纳/演绎逻辑、科学知识的真理性问题、科学与其它知识范畴的差别，以及科学史问题
6、及科学社会学问题。第（5）部分是教师教学中能够反映其科学态度的行为或潜在行为。 问卷除 10 个科学知识题目、1 个科学方法题目来自中国科协的科学素养调查问卷外，其余皆为自行编制，其目的是为了更符合教师群体。如在方法部分为了考察教师对科学命题（或科学假说）的理解，问卷采用了对“素质教育”的多种定义的选择题形式。 “科学知识”、“科学方法”和“科学性质”分别以“分量表”形式出现，采用等距标度，总分分别为 18 分、25 分和 45 分。“科学态度”采用次序标度和名义标度，不记总分。 问卷总变量数为 136 个。问题形式主要是正误判断题、多项选择题和李克特量表。绝大多数被调查者在半小时之内能够完成
7、。由于调查样本容量大，问卷以客观题为主，故采用“科学知识”、“科学方法”和“科学性质”三个分量表得分的内部一致性系数（Cronbach a=0.58）对其信度进行估计。 3.调查实施 在全面实施调查之前，在山西太原地区进行了试测（参加人数为 19）。根据试测结果对问卷进行了修改。由中央教育科学研究所有关部门责承相关省级、市级教育主管部门，集中本地小学科学教师集体填写、当堂交卷。实施调查前对施测人员进行相关培训和下发有关说明文件。调查采取匿名填写的形式，问卷内容也充分注意避免与个人身份认证相关的问题。问卷发放量为 2000 份，回收 1761 份，其中有效问卷 1737 份。产生 24 份废卷的
8、主要原因可能是答卷者对最后两部分即“科学性质”和“科学态度”的题目觉得“太难”。在统计分析时排除了有关“难题”的数据。 4. 数据分析方法 首先对“科学知识”、“科学方法”、“科学性质”和“科学态度”的频率分布进行定性描述。然后将“科学知识”、“科学方法”、“科学性质”得分的三个连续变量按照小于等于和大于平均值分为两类，重新编码，与“科学态度”进行列联分析，估计相互关系。最后，将“科学知识”、“科学方法”、“科学性质”三个方面的得分与个人基本情况（科学课培训情况、学历、科学课教龄、职级、专业背景）进行方差分析，估计相互关系。统计分析软件为SPSS11.0。 三、调查结果三、调查结果 1教师科学
9、素养的基本情况 表 1 给出了被调查教师在年龄、性别、学历、职级、专业等方面的比例构成，以及不同成分在科学素养三方面的差异。 表表 1.1. 小学科学教师科学素养的基本情况小学科学教师科学素养的基本情况 科学知识得分 科学方法得分 科学性质得分 个人情况 M SD M SD M SD 男 36.4% 12.24 2.32 16.16 2.69 27.19 4.21 性别 女 63.6% 11.65 2.23 15.55 2.78 26.23 4.03 50 5.4% 11.30 2.54 15.46 2.97 24.93 4.37 2 周 65.8% 11.82 2.27 15.18 2.68
10、 26.53 3.95 培训 时间 2 周 34.2% 12.16 2.31 16.02 2.65 27.26 4.23 初中 19.0% 11.12 2.42 15.15 2.68 25.41 4.14 大/中专 64.2% 11.96 2.23 15.93 2.61 26.78 3.88 学历 本科以上 16.8% 12.61 2.19 16.61 2.71 28.02 4.28 4 年 51.0% 11.84 2.37 15.79 2.79 26.86 4.02 科学课 教龄 4 年 49.0% 12.05 2.21 16.07 2.53 26.72 4.10 高级以上 38.1% 11
11、.97 2.36 16.12 2.62 26.65 4.25 一级 51.6% 11.99 2.27 15.93 2.70 26.91 4.03 职级 二级 10.3% 11.60 2.14 15.31 2.58 26.64 3.51 工作人文 70.8% 11.83 2.23 15.78 2.62 26.69 3.96 前 专业 科学和数学 29.2% 12.11 2.43 16.32 2.77 27.07 4.31 2“科学知识”方面 “科学知识” 得分呈正态分布，其平均值为 11.9（占总分的 67%），标准差为 2.3。从表 2 可见，正确率很少超过 80%，这意味着对于不少问题有近半
12、数的教师回答不出。表表 2.2. 小学科学教师科学知识回答正确率小学科学教师科学知识回答正确率科学知识题目（举例）正确率早期人类与恐龙生活在同一个时代89.8%所有的辐射都是人为造成的95.8%激光因汇聚声波而产生62.1%火箭发射等空间探索活动影响气候40.6%植物在夜间的呼吸过程是吸进二氧化碳释放氧气60.5%父亲的基因决定孩子的性别62.3%抛一枚硬币国徽朝上的机会是 50%76.7%在市场经济中，个人工资水平与个人生产效率基本相符52.5%3“科学方法”方面 “科学方法” 得分呈正态分布，其平均值为 15.8(占总分的 64%)，标准差为 2.8。从表 3 可见，教师们对科学方法的理解
13、比科学知识更为缺乏。在几乎所有现行小学科学教材中都多次出现的实验方法，不少教师对此并没有真正理解（表中题 3、4）。 表表 3 3 . . 小学科学教师部分科学方法题回答正确率小学科学教师部分科学方法题回答正确率题目/题型（举例）选项及回答人数百分比正确率 1认真细致的分析和解释可以弥补观察步骤的缺失/判断题正确：46.3；错误：52.3；不知道：1.4 52.3% 2自然科学研究方法往往要求具有下列哪一个特性/选择题 经济节约：6.6；别人可以重复：36.4；有效期长：37.5；代表国家需求：8.4；不知道：11.1 36.4% 3在下列给出的 4 种教学内容中选出一个最适合于实验法探究活动
14、的内容/选择题 动植物的颜色随季节的变化：1.7； 影响物体沉浮的因素：78.8； 不同矿物的认识和区别：4.8； 某种植物的根在一个月内的生长量：12.4； 不知道：2.4 78.8% 4假设一种治疗高血压的药物被怀疑疗效不好，您认为科学家会采用如下所列 4 种方法中的哪一种进行研究/选择题 对患者的意见进行调查，然后作统计分析：5.5；对患者和医生进行调查，并对两组调查资料进行统计对比分析：52.1；用最新的医学理论来判断药的实际疗效：16.4；将病人分成两组，一组服真药，一组服假药，然后进行比较：22.4；不知道：3.622.4% 4“科学性质”方面 “科学性质” 得分也呈正态分布，其平
15、均值为 26.6(占总分的 60%), 标准差高达 4.1，大大超过科学知识和方法的标准差。结合表 4 可以看出，科学性质方面的存在问题更为严重和复杂。 表表 4 4 . . 小学科学教师部分科学性质题回答正确率小学科学教师部分科学性质题回答正确率题目/题型（举例）正确率 1科学方法中演绎比归纳更重要/判断题（3 点记分：正确、错误、不知道）49.0% 2伽利略在比萨斜塔上的实验属于古代科学史的内容/判断题（3 点记分：正确、错误、不知道） 56.2% 3科学方法在不同国家之间非常不同/李克特量表 81.5% 4如果存在外星人，他们的科学方法会完全不同于我们/李克特量表54.9%5科学知识是客
16、观真理/李克特量表 74.5% 6科学知识是科学家的主观意识与客观世界妥协的产物/李克特量表69.6% 7科学不仅能戳穿“”的谎言，还能解决宗教信仰问题/李克特量表32.7% 8总体而言，科学对人类文明发展的作用是什么/选择题(弊大于利；利大于弊，但将来会变坏；利大于弊，但前途未卜；利大于弊，且将来会更好) 78.2% （1）5 点记分：完全同意、有点同意、不太同意、不同意、不知道。“正确率”计算时将“完全同意、有点同意”、“不太同意、不同意”两两合并，“不知道”记为误答。 表 4 中数据不仅反映了教师们对科学区别于其它学问的思维方式和推理逻辑的认识存在严重问题（题 1、题 7），科学史知识也非常不足（题 2），还反映了将科学看成是科学家大脑主观建构的产物、而非客观真理的后现代主义科学观对科学教师已产生显著影响（题 36）。不过，不少教师在表示赞同后现代主义科学观的同时，却又在另一些问题上呈现不同于后现代主义的乐观态度（78.2%的人选择了题 8 中的最后一项），许多教师（100%-32.7%=
