小学科学教师科学素养调查研究
张红霞 郁波
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 科学素养 调查研究 科学性质 教师培训
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
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1~2个主要城市的1~2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。”[i]《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。[ii]
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，[iii]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。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。[iv]
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
1．教师科学素养的基本情况
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1. 小学科学教师科学素养的基本情况
|
个人情况 |
科学知识得分 |
科学方法得分 |
科学性质得分 |
|
|
M |
SD |
M |
SD |
M |
SD |
|
|
性别 |
男 |
36.4% |
12.24 |
2.32 |
16.16 |
2.69 |
27.19 |
4.21 |
|
女 |
63.6% |
11.65 |
2.23 |
15.55 |
2.78 |
26.23 |
4.03 |
|
年龄 |
<20 |
1.0% |
10.46 |
2.44 |
15.06 |
3.03 |
25.88 |
3.83 |
|
21-30 |
45.8% |
12.09 |
2.19 |
15.96 |
2.71 |
27.07 |
3.98 |
|
31-40 |
33.5% |
11.86 |
2.25 |
15.89 |
2.71 |
26.80 |
4.12 |
|
41-50 |
14.3% |
11.40 |
2.48 |
15.01 |
2.91 |
24.79 |
4.09 |
|
>50 |
5.4% |
11.30 |
2.54 |
15.46 |
2.97 |
24.93 |
4.37 |
|
培训
时间 |
≤2 周 |
65.8% |
11.82 |
2.27 |
15.18 |
2.68 |
26.53 |
3.95 |
|
> 2 周 |
34.2% |
12.16 |
2.31 |
16.02 |
2.65 |
27.26 |
4.23 |
|
学历 |
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 |
|
本科以上 |
16.8% |
12.61 |
2.19 |
16.61 |
2.71 |
28.02 |
4.28 |
|
科学课
教龄 |
≤4年 |
51.0% |
11.84 |
2.37 |
15.79 |
2.79 |
26.86 |
4.02 |
|
>4年 |
49.0% |
12.05 |
2.21 |
16.07 |
2.53 |
26.72 |
4.10 |
|
职级 |
高级以上 |
38.1% |
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 |
|
≤二级 |
10.3% |
11.60 |
2.14 |
15.31 |
2.58 |
26.64 |
3.51 |
|
工作前
专业 |
人文 |
70.8% |
11.83 |
2.23 |
15.78 |
2.62 |
26.69 |
3.96 |
|
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数的教师回答不出。
表2. 小学科学教师科学知识回答正确率
