物理师范生科学本质观的调查研究①

朱巧萍

(宁夏大学物理电气信息学院 宁夏 银川 750021)

1 科学本质观

近年来，科学教育工作者和科学家把科学本质目标引入科学课程．当前国际科学教育改革的一个前沿性问题是，如何通过科学教育帮助学生获得对科学本质的理解，从而不仅学到科学知识和基本技能，而且具有科学精神和创新能力[1]．科学本质(Nature of Science)探讨的是科学本体论的问题，它要回答“科学是什么”[2]．科学作为一种认识的方式，其本质观与科学的认识论和科学社会有关，也与科学知识及其发展所固有的价值和信念有关．不同的学者对科学本质的具体定义存在着不一致性．有学者(如莱德曼和卡里克)认为，科学本质的一些重要方面是没有争议的，这些科学本质观的主要方面有7点：科学知识以经验为基础的本质；科学中的观察、推论和理论本质；科学理论和规律的功用及其之间的关系；科学知识的创造性和想象性本质；科学知识的负载理论本质；科学知识的暂定性本质；科学知识植根于社会和文化背景之中．上述科学本质观的7个重要方面是目前国外科学教育改革文献中被采纳和强调的[3]．国内有学者对科学本质观的维度及其构成因素进行阐述，总结了学生科学本质观的三个维度：科学知识的本质、科学探索的本质以及科学事业的本质，每一个维度由若干因素构成[4]．国内多数研究者所采用的科学本质观问卷以判断题、选择题组成，问卷对测试科学本质的认识和理解程度方面具有较好的信度和效度．一些研究者用莱德曼和卡里克等开发的开放式科学本质观调查问卷和科学本质观水平评价参考标准，其问卷含有9个开放式的项目，这些开放式的问题可以使作答者较为充分地表达他们对科学本质的观点．这些项目在类似的研究中使用得较为普遍，能够很好地评价参加者的科学本质观[3]．

2 研究方法

2.1 被试选取

选取本校物理系物理师范专业三年级(第六学期)、四年级(第八学期)以及物理课程与教学论方向的研究生作为研究被试．学生都已经学过普通物理、理论物理、物理课程与教学论、物理学史等课程，四年级学生已经历了教学技能训练和教育实习，研究生则在此基础上经历了教育科学研究方法的训练．总人数128名，其中男生58名，女生70名．具体分布情况如表1.

表1 被试的具体情况

2.2 测量量表

本研究考虑到开放式主观问题会很大程度上增加学生的作答难度，也给研究者参考评价标准进行统计增大难度，在查阅了国内外大量资料的基础上，对一些科学本质观的论点进行了筛选和改编．最后确定科学本质观分为三个维度，即科学世界观的本质、科学探究的本质、科学事业的本质[1，5]．共33道题目，其中负向题目19道，正向题目14道．工具采用李克特量表，分为A非常赞同、B赞同、C不确定、D不赞同、E很不赞同5个等级．为避免学生回答问题时对某一类问题的倾向性，所有问题均按随机排列，满分165分，得分越高，表明该学生对科学本质的理解越强．评分法则见表2．

表2 科学本质观评分办法

2.3 数据统计

统一将评分结果输入计算机，并用Microsoft excel2003对收集的数据进行统计与分析．

3 研究分析

3.1 科学本质观三个维度题目分析

(1)对“科学世界观”的理解

由统计结果可知，学生对科学世界观的理解程度较之对科学探究和科学事业的理解总体得分较高，其中“科学知识是在不断变化中发展和完善的”、“科学知识的产生开始于对自然的观察”、“科学知识的获得既取决于自然界本身，又取决于所选择的方法”等论点得分较高，表示学生对科学知识的可认识性、累积性和经验性有较好的理解．得分较低的是“科学知识是反映自然现象的真理”、“科学的目的是用已被实验证实并正式宣布的精确定律对经验进行理性控制”、“整体而言，科学家团体比其他团体的言行更客观”，这几个论点都是反向题，说明学生对科学知识的相对性、局限性理解较差．学生的科学世界观仍以传统的逻辑观点为主，认为科学知识就是真理，对科学的客观性、实证性认识深刻，却对科学的相对性认识不足．

(2)对“科学探究”的理解

在科学探究这一维度，得分较高的都是正向论点，“对科学家来讲，在发现科学知识的过程中，敏锐地察觉他们所要遵循的原则和使用的工具是很有必要的”、“科学发现的过程与人类的创造性有关”、“科学知识的获得要经过观察、假设、检验、归纳、形成理论等过程”、“科学家从各种表面上看似无关的途径获得灵感是很正常的”，说明学生对科学的创造性、想象性、归纳性、科学探究方法与过程的非独特性、科学发现中的原则和工具、科学家获取新知的途径等有较好的理解；得分较差的是反向论点，“科学的分类系统(如：化学元素周期表)是实际反映大自然真实存在的情形”、“科学是一连串的发现，这些发现的产物即为科学知识”、“科学研究应确实遵照归纳法或演绎法的逻辑来推演进行”、“‘定律’即是已被证实的‘理论’”，说明学生对科学的主观性——负载理论本质、理论与定律的关系、科学的分类系统等理解较差．

(3)对“科学事业”的理解

科学事业这一维度总体得分情况相比“科学世界观”和“科学探究”要低，其中论点“能否从事‘克隆人’的生产是一个科学议题，不是社会议题”，“科学应与社会划清界限，以保持其客观中立的形象”得分较高，“科学与技术都是以改变人类的生活为目的”，说明学生对科学与社会的关系理解较好，能够认识到政治、经济、宗教等因素会影响科学，科学能够促进社会的发展．对科学与技术的关系理解较差，能认识到科学与技术具有相互作用，但对“科学是发现、认识自然界的规律，回答‘是什么’、‘为什么’的问题，技术是运用科学知识发明，回答‘做什么’、‘怎么做’的问题”理解模糊．

3.2 科学本质观总体分析

从表3和图1可以看出，学生对科学本质观的理解总体处于较低的水平，三个年级得分率在62%到69%之间．相对来说，大三、大四学生对科学世界观本质的理解比对科学探究与科学事业的理解要好一些，而研究生对科学探究本质的理解更好一些．说明研究生所学习的一些科学研究方法和所经历的科学研究过程对其科学探究本质的理解有很大帮助．

表3 学生科学本质观的总体得分情况

图1 科学本质观及其各维度发展趋势柱形图

3.3 科学本质观性别差异分析

表4 学生科学本质观性别差异

图2

从表4和图2可见，各年级学生在科学本质观总体得分上性别差异不明显，男女生对科学本质的理解都是从大三到大四趋于下降，大四到研究生又趋于上升．同一年级中，大三男女生几乎相等，大四女生比男生要高一些，研究生男生比女生要高一些，但是差异性不显著．

从图1和图2中能够看到，学生科学本质观无论是总均分还是各个维度大四学生的得分最低，研究生最高．这说明科学类、科学史、课程与教学论等课程都影响着学生科学本质观的发展，但同时四年级学生所进行的职前教育对其科学本质观的发展作用甚小，所以职前教育应使学生确立科学本质教学观，具有一定的科学本质教学设计行为．当然大四学生面临择业、就业压力，有职业焦虑感也是其得分最低的原因．

3.4 综合分析与结论

由以上分析可见，物理师范生对科学本质的理解总体仍处在一种较低的水平，他们关注较多的是“知识是什么”、“知识有什么用”，而对于知识是如何产生，知识的合理性等不予考虑，也不会去思考科学的本质问题[6]．为了提高物理师范生的科学素养，师范教育应该与科学教育的改革同步．目前，物理师范教育多采用课程等中介媒体的设计来进行科学本质观的教育，如科学类课程、科学史课程、科学哲学、科学教学论课程，其核心内涵就是关于科学本质的认识，通过这类课程的学习，使学生懂得科学究竟是什么，科学知识是怎样产生的，科学在社会发展和进步中的作用．提升物理师范生科学本质观的目的在于实现他们的科学本质教学和探究教学，所以在对物理师范生的职前教育培训和专业发展方面，应加强有关科学本质方面的教育，将科学本质及其教学的知识和技能作为课程内容，采取以做科学和反思为主的实践活动来增强师范生的认识，如开设科学发展前沿讲座、科学本质观微型课程，渗透STS教育理念，倡导探究式学习和教学设计等．

参考文献

1 吴银银，陈志伟.职前科学教师科学本质观的调查与思考.现代教育论丛，2009(1)

2 王晶莹.中美理科教师科学本质观的比较研究.全球教育展望，2010(10)

3 梁永平.理科教师教学行为发展研究.北京：高等教育出版社，2007.24～61

4 刘建智.学生科学本质观调查问卷的设计及检验.教育测量与评价，2009(5)：34～36

5 曹静，林长春.初中科学教师科学本质观的现状调查.重庆师范大学学报，2009(5)：124～128

6 梁永平.理科教师科学本质观调查研究.教育科学，2005(3)