中小学科学教师科学素养问题的实证研究——以湖北省为例*

徐 红

(长江大学 教育科学系，湖北 荆州 434023)

中小学科学教师科学素养问题的实证研究
——以湖北省为例*

徐 红

(长江大学 教育科学系，湖北 荆州 434023)

为了解科学教师科学素养的现状，确定合格师资的培养与培训目标，课题组采用问卷与观察相结合的方法，选择湖北省246名中小学科学教师展开调研。其内容主要涉及教师的科学观、科学知能与科学行为。研究表明:当下科学教师的科学素养水平整体偏低，难以胜任科学课的教学。建议提升科学课的地位，增进科学教师的职前培养，加强科学教师的在职培训。

科学教师;科学素养;调查;培训

一、问题提出

随着科学教育地位的日益提升，科学课程改革的深层发展，教育部决定在中小学阶段普遍设置科学课程(也称综合理科课程，sciences)。从科学课程实施的现实看，多种障碍不断出现，其中最为典型的是科学教师的科学素养与科学课教学不匹配，这已成为制约科学课程改革的“瓶颈”。为此，探讨科学教师科学素养的现状与改善对策实属当务之急。所谓科学教师，指担任科学课教学任务的教师;而“科学素养(scientific literacy)，是指以科学观为核心，以科学知能为基础，以科学行为的养成为标志的一种综合结构”［1］，其中，科学观涵盖科学态度、科学情感与科学价值观，科学知能包括科学知识、科学技能、科学方法与科学能力，而科学行为是科学行为与习惯的总称。

综观已有相关研究，不同学者依据自己的研究专长，选择不同的切入点与立足点对科学教师的科学素养进行了演绎或调研，但它们要么过于空虚而缺乏实证基础，要么研究过窄而缺乏普遍性，要么研究过泛而缺乏针对性，因而对科学师资培养与培训的指导意义不大。素有状元之省美称的湖北省堪称教育强省，对该省科学教师科学素养现状的调研具有很强的代表性与针对性，可以为科学师资的培养与培训提供有效的导向。这些即为本研究的缘起。

二、调查过程

1.调查对象

本次调查集中在湖北省所辖范围的武汉、孝感、襄樊、荆州、宜昌、咸宁、黄冈等地的普通中小学。为使研究结果更具有代表性，本研究采取分层抽样的方法，从城市、城镇与农村三个层面共抽取以上各地普通中小学37所，其中，城市初中5所、小学8所，城镇初中6所，小学9所，农村初中3所、小学6所。调查对象为以上37所普通中小学的246名科学教师。被试的基本情况如表1所示。

2.调查工具

此项研究采用的课堂观察记录表与问卷调查表均为自编。其中，观察记录表主要记录各个科学教师的教学内容、教学方式与方法、师生互动情况等;问卷的题目设计以已有文献中关于科学素养的定义为基础，同时参照了张红霞教授等编制的科学教师科学素养调查问卷，以及中国科协的科学素养调查问卷［2］，其内容包括被试的个人基本情况，被试对科学知识与技能以及科学方法与能力掌握的程度，被试的科学行为及课堂教学中对科学方法运用的概况，被试的科学态度、情感与价值观等四大部分。为便于统计分析，问卷题目设为35道封闭式的选择题。其中，前15题测试科学观、中间10题测试科学知能、最后10题测试科学行为。每题分值均设为3分，每做对一题记3分，总分105分。

值得一提的是，课题组之所以深入课堂进行观察，主要目的是想了解科学教师的科学行为，并验证科学教师是否“言行一致”，即问卷上的回答与课堂实际表现是否一致，以之初步判断问卷所得数据的真实性。

表1 被试的基本情况及科学素养的得分

3.调查实施

课题组在实施调查时，首先观察科学教师的教学实况;然后对科学教师展开问卷调查。

(1)课堂观察:课题组在观察教师课堂教学现状时，尽量原汁原味记录他们的教学行为、教学态度、教学手段等实况，及时记下自己对每节课的感受，并坚持每天晚上整理当天的记录。

(2)问卷调查:采取当面逐个发放问卷，及时逐一回收问卷的方式。在教师做问卷前，课题组再三强调确保他们的隐私，并请求其如实作答。教师问卷发放量为246份，回收有效问卷238份，回收率为96.7%。出现8份无效问卷的原因，是因为那8名被试明显出现“言行不一”，其问卷未被列入统计分析。

4.数据分析方法

对课堂观察的数据进行定性描述与解释，并结合问卷调查数据进行综合分析;将问卷调查中有关科学观、科学知能以及科学行为等三方面的得分情况分别与被试的基本情况进行方差分析。统计分析软件为SPSS11.0。

三、调查结果与分析

1.科学教师的基本情况与科学素养之间的关系

表2 被试基本情况与科学素养三方面水平的方差分析

从表2各项F值的显著性程度可知:学历高低对科学教师的科学素养(科学观)影响最大;其次是培训时间的长短;居于第三位的因素是科学教师最后所学专业;科学课的教龄只对科学教师的科学知能与科学行为有一定程度的影响;科学教师的职称高低、性别差异与年龄差别对其科学素养的影响不明显。结合表1不断推断:一般地，教师的学历越高，其科学素养水平越高;已有相关培训对提高科学教师的科学素养具有明显的作用，接受相关培训时间愈长的教师，其科学素养水平愈高;理科毕业的科学教师所体现出来的科学观、科学知能与科学行为等都明显优于文科毕业的科学教师。

2.科学教师科学素养的调研结果与分析

(1)科学观严重缺乏

表3 有关科学观部分试题的回答情况

依表3看，当下科学教师的科学观相当缺乏。比如:66.7%的科学教师居然认为科学是科学家大脑主观建构的产物，不明白科学其实是对客观世界的反映;又如，95.8%的教师以为科学能解决宗教信仰问题;再如，95.8%的教师认为竞争精神是科学素养的主要内容之一;等等。由表1与表2可知，学历高低对科学观的影响非常大，学历越高的教师，其科学观越鲜明。结合表1中科学教师学历一栏的数据，不难发现，眼下科学教师学历偏低是造成科学教师队伍整体科学观缺乏的主要原因。

(2)科学知能普遍缺欠

表4 有关科学知能部分试题的回答情况

表4显示:绝大部分的科学教师对任教科学课感到力不从心，尤其害怕动手实验，因缺乏跨学科的专业知识而对其它学科的实验更是战战兢兢;许多科学教师甚至缺乏最基本的科学知识。比如，49.1%的科学教师认为植物在夜间的呼吸过程是吸进二氧化碳而释放氧气，47.2%的科学教师居然认为认真细致的分析和解释可以弥补观察的不足。

究其原因，笔者以为:一方面，由于以往的中师与高校均未设置“科学教育”专业，使得当前科学教师多为原中师毕业生和高师物理、化学、生物、地理教育等专业的单科毕业生(以下简称分科教师)。与科学教师应备跨学科融合的知识结构［3］相比，原中师毕业生因过去中等师范院校弱视科学教育专业而难以具备综合的理科知识(包括技能性知识)，分科教师因高师院校专业分割太细而知识面狭窄、缺乏整合的知识结构;另一方面，与语文、数学、外语教师相比，目前科学教师的地位及选拔条件都相对偏低，间接造成了当下科学教师科学知能整体缺欠的事实。已有研究指出，由于科学课一直处于“副课”位置，导致专任科学教师很少，更有甚至，某些学校居然让一些即将退休的文科教师或者不能胜任其它学科的人员担任科学课的教学任务［4］。此外，科学教师接受相关培训的人数少且时间短的事实也是一个不可小视的原因。

(3)科学行为明显缺失

表5 有关科学行为部分试题的回答情况

从新课程视角出发，新的科学课标指出:一方面，科学本身不是鼓励竞争，而是鼓励合作。科学课程应以科学探究为中心，在科学探究中注重培养学生的合作精神。显然，“科学教师在教学观念上应该从鼓励竞争向培养合作精神的转变”［5］，以团结合作的小组学习代替师与生的“孤军奋战”;另一方面，通过科学探究活动，培养学生的科学素养是科学课程开设的根本目的。所谓科学探究，其实就是个体通过自主地调查和研究来认识和解释自然的活动［6］，具体而言，科学探究应是以问题为中心、通过团结合作学习的方式，个体积极对问题思维后在自身大脑中主动建构知识的过程;此外，科学课程的教学活动更应注重探究性、创造性和开放性。

然而，表5显示，71.8%的科学教师在开展探究活动过程中不大关心科学方法与规则的使用，他们通常更关心学生是否能完成探究活动;78.2%的科学教师认为培养学生的竞争意识应成为科学教学的目标之一;80.1%的科学教师因更关注探究结果而常常开展与鼓励学生竞争。此外，从课堂教学实况看，绝大多数的教师看似已“超越”传统的科学课堂，他们看似不局限于教“教材”与不局限于课堂进行教学，可事实上往往是流于形式。主要表现有四:一是启发教学形式化。很多问题没有等到学生充分思考便给出了答案;二是讨论主题形式化。很多讨论主题不当，过易者仅是浪费时间地走走“过场”，过难者由于学生知识储备不足与讨论时间不足而中途夭折;三是合作学习形式化。很多小组合作学习是“和”而不“合”，学生大多“各自为政”，有的孤军奋战搞“一言堂”，有的尔虞我诈搞“小帮派”，有的沉默寡言当“旁观者”，有的冷嘲热讽当“挑衅者”;四是教师指导形式化。在合作学习途中，很多科学教师要么象征性地在各小组中巡视，要么悠然自得地独自一旁当看客，要么自以为是地归纳总结。

由上不难推断:当下科学教师科学行为明显缺失的主要原因，一是缺乏对新科学课标与科学实质的准确理解;二是缺乏对科学探究的本质、内涵与特征的准确理解;三是缺乏对科学课程论知识的准确理解。

四、讨论与建议

正如前述，当下科学教师极少“科班出身”(文中指受过正规专业训练的科学教育专业毕业生)，加之受过相关培训的科学教师不仅少而且培训的时间短，因而造成眼下科学教师科学素养普遍缺失的局面。此外，时至今日，科学课一直处于“劣势”地位的事实更是加剧了这种局面的严重性。从我国现阶段教育实情出发，提升科学教师科学素养的途径有三:

1.提升科学课的地位

(1)转变科学课是副课的观念

现阶段，由于科学课尚未正式纳入升学考试，因而，在学校管理中，科学课一直处于副课地位，根本没能得到重视，科学教师也没有经过严格挑选便“仓促上阵”，更为甚者，还由其它学科岗位淘汰下来的人员担当科学课的教学任务。新课程指出，在中小学阶段开设科学课的初衷，是希望中小学生掌握必要和基本的科学知识与技能，体验科学探究活动的过程与方法，培养良好的科学态度、情感与价值观，发展初步的科学探究能力，增强创新意识和实践能力。显然，科学课是科学教育的基础课程，对于最大限度地提高全民的科学素养水平与国家的整体科技创新实力具有无法估量的作用。“推动教育事业又好又快发展，培养高素质人才，教师是关键。没有高水平的教师队伍，就没有高质量的教育。”［7］为确保科学课的顺利开设，理应彻底抛弃科学课是副课的观念，将之放于正课的位置并纳入升学考试，同时加强科学教师的遴选。

(2)提高科学教师的学历

前已述及，学历高低对科学素养(科学观)的影响非常大，学历越高的教师，其科学素养越高。随着我国师范教育由三级模式转变为二级模式，以及课程改革的进一步深入与深化，对小学教师的第一学历要求日益提高。现阶段，小学教师明显提倡本科化。然而，从调研结果(表1)看，最后学历为本科(包括第一学历与继续教育后获取的学历)的科学教师只有40.3%，这与新一轮课程改革以及新的科学课程显然不匹配。因此，培养第一学历为本科的科学教师，理当是科学师资培养的学历目标;同时，通过继续教育普遍提高当下科学教师的学历水平也应成为在职培训的主要目标之一。

(3)加大理科教师的比重

一般而言，理科教师较为系统地学过了本专业的科学知识，对相关专业的科学知识也有一定程度的了解，因而对常见的科学概念、规律和原理、基本的科学方法与科学实验掌握得较好，科学理解的能力也相对较强，对新的科学发展动态、科学研究成果、科技应用等也较多关注;然而，文科教师由于缺乏对理科内容的系统学习，因而理科知识相对较弱，科学素养的总体水平也就比理科教师偏低。［4］教师是教学的主体与关键，加大科学教师队伍中理科教师的比重，对学生科学素养水平的提高理应大有裨益。

2.增进科学教师的职前培养

(1)以科学观的内化为核心

拥有理性的科学观是科学教师从事科学课程教学的先决条件。这是因为，科学课程的教学是开放、生成的，教师在与学生的共同探究中所表现出来的科学态度，对科学的新发现、新成果、新兴技术的评价，对于科学与人类、科学与社会以及科学与自然之间的关系之基本观点，对学生有着潜移默化的作用，这些不经意的流露比教学中刻意设计的教育作用更大。因此，实事求是、严肃认真、敢于置疑、勇于创新、善于合作的科学态度与情感及价值观，理应是科学教师职前培养的核心。

(2)以科学知识的培养为主线

具备整合的科学知识是科学教师从事科学课教学的理论前提。当前，科学教师因缺乏跨学科的知识结构而难以胜任科学课的教学。我们认为，一名合格的科学教师最终在大脑中形成的应该是打破学科界限的整合知识结构［8］。这个结构至少包括三个维度;第一个维度是三大学科领域的知识，即生命科学、物质科学、地球(包括宇宙与空间)科学;第二个维度是关于科学探究的知识与科学教育学知识;第三个维度是以科学为主题组织的内容体系。

(3)以科学技能的训练为关键

掌握扎实的科学技能是科学教师从事科学课程教学的坚实基础。原因在于，科学课是一门以实验及动手探究为基本教学形式的课程，教师需要带领和指导学生做大量的观察实验、动手操作等活动，这些都离不开科学技能的支撑。与科学技能在科学课程教学中的重要地位相比，时下科学教师的动手能力极差(参见表4)。为此，在科学教师的职前培养过程中，务必落实相应科学探索技能训练与中小学常规科学实验训练。

(4)以科学行为的养成为宗旨

铸造良好的科学行为是科学教师从事科学课程教学的有力保障。教育心理学的研究表明，学生明显存在着“向师性”(即学生模仿、接近、趋向于教师的自然倾向)，年龄越小的学生，“向师性”的表现越凸显。由此可见，教师的科学行为对学生具有“楷模”与“榜样”作用，对于中小学生来说，科学教师的科学行为对其影响更大。显然，科学行为的塑造应成为科学教师职前培养的神圣使命。

3.加强科学教师的在职培训

现阶段，小学科学课一直因为没有纳入“小升初”的考试而处于副科地位，初中因缺乏能够胜任科学课的专门教师以及未纳入统考而基本处于分科教学的局面。因此，科学课在课改中出现了学校不重视、教师不愿教、家长不主张学校开设、学生不愿花时间学的“低谷”。基于这一现实，科学教育专业的毕业生遭遇了空前未有“冷遇”与“尴尬”，从而使得许多先前已有开设科学教育本科专业或专科专业的高校纷纷停止招生或尽量压缩招生名额，继而使得“科班”型科学教师更加空缺。为了科学课能在中小学顺利开设并得到高度重视，除了加大相关舆论宣传与改革有关考试与评估制度外，在目前普遍缺乏科学教育本科毕业生与“科班”型科学教师的背景下，加大在职科学教师的培训力度，将培训工作落到实处，同时，延长其在职培训时间，实属当务之急与明智之举。值得一提的是，在科学教师的在职培训(包括学历进修)过程中，不仅要注重其跨学科知识的积累，而且要注重其科学方法的掌握，更要注重对其进行科学实验的训练、科学探究能力与教育科研的能力培养。

［1］顾志跃.科学教育概论［M］.北京:科学出版社，1999:55.

［2］中国科学技术协会.1996年中国公众科学素养调查报告［J］.科普研究，1998，(6).

［3］徐红.论新课程背景下科学教师应备的素质结构［J］.天津教育，2008，(4).

［4］徐红.教育公平视野下科学师资的振兴策略［J］.教育学术月刊，2010，(4).

［5］美国国家研究理事会，戢守志等译.美国国家科学教育标准［M］.上海:科学技术文献出版社，1999，56.

［6］陈琴，庞丽娟.科学探究:本质、特征与过程的思考［J］.教育科学，2005，(1).

［7］胡锦涛.在全国优秀教师代表座谈会上的讲话［N］.人民日报，2007－09－01(1).

［8］徐红，陈丁堂.科学课程教师的现状、问题与对策［J］.孝感学院学报，2006，(5).

G625.1

A

1006－5342(2012)05－0028－04

2012－02－08

湖北省教育厅十二五规划课题2011B207的阶段性研究成果。