学生对科学家形象的认知:测量方法与影响因素

季 娇，伍新春，张 军

(1.加拿大英属哥伦比亚大学(UBC)教育学院，温哥华V6T 1Z4;2.北京师范大学心理学院/应用实验心理北京市重点实验室，北京100875;3.北京师范大学珠海分校教育学院，广东珠海519087)

一、引 言

刻板印象是社会心理学的经典研究主题，至今仍不断涌现出新的研究视角。国内外大量实证研究表明，消极的刻板印象会影响个体或群体在相关领域内的表现。研究者通过实验研究的范式，探索了刻板印象的特征、影响因素及作用机制，并在此基础上论证了众多干预方案的效果，以尝试减少或消除刻板印象对个体和社会产生的消极作用。发展至今，管健和柴民权认为，刻板印象领域的研究应该逐步转向受刻板印象威胁的各类群体，这样的研究应该连接着宏观的政策与制度[1]。同时，庞小佳、张大均、王鑫强和王金良也指出了该领域研究从理论辨析层面上升到现实指导层面的重要性。学生对科学家形象的刻板认知，可以被视为将刻板印象的研究进行深入化和实践化的一个发展点[2]。

科学家形象代表了科学研究从业者的经典形象。科学家形象不仅包含科学家的外在特征，还包括科学家的生活和工作情况以及科学家的人格特质等其他方面[3]。综合已有研究可以发现，学生对于科学家形象存在刻板印象，这种刻板认知表现在积极和消极两个方面。从积极的角度来看，学生认为科学家是智慧和聪明的化身，科学家做事情坚持不懈、持之以恒，并且有很强的自律意识，懂得很多解决问题的方法，甘愿将自己奉献给科学事业，对人类的不断发展和进步做出了很大贡献[4]。从消极的角度来看，大部分学生认知到的科学家形象较为单一、固定和片面。比如从外形来看，他们所绘制的科学家大多为白人，并且多为中老年男性，对其他少数族裔、青年和女性形象绘制较少;从人格特点来看，他们所绘制的科学家形象大多呈现出古板、严肃、不苟言笑的特征，缺乏生活的气息;从工作地点来看，学生绘制的科学场景基本限于封闭的实验室，周围被烧杯、酒精灯所环绕，大多学生将化学家形象作为科学家群体的代表，没有认识到科学工作的全面性[5—7]。

从建构主义学习理论的角度来看，学生对科学家形象的认知是基于先前个体经验和社会文化环境所建构的对科学家形象的主观印象，这一印象会对学生的科学学习产生重要影响[8]。基于此，大量研究者通过绘图、问卷和半开放问题等方式探索了学生所建构的科学家形象。了解学生对科学家形象的认知，为开展干预性研究以及教育实践奠定了基础。相关研究以及实践报告表明，减少或消除学生对科学家形象的刻板认知具有诸多益处。比如，在学习态度方面，降低学生对科学家形象的刻板印象能够在一定程度上提高学生对科学家的认同程度，减小与科学家的心理距离，增加学生科学学习的兴趣，提高学生的学习效能感。在未来职业发展方面，降低学生对科学家形象的刻板印象能够让学生对于科学研究职业信息有更加具体和详细的了解，帮助学生理性和真实地分析与科学相关职业的特征，增加学生未来从事与科学研究相关职业的愿望。尤其是女性科学家形象的塑造，在一定程度上激发了女生选择未来从事科学职业的信心和意愿[9—12]。因此，对于科学教师、科学教育研究者、儿童心理学家和科学课程开发者等众多参与科学教育的群体而言，了解学生对科学家形象的认知就显得至关重要。

二、测量学生对科学家形象认知的方法

学生对科学家形象的认知在一定程度上影响了学生未来的发展。为了探索学生心目中的科学家形象，必须了解相关测量工具的起源和发展，这是有效开展研究的基础。

(一)测量工具的起源

研究学生对科学家形象的认知起源于20世纪50年代末期。Mead和Metraux在全美范围内采样，以半开放问题的方式测量了美国高中学生对科学家形象的认知[13]。研究者要求学生对每个问题的回答不超过一页纸。其中，所有学生都需要回答的第一个问题是:“当我想到科学家的时候，我认为科学家是什么样的?”这个问题考察了学生在不考虑未来职业选择的情况下对科学家形象的认知。第二个问题是:“如果我未来可能会成为一个科学家，我希望成为什么样的科学家?”第三个问题是:“如果我未来可能会成为一个科学家，我不希望成为一个什么样的科学家?”除此以外，针对女生，研究者还列出了两个问题:“如果我未来的丈夫可能成为科学家，我希望他成为什么样的科学家?”以及“如果我未来的丈夫可能成为科学家，我不希望他成为什么样的科学家?”除了第一个问题外，其他半开放问题都可激发学生将自我认知与对科学家的社会认知相联系。研究结果表明，学生对科学家持有正向和负向的双重态度。学生普遍认为科学家是伟大的、聪明的、乐于奉献的，比普通人有着更强大的能力，他们不太考虑名利，能够保护人类免遭伤害，因此人们需要科学家。但如果学生将科学家形象的社会认知和自我认知相联系，他们则认为这项工作需要长时间投入，承担着较大的责任，需要承受孤独，虽然这个职业很有社会地位，但是对于高中学生却不太具有吸引力。

(二)测量工具的发展

1.科学家形象绘图测验

虽然Mead和Metraux开创了有关学生对科学家形象认知领域的研究先河[13]，但是由于半开放问题对于学生的言语表达要求较高，于是学者们开始致力于探讨一种能够适合不同年龄学生和不同文化的测量形式，以投射测验为基础的科学家形象绘图测验(Draw－a－scientist－test，简称 DAST)逐渐成型并得到广泛运用。DAST起源于画人测验(Draw－a－man－test)，研究者希望能够通过分析个体所画的人物形象来探索其内隐的态度、愿望和情绪等。在学生对科学家形象认知领域的研究中，Chambers首次运用DAST测量了4 807名从幼儿园到小学五年级儿童对科学家形象的认知[5]。测验要求学生在纸上画出自己心目中的科学家形象，之后研究者根据图画中的各项特征，按照里克特七点量表的方式进行评分，最后归纳出学生心目中科学家形象的七项核心指标。这些指标具体包括:实验服(常常是白色的)、眼镜、面部毛发(如大胡子、长胡须、蓬乱的头发等)、研究物品的象征(如科研器材、实验用品等)、知识的象征(书本或装满书的大书柜)、技术的象征(一些科学产品)和相关文字(如公式、物品分类标识或“找到了!”“有了!”等表达情感的语句)。同时，Chambers也对以上七项指标的特征作了说明，如研究物品与科学家的相对大小、技术象征类物品的具体内容等。

2.科学家形象绘图测验核查表

为了提高测验的内部一致性、评分效率和评分的客观性，Finson，Beavor和Cramond基于前人研究结果形成了科学家形象绘图测验核查表(DASTChecklist，简称 DAST －C)[14]。DAST －C 包含两部分:第一部分为Chambers提出的七项指标，并在每项指标后设置备注栏，对学生在各项指标上的绘图情况进行说明，以增加评分的透明度;第二部分为后续研究中出现较多的科学家形象刻板印象指标，分别为性别、种族、年龄范围、危险指示、灯泡、著名人物形象(如爱因斯坦或电影虚拟人物)、秘密性(如“严禁入内”等指示)、室内工作环境等八项具体特征。在评分过程中，评分者只考虑各项指标出现与否，图画质量对评分结果无影响，若上述各项指标在绘图中出现，记为1分，否则为0分。第一部分指标为经典的科学家刻板形象特征，第二部分指标对第一部分指标进行补充，使得评分点更加细化。总体而言，分数越高代表被测者对科学家形象的认知越具有刻板性。

3.科学家形象绘图测验核查表修订版

为了深入和全面地描述学生对科学家形象的刻板认知，研究者在评分维度的划分上也更加细致。Farland－Smith开展的一项最新研究对科学家形象绘图测验核查表进行了修订(Modified DASTRubric)，评估方式更加细致、准确和全面[15]。研究者将评估指标分为三个部分，即外貌、地点和活动。每个部分按照三点计分。其中，1分代表“引起轰动/骇人听闻”的程度，2分代表“传统”的程度，3分代表“超越传统”的程度。若为0分，则表明在该项指标上无法鉴别。比如，在外貌这个部分，如果绘制的图像为一个非人类的形象(诸如经常在媒体上出现的标榜为科学家的怪异形象等)，则记为1分;如果绘制的图像为经典的白人男性科学家形象，则记为2分;若绘制的图像包含少数族裔或者女性科学家形象，则记为3分。总之，分数越高，代表学生在各维度中所体现出的对科学家形象的刻板认知越少。研究者认为，这个评估体系的建立有助于人们全面深入地了解学生对科学家形象的认知。

4.各科学领域工作者形象绘图测验模式

为了将科学技术领域明晰化，以DAST为基础的、以研究学生对科学职业角色认知为目的的绘图测验模式，在各个具体的科学领域内得到了相应的延伸和发展。通过对DAST相应的测量指标进行修订，相继出现了数学家形象绘图测验(Draw－amathematician－ test)[16]、工程师形象绘图测验(Draw －an－engineer－test)[17]、IT工作者形象绘图测验(Draw － a－computer－ user－test)[18]、心理学家形象绘图测验(Draw－a－psychologisttest)[19]。此类研究有助于了解学生对具体科学行业从业者的认知，以便教育者更加有效地帮助学生进行职业规划。以心理学家绘图测验为例，Hartwig通过对119名被访者的绘画分析发现，被访者心目中的经典心理学家形象仍然为白人老年男性[20]。然而事实上，Hart，Wicherski和 Kohout的报告表明，在接受调查的工作于各大心理学院的美国心理学会会员中，全职的女性心理学教员比例为46%，兼职的女性心理学教员比例高达57%[19]。这一研究足以表明社会对心理学家的认知与现实状况存在着偏差，女性心理学家的形象需要得到推广。

(三)测量工具的评价及其他研究方法的引入

学生对科学家形象认知的研究领域起源于以半开放问题为主的纸笔测验，是一种以言语表征为主的测量模式，但自从DAST出现后，此领域测量工具的发展以绘图为代表的图形表征为主。一般而言，绘图测量要求容易理解，测量过程简单，且无需借助文字进行书写表达，在不同年龄、不同语言环境及不同文化背景下均能施测，受测者可以自由表达自己的思想和情感，也增加了跨情境比较的可能性[21]。以DAST为代表的图形表征测验正具有这些优势。尤其对于低龄儿童而言，由于他们书面写作和口语词汇表达能力较弱，而绘图是对事物进行图像化表达的一种方式，同时也能让儿童放松，因此DAST较容易被受测者(尤其是儿童)接受。但是，绘图测验的缺点也显而易见。在测量内容上，Matthews和Davies认为这个测验只提供了学生心目中科学家形象的外貌，而对于学生对科学家的生活和工作情况以及科学家的人格特质等方面的认知了解较少，也就是说，DAST对于其他非可视层面指标的测量有所欠缺[22]。除此以外，在测量过程中，主试的性别、受测环境、受测者的绘图能力、评分者的一致性等均会影响研究结果。

与图形表征相比较而言，通过访谈、问卷等方式搜集的言语信息不仅能够探索学生对科学家外形的认知，还可以深入了解学生对于科学家的人格特征、专业技术、生活态度等心理品质的建构。通过这种方式提供的结果，能够使研究者更加立体化和多样化地了解到学生对于科学家形象的认知。基于此，近年来在学生对科学家形象的认知这个领域内，研究工具的发展开始回归，研究者重新尝试增加言语表征的测量方式，只是这种测量方式在高年级学生中的应用更为广泛。有研究者设置半开放问题，如Hong和Lin－Siegler通过问卷和让学生描述三件与科学家有关的印象最深的事情这类半结构化的问题来搜集信息[10]。也有研究者通过里克特量表的方式来测量，Wyer，Schneider，Nassar－McMillan和Oliver－Hoyo编制了刻板印象测验，该测验通过探索性因素分析发现，学生对科学家形象的刻板认知体现在专业能力和人际交往能力两个方面。该问卷突破了以往绘图测验只对科学家外貌形象的描绘，更加深入地揭示了科学家刻板印象在心理特质方面的表征[23]。为了得到更加稳定和全面的研究结果，也有研究者采用纵向研究的视角、重复测量的方式以及综合运用图形表征和言语表征的混合实验设计模式。比如Median－Jerez，Middleton和Orihuela－Rabaza比较了哥伦比亚和玻利维亚两个国家的学生对于科学家形象的认知，为了让研究结果具有稳定性，在第一次图形测验施测结束后8—10个月，研究者对同一批学生再次进行了绘图测验[24]。伍新春等人的研究要求初中一年级的学生进行绘图测验，与此同时，还需要学生回答相关问题，如让学生基于已经绘制的图形，补充画中科学家的年龄范围、外貌特征、正在做的事情等信息[12]。这种综合图形和言语表征进行测量的方式，能够让研究者的评分过程更加清晰、透明和客观。

三、影响学生对科学家形象认知的因素

研究工具的开发和完善有助于为人们了解科学家的公众形象提供描述性的基础资料。为了预防学生对科学家形成消极刻板印象和干预已经固化的科学家刻板印象，非常有必要深入探索影响学生对科学家形象认知的各种因素。分析已有研究可以发现，目前这些因素主要涉及学生的内在个体因素与外在环境因素。

(一)内在个体因素

在已有研究中，影响学生对科学家形象认知的个体因素研究基本上还局限在个体的年龄和性别两个方面。就年龄因素而言，相关研究结果表明，学生对科学家形象的刻板认知大约在小学二年级开始出现[14，25]。在学生对科学家形象的刻板认知从出现到定型的过程中，表征刻板印象的核心指标数量会逐渐增加，但有关这一刻板印象固化的年龄阶段还存在争议。有的研究结果表明，大学生与小学生所拥有的科学家形象刻板印象没有显著差异[25]，有的研究者发现科学家在高年级学生心目中的形象更加积极[4]，也有研究者发现高年级学生群体比低年级学生群体对于科学家形象持有更多的消极认知[24]。了解学生对科学家形象认知的年龄变化，有助于人们了解学生对科学家形象认知的发展机制，为预防和干预消极刻板印象提供基础。而目前已有研究结果出现如此大的差异，有必要深入探索其内在矛盾的根源。

就性别因素而言，科学家在学生心目中的“男性化”倾向非常严重[26]。这种“男性化”倾向表现在两个方面:首先是学生所绘制的科学家形象大部分为男性，女性科学家形象出现较少;其次是在所出现的少量女性科学家形象中，绘制者几乎为女生，男生对女性科学家形象几乎不认同[5—7，12]。性别的区分不仅是靠生理的划分，学生对职业性别角色的意识受到了社会期待的影响。因此，探索个体因素以外的其他因素(如媒介和科学家在公众中的出镜率等)对科学家性别刻板印象的认知也有非常重要的影响。

(二)外在环境因素

1.榜样因素

在一项分析中美科学家成功要素的研究中发现，科学的启蒙教育、自身的科学兴趣和科学榜样是影响科学家发展的重要因素[27]。也就是说，榜样角色在一定程度上影响了学生对科学家形象的认知。但是，树立什么样的榜样角色、怎样树立榜样角色值得探索。目前出现在学生视野中的科学家常常是名气大、职位高、年龄长、从事高新科技(诸如火箭、基因等)的男性形象，而女性、少数族裔以及在科学研究中不懈努力的中青年科研工作者的形象不为人们所熟知，并且那些从事非传统意义上高新技术研究(诸如社会科学类)的科学家形象也不常出现在人们的视野中。这种传统的固化的科学家形象的塑造，导致了学生对科学家形象认知的刻板化和偏差。而中国本土的一项干预性研究表明，通过组织学生每周一次到自然博物馆与博物馆馆员(研究员)交流学习，学生对科学职业有了更加具体的认识，对科学家形象的认知也更加“常人化”[12]。由此可见，外界所塑造的榜样角色能够影响学生心目中的科学家形象。而塑造什么样的榜样角色以及怎样树立榜样角色还需要深入探索。

2.其他外在环境因素

除榜样的影响外，学生所处的社会文化背景对于个体建构对科学家形象的认知也有显著作用。这种外在环境因素的影响主要体现在三个方面:首先是学生所处的年代。比较早期和近年来的研究可以发现，学生心目中对科学家形象的认知呈现出从“神化”到“人性化”的改变，学生心目中的科学家形象渐渐减少了邋遢、古板以及只知道研究、不懂其他事情的学究气息[28]。其次是学生所处的教育氛围。Farland－Smith的研究对比了中美两国4—5年级小学生所持有的科学家形象的差异，结果表明，中国学生比美国学生较少绘制女性科学家形象，并且美国学生对科学研究需要合作和动手操作的工作方式的认知显著强于中国学生[6]。最后是学生所处的宗教氛围。研究表明，以色列的阿拉伯人所绘制的科学家形象充满着宗教的痕迹，学生的绘画作品中完全没有西方经典科学家形象的代表，原因之一在于类似牛顿这样的西方科学家形象，没有出现在该群体的课程教学体系中;并且受宗教的影响，该群体认为科学不完全可信，比如对有关进化的问题存在异议，在宗教和科学之间，该群体认为宗教更加具有权威性[29]。

四、研究展望

有关学生对科学家形象刻板认知的研究，是将社会心理学的研究主题迁移到教育领域的有益尝试，也是将实验室研究与教育实践相结合的一种方式。自上世纪50年代起，科学家形象刻板印象领域的研究就得到不断发展。这种发展不仅体现在研究工具的逐步创新、评估体系的逐渐系统化，还体现在基于这套系统在不同文化情境下对学生知觉到的科学家刻板印象的探索以及对刻板印象形成的影响因素的寻找。但从目前国内外发表的相关文章刊物和文章类型来看，至少还存在着三点可以改进的地方。首先，中国在学生对科学家形象的刻板认知这个领域的研究还几乎停留在对欧美地区研究进展的介绍上，缺乏相应的理论探索以及基于中国教育情境开展的实证研究。其次，虽然刻板印象是社会心理学的经典研究主题，但是将刻板印象具体领域化后，至少在学生对科学家形象的刻板认知这个领域中，教育学类的描述性文章居多，而探索影响机制的实证研究还较少。最后，虽然目前探讨了一些影响因素的作用，但仍显不足，尤其是对于个体内在的影响因素还几乎没有涉及;同时，对于消极刻板印象的改变不是一蹴而就的事情，需要长时间干预，而目前相应的纵向研究也较为缺乏。基于此，在未来的研究中，可以尝试将心理学和教育学的研究方法进行整合，拓展研究视角，重视研究结果的实践价值。

(一)研究方法的整合

Catherine通过分析美国国家科学教育标准指出，了解学生对科学家形象的认知成为了影响美国科学教育的重要研究领域之一[30]。在科学家形象刻板印象这个领域，无论是绘图测验、半开放问题还是问卷调查，测量工具的发展目前主要以现象学为基础，目的在于对科学家形象的特征进行丰富、细致和深入的描述。这种描述有助于研究者和教育者全面了解学生对科学家形象的刻板认知，但这种描述存在一个与研究效度有关的问题。也就是说，由于科学家形象属于公众形象，在书本、电视、报纸、网络、广播等多媒体传播方式中均有呈现，那么，目前已有测量方式所描述的究竟是学生自己所建构的科学家形象，还是学生所感知到的媒体所树立的科学家形象，是值得思考的。因此，该领域测量工具还存在着不断发展和完善的空间。

若将科学家形象植根于刻板印象的研究领域，那么相关的研究方法将会为挖掘出刻板印象的成因或作用机制等主题服务。虽然心理学领域和科学教育领域均使用了“刻板印象”(Stereotype)这个词语，但是两个领域对于该主题的研究方法却不尽相同。概括而言，心理学领域的研究注重精巧的实验室设计以及严格的实验控制，然而科学教育领域对于刻板印象的研究大多采用的还是问卷、访谈和通过绘图进行投射测验的方式。相比较而言，前一种基于经典实证研究的范式在一定程度上欠缺生态效度，而后一种基于现象学的研究范式在影响机制的探索上还处于劣势。因此，在未来的研究中，可以尝试在科学家形象刻板印象这个研究领域内，整合两种不同的研究范式，以保证研究结果的信度和效度。比如，内隐联想测验的应用可能会促进该领域的发展。传统的问卷、访谈以及绘图测验的方式由于社会赞许效应、研究工具表面效度等问题，导致研究可能具有较高的主观性，并且学生在研究过程中会在一定程度上有意识地控制或掩饰自己的真实想法。借鉴内隐联想测验在社会认知领域(如职业刻板印象、性别刻板印象)的应用[31]，如果在科学家形象研究领域加入内隐联想测验的研究模式，研究结果可以在一定程度上揭示学生对于科学家的内隐认知。这种测量方式可以提高测量学生心目中科学家形象的效度，并且使测量指标更加具有灵敏性[32]。又如，当前与减少科学家形象刻板印象有关的干预性研究往往缺乏对比的视角，为了更好地说明干预措施的有效性，可以考虑在未来研究中加入实验设计的思路。比如通过设计干预实验组和对照组，或者记录在干预前、干预中以及干预后学生心目中对科学家形象认知的变化，让研究结果更加具有说服力。

(二)研究视角的拓展

在可行的研究方法的支持下，该领域的研究视角还可以得到进一步的拓展。

首先，刻板印象常常与人们对某人物或事件的消极固有认知相联系。然而，总结学生所建构的科学家形象可以发现，纵然被勾勒出的科学家形象带有刻板性，但这样的刻板印象是否应该被全盘否认是值得商榷的。比如，在对科学家形象的刻板认知中，学生常常认为科学家是穿着实验服的，他们所绘制的实验室常常带有指示性标志，如象征危险、小心谨慎的标语。这种在一定程度上代表了行业特征和行业规范的评价指标，究竟会对学生科学知识的学习和科学态度的形成造成消极还是积极的影响，是值得深入探索的。

其次，该领域的干预研究大多采取的基本假设是怎样消除学生对科学家形象的消极认知，却很少有研究直接探索什么是社会和教育应该倡导的积极、正向和“人性化”的科学家形象。消除消极刻板印象与树立积极正面的可及性形象被默认为同一维度的两极，但这个前提假设是否成立?学生心目中的科学家形象是从消极到积极的单维度转变亦或存在更加复杂的改变，也是值得探索的。

再次，在探讨影响学生对科学家形象形成刻板认知的因素时，对于刻板印象固化的年龄阶段还存在较大争议。虽然具体年龄阶段的形成与学生所处的生活环境、接受的教育方式及其社会文化背景均有关系，但是在不同文化情境中从纵向发展的角度来探索这种刻板印象的形成及改变，有助于为后续的预防和干预策略的开发提供基础性资料。

最后，在科学家形象对于学生科学学习的影响机制的探索中，目前还仅仅停留在前者对后者的直接影响的探讨上。虽然社会心理学领域的刻板印象研究已经发现，刻板印象的作用机制实际上还与个体的归因方式[1]、自尊水平等[33]人格变量有关，但目前类似这种深度的影响机制探讨在科学家刻板印象的研究领域几乎空白。在未来的研究中，有必要探索影响科学家刻板印象形成的核心因素，以及这些因素对刻板印象形成影响的交互作用，并且挖掘这些核心因素的可干预性和可干预模式，以便为未来确定干预目标和制定干预方案服务。

(三)研究结果的应用

在规范和创新对刻板印象的测量方式的基础上，在探索刻板印象的影响因素和作用机制后，为了减少或消除学生对科学家形象的消极刻板认知，有必要在未来研究中开展干预性研究。目前，研究者和教育实践者进行了多方面的尝试。其中，树立榜样角色是较为常见的一种方式，已有的干预方案主要包括通过讲座[34]、夏令营[11]、博物馆活动[35]等直接接触方式以及电视广播、书本教材等媒体的间接宣传途径[36]邀请科学家与学生互动。是否还存在其他沟通方式，在不同模式下科学家应该如何与学生互动，科学家应该使用什么样的话语体系，在不同情境下突出科学家哪些方面的特质会对学生的发展造成什么样的影响等问题尚待研究。

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