基于PISA2012科学素养成绩的比较研究

刘佳 柏毅

摘 要： PISA对15岁学生科学素养的评估，反映了学生在完成义务教育后在多大程度上掌握了科学的终身学习能力，为理解和解决未来生活中可能涉及的一系列科学技术问题做好准备。本文基于PISA 2012科學素养的成绩，比较了上海、香港、芬兰、美国等四个国家和地区的学生在科学素养上的表现，分析了各个国家和地区获得高分或低分的原因及对中学科学教育的启示。

关键词： PISA2012 科学素养 比较研究

PISA（国际学生评价项目）是经济发展与合作组织（OECD）发起的国际比较研究，关注于15岁学生在阅读、数学和科学等关键领域的素养，测评在即将完成义务教育时，学生在多大程度上掌握了参与社会生活所需要的问题解决能力和终身学习能力[1]。

PISA对15岁学生科学素养的评估，反映了学生完成义务教育后在多大程度上掌握科学方面的终身学习能力，为理解和解决未来生活中可能涉及的一系列科学技术问题做好了准备。PISA 2012共有65个国家（地区）参加，PISA2012对科学素养的界定指个体在以下方面的表现：科学知识和运用科学知识确定问题，获得新知识，解释科学现象和对科学相关问题做出以证据为基础的结论；理解科学作为一种人类知识和探究的特点；意识到科学和技术如何塑造我们所在的物质环境、智力环境和文化环境；作为积极思考的公民，乐于用科学的观念参与科学相关的问题[2]。

本文使用PISA 2012的数据，选取上海、中国香港、芬兰、美国四个国家（地区）的PISA 2012科学素养测评数据，分析各个国家（地区）取得相应成绩的原因，希望为我国科学教育提供有意义的借鉴。

一、各个国家（地区）在PISA 2012科学素养评测上的表现

（一）上海在科学素养评测上的表现

2012年，根据OECD对测试抽样的技术标准要求，上海155所学校的6374名学生代表全市各类中学约9万名15岁在校生参加测试[3]。

上海学生科学平均成绩为580分，在65个国家（地区）中位居第一，其次是中国香港555分，新加坡（551分）、日本（547分）分列第三、第四位，中国台湾（523分）位列第13位[4]。

上海在科学成绩分布上整体高于其他国家（地区），且高端优势特别明显。上海高端（第九十百分位数）学生成绩为681分，低端（第十百分位数）学生成绩为472分，分别比OECD高端和低端平均成绩高62分和92分。

PISA描述了6个科学精熟度水平，高水平（精熟度水平达到5、6级）的学生可以识别很多复杂生活情境中的科学成分，应用科学知识和有关科学知识，比较、选择和评估适当的科学证据应对生活情境，解决科学问题。低水平（精熟度水平在1级及以下）的学生科学知识有限，没有掌握未来生活和工作中所需的基本科学能力。上海5级以上水平的学生达27.2%（5级水平23%，6级水平4.2%），是65个参与国家（地区）中最高的，OECD平均为8.3%。上海低水平（1级及以下）的学生达2.7%，是所有参与国家（地区）中最低的，OECD平均为17.8%。

图 科学素养精熟度水平

（二）其他国家（地区）在科学素养评测上的表现

中国香港学生科学平均成绩为555分，仅次于上海，排名第二。芬兰学生科学素养的平均成绩为545，在所有参加测试的国家（地区）中排名第五。美国学生科学素养的平均成绩为497，而OECD的平均成绩为501。中国香港高端学生成绩为655分，芬兰为662分，美国为619分，OECD的平均成绩为619分。中国香港低端学生成绩为446分，芬兰为424分，美国为377分，OECD的平均成绩为380分。

在科学素养精熟度水平百分比分布上（见上图），中国香港5级以上水平的学生为16.7%，芬兰为17.1%，美国为7.4%，OECD平均为8.3%。中国香港低水平学生达5.6%，芬兰为7.7%，美国为18.2%，OECD平均比例为17.8%。

具体来看，上海、香港、新加坡等东亚地区和芬兰科学成绩较好，在科学表现和科学兴趣上得分较高，美国则处于科学表现不好但科学兴趣不俗的坐标点上，尤其美国学生在自主学习方面处于领先位置（见下表）。

表1 科学素养平均成绩与百分位数分布

二、各个国家（地区）取得相应成绩的原因分析

（一）上海、香港、芬兰高成绩的原因分析

BBC新闻指出，中国学生在国际测试中的成绩是非凡的，这样的结果表明中国教育体系超越很多西方国家。中国经济和政治发展为如何教育下一代提供了借鉴。虽然上海和香港的高成绩并不能代表整个中国的教育水平，但凸显了中国现代化的速度及中国学生的努力。一方面，上海是中国内地经济实力最发达的地区之一，在世界上占有重要经济地位。上海政府非常重视教育，重视学生科学素质的培养和提高，每年拨付相当数额的资金用于教育事业的发展，提供充足的设施培养学生的科学素质。上海建有科技馆、航天博物馆、博物馆等场馆，为学生从小接触先进科学提供了机会。高科技产业的飞速发展，舆论媒体的积极宣传，也为社会营造了崇尚科学的导向[5]。

另一方面，上海摒弃了针对少数精英的重点教育模式，采取了一种兼容的教育体制。科学课程是学校教育内容之一，并且在教学过程中减少了死记硬背的教学内容，提倡以学生为中心，注重在课堂上开展各种以解决问题为核心的探究式教学活动。此外，上海学生家长非常关注学生对科学知识、技能的学习，注重培养学生的科学兴趣，并尽可能为学生创造条件学习科学知识，如带学生参观科技馆，为学生提供丰富的参考书，大部分家庭中都有电脑、各类书籍，为学生提供充足的经济支持和良好的学习环境等。

学生能力国际评价计划香港中心（HKPISA）曾对PISA结果进行详细评价，其评价重点关注学生之间差异形成的原因，结果表明学生成功是多种因素共同作用的结果，包括教育资源、教育政策、教育环境、教育过程等各个方面[6]。报告指出，家庭为本的沟通和家庭资源的投入对培育学生的能力发展是非常重要的。家长是学生的第一位老师，家庭环境与学生的成长息息相关，重视教育的家长会在各方面给予学生学习的支持。家长的职业或学历会对学生的科学素质产生一定的影响。如父亲是工程师的孩子可以在生活中增加动手操作的机会，孩子在与家长的沟通互动中有更多机会接触科学知识，提高解决问题的能力。另外，家庭教育资源对学生的科学素养有很大影响。在HKPISA的报告中明确提出，电脑设备是促进学习不可或缺的工具。基于此报告，香港各学校和社区中心配置了更多电脑设备并执行弹性开放时间，旨在让社会经济背景较差的学生在现今信息社会中有均等的学习机会。此外，香港的教育系统还能够提供优质而均等的教育机会，虽然现在仍然存在“成绩分割”现象，不同学校所收学生表现出很大的学习能力差距，但在PISA2012结果中，香港学生的社会经济地位及文化背景对他们测试的表现影响很小。并且，香港政府在积极采取措施克服教育系统中存在的结构性限制引起的困难，如为学生成绩较差的学校提供额外的教学人手，以及设计合适的教学方法与学习策略以满足学生的不同需要。

芬兰在PISA等国际测试中的成绩一直名列前茅，这样优异的表现要归根于别有特色的、所有人都可以享受的终身免费教育、独特的教学内容和方式及高质量的教师[7]。1919年，芬兰宪法就明确了为所有国民提供义务免费的基础教育及由政府提供公共职业教育和高等教育。除了学校教育免费外，政府还为各类社会福利部门提供基金，使学生获得食物、住房及医疗等多方面的补助。因此，芬兰教育商业化程度要远远低于其他西方国家。另外，芬兰学校也要提供丰富的教学内容和多样的教学方式。基础教育阶段的科目包括芬兰语言学、外语、环境、公民学、宗教和风俗、历史、社会学、数学、物理、化学、生物、地理、体育、音乐、美术、手工和家庭经济学。芬兰实行小班授课，在基础教育初级阶段，一个班由一名教师负责所有科目，之后才由各科专门教师接替。此外，芬兰的教育重点不是比较学生成绩，而是鼓励和指导学生发挥自己的最大潜能，尊重学生的特殊需求，有的地区还有专门的音乐、美术或体育中学。芬兰教师具有优良的素质，所有教师都必须拥有硕士文凭，在上岗前要接受大量教育培训并在某一科目达到合格标准后才有执教资格。由于芬兰的学校管理是基于信任而非监督，芬兰教师可以在教学标准范围内独立自由地选择教学方法。正是教师们的热情和不断完善的教学方法为终身学习理念树立了最好的典范。

（二）对美国成绩的原因分析

美国在几次PISA表现中，成绩都不尽如人意，为何美国这样一个在科学技术领域投入巨大并取得令人瞩目成就的国家，如今却经受青年人科学素养表现如此差的困扰。有教育家认为，美国现在教授科學的方法仅仅教给学生关于科学的皮毛，却不要求他们深入钻研。也有教育者认为，美国现行科学课程教科书存在缺陷。另一项调查表明，缺乏资金向学生提供足够的科学试验工具、科学团体本身的忽视和糟糕的教学等是造成目前状况的原因[8]。

此外，美国中小学科学教育实践层面上也存在一些问题。第一，美国政府机构“全国研究委员会”发表报告说，美国中小学目前的科学教育课程设置过于宽泛而不够深入。课程要求往往注重不相关联的科学常识，课程设置没有层次。第二，美国学生基础知识不够扎实，但创新精神和能力很强，这种知识与能力的脱节导致美国学生在参加测试时没有表现出良好的科学素养。第三，美国科学教育实施中过于强调学生中心论，忽视教师的作用。教师只注重培养学生的探究能力，忽视探究的根本目的即基础知识的学习与掌握。第四，美国没有统一的评价标准。美国的科学教育评价具有多元性和灵活性等特点，这样的确有助于学生个性和自主性发展，但无法保证学生在基础知识等方面的学习效果，无法达到科学教育课程标准的要求。具体比较美国各州的成绩，可以发现各州成绩有较大差距，如马萨诸塞州、康乃迪克州的成绩要高于OECD平均成绩，并远远高于美国平均成绩，而佛罗里达的平均成绩只有485分，这说明美国各州的教育成果仍有很大差距。

三、对中学科学教育的启示

近年来，世界各地的教育改革都在强调培养学生的高素质能力。世界各国均制定了相应的教育政策，以保障青少年科学素养的逐步提高。美国《国家科学和教育标准》提出：科学标准面向所有学生，具体体现了优秀和平等。我国国务院印发的《全民科学素养行动计划纲要（2006-2010-2020）》提出对未成年人要“完善基础教育阶段的科学教育，提高学校科学教育质量，使中小学生掌握必要和基本的科学知识与技能，体验科学探究活动过程与方法，培养良好的科学态度、情感与价值观”[5]。

英国新闻报道指出，PISA 2012测试再次显示了东亚学生扎实的知识基础和卓越的考试能力。获得优异的成绩是所有人追崇的，但如果要在严苛的长时间学习、高压力测试和额外补习之后取得好成绩，这样的教学模式是政府推崇的、学生希望的吗？相反，英国新闻报道指出在秘鲁、阿尔巴尼亚和印度尼西亚这些成绩较差的国家中，孩子喜欢上学的比例是最高的[9]。

不可否认，中国上海学生在6级水平的比重明显领先于绝大多数国家，经合组织认为：“科学素养6级水平的学生是影响未来科技竞争力的高端人才，一个国家达到这一水平的学生比例至关重要，关系到这个国家未来的科技竞争力。”可是，这样的分数真的能反映能力吗？从我国长期并未在科学领域取得世界瞩目的成就看，中国学生是否具有如此大的优势有待商榷，毕竟上海一个地区并不能代表中国整体。如果好成绩是在高负荷学习下取得的，这样的过程必然使学生失去应有的闲暇和自主时间，也不会培养出兴趣和自学能力，而这两者对造就一流人才是至关重要的。

相比其他高分国家，我国对知识的掌握已经很重视，但如果只有知识，没有思考则会出现学而不思则罔的困境，不会对解决生活问题有任何帮助，学生也不会发展较强的科学能力。我国在培养学生科学能力上一直探寻合适的方法，如“做中学”项目在一些地区取得了初步成果，但仍需不断扩大科学教育课程改革区域，将科学探究切实贯穿科学课堂，让学生在科学探究中提高能力。

参考文献：

[1]陆璟.PISA测评的理论和实践[M].上海：华东师范大学出版社，2013.1.

[2]OECD（2013），PISA 2012 Assessment and Analytical Framework：Mathematics，Reading，Science，Problem Solving and Financial Literacy，OECD Publishing.

[3]朱小虎，陆璟，沈学珺.上海学生PISA夺冠.上海PISA2012结果[J].上海教育，2013（35）：8-11.

[4]PISA 2012 Results.http：//nces.ed.gov/surveys/pisa/pisa2012/index. asp，2014-4-10.

[5]肖伟.基于PISA的15岁学生科学兴趣跨文化研究[D].上海：上海师范大学教育学院应用心理学，2010.59-60.

[6]王蕾，焦丽亚.学生能力国际评价项目（PISA）简介与香港PISA2003评价报告的再评价[J].中国考试，2006（9）：49-56.

[7]周航.芬兰教育成功的奥秘与面临的挑战[J].基础教育参考，2008（11）：43-47.

[8]李莎.美国中小学科学教育理念与实践问题研究[D].吉林：东北师范大学，2009.24-26.

[9]Sean Coughlan.Pisa tests：What do we know now？BBC News education correspondent.http：//www.bbc.com/news/business-25205112，2013-12-4.

项目支持：本文获得教育部人文社会科学研究专项《基础教育阶段技术与设计教育的国际化比较研究》（项目批号：11JDGC026）项目支持。

通讯作者：柏毅