基于生活情境的中学生环境科学素养调查

孙 烨

（天津市耀华中学）

一、引言

公民的环境科学素养是国家可持续发展的基石[1]。中学生关系着国家的未来，提高青少年环境科学素养将是各个国家教育的关键目标[2]。中学生的科学素养已有一些研究报告发表[3]。但对中学生的环境科学素养的调查研究还有待开展。

根据《国家环境与健康行动计划 2007—2015》，2013年10月中国环境保护部发布《中国公民环境与健康素养（试行）》，对环境科学素养提出了在理念、知识与技能等方面的基本要求[4]。经济合作与发展组织（OECD）的学生能力国际评估项目(Programme for International Student Assessment,PISA) 则是目前广为应用的科学素养评价体系[5]。基于PISA框架和中国对公民环境素养的要求，对中学生的环境科学素养进行调研很有必要。

评价作业设计需选择日常生活中的情境，而不应是课堂知识的背记或专业科学家的工作情境。环境关系着每一个人的生存状况。针对环境问题进行调研，能够反映出中学生在生活情境中，对环境问题的理念、应用科学知识来解释人为的或自然的环境现象并进行判断，以及对于个人、科技、社会和自然的关系的思考，从而鲜活地显现出他们的环境科学素养。

《中国公民环境与健康素养（试行）》将合理处置生活垃圾、注意有害物带来的污染与健康危害的知识与技能，作为对公民环境素养的基本考量。除了人们通常认知的废电池、废荧光灯等有害物，前期调研发现聚氯乙烯塑料（PVC）废弃物具有潜在危害性[6]。PVC是垃圾焚烧时生成二恶英的主要反应剂[7]，所含氯元素和有害添加剂（如邻苯二甲酸盐等增塑剂、铅盐类热稳定剂）的释出，也严重危害环境和人类健康[8]。在我们的生活中，PVC制造的产品又无处不在。对这种表面上和人们观念上不具有环境危害的隐性有害物的合理处置，需要较高的综合环境素养。

因此，对生活废弃物的合理处置、对环境有害物的认知和处置行为，还有保护环境的责任感和有序参与，是公民环境科学素养的极具说服力的表征，特别对中学生而言，是他们从生活走向科学、从科学走向社会的最切实途径[9]。

二、调查与研究

根据OECD-PISA评价体系和《中国公民环境与健康素养（试行）》的要求，将中学生的环境科学素养调查模型分为3个维度：环境科学概念、科学方法和技能、理念与态度；又各分为3个层次：理解、应用、解决问题。

基于表1的框架，针对生活废弃物处置、有害物带来的污染与健康危害、有序参与环保等问题的理念、知识与技能，设计了有七组问题的问卷，从2012年到2013年，对中学生为主的群体进行调查。调查涵盖天津市9个区县的16所普通中学、6所中专或职业专科学校各个年级的学生，同时对几十个社区的居民进行了同样调查作为参照。共回收问卷1096份，其中有效问卷970份，有739位中学生和214位居民。部分采取访谈式调研，能更真实地体现受访者的认知、行为和意愿。采访的17位环境管理和研究机构的专业人士具有较多的环境科学知识，这部分调研结果不计入对调研结果的分析。

表1 中学生环境科学素养的调查模型

三、结果与讨论

（一）中学生对有害物质二恶英的认知和判断

二恶英是迄今为止人类发现的最强毒性物质，毒性比氰化钾还要强一千倍。对二恶英及其危害性的了解，反映出关于环境与健康有毒有害物的概念或知识。

1.二恶英的危害性和来源

对二恶英及其危害性有所了解的男生为33.2%，女生为26.9%。初中组平均为28.8%，高中组平均为30.8%。说明随教育程度的提高，有关环境与健康有毒有害物的科学知识在逐步增长。对居民进行了同一调查，居民按年龄分 <30岁、30—60岁和>60岁三个组，对二恶英及其危害性有所了解的分别为44.4%、48.6%、25.7%，平均为43.5%，明显高于中学生的30.0%。说明中学阶段的环境科学教育尚有待加强。

二恶英极少自然形成，也很难工业合成，垃圾焚烧是产生二恶英的主要来源[10]，这也是垃圾焚烧引发一些环境公众事件的重要原因。对二恶英主要来源的判断，不仅需要一定的科学知识，还要辨别探究所需的科学证据。中学生大多知道或判断出二恶英的产生是人类活动对自然改变的结果。从初一到高三，认为垃圾焚烧是二恶英的主要来源的分别占65.3%、57.1%、47.4%、51.5%、53.5%、57.6%。作为对比，居民年龄 <30岁、30岁-60岁，>60岁三个组的正选比例分别为44.0%、41.8%、33.3%。中学生的正选率高于居民。其次，有约1/4强的受访者认为是工业生产的，从初一到高三分别占21.5%、26.0%、31.6%、30.0%、13.7%。只有约5%的受访者认为是自然生成的。另外，有约15%的中学生和约25%的居民不能确定。正选比例曲线呈V字型，是因年龄增长，思维的发散性开始增长，但随着科学知识和分析能力的增强，判断能力也随之增强。

2.二恶英生成途径

PVC是垃圾焚烧时生成二恶英的主要反应剂[11]。研究表明，每单位PVC焚烧所产生的二恶英，是煤炭、木材、石油和PP、PE等塑料的几倍到几十倍[12]。通常情况下只有专业人员才了解二恶英的生成机理。因此，一些典型物质如木材、煤炭、石油、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PB）、PVC等的焚烧，要正确判断哪一种产生二恶英最多，就需要具有多氯代烷类大多是剧毒物质的概念和化学反应的一般知识，确定所需要的证据——所焚烧物质和标的生成物的基本化学组成，再依据证据作出评估。调研结果如表2所示。认为PVC焚烧产生二恶英最多的是中学生，从初一到高三年级分别为36.4%、19.3%、23.7%、31.1%、27.3%、27.4%，平均为28.0%。三个年龄组居民平均为36.3%，正选率高于中学生。其次被认为焚烧产生二恶英最多的物质是PB，中学生占11.8%，居民占11.5%，两者几乎相同。较多中学生选择了答案“不清楚”，占20.0%；三个居民组分别为24.0%、41.8%、39.1%，平均为38.1%。

通过访谈了解到，绝大多数同学并不知道二恶英的化学名称四氯代二苯并二恶英，或它的分子结构C12H4Cl4O2，也不了解其生成机理，但是由所学化学知识，知道氯代芳烃类和多氯代烷烃大多具有毒性，由此判断出含有Cl和C元素的PVC塑料生成二恶英最多，其次选择含有芳烃结构的PB塑料，显示已具备一定的运用科学知识和科学方法的能力。

表2 学生和居民对各种物质焚烧产生二恶英的认知（%）

（二）中学生对PVC塑料的识别能力

PVC处置不当是生成二恶英的主要生成源。识别是分拣和合理处置PVC的前提。因此，对PVC的识别是对运用科学技能、解决生活中的环境科学问题的一个很有意义的表征，而且这一考察是解决PVC塑料环境危害问题的有价值的参考。中学生认为自己能识别的占16.0%，部分能识别的占45.3%，不能识别的占38.7%；居民认为自己能识别的占6.5%，部分能识别的占39.3%，不能识别的占54.2%。

PVC塑料制品通常加有30%-50%的各种添加剂，种类繁多，形态各异，比较难识别。询问制塑专业人士，回答是单凭感官难以全部识别，甚至塑料回收和加工企业都讲只能部分识别。认为自己能够识别PVC塑料的受访者，大多指的是灰色的硬PVC管材，而不是包括薄膜、人造皮革、提袋、各种箱包盒夹等的PVC制品全部。但无论回答“识别”或“部分识别”，都显示出对PVC塑料的感官性状有一定了解，并用以解决实际生活中的科学问题。中学生能识别和部分能识别的比例都高于成人，反映了他们对生活中新事物的敏感和对技术产品的关注。

（三）中学生对生活废弃物的处置态度

使生活废弃物减量化、资源化、无害化是合理处置生活废弃物的三原则，是公民环境科学素养的基本考量。利用现有渠道将有一定经济价值的生活废弃物回收，就是符合三原则的合理处置途径。

1.中学生出售生活废弃物的情况

受访的739名中学生中，有615人将废旧物资回收部门回收的一些生活废弃物收集并卖掉，占受访总数的83.2%；有91人不清楚家庭是否卖废品，有52人不卖废品。不卖和不清楚实质都是没有关注生活废弃物的合理处置，占总数的16.8%。6个年级的学生收集卖掉固废的比例分别为78.5%、84.9%、86.8%、78.0%、85.2、89.0%，总的趋势是随年级的升高而增加。受访的214名居民中，有19人不卖废品，有4人不清楚。年龄<30岁、30-60岁、>60岁的三个组收集卖掉固废的比例分别为86.1%、89.7、94.3%，平均为89.3%。

中学生收集卖掉固废的比例虽然低于居民，特别是低于老年人，但这是生活经验的必然。中学生在目前紧张的学习压力下和空前丰富的物质生活与多彩的文化生活中，能够有83.2%的人（和成年人的比例差只有6%），对生活废弃物的合理处置予以关注或有所实际行动，已经是非常难能可贵了（详见表3）。

表3 学生和居民分拣出售固废的情况（%）

2.中学生分拣生活废弃物中环境有害物的情况

分拣生活废弃物中的环境有害物，既体现了对环境问题的认知，更体现了对环境问题的态度和行为。中学生中曾有过拣出废电池行为的占56.7%，曾拣出废灯管的占23.8%，曾拣出PVC的占12.3%。有分拣行为的比例大体是随年级增加而增加，显示了环境科学素养随教育程度提高而提高的基本趋势。

男女生之间，女生曾经拣出废电池的比例较高（58.6%/54.8%），而男生拣出废灯管和PVC的比例较高（24.8%/22.8%，15.3%/9.4%）。总体而言，有分拣有害物行为的女生比例略高于男生（69.6%/65.9%）。拣出废电池和废灯管的行为都没有持续，主要是因为没有回收点，其次是感到这样做没有意义，而且麻烦。分拣PVC的比例较低，是因为在观念上没有把它作为环境有害物看待。拣出PVC废弃物的，主要是作为固废出售。认识到PVC对环境和健康的危害后，许多受访者都表示了将之分拣出来的意愿。2/3的中学生具有拣出这些生活废弃物中的环境有害物的认知和一定的实际行动，是非常可喜的，这是开展将生活废弃物减量化、资源化、无害化工作的良好基础。

（四）中学生参与环保工作的意愿

国家发布的环境与健康基本理念是：良好的环境是生存的基础，每个人都有责任。中学生中愿意带动全家开展分拣回收PVC等生活废弃物中有害物行动的占61.8%，表示“看情况”的占29.1%，表示不愿意的占9.1%。参与回收环境有害物意愿的调查结果显示的变化趋势值得关注：科学基本素养和社会责任感初期随教育程度的提高而提高，到达一个阶段后会趋于平缓，初中二年级就是这个关键点。在此之后，青少年思维的发散性、批判性、辩证性增强，就如这项调查所呈现的，参与意愿在初二之后随年级的升高反而呈下降趋势，到高三成为最低点。而年级越高，选择“看情况”的比例越高，到高三达到最高的45.2%。他们开始认识到分拣回收生活废弃物中有害物的工作是一项复杂的社会工程，需要多方面的协调努力，而不是单凭个人热情就能做成的，因此，越来越多的同学认为要“看情况”来决定参与与否，这显示了逐渐增强的独立思考和较全面判断问题的能力(详见表4)。

表4 中学生带动全庭分拣有害物的意愿调查（%）

四、结论与思考

调研模型中，环境科学概念涉及二恶英的危害、二恶英的来源、环境有害物的分拣三项考察；科学方法和技能涉及物质焚烧产生二恶英、PVC塑料识别、环境有害物的分拣三项考察；理念与态度涉及废弃物合理处置、分拣有害物的实践、参与并带动家庭参与环保工程的三项考察。将考察结果按环境科学概念、科学方法和技能、理念与态度三个维度的正选值叠加，可清晰地展现出环境科学素养三维度与中学教育程度即年级的关系，大体上都是随年级的升高而提高。叠加后的数据按均方差连线，可以发现概念、技能、理念三个维度与年级a间均有Wi = kia + Ci形式的关系，而总的环境科学素养S与年级间具有线性关系，可表示为：S = ak∑Wi + ∑Ci

中学生与居民相比，环境科学知识积累较低，但对生活中新事物和新技术更为敏感和关注，总的环境科学知识正选率略高于受访居民组。中学生运用所学科学知识去分析和判断问题的能力与成人没有明显差别。特别是对于多种物质焚烧产生二恶英的问题，在不知道二恶英化学结构和生成机理的情况下，有28%的受访中学生能由所学氯代芳烃或烷烃大多具有毒性的化学知识，判断出含有Cl和C元素的PVC生成二恶英最多。其次，选择含有芳烃结构的PB塑料，表现出运用所学知识、辨别探究问题所需的科学证据并作出判断的能力。男女学生之间在大部分问题上没有可被注意的差异，只是女生在知识积累性方面略强而男生在独立思考方面略强。随年级的升高，思维的辩证性和发散性也增加，显示出独立思考和综合考虑问题的能力的提升。

中学生的环境科学知识、技能、理念三个维度都随教育程度的提高而提高，总的环境科学素养与年级之间有良好线性关系S = ak∑Wi + ∑Ci。有2/3的受访中学生有过分拣出生活废弃物中的环境有害物的行为，90%以上的受访中学生表达了参与或看情况参与分拣回收生活废弃物中有害物的意愿，体现了他们对环境和健康问题的正面认知和愿意付诸行动的态度，这将是开展这方面工作的重要参考。

中学生对环境与健康有害物的知识、生活废弃物处置、有害物及隐性有害物识别、分拣有害物实践、参与环境工程意愿能够反映出他们对环境问题的理念、应用科学知识解释人为的或自然环境现象以及对于个人、科技、社会和自然关系的思考。

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