校外科学学习环境中的兴趣建模：系统性文献综述

华 静 肖乐琪 吴碧宇 陈 斌 王 璨 译

摘 要：校外科学学习环境丰富了许多国家的课堂教学。已有大量研究探讨了校外学习环境所带来的影响，尤其是校外学习环境促进兴趣养成的能力。由于这些研究中运用了不同的兴趣理论，迄今为止，还没有关于该研究领域的综述。因此，本文在全面系统回顾国际文献的基础上，详细分析了兴趣理论在校外学习环境研究中的应用。此外，本文还得出了关于在校外科学学习环境中促进情境兴趣和个体兴趣提升的推论，结果清晰表明，情境兴趣通过这类学习环境得以促进提升。结合不同兴趣理论所提出的影响因素，本文构建了校外学习环境中的学生兴趣模型，该模型可用于指导校外学习环境的开发和进一步完善。

关键词：校外实验室；兴趣理论；拓展项目

中图分类号：G511 文献标识码：A 文章编号：1004-8502（2024）04-0107-22

译者简介：华静，华东理工大学外语学院副教授；肖乐琪，华东理工大学外语学院硕士研究生；吴碧宇，上海外国语大学贤达经济人文学院外语学院教授； 陈斌，金华开放大学讲师；王璨，上海理工大学外语学院硕士研究生。

一、引言

自然科学和工程科学为许多重要的社会问题提供了解决方案。社会的可持续发展需要在这些领域教育和培养下一代。校外学习环境（Out-of-school learning environments， OLEs）对于培养学生对科学、技术、工程和数学（science， technology， engineering， and mathematics， STEM）的兴趣具有重要意义，兴趣反过来又促使学生发现技术和科学领域的活动，并找到合适的职业路径[1]。定义和区分“兴趣”这一核心概念的组成部分，首先要理解其基本术语。兴趣通常“源于个体与其环境的互动”[2]。作为一个动机变量，兴趣包括情感和认知[3]，其特征为对特定主题、对象或事件（重新）参与的状态。已有研究区分了兴趣体验的心理状态和兴趣的性格倾向因素[3][4]。作为一种性格倾向的兴趣，通常被称为个体兴趣（individual interest， inI）或个人兴趣（personal interest）[2]，它包括个人重新参与某些主题的主观倾向[2]。相比之下，兴趣体验是一种当前的心理状态，其特征是愉悦和专注等感受。对某个主题感兴趣的人可以完全沉浸于这个主题，即所谓的心流[5]。兴趣体验包括情境兴趣（situational interest， SI）和实际（个体）兴趣（actualised inI）[2]。这两种兴趣形式的起因有所不同，学习对象或学习环境的吸引力激发情境兴趣[3][6]，而实际（个体）兴趣是由个人已经存在的内在兴趣所引起的[7]。兴趣体验通常持续时间较短[3][6][8][9]。由于很难确定兴趣的起因，所以“兴趣体验”一词用于描述所有瞬间产生的兴趣[10][11]。作为替代，“当前兴趣”（current interest）或“实际兴趣”（actual interest）也用于描述兴趣的心理状态，尤其是用于描述情境兴趣[12][13]。除了区分兴趣体验和个体兴趣外，翰格勒（Häußler）和霍夫曼（Hoffmann）[14]还区分了客体兴趣和学科兴趣。客体兴趣指对具体物体的普遍兴趣，例如对物理物质的兴趣。学科兴趣指对学校学科的兴趣，如对物理学的兴趣[15]。一般兴趣是个体兴趣的一种形式，而学科兴趣是个体兴趣和情境兴趣的结合[15]。

大量研究证明兴趣对学习非常重要。对于有挑战性的阅读任务，如果学生对阅读主题有更大的兴趣，则可以缓解学习中的一些负面影响，并且在完成任务的过程中能够获得更持久的快乐，更容易坚持不懈[16]。此外，关于文本学习的研究表明，在无指导的自我学习中，对主题的兴趣与其成功之间存在正相关关系[17]。对校外学习活动而言，兴趣也有助于知识增长[18]。因此，学生兴趣是评估STEM领域校外学习机会的关键特征。迄今为止，已有大量研究围绕该主题展开，但其所用兴趣理论各有不同（如研究中运用到理论）。福特斯（Fortus）[19]指出，许多关于兴趣的研究缺乏对该术语的明确定义。此外，尚无关于校外学习环境中的兴趣相关理论的综述。因此，我们对现有文献进行了系统回顾，并重点关注以下研究问题。问题1：哪些理论用于探索STEM学科相关的实际校外学习环境中的兴趣？问题2：与STEM学科相关的实际校外学习环境对兴趣理论的组成成分有什么影响，以及这些兴趣理论的组成成分之间存在什么关系？

二、理论背景和研究现状

为了描述用于探索STEM学科相关的实际校外学习环境中的兴趣的理论，以及校外学习环境对兴趣理论组成成分的影响，特对本文献研究的重要方面作以下说明。

海蒂（Hidi）和伦宁格（Renninger）[3]提出了兴趣发展四阶段模型（4PM）。第一阶段，情境兴趣被学习环境中的元素触发（“吸引”），如小组合作、谜题或使用计算机[6]，这一阶段不涉及个体兴趣。第二阶段，学习内容或学习条件的某些方面（如意义或个人投入）可以通过“保持”效应来维持情境兴趣，这对形成持久的兴趣至关重要[6][20]。然而，情境兴趣往往会随着时间推移而减弱，并且可能在某个学习情境结束时消失[8]。第三阶段，情境兴趣趋于稳定，导致个体兴趣的出现，且影响学习者的性格。这种情况出现在个体体验到（个人）意义和积极情绪时，个体会产生对感兴趣的对象进一步接触和了解的愿望[3]。兴趣成功内化则进入第四阶段，即个体兴趣。自我决定理论（self-determination theory， SDT）[21][22]中概述的基本心理需求和人—客体兴趣理论（person-object theory of interest， POI）[8][23]中提到的部分而非全部的因素，对兴趣发展四阶段模型非常重要。但是，这些并不是影响兴趣发展四阶段模型的全部因素[3]。

人—客体兴趣理论旨在对兴趣进行描述和分类[8]。该理论指出，兴趣产生于人与物之间的关系。这个客体可以是一个真实的物体，也可以是抽象的主题或观点[23]。理论上，个人知识体系中的任何领域都可以成为情境兴趣或个体兴趣的对象物体[23]。一个人可能并不拥有单一的、孤立的兴趣，而是拥有一种个人兴趣模式，例如，以学校课程的内容和活动为特征的个人兴趣模式[23]。情境兴趣和个体兴趣都包含情感相关成分、价值相关成分和认知相关成分。情感相关成分描述了由感兴趣的物体所引发的情绪，价值相关成分则描述了该物体对个人情感上的独特意义[9][24]，认知相关成分的特点是个体对增长知识的渴望[4]。

另一个与兴趣相关的理论是德西（Deci）和瑞安（Ryan）提出的自我决定理论（SDT）[21][22]。该理论侧重于动机。根据自我决定理论，行为动机可以分为内在动机和外在动机，且行为动机通常取决于三种基本心理需求得到满足的程度，即能力、自主与归属。与人—客体兴趣理论类似，自我决定理论将兴趣定义为“人与活动之间的相互作用”[25]。这些活动符合个体的愿望和偏好，并以具有最佳的挑战性和新颖性为特征[25]。自我决定理论对定义兴趣具有重要意义，因为情境兴趣可理解为内在动机的一个方面[26]。此外，自我决定理论可以解释兴趣的产生与动态变化，因此，在设计激发兴趣的活动时，自我决定理论非常重要[27]。

（情境）期望—价值理论[（situated） expectancy - value theory， （S）EVT]认为期望和价值都会影响行为表现[28][29]。主观任务价值可分为“兴趣或内在价值、成就价值、效用价值和相对成本”[29]。内在价值指个体的主观兴趣，与自我决定理论中的内在动机的结构相似[28]。与海蒂和伦宁格[3]提出的兴趣发展模型一致，期望—价值理论认为，儿童可能会形成（相当稳定的）主观任务价值的层次结构[29]。据推测，从不同维度比较各类活动，对发展兴趣模式非常重要[29]。由于各任务价值的每个组成成分的影响因人、时间和任务而异，因此各组成部分之间的相互作用仍未明确[29]。尽管如此，仍有研究探讨了这些组成部分之间的相关性[30]。基于这些研究，以及对兴趣相关的选择和行为表现的侧重，期望—价值理论有助于深入研究兴趣。

总而言之，不同的兴趣理论通常用于区分不同的兴趣形式，或仅指特定的兴趣形式。例如，在兴趣发展四阶段模型中，有触发的情境兴趣、维持的情境兴趣、新出现的个体兴趣和充分发展的个体兴趣；在人—客体兴趣理论中，有情感相关成分、价值相关成分和认知相关成分。本文将这些不同的兴趣形式和兴趣组成部分统称为“兴趣成分”。此外，不同的变量可以影响兴趣的形式，其中一些变量源于特定的兴趣理论，例如，人—客体兴趣理论中学习环境的趣味性，或自我决定理论中的自主、能力和归属，而其他变量则更为普遍，如年龄和性别。本文中的“影响因素”指独立于理论而影响兴趣成分的因素。有些校外学习环境的影响因素已经明确[31]。一个是外部因素，如对亲手操作具有积极影响的校外学习环境的教学结构[32][33]、积极参与/实践工作[34][35]，以及创造性的教学方式等[36]。另一个是个人因素，如性别和年龄[37][38]，以及情绪，如快乐、成就感、成就价值、能力信念、效用价值、成本、愤怒和无聊等[30]。

上述理论研究兴趣的侧重点各不相同。人—客体兴趣理论旨在构建兴趣的概念，以改进教学实践[7]。此理论已被应用于教学研究中基于文本的兴趣研究[39]。人—客体兴趣理论中兴趣的情感特征包含自我决定理论中的基本需求[7]。相反，兴趣发展四阶段模型更关注兴趣发展的动态过程，涵盖了人—客体兴趣理论的很多方面，但它并不包括兴趣包含价值相关和情感相关效价这一论点[3]。期望—价值理论和自我决定理论都是有关学习的动机理论[25][29]，两者都认为某些情感是行为者的结果或目标[3][28][40]。在自我决定理论中，动机源于基本心理需求得到满足[40]；在期望—价值理论中，动机是某种期望和价值观的结果[28]。上述理论都曾被用于评估校外学习环境中的兴趣，尤其是人—客体兴趣理论和兴趣发展四阶段模型区分了情境兴趣和个体兴趣的形式，兴趣发展四阶段模型研究了兴趣的发展，因此这些理论对本文的研究很重要。期望—价值理论和自我决定理论尤为重要，因为其研究了影响兴趣（发展）的因素。

上述理论对研究校外学习环境具有非常重要的意义。校外学习环境是特定的学习环境，并且存在多种类型[31]。为了在多样的学习环境中确定研究重点，本文对校外学习环境进行了范围限定，即为K-12学生群体提供的、明确规定时长最多一天的校外学习活动，因为活动时长可能对一些兴趣组成部分造成影响[41]。与常规学校教学相比，一次性活动的优势在于，将测得的兴趣发展因素归因于干预措施的能力更强。此类校外活动通常由大学、科学中心、博物馆等机构举办[1]，通常涉及兴趣提升方面[42]。一般来讲，学校学科或工程领域的某些特定主题是通过动手实践活动来展开教学[1]。许多课外学习环境侧重STEM课程，旨在增加STEM课程的学生数量，吸引更多的女性和少数族裔从事工程职业[43]。因此，这些机构主要关注如何提高学生对STEM相关课程和职业的兴趣[44]。

截至目前，现有对于校外学习环境和学生兴趣之间的关系的研究各有侧重。以往的研究综述或是侧重于特定地区（如德国）[44][45]，或是缺乏对学校背景[46]或兴趣的关注[47]。莱瓦尔特（Lewalter）等人[48]对校外时间活动的兴趣进行了元分析，考虑了不同的兴趣研究方法，但并未详细阐述以往研究中所运用的兴趣理论。最近，内尔-阿斯力别克夫（Neher-Asylbekov）和瓦格纳（Wagner）[31]发表了一篇关于校外学习环境研究的系统文献综述，着重提及了几个影响兴趣的因素。内尔-阿斯力别克夫和瓦格纳批评指出，这些研究中所使用的兴趣理论缺乏比较，且兴趣的概念需进一步明确。因此，还未有以校外学习环境中使用的兴趣理论为研究对象，回顾国际上校外学习环境研究的系统、全面的综述文章，也未有任何文章研究校外学习环境对学生兴趣的影响。

本研究旨在填补现有研究的空白，通过系统回顾校外学习环境中的兴趣理论，了解有关校外学习环境中的兴趣理论的研究现状，探究校外学习环境对学生兴趣的影响，以及不同兴趣成分之间的关系。

三、研究方法

本综述依据《系统综述和元分析优先报告的条目》（Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses，PRISMA指南）进行[49]。基于PRISMA指南所列的条目，本研究程序如下。

（一）选文标准

为全面了解相关文献和研究中使用的最先进的方法，同时确保结果的高度可比性，本综述只纳入了科学合理的文章。因此，首先必须明确选文标准。如引言所述，本研究纳入了使用各种形式的“兴趣”定义构念的研究。为了深入研究相关文献，排除了其他构念（如自我概念）。同时，如果相关的概念或理论没有对兴趣展开研究，也被排除，如动机或自我决定理论[50][51]。由于各学科有特定的教学方法，为确保必要的分析深度和可比性，本综述只纳入STEM相关的研究。此外，为了探究STEM领域校外学习环境的多样性，本研究纳入了所有具有实验成分的、与学生相关的校外学习环境研究，例如学生实验室、研究中心、实践博物馆或科学中心等，活动为K-12学生的班级或小组活动，举办时间不超过一天。为避免偏倚，所有形式的英文科学研究都纳入研究范围，并且检索不受发表年份的限制。

（二）检索策略

本研究在教育资源信息中心（Education Resources Information Center， ERIC）、Scopus、谷歌学术（Google Scholar）、科学引文索引数据库（Web of Science）和EBSCOhost数据库中搜索了文献。选择上述数据库，一方面是因为这些数据库专门做教育研究和信息或同行评议的文献；另一方面考虑其数据库特别全面。检索表达式是根据引言中提供的信息和上述资格标准确定的，它由与“校外学习环境”“学校背景”和“兴趣”相关的短语组成（见表1）。将各类别与“AND”函数连接，并将这些类别中的组件与“OR”函数连接。为了排除不合适条目，检索表达式设置非常精准，见表1。由于“食品（FOOD）”和“医学（MEDICINE）”在谷歌学术搜索中点击次数较多，因此，为进一步提高该数据的精准度，特排除了这两个词。

文献检索于2021年10月18日进行，共检索到1657篇文章。然后根据PRISMA选择策略[49]（见图1）对这些文章进行筛选。去除重复项后，对检索出的1573篇文章的标题和摘要进行了两次独立评审，以确定其是否符合标准。为确保文献评审的独立性，这项工作由一名合格的研究助理和一名博士生共同完成。两位评审员之间的信度为95.5%，因此可以认为结果不受两位评审员的影响。如果评审员通过标题和摘要无法做出明确判断，或两位评审员意见不一致，则两人会阅读全文再次评判。结合两位评审员都认为可能相关的文章，共阅读和检查了135篇论文，以确定其内容是否符合标准。最终排除了以下几类文章：不包含与研究目的相关的发现；关于所使用的兴趣概念或所描述的研究信息不足；未针对K-12学生；评估的是多日活动或非STEM主题的课程。此外，还排除了一篇元分析文章，因为该文章相较其他文章缺乏可比性且存在部分重复[48]。

最终有30项研究被纳入本系统综述（见表2）。这些研究的主要特征已汇总至电子表格中，以便进一步分析和分类。此外，对所有文章进行分析，以确定该文章使用了何种兴趣理论。研究中明确提及名称的理论及可归类的理论均已做记录。

四、研究结果

在纳入的30项研究中，有27项研究涉及兴趣体验的各个方面，其中有15项研究侧重于情境兴趣，侧重实际兴趣和当前兴趣的研究各1项。16项研究涉及性格兴趣领域，其中5项关于个体兴趣。研究集中在德国的原因可能是由于某些课外学习场所（“学生实验室”）多年来一直由位于德国的兴趣代表协会组织[52]。

下文将首先讨论校外学习环境中应用的兴趣理论（问题1）。然后，将研究获得的结果与参与的学生的兴趣相关联。之后，介绍有关兴趣成分之间关系的研究成果（问题2）。

（一）应用的兴趣理论

本文引言中所述理论在研究中的应用方式各不相同。

有9（+2）项研究直接（+间接）引用了人—客体兴趣理论，9（+3）项研究引用了自我决定理论，4项引用了期望—价值理论，7（+3）项引用了兴趣发展四阶段模型。9项研究使用了多种理论，其中人—客体兴趣理论、自我决定理论和兴趣发展四阶段模型经常被应用。7项研究没有对所应用的兴趣理论给出定义。没有发现特定年份或特定国家使用特定理论的应用模式。

当一篇文章中引用多种理论时，各理论都被并列提及，并没有深入研究各理论在内容上的联系[30][53][54]。通常，这些研究只介绍各理论间的共性，如情境兴趣和个体兴趣的区别[32][55][56]。格洛温斯基（Glowinski）和贝鲁布（Bayrhuber）[55]、施特雷勒（Streller）[57]和贝拉内克-克瑙尔（Beranek-Knauer）[58]等人都提到基本心理需求与兴趣发展的相关性。所纳入的文章均未综合应用四种兴趣理论。

针对问题1，可以说四种兴趣理论都已用来探究校外学习环境中的兴趣。

（二）校外学习环境对学生兴趣的影响

尽管所有被纳入的研究都涉及兴趣，但只有部分研究概述了校外学习环境中的兴趣水平或兴趣发展。下文逐一讨论所运用到的兴趣理论：兴趣发展四阶段模型、人—客体兴趣理论、自我决定理论、期望—价值理论、多种理论的运用或未提及的特定理论。

一项基于兴趣发展四阶段模型的定性研究发现，参与的学生由于干预措施而产生了情境兴趣[33]。基于兴趣发展四阶段模型的定量研究中也发现了较高水平的兴趣：瓦伊尼卡宁（Vainikainen）等人发现，学生反馈的情境兴趣略高于对学校数学的兴趣[59]。此外，古图亚（Gutual）发现，对于所考察的兴趣因素，即“坚持”“内容”“价值”“提问”“知识”和“自我效能”，在前测和后测中发生了显著变化（plt;0.01），具有中等效应量（0.418≤d≤0.745）[60]。

有2项研究运用了人—客体兴趣理论，并考察了参观校外学习环境之前和之后的不同时间测得的兴趣水平。在豪斯曼（Hausamann）描述的一项研究中，将参与者分为3组。对比后测和跟踪测试的结果表明，实际兴趣的价值取向成分没有变化，而认知成分（附带一份中期问卷）在所有小组中都有所下降，情感成分在3组中有2组都有所下降；但豪斯曼没有提到这些变化的显著程度[13]。该研究的作者得出结论：校外学习环境对性格兴趣可能有积极影响。另一方面，瓦格纳和施密特巴赫（Schmiedebach）比较了学生在参观校外学习环境前后对生物学的兴趣，发现存在显著变化。尽管时间和小组之间没有显著的交互作用，但时间和小组存在显著的主效应[F（1， 119）=0.064，p=0.801，部分η²=0.001；F（1， 119）=14.258，plt;0.001，partial η²=0.1071；F（1， 119）=18.372，plt;0.001，partial η²=0.134][38]。

仅基于自我决定理论这一种理论的兴趣研究数据较少。只有1项研究提到，在参与实验室或演示实验中，“兴趣/愉悦”类别的数值高于平均值[M（实验室）=5.54，SD=1.52 / M（演示）=5.67，SD=1.17；使用的7点李克特量表的理论平均值=4.0][61]。

基于期望—价值理论，布德克（Budke）等人采用前测、后测和跟踪测试设计来检测兴趣。时间因素存在主效应[F（1.65， 555.88）=345.08， plt;0.01]；在个体比较中，前测和后测阶段参与者的学科兴趣没有显著差异，但前测和跟踪测试阶段参与者的学科兴趣显著下降。在客体兴趣方面，时间因素存在整体效应[F（1.93， 649.75）=30.89，plt;0.01]，前测和后测阶段的客体兴趣显著下降，而后测和跟踪测试阶段之间没有显著差异。相比之下，两个实验组在干预后的当前兴趣都有显著提高。然而，干预2个月后，两组的量表得分与基线值相比无显著差异[12]。

一些研究运用了多种兴趣理论。因此，这里呈现的结果是根据研究设计进行排序的。在没有对照组的定性研究中检测到，学生由于干预措施而产生了情境兴趣[32][54]。在定量研究中，有一项研究没有涉及对照组：格洛温斯基和贝鲁布发现，对实验的兴趣（M=3.2，SD=0.51）、对研究和应用环境的兴趣（M=2.8，SD=0.58）以及对真实学习环境的兴趣三者的平均值（M=3.0，SD=0.54）高于量表的中数（2.5）[55]。在伊茨克-格鲁利希（Itzek-Greulich）等人的研究中，学生被分为4组：其中3组参加学校或学生研究中心的干预，1组作为对照组。3个干预组学生的情境兴趣显著高于对照组（plt;0.01），3个干预组之间没有显著差异。在性格兴趣方面，无论是前测、后测还是跟踪测试中，组内和组间均未发现显著差异[34]。

运用多种理论的研究大多在干预前后的不同时间点测量了兴趣。施特雷勒采用了前测、后测和跟踪测试的设计，分析了一个在线门户网站对准备访问和后期巩固访问的影响。通过后测和跟踪测试的比较显示，在没有在线门户网站的对照组中，情境兴趣中的情感相关成分、价值相关成分和内在成分没有显著差异；而在实验组中，情境兴趣的情感相关成分[t（226）=5.19， plt;0.001， r=0.33]和价值相关成分[t（225）=2.29， plt;0.05， r=0.15]显著下降。在2个组中，所检测的个体兴趣的三个组成部分（对科学/实验/物理职业的兴趣）都没有随着时间的推移而发生显著变化[57]。玛尔特-布希（Marth-Busch）和博格纳（Bogner）发现，在仿生学干预之前（M=2.12，SD=1.026）、之后（M=2.98，SD=0.99）和6周之后（M=2.45，SD=1.20），学生对科技的兴趣发生了显著变化。对比前测和后测之间（plt;0.001），以及前测和保留测试之间（plt;0.001），学生对科技的兴趣明显增加。然而，这一发现仅适用于整个实验组，而对额外调查的子样本则不适用。在该子样本中，干预前、6周后（p=0.053）、12周后（p=1.00）和1年后（p=1.00）测得的兴趣水平相同[62]。贝拉内克-克瑙尔等人在研究中发现，情境兴趣发生了显著变化。从前测到后测，观察到情境兴趣出现中等程度的增加（效应量=0.36），而从后测到大约2个月后的跟踪测试中出现了下降[58]。斯里帕拉亚（Sripaoraya）发现，在参观校外学习环境后，学生对科学的兴趣显著增加[ M（前测）=4.33，SD=0.67；M（后测）=4.39，SD=0.69，t=3.69，plt;0.001 ]。在无法明确划分特定兴趣理论的研究中，没有对照组的研究也发现了较高的兴趣值[56]。在涉及参观后问卷调查的研究中，大多数学生认为，干预措施中的主题至少部分是他们个人感兴趣的（N=141，95%以上同意[36]；N=244，90%以上同意[63]）。弗里利希（Fröhlich）等人在对情境兴趣的研究中指出，学生表现出相对较高的兴趣（M=3.7，采用李克特5点量表：1=完全不感兴趣，5=非常感兴趣）[64]。在伊茨克-格鲁利希和沃尔默（Vollmer）的研究中，学生被分为3个实验组和1个对照组，干预措施在学校或学生研究中心进行。研究发现，与对照组相比，3个实验组，即只参加学校进行的干预（plt;0.001）、参加学生研究中心和学校进行的干预（plt;0.01）以及只参加学生研究中心进行的干预的实验组（plt;0.001），在干预的理论和实践部分的情境兴趣显著更高，3组之间没有显著差异[34]。

（三）兴趣各组成部分之间的关系

一些研究考察了学生在参观课外学习环境时情境兴趣和个体兴趣之间的关系。瓦伊尼卡宁（Vainikainen）等人基于兴趣发展四阶段模型发现，个体兴趣可以预测校外学习环境中的情境兴趣（β=0.28， plt;0.001）[59]。

罗尔基（Röllke）等人基于人—客体兴趣理论进行了一项研究。该研究根据学生的个体兴趣将学生分为3组。研究发现，较高的个体兴趣与以下因素相关：显著较高的情境兴趣（p=0.00）、触发的情境兴趣、维持的情境兴趣中的“情感”和“价值”成分以及心流水平，效应量介于中等到大（0.06≤η²≤0.15）[65]。

这些结果与基于自我决定理论的研究结果相似。这些研究发现，学校学习环境中的兴趣可以预测在科学中心学习环境中的兴趣（β=0.18， plt;0.01[66]; β=0.11， plt;0.05[18]）。

采用期望—价值理论的研究分析了兴趣各形式之间的相关性。奥佐古尔（Ozogul）等人在参加工程研讨会前、后和2周后对学生进行了调查，发现不同时间点测得的兴趣之间存在相关性（皮尔逊相关系数：前测/后测：0.59，plt;0.01；前测/延迟后测：0.49，plt;0.01；后测/延迟后测：0.64，plt;0.01）[37]。此外，布德克等人指出，在前测阶段，当前兴趣与学科兴趣（r=0.576）和客体兴趣（r=0.656）之间存在相关性[12]。

采用多种理论基础的研究也得出类似的结论。格洛温斯基和贝鲁布发现，在研究和应用环境（r=0.38；plt;0.001）、真实学习环境（r=0.30；p=0.001）和实验（r=0.44，plt;0.001）中，个体兴趣和情境兴趣之间存在显著相关性[55]。萨尔米等人发现，在学校学习生物学的兴趣对在科学中心环境下学习生物学的兴趣有显著影响（β=0.19，plt;0.001）[37]。

此外，莱利奥（Lelliott）的研究无法明确归属于某个特定的兴趣理论，该研究发现，在个别情况下，由课外学习经验触发的情境兴趣与个体兴趣是一致的[67]。

关于校外学习环境中学生兴趣的构成，目前相关研究仍很少。格洛温斯基和贝鲁布使用因子分析和信度分析探究情境兴趣的构成，发现情境兴趣是一个多成分结构。主要成分分别是“对实验的兴趣”“对研究和应用环境的兴趣”和“对真实学习环境的兴趣”，对方差的解释率为44.3%（分别为19.7%、13.7%和10.9%）[55]。

五、讨论

（一）比较不同兴趣理论的结果

与校外学习环境有关的数据强调了不同兴趣理论得出的结果具有可比性：学生在参观校外学习环境时表现出较高的兴趣水平。参观校外学习环境的学生情境兴趣值显著高于对照组[30][34]，后测的情境兴趣显著高于前测[12][59][60]。对于兴趣相关的问题，参观校外学习环境的学生给予积极反馈的数值高于平均值[36][55][61][64]，也支持了这一观点。

校外学习环境似乎对性格兴趣并不能产生持久的积极影响[12][13][30]。但这一结果并不意外，因为兴趣培养是一个复杂的过程[3][7]，不能指望时长不超过一天的活动在这方面产生特别大的影响。然而，个别的长期效应是有可能的[67]。为了促进对学生学习兴趣的长期影响，将校外参观与课堂活动相结合可能会有所帮助。这样，各种兴趣理论中提到的诸如意义或能力的影响因素可能会得到加强。

有几项研究结果表明，在课外学习环境中，较高的个体兴趣与校外学习环境中较高的情境兴趣相关[55][59][65]。这一观察结果与人—客体兴趣理论相符合，人—客体兴趣理论认为，在某特定时间激发产生的兴趣可能是由预先存在的性格兴趣所引起[23]。当学生参观校外学习环境时，实际兴趣中的情感成分和基于价值观的成分似乎并不取决于对特定学科的兴趣。但对数学、科学和技术感兴趣的学生，其认知成分显著高于其他学生[13]。依据人—客体兴趣理论，这一发现表明，只有与先前兴趣相匹配的学生才想深入了解校外学习环境所涉及的主题。但无论他们先前的兴趣如何，所有学生在这些参观中往往都投入同等的情感，并认识到所涉及主题的个人相关性。

人—客体兴趣理论[13][38][54][55][57]、自我决定理论[18][53][55][61][66]、期望—价值理论[12][37]和兴趣发展四阶段模型[54][59][60]的相关研究结果表明，兴趣体验的值很高，此后的兴趣模式相似，个人兴趣和情境兴趣之间的关系也相似。鉴于此，潜在的兴趣理论在兴趣的评估中似乎只起了很小的作用。

（二）构建全面的兴趣模型（用于科学的校外学习环境）

基于本文所介绍的校外学习环境中兴趣的研究结果，我们将结合最初阐述的兴趣理论，构建基于这些学习环境的兴趣模型。这一步似乎是合理的，因为运用不同理论的研究得出了大致相同的研究结果（另见文末参考文献[48]）。提出的模型如图2所示。

正如在理论背景部分所述，不同的兴趣理论对兴趣的关注点各不相同。然而，期望—价值理论中兴趣的关键结构与自我决定理论中的内在动机结构相似[28]，情境兴趣可以理解为其中一个方面[26]。反过来，情境兴趣也是人—客体兴趣理论和兴趣发展四阶段模型的一个重要因素，而这两种理论都强调三种基本心理需求与兴趣发展的相关性[3][7]。除其他差异外，这些理论的不同之处在于它们对影响兴趣的因素的规定和权重有所不同，影响兴趣的因素，例如兴趣发展四阶段模型中的“意义”和“参与”，以及自我决定理论中的“能力”“自主”和“归属”。

兴趣发展四阶段模型可作为描述兴趣发展的基础，而其他理论则侧重研究影响兴趣发展的重要因素。大量研究表明，情境兴趣与个体兴趣存在相关性。情境兴趣通过校外学习环境对个体兴趣产生影响似乎是例外，然而在参观过程中，学生的个体兴趣与情境兴趣确实相关联。迄今为止，在校外学习环境中，激发情境兴趣对维持情境兴趣的影响，以及新兴个体兴趣对成熟的个体兴趣的影响，尚未得到充分研究。因此，图2中所示的这些兴趣成分之间的联系只能在兴趣发展四阶段模型的基础上假定存在于校外学习环境中，但无法通过实证证明。

已有研究表明，自主、能力和归属是自我决定理论的重要组成部分，与情境兴趣的组成部分相关[30][31][34][53][55]，至少在能力信念方面，可以证实其与性格兴趣有相关性[30]。有研究表明，期望—价值理论中诸如成就价值、效用价值和成本等因素与情境兴趣相关[30][37]，尽管这一理论本身特意未对研究兴趣各组成部分之间的相互作用进行界定[29]。在人—客体兴趣理论中强调的与学习环境相关的因素，例如学习活动，也会影响情境兴趣（有关实践活动的研究[32][33][67]；有关积极参与的研究[35]）。此外，人—客体兴趣理论能详细分析或更精细地构建兴趣结构，例如，通过区分性格个体兴趣和实际个体兴趣。

这一理论模型是基于上述4个兴趣模型及所纳入的研究提出的。该理论模型描述了兴趣发展的过程，以及在校外学习环境中影响兴趣发展的因素。因此，该模型有助于简要概述兴趣的重要组成成分、兴趣发展的阶段以及它们之间的相互关系。例如，该模型有助于研究人员创建新的兴趣评价工具。于从业者而言，该模型强调了教育教学工作中应该考虑的重要联系和影响因素，例如自主和归属因素对兴趣培养非常重要，而反过来兴趣又会影响学生的学习成绩。

由于该模型基于上述所介绍的研究，因此仅适用于校外学习环境。其他学习环境与之不同，尽管如此，该模型仍可应用于其他学习环境，因为它在很大程度上是上述四种理论的综合体，而这些理论本身并不受限于学习地点。事实上，部分原因在于，从其他学习环境的研究中形成的兴趣理论，在许多方面也适用于校外学习环境。

（三）局限性和对未来研究的建议

本系统文献综述包括过去15年的30项关注校外STEM学习环境中学生兴趣的国际研究。由于学习环境多种多样，缩小搜索范围保证了所回顾的研究之间紧密关联。由于具有相关主题的重要研究数量有限，有些在方法论上存在缺陷的文章也在综述之列。有105篇文章因不符合条件而被排除在外，这也证明了本次研究的复杂性。由于所纳入的研究在环境、参与者方面存在差异，研究设计质量和其发表的期刊也有所不同，很难进行直接比较，因此本研究决定不进行元分析。

本综述中所回顾的研究都运用了兴趣理论，但其方式各有不同，有些研究运用了多种理论，因此很难按理论对其进行归类。尤其是伊茨克-格鲁利希等人[30]和伊茨克-格鲁利希和沃尔默[34]的研究：这两项研究（部分）使用了相同的数据集，但前者明确提到了期望—价值理论和人—客体兴趣理论，而后者没有提到任何理论。

比较这些研究的另一个障碍是兴趣的结构非常复杂，且与之相关的理论也在不断发展。许多研究没有区分不同的兴趣组成成分，因此无法发现它们之间的微小差异。此外，上述理论的演变可能会导致发表年份相隔甚远的研究得出不同的结论。因此，目前很有必要对校外学习环境中的兴趣成分进行更详细的研究，特别是研究自我决定理论和（情境）期望—价值理论中的影响因素，以及触发情境兴趣与维持情境兴趣之间的关系。

六、研究结论

基于兴趣发展四阶段模型、人—客体兴趣理论、自我决定理论和期望—价值理论，本文对有关校外学习环境中的学生兴趣的研究现状做了结构化文献综述。所有理论都在研究中得到应用，并被广泛结合起来（问题1）。无论使用哪种理论，研究发现这些学习环境可促进情境兴趣，而长期影响如果存在，也仅发生在个别情况下（问题2）。不同理论所假设的影响因素与兴趣的成分相关，并通过校外学习环境的四种兴趣理论的组合模型予以说明（问题2）。该模型可供教育机构的提供者和研究人员使用，以指导校外学习环境的开发和进一步改善。

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Modelling of Interest in Out-of-school Science Learning

Environments： A Systematic Literature Review

Simone Neher-Asylbekov1， Ingo Wagner2

（1.Institute for School Pedagogy and Didactics; 2. Karlsruhe Institute of Technology， Karlsruhe， Germany）

Abstract： Out-of-school science learning environments enrich classroom education in many countries around the world. Numerous studies have been conducted on the effects of such learning environments， particularly their ability to promote interest. As different theories of interest were used in these studies， so far， no overview of this field of research exists. Therefore， based on a comprehensive and systematic international literature review， this article presents a detailed analysis of the theories of interest used to study out-of-school learning environments. In addition， inferences regarding situational and individual interest promotion in out-of-school science learning environments are derived， clearly showing that situational interest is promoted through these learning environments. Considering the influencing factors given in the different theories of interest， a model of student interest for these learning environments is then presented. This model can be used to guide the development and further improvement of out-of-school learning environments.

Keywords： Out-of-school Laboratory; Interest Theory; Outreach Programmes