小学生科学素养透视


    科学素养是指对在日常生活、社会事务以及个人决策中所需要的科学概念和科学方法的认识和理解,并在此基础上所形成的稳定的心理品质。具有这一科学素养的人,会对科学产生兴趣并渴望探究,能发扬质疑、验证的科学精神,运用自己所掌握的科学知识和科学方法,去发现问题、提出问题,去解答与实践有关的问题,或者能描述、解释和预测自然事物与自然现象。

    综观各国科学教育的改革,都具有一个共同的特点,这就是从小学生抓起。确实,小学生是一个国家潜在的人力资源。小学生科学素养的高低,不但会直接影响到他们个人生活质量的好坏,影响到社会发展的顺逆,而且也会影响到国家未来科学技术的兴衰,影响到国家未来的生存与发展。在我国,由教育部领导的面向21世纪的基础课程改革中包括了科学课程的改革,明确把培养小学生科学素养列为课程的宗旨。正是为了合理地制定全日制义务教育阶段科学课程标准,实施优质高效的科学教育,也是为了探索全面准确地评价学生科学学习结果的手段,以促进其科学素养的形成与发展,小学科学课程标准研制组的自然教学现状调查课题组在全国范围内展开了调查工作,对小学生的科学素养进行了测查与分析,由此引发了如何把握小学生科学素养的思考与探索。

    首先,我们在文献综述的基础上归纳出科学素养四个核心要素,即:科学兴趣、科学知识、科学方法和科学精神。科学兴趣指对科学的好奇心和求知欲,以及由此生发的亲近科学、体验科学、热爱科学的情感;科学方法指对认识客观事物的过程和程序的了解或把握,以及知道如何运用科学技术知识去尝试解决手头身边的问题,会提出假设或猜想,会搜集有关的信息或证据,会进行判断、推理和决策,会同他人交往,并且能与他人共同合作、一起来解决难题;科学知识指对自然事物、自然现象和科学技术知识的理解,包括对具体的事实、概念、原理或规则的理解;科学精神则指对科学技术具有正确的价值判断、形成负责的学习态度,既勇于探究新知又能够实事求是,既能独立思考又乐于互助合作。——以上四大要素未必涵盖科学素养的全部,但却较好地勾勒出科学素养的基本轮廓。

    接着,我们就按科学素养的四大要素,依据国内现行小学自然教学大纲和教材并参照国际上同龄儿童学力测查卷及公众科学素养调查表等,设计了评价工具《小学生科学素养调查问卷》。该问卷由两部分组成,第一部分是受测查人的基本信息,包括姓名、性别、年龄、民族、地域、城乡、学校类别等;第二部分由43道题目(其中38道客观题、5道主观题)构成,分为判断题与选择题两大类。判断题共10题,用于测查物质科学、生命科学、地球与宇宙科学等学科领域的科学概念,其中有9题选自国际通用测试题,以便进行国际比较;选择题共33题,分别测查学生的科学兴趣、科学方法(包括科学活动特点和动手能力)、科学知识、科学态度和科学精神。个体科学素养的总分是由38道客观题经赋值后计算而得的。另外,我们还设计了《教师科学素养调查问卷》、 《国内小学自然教学现状调查·教师问卷》和《国内小学自然教学现状调查·学生问卷》,编制了《国内小学自然教学现状访谈提纲》,对部分省市的自然教研员进行了结构性访谈,以便相互印证,全面反映小学生科学素养的真实情况。

    本次调查采取分层抽样方法,在东部地区抽取上海、浙江、江苏等三省市;在中部地区抽取天津、河南、湖北、江西等四省市;在西部地区抽取重庆、四川、贵州、西藏等四个省市自治区;首都北京单独列为一个地区。被试对象全部为小学六年级毕业生。

    本次调查的时间为2000年和2001年的6-9月份,共发放问卷1500份,回收问卷1473份,有效问卷1432份。有效问卷中缺失“性别”项的问卷为3份,缺失“民族”项的问卷为10份,缺失“城乡”项的问卷为4份,缺失“地区”项的问卷为1份。对获得的数据进行编码赋值,采用SPSS for Windows 10.0进行统计分析。得到以下结果:

一、小学生科学素养的总体情况

    从上表可知,小学生科学素养的总体水平并不理想,测查合格率不到半数。

    检验表明不同地区小学生科学素养水平之间存在着显著差异:东部地区较好,西部地区尚可,中部地区和北京地区明显比东、西部地区差!造成差异的原因非常复杂。东部地区经济发达,师资优良,自然课资源投入力度较大,课堂教学形式活泼多样,尤其是近几年来较为注意推进素质教育改革,教育理念比较新颖;西部地区由于应试压力相对不太严重,教师和学生对待各门课程的态度相对平等、精力投放相对均衡,有利于学生科学素养的发展;中部地区应试教育惯性很大,学生往往重视语文、数学、外语等所谓的主课,轻视或忽视自然等“副课”,导致中部地区自然教师学历偏低,兼职者偏多,自身的科学素养不过关,再加上课程资源短缺和授课时间不足,学生的科学素养势必难以得到应有的发展;特别令我们感到惊讶的是北京地区,这个拥有全国最佳课程资源的大城市,学生科学素养竟然低于全国平均水平!

    检验还表明汉族学生和其他民族学生之间的科学素养差异也达到显著性水平。其实在我们所调研的少数民族聚居区,师资力量和教育设施并不差,可能是教育理念和教育方法上存在的一些不足,带来了负面的影响。

    值得一提的是,在同一地区,男女同学和城乡同学的科学素养水平没有显著差异。换句话说,在大致相同的教育条件下,性别差异和城乡差异对科学素养的发展无关紧要!

二、科学概念的掌握程度

    对于科学概念的掌握程度,小学生总体为48.2%。地区差异依然显著:西部地区56.8%,情况最好;东部地区53%,情况较好;北京地区较差,只有41.3%;中部地区最差,仅为36%。

    根据国家科委社会发展司、中国科协普及部、中国科普研究所《1996年中国公众科学素养调查》所提供的数据,对相同科学概念的掌握程度,美国公众为55.6%,英国为61.9%,欧共体为57.4%,而中国为42.9%。相比之下,我国小学生对科学概念的掌握程度较之国外公众略低,但高于中国普通公众5.3个百分点。因此可以说,我国义务教育阶段的科学普及尤其是科学概念的普及还是取得了良好的成效。与此相关的教材内容剪裁和教学活动安排等,应该总结经验,发扬光大。但同时我们也要看到与国际水平的差距,要进一步加快科学概念的普及。

    样本总体在科学概念测查题“电子比原子小”和“抗生素能够杀死病毒”上的正确率最低,分别只有19.7%和18.1%。这说明学生对于比较抽象而又无法亲身体验的科学概念,接受起来相对困难。因此,在我们的科学课教学研究中要充分重视这类概念的课堂处理。

三、科学精神的投射分析

    对科学精神的投射测试发现样本总体的合格率仅为27.4%。其中,东部略高为38.7%,西部为24.8%,北京为23.9%,中部为20.8%。由此可见,小学生的科学精神相当薄弱。科学精神是科学素养的核心因素。缺乏科学精神、不敢质疑或不会探究和验证的人,是无法真正领悟科学的。因此,大力倡导研究性学习或探究式学习,对于陶冶学生的科学精神是非常必要的。只有大胆怀疑、合理论证、注重证据、不迷信权威的人,才有可能超越前人,青出于蓝而胜于蓝。

四、科学兴趣与科学活动特点

    小学生的科学兴趣表现在:(1)喜欢参观科技馆、博物馆等地方的达96.6%;(2)喜欢阅读科普读物的达94.3%;(3)喜欢进行小发明、小创造、小制作的达91.9%。但是小学生的科学活动频度:(1)经常参观科技馆、博物馆等地方的只有32.3%;(2)经常阅读科普读物的只有44.2%;(3)曾经有过小发明、小创作、小制作的也只有54.1%!

    科学兴趣是一种积极的心理倾向,科学活动则是带有实践性质的科学行为。从上述数据来看,小学生的科学兴趣是极其浓厚的;他们的科学活动频度也大大超过了普通成人。但是他们的科学兴趣和科学活动频度之间存在着这么大的差距,使我们必须对学生目前所能参与的科学实践进行反思。一方面,我们要认识到小学生在科学学习方面的巨大潜力,他们拥有兴趣这位最好的老师;另一方面,我们要积极帮助学生把科学兴趣转化为科学活动,使学生能够真正体会到科学所能赋予他们的力量以及科学所能带给他们的欢乐。在城市,可以多一些参观科技馆、博物馆之类的活动,在农村地区也可以因地制宜地开展种植和养殖活动,特别是像阅读科普读物这样的活动,无论城乡都是比较容易开展的,关键在于引导。

五、科学方法掌握程度分析

    对于科学方法的掌握程度,样本总体的合格率为34.9%,不合格率为45.5%。其中,东部地区的合格率为36.8%,不合格率为35.5%;西部地区的合格率为36.4%,不合格率为46%;中部地区的合格率为34%,不合格率为51.3%;北京地区的合格率为30.8%,不合格率为51.4%。

    由此可见,小学生对于科学方法的掌握相当欠缺。这里除了要考虑小学生的年龄特点之外,是否也应反思:在我们的课堂上,多以教师讲授为主,学生能够真正投身实践的机会很少,而缺少了对事物的直接接触和动手操作,就难以真正掌握认识客观事物的基本过程、关联程序以及各个步骤,就难以举一反三、触类旁通、发展解决问题的正确的思路和技能。因此,我们必须充分重视对学生科学方法的培养。

    此次小学生科学素养的调查结果表明,我国小学生科学素养的总体水平不容乐观。虽然我国小学生科学兴趣极其浓厚,他们对世界、对具体事物、对学习过程都充满了好奇,但是他们的科学活动实践实在太少;虽然他们对科学概念的掌握程度优于我国普通公众,也可以说优于他们的父母长辈,但是他们与国际水平相比还有一定的差距,需要迎头赶上;尤其是他们的科学精神和科学方法,亟待充实提高。从我们的调查来看,目前我国的科学教育主要还只停留在知识的传授上,而没有从根本上来培养小学生的科学精神和科学方法。为此,我们就如何开展小学科学教育,有效促成学生的科学素养,提出以下建议:

    (1)树立科学教育要全面提高学生科学素养的正确观念,改革原先重知识、轻技能,重概念、轻方法的传统教学模式,把培养学生的科学精神、科学方法列为科学教育的重点。通过培养学生的科学精神,塑造他们的人格,影响他们的价值理念、伦理道德、文化修养、思维模式和行为模式;同时教会他们学习之法、思考之法、创造之法和生存之道,用科学的方法解决实际问题。

    (2)课程设置、教材建设、教学活动等都要遵循学生的心理发展特点,提高科学教育的效率。通过探究、实验、参观、观看录像等多种形式对学生进行直观形象的科学教育,使学生保持浓厚的科学兴趣;引导和鼓励学生进行一些小发明、小创造,激发学生的创造力,培养其探究精神;帮助学生掌握一些基本的科学研究方法,如课题研究、专题讨论、现状调查、文献查阅等,使学生从小养成科学研究的习惯。

    (3)加大科学教育投入。现在的小学生是21世纪的建设者,是国际竞争的参与者,他们的科学素养水平的高低将直接影响我们国家实力的强弱和在国际竞争中的成败。因此,要加大对科学教育投入,完善教学设备,丰富教学资源,提高师资水平,把科学教育真正落到实处。

    (4)小学生科学素养的显著地区差异为我们敲响了警钟,提醒我们注意科学教育的平衡发展。此外,1996年和2000年我国普通公众的科学素养调查显示成年女性的科学素养水平普遍低于成年男性,而我们的调查显示小学生在科学素养的总体水平上没有明显的性别差异,对于成人和儿童在科学素养方面所存在的这种差异应进行深入研究,以便早日揭示其内在原因。

摘自《小学自然教学》2002年第6期