中小學科學教師科學素養(yǎng)問題的實證研究
——以湖北省為例*

徐 紅

(長江大學 教育科學系，湖北 荊州 434023)

中小學科學教師科學素養(yǎng)問題的實證研究
——以湖北省為例*

徐 紅

(長江大學 教育科學系，湖北 荊州 434023)

為了解科學教師科學素養(yǎng)的現(xiàn)狀，確定合格師資的培養(yǎng)與培訓目標，課題組采用問卷與觀察相結(jié)合的方法，選擇湖北省246名中小學科學教師展開調(diào)研。其內(nèi)容主要涉及教師的科學觀、科學知能與科學行為。研究表明:當下科學教師的科學素養(yǎng)水平整體偏低，難以勝任科學課的教學。建議提升科學課的地位，增進科學教師的職前培養(yǎng)，加強科學教師的在職培訓。

科學教師;科學素養(yǎng);調(diào)查;培訓

一、問題提出

隨著科學教育地位的日益提升，科學課程改革的深層發(fā)展，教育部決定在中小學階段普遍設置科學課程(也稱綜合理科課程，sciences)。從科學課程實施的現(xiàn)實看，多種障礙不斷出現(xiàn)，其中最為典型的是科學教師的科學素養(yǎng)與科學課教學不匹配，這已成為制約科學課程改革的“瓶頸”。為此，探討科學教師科學素養(yǎng)的現(xiàn)狀與改善對策實屬當務之急。所謂科學教師，指擔任科學課教學任務的教師;而“科學素養(yǎng)(scientific literacy)，是指以科學觀為核心，以科學知能為基礎，以科學行為的養(yǎng)成為標志的一種綜合結(jié)構(gòu)”［1］，其中，科學觀涵蓋科學態(tài)度、科學情感與科學價值觀，科學知能包括科學知識、科學技能、科學方法與科學能力，而科學行為是科學行為與習慣的總稱。

綜觀已有相關研究，不同學者依據(jù)自己的研究專長，選擇不同的切入點與立足點對科學教師的科學素養(yǎng)進行了演繹或調(diào)研，但它們要么過于空虛而缺乏實證基礎，要么研究過窄而缺乏普遍性，要么研究過泛而缺乏針對性，因而對科學師資培養(yǎng)與培訓的指導意義不大。素有狀元之省美稱的湖北省堪稱教育強省，對該省科學教師科學素養(yǎng)現(xiàn)狀的調(diào)研具有很強的代表性與針對性，可以為科學師資的培養(yǎng)與培訓提供有效的導向。這些即為本研究的緣起。

二、調(diào)查過程

1.調(diào)查對象

本次調(diào)查集中在湖北省所轄范圍的武漢、孝感、襄樊、荊州、宜昌、咸寧、黃岡等地的普通中小學。為使研究結(jié)果更具有代表性，本研究采取分層抽樣的方法，從城市、城鎮(zhèn)與農(nóng)村三個層面共抽取以上各地普通中小學37所，其中，城市初中5所、小學8所，城鎮(zhèn)初中6所，小學9所，農(nóng)村初中3所、小學6所。調(diào)查對象為以上37所普通中小學的246名科學教師。被試的基本情況如表1所示。

2.調(diào)查工具

此項研究采用的課堂觀察記錄表與問卷調(diào)查表均為自編。其中，觀察記錄表主要記錄各個科學教師的教學內(nèi)容、教學方式與方法、師生互動情況等;問卷的題目設計以已有文獻中關于科學素養(yǎng)的定義為基礎，同時參照了張紅霞教授等編制的科學教師科學素養(yǎng)調(diào)查問卷，以及中國科協(xié)的科學素養(yǎng)調(diào)查問卷［2］，其內(nèi)容包括被試的個人基本情況，被試對科學知識與技能以及科學方法與能力掌握的程度，被試的科學行為及課堂教學中對科學方法運用的概況，被試的科學態(tài)度、情感與價值觀等四大部分。為便于統(tǒng)計分析，問卷題目設為35道封閉式的選擇題。其中，前15題測試科學觀、中間10題測試科學知能、最后10題測試科學行為。每題分值均設為3分，每做對一題記3分，總分105分。

值得一提的是，課題組之所以深入課堂進行觀察，主要目的是想了解科學教師的科學行為，并驗證科學教師是否“言行一致”，即問卷上的回答與課堂實際表現(xiàn)是否一致，以之初步判斷問卷所得數(shù)據(jù)的真實性。

表1 被試的基本情況及科學素養(yǎng)的得分

3.調(diào)查實施

課題組在實施調(diào)查時，首先觀察科學教師的教學實況;然后對科學教師展開問卷調(diào)查。

(1)課堂觀察:課題組在觀察教師課堂教學現(xiàn)狀時，盡量原汁原味記錄他們的教學行為、教學態(tài)度、教學手段等實況，及時記下自己對每節(jié)課的感受，并堅持每天晚上整理當天的記錄。

(2)問卷調(diào)查:采取當面逐個發(fā)放問卷，及時逐一回收問卷的方式。在教師做問卷前，課題組再三強調(diào)確保他們的隱私，并請求其如實作答。教師問卷發(fā)放量為246份，回收有效問卷238份，回收率為96.7%。出現(xiàn)8份無效問卷的原因，是因為那8名被試明顯出現(xiàn)“言行不一”，其問卷未被列入統(tǒng)計分析。

4.數(shù)據(jù)分析方法

對課堂觀察的數(shù)據(jù)進行定性描述與解釋，并結(jié)合問卷調(diào)查數(shù)據(jù)進行綜合分析;將問卷調(diào)查中有關科學觀、科學知能以及科學行為等三方面的得分情況分別與被試的基本情況進行方差分析。統(tǒng)計分析軟件為SPSS11.0。

三、調(diào)查結(jié)果與分析

1.科學教師的基本情況與科學素養(yǎng)之間的關系

表2 被試基本情況與科學素養(yǎng)三方面水平的方差分析

從表2各項F值的顯著性程度可知:學歷高低對科學教師的科學素養(yǎng)(科學觀)影響最大;其次是培訓時間的長短;居于第三位的因素是科學教師最后所學專業(yè);科學課的教齡只對科學教師的科學知能與科學行為有一定程度的影響;科學教師的職稱高低、性別差異與年齡差別對其科學素養(yǎng)的影響不明顯。結(jié)合表1不斷推斷:一般地，教師的學歷越高，其科學素養(yǎng)水平越高;已有相關培訓對提高科學教師的科學素養(yǎng)具有明顯的作用，接受相關培訓時間愈長的教師，其科學素養(yǎng)水平愈高;理科畢業(yè)的科學教師所體現(xiàn)出來的科學觀、科學知能與科學行為等都明顯優(yōu)于文科畢業(yè)的科學教師。

2.科學教師科學素養(yǎng)的調(diào)研結(jié)果與分析

(1)科學觀嚴重缺乏

表3 有關科學觀部分試題的回答情況

依表3看，當下科學教師的科學觀相當缺乏。比如:66.7%的科學教師居然認為科學是科學家大腦主觀建構(gòu)的產(chǎn)物，不明白科學其實是對客觀世界的反映;又如，95.8%的教師以為科學能解決宗教信仰問題;再如，95.8%的教師認為競爭精神是科學素養(yǎng)的主要內(nèi)容之一;等等。由表1與表2可知，學歷高低對科學觀的影響非常大，學歷越高的教師，其科學觀越鮮明。結(jié)合表1中科學教師學歷一欄的數(shù)據(jù)，不難發(fā)現(xiàn)，眼下科學教師學歷偏低是造成科學教師隊伍整體科學觀缺乏的主要原因。

(2)科學知能普遍缺欠

表4 有關科學知能部分試題的回答情況

表4顯示:絕大部分的科學教師對任教科學課感到力不從心，尤其害怕動手實驗，因缺乏跨學科的專業(yè)知識而對其它學科的實驗更是戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢;許多科學教師甚至缺乏最基本的科學知識。比如，49.1%的科學教師認為植物在夜間的呼吸過程是吸進二氧化碳而釋放氧氣，47.2%的科學教師居然認為認真細致的分析和解釋可以彌補觀察的不足。

究其原因，筆者以為:一方面，由于以往的中師與高校均未設置“科學教育”專業(yè)，使得當前科學教師多為原中師畢業(yè)生和高師物理、化學、生物、地理教育等專業(yè)的單科畢業(yè)生(以下簡稱分科教師)。與科學教師應備跨學科融合的知識結(jié)構(gòu)［3］相比，原中師畢業(yè)生因過去中等師范院校弱視科學教育專業(yè)而難以具備綜合的理科知識(包括技能性知識)，分科教師因高師院校專業(yè)分割太細而知識面狹窄、缺乏整合的知識結(jié)構(gòu);另一方面，與語文、數(shù)學、外語教師相比，目前科學教師的地位及選拔條件都相對偏低，間接造成了當下科學教師科學知能整體缺欠的事實。已有研究指出，由于科學課一直處于“副課”位置，導致專任科學教師很少，更有甚至，某些學校居然讓一些即將退休的文科教師或者不能勝任其它學科的人員擔任科學課的教學任務［4］。此外，科學教師接受相關培訓的人數(shù)少且時間短的事實也是一個不可小視的原因。

(3)科學行為明顯缺失

表5 有關科學行為部分試題的回答情況

從新課程視角出發(fā)，新的科學課標指出:一方面，科學本身不是鼓勵競爭，而是鼓勵合作?？茖W課程應以科學探究為中心，在科學探究中注重培養(yǎng)學生的合作精神。顯然，“科學教師在教學觀念上應該從鼓勵競爭向培養(yǎng)合作精神的轉(zhuǎn)變”［5］，以團結(jié)合作的小組學習代替師與生的“孤軍奮戰(zhàn)”;另一方面，通過科學探究活動，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)是科學課程開設的根本目的。所謂科學探究，其實就是個體通過自主地調(diào)查和研究來認識和解釋自然的活動［6］，具體而言，科學探究應是以問題為中心、通過團結(jié)合作學習的方式，個體積極對問題思維后在自身大腦中主動建構(gòu)知識的過程;此外，科學課程的教學活動更應注重探究性、創(chuàng)造性和開放性。

然而，表5顯示，71.8%的科學教師在開展探究活動過程中不大關心科學方法與規(guī)則的使用，他們通常更關心學生是否能完成探究活動;78.2%的科學教師認為培養(yǎng)學生的競爭意識應成為科學教學的目標之一;80.1%的科學教師因更關注探究結(jié)果而常常開展與鼓勵學生競爭。此外，從課堂教學實況看，絕大多數(shù)的教師看似已“超越”傳統(tǒng)的科學課堂，他們看似不局限于教“教材”與不局限于課堂進行教學，可事實上往往是流于形式。主要表現(xiàn)有四:一是啟發(fā)教學形式化。很多問題沒有等到學生充分思考便給出了答案;二是討論主題形式化。很多討論主題不當，過易者僅是浪費時間地走走“過場”，過難者由于學生知識儲備不足與討論時間不足而中途夭折;三是合作學習形式化。很多小組合作學習是“和”而不“合”，學生大多“各自為政”，有的孤軍奮戰(zhàn)搞“一言堂”，有的爾虞我詐搞“小幫派”，有的沉默寡言當“旁觀者”，有的冷嘲熱諷當“挑釁者”;四是教師指導形式化。在合作學習途中，很多科學教師要么象征性地在各小組中巡視，要么悠然自得地獨自一旁當看客，要么自以為是地歸納總結(jié)。

由上不難推斷:當下科學教師科學行為明顯缺失的主要原因，一是缺乏對新科學課標與科學實質(zhì)的準確理解;二是缺乏對科學探究的本質(zhì)、內(nèi)涵與特征的準確理解;三是缺乏對科學課程論知識的準確理解。

四、討論與建議

正如前述，當下科學教師極少“科班出身”(文中指受過正規(guī)專業(yè)訓練的科學教育專業(yè)畢業(yè)生)，加之受過相關培訓的科學教師不僅少而且培訓的時間短，因而造成眼下科學教師科學素養(yǎng)普遍缺失的局面。此外，時至今日，科學課一直處于“劣勢”地位的事實更是加劇了這種局面的嚴重性。從我國現(xiàn)階段教育實情出發(fā)，提升科學教師科學素養(yǎng)的途徑有三:

1.提升科學課的地位

(1)轉(zhuǎn)變科學課是副課的觀念

現(xiàn)階段，由于科學課尚未正式納入升學考試，因而，在學校管理中，科學課一直處于副課地位，根本沒能得到重視，科學教師也沒有經(jīng)過嚴格挑選便“倉促上陣”，更為甚者，還由其它學科崗位淘汰下來的人員擔當科學課的教學任務。新課程指出，在中小學階段開設科學課的初衷，是希望中小學生掌握必要和基本的科學知識與技能，體驗科學探究活動的過程與方法，培養(yǎng)良好的科學態(tài)度、情感與價值觀，發(fā)展初步的科學探究能力，增強創(chuàng)新意識和實踐能力。顯然，科學課是科學教育的基礎課程，對于最大限度地提高全民的科學素養(yǎng)水平與國家的整體科技創(chuàng)新實力具有無法估量的作用。“推動教育事業(yè)又好又快發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)人才，教師是關鍵。沒有高水平的教師隊伍，就沒有高質(zhì)量的教育。”［7］為確?？茖W課的順利開設，理應徹底拋棄科學課是副課的觀念，將之放于正課的位置并納入升學考試，同時加強科學教師的遴選。

(2)提高科學教師的學歷

前已述及，學歷高低對科學素養(yǎng)(科學觀)的影響非常大，學歷越高的教師，其科學素養(yǎng)越高。隨著我國師范教育由三級模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎壞Ｊ?，以及課程改革的進一步深入與深化，對小學教師的第一學歷要求日益提高?，F(xiàn)階段，小學教師明顯提倡本科化。然而，從調(diào)研結(jié)果(表1)看，最后學歷為本科(包括第一學歷與繼續(xù)教育后獲取的學歷)的科學教師只有40.3%，這與新一輪課程改革以及新的科學課程顯然不匹配。因此，培養(yǎng)第一學歷為本科的科學教師，理當是科學師資培養(yǎng)的學歷目標;同時，通過繼續(xù)教育普遍提高當下科學教師的學歷水平也應成為在職培訓的主要目標之一。

(3)加大理科教師的比重

一般而言，理科教師較為系統(tǒng)地學過了本專業(yè)的科學知識，對相關專業(yè)的科學知識也有一定程度的了解，因而對常見的科學概念、規(guī)律和原理、基本的科學方法與科學實驗掌握得較好，科學理解的能力也相對較強，對新的科學發(fā)展動態(tài)、科學研究成果、科技應用等也較多關注;然而，文科教師由于缺乏對理科內(nèi)容的系統(tǒng)學習，因而理科知識相對較弱，科學素養(yǎng)的總體水平也就比理科教師偏低。［4］教師是教學的主體與關鍵，加大科學教師隊伍中理科教師的比重，對學生科學素養(yǎng)水平的提高理應大有裨益。

2.增進科學教師的職前培養(yǎng)

(1)以科學觀的內(nèi)化為核心

擁有理性的科學觀是科學教師從事科學課程教學的先決條件。這是因為，科學課程的教學是開放、生成的，教師在與學生的共同探究中所表現(xiàn)出來的科學態(tài)度，對科學的新發(fā)現(xiàn)、新成果、新興技術(shù)的評價，對于科學與人類、科學與社會以及科學與自然之間的關系之基本觀點，對學生有著潛移默化的作用，這些不經(jīng)意的流露比教學中刻意設計的教育作用更大。因此，實事求是、嚴肅認真、敢于置疑、勇于創(chuàng)新、善于合作的科學態(tài)度與情感及價值觀，理應是科學教師職前培養(yǎng)的核心。

(2)以科學知識的培養(yǎng)為主線

具備整合的科學知識是科學教師從事科學課教學的理論前提。當前，科學教師因缺乏跨學科的知識結(jié)構(gòu)而難以勝任科學課的教學。我們認為，一名合格的科學教師最終在大腦中形成的應該是打破學科界限的整合知識結(jié)構(gòu)［8］。這個結(jié)構(gòu)至少包括三個維度;第一個維度是三大學科領域的知識，即生命科學、物質(zhì)科學、地球(包括宇宙與空間)科學;第二個維度是關于科學探究的知識與科學教育學知識;第三個維度是以科學為主題組織的內(nèi)容體系。

(3)以科學技能的訓練為關鍵

掌握扎實的科學技能是科學教師從事科學課程教學的堅實基礎。原因在于，科學課是一門以實驗及動手探究為基本教學形式的課程，教師需要帶領和指導學生做大量的觀察實驗、動手操作等活動，這些都離不開科學技能的支撐。與科學技能在科學課程教學中的重要地位相比，時下科學教師的動手能力極差(參見表4)。為此，在科學教師的職前培養(yǎng)過程中，務必落實相應科學探索技能訓練與中小學常規(guī)科學實驗訓練。

(4)以科學行為的養(yǎng)成為宗旨

鑄造良好的科學行為是科學教師從事科學課程教學的有力保障。教育心理學的研究表明，學生明顯存在著“向師性”(即學生模仿、接近、趨向于教師的自然傾向)，年齡越小的學生，“向師性”的表現(xiàn)越凸顯。由此可見，教師的科學行為對學生具有“楷模”與“榜樣”作用，對于中小學生來說，科學教師的科學行為對其影響更大。顯然，科學行為的塑造應成為科學教師職前培養(yǎng)的神圣使命。

3.加強科學教師的在職培訓

現(xiàn)階段，小學科學課一直因為沒有納入“小升初”的考試而處于副科地位，初中因缺乏能夠勝任科學課的專門教師以及未納入統(tǒng)考而基本處于分科教學的局面。因此，科學課在課改中出現(xiàn)了學校不重視、教師不愿教、家長不主張學校開設、學生不愿花時間學的“低谷”?；谶@一現(xiàn)實，科學教育專業(yè)的畢業(yè)生遭遇了空前未有“冷遇”與“尷尬”，從而使得許多先前已有開設科學教育本科專業(yè)或?qū)？茖I(yè)的高校紛紛停止招生或盡量壓縮招生名額，繼而使得“科班”型科學教師更加空缺。為了科學課能在中小學順利開設并得到高度重視，除了加大相關輿論宣傳與改革有關考試與評估制度外，在目前普遍缺乏科學教育本科畢業(yè)生與“科班”型科學教師的背景下，加大在職科學教師的培訓力度，將培訓工作落到實處，同時，延長其在職培訓時間，實屬當務之急與明智之舉。值得一提的是，在科學教師的在職培訓(包括學歷進修)過程中，不僅要注重其跨學科知識的積累，而且要注重其科學方法的掌握，更要注重對其進行科學實驗的訓練、科學探究能力與教育科研的能力培養(yǎng)。

［1］顧志躍.科學教育概論［M］.北京:科學出版社，1999:55.

［2］中國科學技術(shù)協(xié)會.1996年中國公眾科學素養(yǎng)調(diào)查報告［J］.科普研究，1998，(6).

［3］徐紅.論新課程背景下科學教師應備的素質(zhì)結(jié)構(gòu)［J］.天津教育，2008，(4).

［4］徐紅.教育公平視野下科學師資的振興策略［J］.教育學術(shù)月刊，2010，(4).

［5］美國國家研究理事會，戢守志等譯.美國國家科學教育標準［M］.上海:科學技術(shù)文獻出版社，1999，56.

［6］陳琴，龐麗娟.科學探究:本質(zhì)、特征與過程的思考［J］.教育科學，2005，(1).

［7］胡錦濤.在全國優(yōu)秀教師代表座談會上的講話［N］.人民日報，2007－09－01(1).

［8］徐紅，陳丁堂.科學課程教師的現(xiàn)狀、問題與對策［J］.孝感學院學報，2006，(5).

G625.1

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1006－5342(2012)05－0028－04

2012－02－08

湖北省教育廳十二五規(guī)劃課題2011B207的階段性研究成果。