从理科师范生对科学本质的理解看当今的师范教育:计算机科学与技术 论文
时间：2020-03-02 07:21:07 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要 近年来，国内外理科教育界非常重视对学生科学本质观的教育，我国的师范教育必须加强对科学教师进行科学本质观的养成教育。采用SUSSI量表对大学师范生进行考察，调查显示被调查者的科学本质观不容乐观。为此，结合实际对革新高等师范教育提出了一些建议。
关键词 科学本质 教师教育 师范课程 理科师范生
1999年，我国正式启动了大规模的基础教育课程改革，2001年7月教育部颁布了我国建国以来第一部国家《科学（3～6年级）课程标准（实验稿）》及《科学（7～9年级）课程标准（实验稿）》。在《全日制义务教育科学(7～9年级)课程标准(实验稿)》中将7～9年级的科学课程定位在“以培养学生科学素养为宗旨的科学入门课程”，科学课程建立在对一定“科学本质认识的基础上”，“引导学生逐步认识科学的本质”［1］。高中阶段的各学科课程标准也都把发展学生的科学本质观作为课程的主要目标。因此，笔者认为研究当前师范生的科学本质观现状很有意义，对于将要成为教师的师范生更是必要，同时在此基础上谈谈笔者对师范生教育的建议。
1 研究方法
（1）调查对象。由于本研究是对大学生科学本质观的调查，因此，笔者将研究对象设定在大学二年级和大学四年级的学生，人数各为36人，总共72人，他们都是化学师范专业的学生，其中男女生的比例大约是1∶2，女生居多。
（2）调查工具。该问卷采用Student Understa�
nding of Science and Scientific Inquiry(SUSSI):Revision and Further Validation of an Assessment Instrument［2］中的量表SUSSI进行调查的。该问卷包括6个主题：观察和推断；科学理论的变化；科学法则和科学理论；社会和文化对科学的影响；科学研究中的想象和创新；科学探究方法。每个主题包括4个陈述句供调查者回答，以考察他们的科学本质观，之后，有6个开放性的主观题，与各个主题相关，以考察他们对于陈述句的理解程度。
（3）调查的实施。作答是在笔者的监控之下进行的，以保证作答的真实性。作答的时间没有严格的限制，以保证有较为足够的时间让调查者写出对于这些项目的理解。
2 调查结果
2.1 对“观察和推断”的理解
本问卷中“观察和推断”的内涵是：科学以观察和推理为基础，观察是指通过人的感官(视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉)或科学仪器(人的感官的延伸)而获得的关于客观世界的信息；推断则是对观察到的现象进行解释，同一现象可能有多种解释。调查结果见表1。
从表1可以看出，1.4题的作答情况最好，赞同、完全赞同的比例分别为43.3%、56.7%，答案全部集中在赞同和完全赞同2项中，说明化学师范生对于科学家基于同一观察会做出不同的解释有较好的认识。作答情况较差的是1.2题、1.3题，1.2题完全不赞同、不赞同的分别占23.3%、50.0%，其中不确定的还占13.3%。其中，回答最差的是1.5题简述题，能够得2分的学生很少，只占23.3%，还有36.7%的学生得0分，这无疑体现了他们对于科学家的观察和解释方面的不理解。
2.2 对“科学理论的变化”的理解
本问卷中“科学理论的变化”的内涵是：科学理论会随着时间改变，是有暂时性的，在一段时间内是适用的，可以相信的，但从长远的角度看，是暂时的，他会随着新获得的知识和旧知识的不断认识而被修改或放弃。调查结果如表2所示。
从表2可以看出，几乎所有的化学师范生认为科学理论是在不断被测试和修正的，其中赞同、完全赞同的比例分别为33.3%、63.3%；但是只有73.3%的学生认为基于新证据，一个科学理论可以完全被一个新理论所替代，还有10%的学生对此表示不确定和3.3%的学生表示不赞同；2.4题的答题情况较好，100%的同学（完全不赞同和不赞同比例的总和）认为科学理论是基于精确的实验而得出的，因此将不会被改变，其中完全不赞同的占36.7%，不赞同的占63.3%；2.5题，56.7%的同学解释完全在理，36.7%的解释有瑕疵，6.7%的学生回答不理想。
2.3 对“科学法则和理论”的理解
本问卷中“科学法则和理论”的内涵是：科学知识体系主要包括科学事实、科学概念、科学法则和科学理论。以事实为基础，结合推理与想象，科学家创造发明了科学概念、科学法则和理论。科学法则是描述在特定条件下被观察到的自然现象的普适的和一般的关系。科学理论是对自然世界某一方面结构化的说明，回答“为什么”之类的问题。理论和法则不会相互转化，2者是不同类型的科学知识。调查结果如表3所示。
从表3的数据可以看出，师范生对于科学法则和科学理论之间的差异存在较为复杂的认识，不能较好地分辨什么是科学法则，什么是科学理论。53.3%的学生赞同、23.3%完全赞同科学理论存在自然界中，通过科学探究而被揭示。在科学理论会发生改变，而科学法则则不会改变的认识上存在着很大的分歧，10%的学生完全不赞同，23.3%的学生不赞同，13.3%的学生不确定，40%的学生赞同，13.3%的学生完全赞同。3.3题、3.4题的作答情况同样不理想，科学法则就是已被证明了的理论的认识上，有63.3%的学生表示完全不赞同和不赞同；科学理论说明了科学法则的认识上，有60%的学生表示赞同和完全赞同。3.5题，只有6.7%的学生能得2分，60%的学生都得了0分。可以看出，这是被调查者的“薄弱”环节，对于科学法则和科学理论的区别认识不清。
2.4 对“社会和文化对科学的影响”的理解
本问卷中“社会和文化对科学的影响”的内涵是：科学的产生与社会实际的需要紧密相连。作为一种社会活动，科学不可避免地反映社会的价值观和世界观。同时，社会文化的价值取向也直接影响科学研究经费的分配，科学研究的方向及方法的选择，乃至决定对科学解释或结论的取舍。不是所有的文化都引导相同的科学研究，不同的文化会影响科学家对科学研究的取舍和方法的选择。调查结果见表4。
从表4的数据中可以发现，学生对“科学研究不受社会和文化的影响，因为受过训练的科学家的研究室纯粹和无偏见的”这一观点，完全不赞同的占66.7%，不赞同的占26.7%，但也有6.7%的学生赞同，从另一个侧面反映一些学生受到传统的科学知识客观性的影响，认为科学知识是客观的，科学家做研究就是要发现不受社会和文化的影响的客观知识。4.5题的得分很低，被调查者很难举出例子来说明他的看法，体现被调查者对于科学的背景知识的缺乏。
2.5 对“科学研究中的想象和创新”的理解
本问卷中“科学研究中的想象和创新”的内涵是：科学知识是在对自然界的观察的基础上运用人类的想象和逻辑的。科学家在他们的科学研究的整个过程中都需运用想象力和创造力。科学家在分析和解释数据时会运用想象力和创新力，有时候单纯看数据并不能得到我们需要的结论，需要适当地结合人类的想象力和创新力的。调查结果见表5。
从表5中数据可知，5.2、5.4题的答题情况较好，5.2题完全赞同、赞同的比例分别为36.7%、50%，5.4题完全不赞同、不赞同的比例分别为23.3%、60%，说明大部分学生认识到了科学知识需要人类的逻辑推理，那么会运用到人类的想象力和创造力。5.5题的得分还是很低，仍然有30%的学生得0分。
2.6 对“科学探究方法”的理解
本问卷中“科学探究方法”的内涵是：并非所有的科学家都遵循固定的所谓标准程序进行科学研究。科学家发现总结了不同的方法（包括观察、分析、推理、文献调研、实验等）来研究不同的或者相同的问题。调查结果见表6。
从表6中的数据可见，6.1题答题情况最好，73.3%的学生完全赞同、23.3%的学生赞同，看来学生对“科学家在科学探究时使用不同类型的方法”这个观点还是很认可的。6.2题的答题情况较好，有90%的学生完全不赞同和赞同，但是仍然有10%的学生持不确定的态度，可见，学生对于科学家正确地使用科学方法时，他们的探究结果就是真实的和精确的存在疑虑。但是6.5题的答题情况不理想，学生对“举例说明是否科学家遵循单一的、普适的方法，或者使用不同类型的方法”不知道如何作答。
3 思考与建议
为了提高理科师范生的科学素养，师范教育应当重视、培养师范生对科学本质的理解，运用适当的教学策略来发展理科师范生的科学本质观。针对以上在调查中发现的问题，笔者提出自己的建议，以发展理科师范生的科学本质观。
3.1 开设HPS课程
所谓HPS课程，就是科学史、科学哲学和科学社会学的简称，其核心内涵是关于科学本质观的认识。开设这样的课程，不仅能使学生掌握一定的科学知识，而且对于科学的本质有正确的认识。使学生知道科学是什么、科学知识是如何产生的、科学在社会发展中的作用以及各种科学方法的运用，同时还能培养他们的批判性思维和创新意识。
笔者亲身经历的师范教育，学校并没有开设这类的课程，以致大部分学生不知道科学的本质是什么、科学素养指什么，甚至有的同学在应聘教师岗位面试时，校长问“你学了4年的科学，那你知道什么是科学吗？”，连只言片语都答不上。这无疑体现了我们的师范教育在科学教育领域中存在一定的问题，4年师范教育或许教会我们的是如何做题，而不是学习科学。
正如梁永平教授所说“对于职前理科教师主要通过科学类课程、科学史课程、科学教学论课程以及科学本质观微型课程等四类相关课程的学习来进行科学本质观的教育”［3］。
3.2 实施STSE教育
STSE教育是一门研究科学、技术、社会和环境的相互关系的学科，它是以科学思想、科学方法为基础，教学内容包括日新月异的科技成果运用的知识、社会生活中的知识以及包揽文化、哲学等领域的知识，它强调以培养学生的科学素养为主。在课堂中，不仅介绍一些新的技术，而是通过一些实例让学生更好的理解科学与人文、科学技术与社会之间的关系。
回想笔者曾经学习过的课程，有很多都已经记忆不深，甚至有时会沮丧地觉得都白学了，都还给老师了，深究其原因就是这些知识都脱离了我们的生活，仅仅是一个个知识点孤立地存在着，没有与我们的生活产生任何联系，以致我们很难再把它们记起或者在生活中加以运用。因此，我们可以尝试渗透STSE教育以提高师范生的科学素养，可以通过开设STSE选修课等途径，对现有的课程设置进行有益的补充。
参考文献
［1］ 全日制义务教育科学(7～9年级)课程标准(实验稿).北京:北京师范大学出版社,2004:1-5
［2］ Ling L Liang, Sufen Chen, Xian Chen, Osman N Kaya, April D Adams, Monica Macklin,Jazlin Ebenezer.Student Understanding of Science and Scientific Inquiry(SUSSI):Revision and Further Validation of an Assessment Instrument. San Francisco:CA(Chemical Abstracts),2006:�28-30
［3］ 梁永平.理科教师科学本质观调查研究.教育科学，2005,(3):59-61
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