初中科学教学论文 试谈科学素养

试谈科学素养 【论文摘要】：对科学素养涵义进行界定是一项十分重要的基础研究。文章分析了科学素养和科学素质的区别，深入探讨了科学素养概念的形成和发展，并对它在不同时期的含义进行了评析。 引言 正确理解科学素养是进行科学教育的前提和基础，然而当前中文文献（包括学术期刊和大众媒体上的文章和报道）中对科学素养的概念作深入全面探讨的论文很少，因此对科学素养进行概念辨析是十分必要的。 1. 是科学素养，还是科学素质 现代汉语词典对素养的解释是平日的修养，如艺术素养。可见，科学素养即属于如艺术素养之类；对素质的解释是：（1）指事物的本来性质；（2）素养；（3）心理学指人的神经系统和感觉器官上的先天的特点。因此，素质包括先天和后天两个方面的因素，而素养则主要指后天培养的。所以说，科学素养与科学素质在内涵上是有区别的，科学素养是科学素质的重要组成部分。美国当代著名理科教育专家RWBybee认为，第一个使用scientific literacy一词的是美国学者Conant。literacy有两层不同的意思：一是指有学识、有文化，跟学者有关；二是指能够阅读、书写，针对一般公众。不管是学识、文化，还是阅读、书写，这些都为后天培养获得。因此，根据科学素养与科学素质的区别，把scientific literacy译成科学素养更为确切。 2. 科学素养概念的形成和发展 2.1 美国三大组织的描述 在科学素养概念的形成和发展过程中，美国科学促进会（the American Association for the Advancement of Science, 简称AAAS）、国家科学院（the National Academy of Science, 简称NAS）以及国家科学基金（the National Science Foundation, 简称NSF）这三个组织起着重要作用。 AAAS从1985年开始发起了一个旨在通过长期的科学教育提高全美民众的科学素养的计划，即著名的2061计划（Project 2061）。在试图说明科学素养这一概念的含义时，AAAS通过对一个具有科学素养的人（a scientifically literate person）的描述来界定：一个有科学素养的人，知道科学、数学和技术是相互联系的人类智慧的创造物，伟大但仍有局限；明白科学中的一些关键性概念和原理；对世界和自然了解，并认识到世界的多样性和统一性；在个人和社会生活中，能运用科学知识和科学的思考方式。 NAS在介绍国家科学教学标准（National Science Education Standards）时，表达了以下观点： 科学素养是人们在进行个人决策，参与社会、文化和经济事务时所需要了解的科学知识、概念及过程，科学素养有不同的层次和形式，科学素养的提高和扩展是一生的事，而非仅仅在校期间。 NSF在其报告影响未来：在科学、数学、工程和技术方面的本科生教育的新期待（Shaping the Future: New Expectations for Undergraduate Education in Science, Mathematics, Engineering, and Technology）中认为，一个有科学素养的学生应该知道， 广义的科学到底是什么，科学、数学、工程和技术方面的专家们的工作内容和性质，如何评估所谓的科学信息，社会如何作出关于科学和工程方面的理性决策。 从上述三个组织对科学素养的表述中可以看到，对科学素养的理解和定义，不同的组织之间，同中有异，异中有同。 2.2 国外学者的见解 Roberts把19571963年这一阶段称为科学素养概念的正名阶段（period of legitimation）。然而，倡导这一概念的人，却没有给出其明确的定义，因此，紧接着正名阶段而来的，是认真解释阶段（period of serious interpretation），这一阶段出现了有关科学素养的许多定义和解释。然后是进一步解释阶段。1976年，Gabel 基于当时有关科学素养的含义的概括和分析，指出这一概念含义之庞杂，足以表示任何和科学教育有关的事。由于各种说法长期无法达成共识，这一概念实际上一度丧失了其使用价值。 1966年，Pella和同事仔细而系统地挑选100种1946-1964年之间出版的报刊文章，他们在这些文章中检查各种和科学素养有关的主题的出现频率。他们认为，一个具有科学素养的人应了解以下这些方面的内容（即所谓的参照物）：（1）科学和社会的相互关系；（2）知道科学家工作的伦理原则；（3）科学的本质；（4）科学和技术之间的差异；（5）基本的科学概念；（6）科学和人类的关系。其中，头三个方面的内容尤其重要。 1974年，Showalter进一步深化了Pella等的工作。他们总结自50年代末到70年代初近15年间有关科学素养的文献后，认为科学素养有以下七个方面的含义（seven dimensions）：（1）具有科学素养的人明白科学知识的本质；（2）有科学素养的人在和环境交流时，能准确运用合适的科学概念、原理、定律和理论；（3）有科学素养的人采用科学的方法来解决问题，作出决策，增进其对世界的了解；（4）有科学素养的人和世界打交道的方式和科学原则是一致的；（5）有科学素养的人明白并接受科学、技术和社会之间的相关性；（6）有科学素养的人对世界有更丰富、生动和正面的看法；（7）有科学素养的人具有许多和科学技术密切相关的实用技能。上述Pella等学者和Showalte对科学素养的定义有两点值得注意：一是都认为科学素养是一个多维度概念（multi-dimension concept）；二是两者对科学素养的定义，都是通过对一个具有科学素养的人的定义来进行的。其中，对科学素养概念所包含的不同维度（dimensions）的归纳和区分具有重要的意义，因为这些维度正是这一概念的基本特性（essential qualities）。 1975年，Shen 把科学素养区分为三类：实用的（practical），社会生活的（civic）和文化的（cultural）。这三类并不互斥，但在目标、对象和内容、方式及普及方法上各有特色。实用科学素养指一个人用科学知识和技能解决生活中遇到的实际问题的能力，如消费者的自我保护；社会生活方面的科学素养旨在提高公民对科学与科学相关议题的关注和了解，以便让公众参与到社会的相关决策中，包括健康、能源、食品、环境等方面的公共政策；而文化方面的科学素养，指把科学作为一种人类文化活动的理解和认同。Shen对科学素养不同类别的区分，进一步拓展了人们对这一概念丰富内涵的认识。 1983年，美国艺术和科学学院（American Academy of Arts and Sciences）的会刊Daedalus发表了一期关于科学素养方面的研究专刊，许多作者就科学素养问题及美国面临的挑战发表意见。其中，Jon Miller对科学素养的概念和经验测量的论文影响最为深远，因为他不仅提出了对科学素养的多维度定义，而且也提出了一套实际可操作的测量方法。Miller认为，科学素养是一个与时俱进的概念，时代不同，科学素养的内涵也会发生变化。他在当代情景下（contemporary situation），定义了科学素养概念的三个维度如下：（1） 对科学原理和方法（即科学本质）的理解；（2）对重要科学术语和概念（即科学知识）的理解；（3）对科技的社会影响的意识和理解。 1991年，Hazen & Trefil认为，在有关科学素养的讨论中，必须注意从事科学和使用科学（doing and using science）之间的重要区别，这涉及到科学素养的对象问题。他们认为，对公众而言，科学素养只涉及后者即使用科学，因此，对其科学素养的要求，也应只限于后者。这正如对于公众而言，计算机素养只要求会用计算机做自己想做的事就够了，不必了解计算机的工作原理和各种编程技巧。鉴于此，他们对科学素养的定义为了解各种公共议题所需的知识，包括各种事实、词汇、概念、历史和基本哲学思想。Hazen & Trefil的看法具有重要意义，因为它直接关系到科学素养的内涵和测量方法。即科学素养的一般性和特殊性。是否存在或应该存在一种普适的科学素养？抑或科学素养也要因人因地而异，注意具体场景？这都是仍待探讨的重要问题。 欧盟国家科学素养调查的领导人J杜兰特认为，科学素养由三部分组成：理解基本科学观点、理解科学方法、理解科学研究机构的功能。 2.3 我国专家的观点 在我国，中国科普研究所的专家认为，科学素养由三部分组成：科学知识（概念和术语）、科学方法、科学技术与社会。也有专家认为，可把科学素养分成四个方面来阐述：一是科学知识、技能和科学方法，二是科学能力，三是科学观，四是科学品质。还有专家把科学素养的结构划分为知识结构、智力结构和非智力结构来论述。科学课程标准（教育部基础教育课程教材发展中心，2001）中科学教育包括四个方面：科学探究（过程、方法与能力），科学知识与技能，科学态度、情感与价值观，科学、技术与社会的关系。 小结 综上所述，科学素养这一概念的含义和解释，从本质上是相对的而非绝对的，人们对其的理解和了解，实际上是各种不同含义和解释之间争霸的结果。科学素养概念含义是不断发展变化的，具有动态性、发展性特点。那么，当前是否有一个公认的科学素养定义了呢？对科学素养的概念的理解和界定，与其说是一个理论问题，不如说是一个实践问题。对公众科学素养的研究，最终要落实到具体的测量，以及对测量结果的评估，乃至随后的政策建议。在这个意义上，Jon Miller对科学素养的多维度模型显然是一个受到广泛认可的概念定义，因此自1979年开始，基于Miller模型的科学素养调查在美国一直延续下来，并为欧美以及亚洲许多国家所借鉴。在我国，中国科普研究所于1992年开始，利用Miller模型对全国公众的科学素养进行了四次调查，得到了一些重要的数据。 1996年的世界竞争力报告表明，现在国家之间竞争已