科学素养概念演变.ppt

1、“科学素养”探析,2005级 硕,主讲人：唐宗先,一、“素养”的内涵及“科学素养”概念的提出,二、科学素养理念的历史发展过程,三、科学素养的分类,四、科学素养的结构模型,一、“素养”的内涵及“科学素养”概念的提出, “素养”的英文为“literacy”,由拉丁词litteratus演 变而来，原意表示有学问“learned”在现代汉语 中指“会读书和写字”。,科学素养（scientific literacy）一词出现在20世纪50年 代的美国。 据Bybee的考证，美国第一个提出“科学素养” 一词的人是著名教育改革家柯南特（Conant J.） 。,1952年，他在科学中的普通教育一书中谈到普

2、通公民 应有的科学素养时说：“他的经验越广泛，他的科学素养 就越高。”科南特把科学素养定位在普通教育层面，为后来 的科学素养研究定下了基调。 但他没有对科学素养的定义做进一步的阐述。,斯坦福大学的赫德（Hurd）也是最早使用“科学素养” 一词的人之一。 他在1958年发表的科学素养：对美国学校的意义 一文中，使用“科学素养”来描述人们在社会实践中对科学 的理解和应用, 真正把科学素养引入基础教育 。, 科学素养的几个同义词, 美国、英国：用科学素养（scientific literacy）， 也用“公众对科学的理解”（public understanding of science）,加拿大政府

3、文件通常用： 公众的意识（public awareness）,我国使用“科学素质”，也用“科学素养”。,Q1：有文献说 “科学素质”英文为 scientific and technological Literacy ，“科学素养”英文为scientific Literacy ，那科学素 质是否还应包含技术素养，从而比科学素养范围更广泛？,另一种说法，科学素质和科学素养都译自scientific Literacy ， “素养”跟“素质”相比更强调后天休息涵养的作用，即学习提 高的重要性。,二、科学素养理念的历史发展过程,1.“科学素养” 理念的“合法化”时期 （20世纪50年代至60年代）,2.

4、“科学素养” 理念的“阐释期”（20 世纪70年代）,3.“科学素养”理念的实践期（20世纪80年代）,4.“科学素养”理念的深化期（20世纪90年代至今）,1952年，柯南特在科学中的普通教育一书中 第一次提出“科学素养”这一概念，但他没有对科学素 养的定义做进一步的阐述。,1958年，斯坦福大学的赫德（Hurd）在发表的 科学素养：对美国学校的意义一文中，使用 “科学素养”来描述人们在社会实践中对科学的理解 和应用。, 60年代中期，佩拉(M.O.Pella)等人的总结概述, 1964年，美国科学教育协会（NSTA）对科学 素养的描述性定义,1.“科学素养” 理念的“合法化”时期 （20世

5、纪50年代初至60年代）,说明：20 世纪50 、60 年代,作为新生事物的科学素养理念 在轰轰烈烈的科学课程结构化运动中并没有引起人们的重 视，在这一时期关注科学素养理论的教育家通过种种途径 宣扬科学素养理念的积极性和进步性,为其争取“合法”地位。 随着结构课程运动的日渐衰微,这种主张不断得到重视。 因此，这段时期被称为科学素养”理念的“合法化”时期。, Shen(1975)从社会-环境的角度讨论了实际的、公民的 和文化的科学素养。,2.“科学素养” 理念的“阐释期”（20 世纪70年代）,1970 年, 赫德对科学素养的概念选择了“科学启蒙” 这个成语。,1971 年, 美国科学教师协会的

6、课程研究委员会认为, 科学素养涉及对科学过程、技能的态度和能力以及科 学概念的有用知识。,1974年 索瓦尔特（V.M.Showalter）的描述性定义,70 年代末，世界著名的综合科学课程苏格兰科学 课程(1977 年版)对科学素养的认识, 1974年，艾革（Aign）在Pella等人工作的基础上对科学素养 的主题进一步阐释。,Aign认为科学素养的以下6个主题是制定跨学科教学单元的出发点：1）科学和社会；2）科学伦理；3）科学质； 4）科学概念； 5）科学和技术；6）科学和人文。Aginde 的工作可看作是20世纪70年代关于科学素养讨论的代表。,说明： 人们在对20 世纪50、60 年代

7、科学课程改革失败的原 因进行反思时,发现了科学课程目标定位的偏差,并认识 到科学素养理念在科学教育改革中的重要价值。于是, 众多学者开始阐释、说明、丰富科学素养的内涵,所以 可以将70 年代称为科学素养的阐释期。,3.“科学素养”理念的实践期（20世纪80年代）,1980 年, 美国科学、技术、社会教育的权威人士 耶格(Robert E. Yager)写了一篇名为科学、技术、 社会、科学教育在综合中的趋向的文章, 提出有科 学素养的人具有的特征。 耶格主要是从科学、技术、社会的观点来看科学素养。,1982 年, 美国科学教师协会（NSTA）发表了题为“科学技术社会:80 年代的科学教育”的年度

8、报告. 报告指出,科学和技术影响着我们生活的各个方面,是我们个人福利和社会福利的中心. 因此,科学教育的目的就是让所有的公民都能够对科学和技术进行全面的理解.,1983年，美国科学素养国际发展中心主任米勒(Miller)教授 提出科学素养的三维模式。,NSTA1982 年对科学素养的定义： 运用科学概念，过程技巧以及价值来做出负责任的日常决策； 理解社会如何影响科学和技术，同时也知道科学和技术如何 影响社会、认识到科学和技术在推进人类繁荣的长处和不足； 知道主要的科学概念、假设和理论，并且会运用它们；鉴赏 科学和技术提供的智力上的促进；理解科学知识的产生依赖 于探究的过程，也依赖于理论学说，能

9、区别科学证据和个人 的观点；认识科学的起源，理解科学知识具有暂时性，当证 据增加时就会发生变化；理解技术的应用和技术应用中所需 要的决定；有足够的知识和经验来鉴赏研究的价值和技术的 发展；作为科学教育的结果，有更丰富的和更激动人心的世 界观；知道科学和技术的可靠资源，并且把它们运用于决策 过程中。,美国国际科学素养发展中心主任米勒（J.Miller）教授 为了便于大规模科学素养调查，提出了科学素养概念 的三维模型，它包括三个维度： 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。 现在，许多国家公民科学素养的调查都按

10、照米勒模型 进行问卷设计。,说明: 随着科学素养的主张不断深入人心, 科学素养的内涵不断被深化、细化, 并成为科学课程实践和改革的指南。,注：这一时期的科学课程目标提出的科学素养与六、 七十 年代的科学素养内容相比较有两个特点:“一是强 调技术并把它放在与科学同等的地位; 二是强调与 科学、技术有关的个人决策和社会决策. ”，也更强 调具有科学素养以进行日常决策和参与相关社会事 务的讨论和交流的能力。, 80年代中后期.科学素养由目标层次转向教育政策,1983年,加拿大科学会出版了“科学素养:学校科学 课程目标的平衡问题”。,1985年美国启动了“2061 计划”, 这是一个面向21 世纪、

11、致力于科学知识普及的中小学课程改革工程。,1986年以色列科学教学中心在出版了“大众的 科学和技术素养:对未来以色列教育的挑战”,“2061 计划”分为三个阶段, 在1989 年推出了第一阶段的成果 2061计划：面向全体美国人的科学 (project2061：Science for AllAmericans) 简称SFAA 。 SFAA对科学上有素养的人下了如下的定义： “熟悉自然界，尊重它的多样性和统一性, 懂得科学、数学和技术相互依赖的一些重要方法； 理解科学的一些基本概念和原理;有进行科学思维的能力； 认识到科学、数学和技术是人类共同的事业，以及它们的 长处和局限性；同时，还应该能够运

12、用科学知识和思维方 法处理个人和社会的问题。”,4.“科学素养”理念的深化期（20世纪90年代至今）,90年代初，联合国教科文组织发起了旨在提高全体公民的 科学和技术素养的“2000+计划”,1993年“2061计划”出版了科学素养的基准在科学的性质、 技术的性质、数学的性质 等12个方面,提出了从幼儿园到12 年级 的科学素养标准,90年代中期，美国国家科学教育标准(NSES)把科学素养 教育推向一个新的高潮,经济合作与发展组织OECD在国际学生评价项目PISA中对科学素养 进行了与时俱进的定义, 2000年中国科技部等五部门对科学素养的理解,中国教育部制定的科学（79年级）课程标准的定义,

13、国家科学教育标准(National Science and Education Standards) 由美国国家科学院负责设计，正式报告出版于1996年，是美国历史上 第一部科学教育标准。该文件提出了与“2061计划”相似的关于科学素 养的见解，将K-12 年级的科学素养分为8个领域。即： 1)科学中统一的过程和概念; 2)作为探究的科学;3)物理科学； 4)生命科学； 5)地球和空间科学； 6）科学和技术； 7) 从个人和社会的视角所见的科学；8）科学的历史和本质,在首次（2000年）和第二次（2003年）的评价中，将科学素养 定义为： 科学素养是个人“运用科学知识、发现问题，得出有根据的结

14、论， 以便理解和帮助做出对自然界和通过人类活动使其变化的决策”。 在第三次（2006年）进行的评价中，对科学素养进行了更具体 详细的定义： 科学素养是“个人的科学知识和运用科学知识来界定问题，获得 新的知识，解释科学的现象，得出科学有关事务的基于证据的 结论；理解科学作为人类知识会和探究的形式的特征；有科学 和技术如何形成我们的物质的；智力的和文化的环境的意识； 愿意参与与科学有关的事务和做一个有科学素养的反思性公民”,为了更好地推进21世纪青少年科学技术普及工作，2000年中国 科学技术部连同教育部、中宣部、中国科协和共青团中央五个 部门组织了有关专家，根据中国青少年科普活动实际状况，制 定

15、了20012005年中国青少年科学技术普及活动指导纲要 和20012005年中国青少年科学技术普及活动内容与目标。 两份文件都将科学素养理解为： 1）科学态度；2）科学知识、技能；3）科学方法、能力； 4）科学行为、习惯四个方面,我国7-9年级科学课程标准提出科学素养是对个人决策、 参与公共文化事务以及经济生产所需的科学概念及其过 程的理解和一定的运用能力。包括： 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 （Science, Technology and Society, STS）。,90 年代, “科学素养”已超出科学教育本身，受到大众的

16、关注。 美国有关科学素养的两个文件美国国家科学教育标准 和科学素养的基准把科学素养推向高潮。, 尽管各个时期，不同的群体对科学素养概念 的内涵有着不同的理解，科学素养内涵随着科 学技术的发展也在不断地变化，但科学素养的 核心内容是基本一致的。,小结：,科学素养应包括科学知识、科学过程与方法、 对科学本质的理解、科学态度情感与价值观、 科学技术与社会的关系等方面。 这些因素之间相互作用，相互联系，构成了 科学教育的立体画面。,三、科学素养的分类,1.按社会需要的不同分：,1975年，申(Shen)在实践、公民、文化3个层面 上界定科学素养。, “实践科学素养”(Practical Scienti

17、fic Literacy),“公民科学素养”(Civic Scientific Literacy),“文化科学素养”( Cultural Scientific Literacy),目的是使公民清楚地了解科学和与科学 有关的问题，使普通市民也能参与“健康、能源、自然资源、食物、环境等相关问题的”公共决策。,基于“科学是人类文明的主要成就”而提出，满足人们对科学事业、科学文化和科学精神的探求的需要。,具有解决人们在日常生活中所遇到的困难和问题的那类科学知识，这是一类力图满足人类生活的基本需要(如食物、健康和居所)的知识。,2.按不同水平分, 在谢姆斯(Shamos,1989年)看来，科学素养可分为

18、 三个水平 即：文化的科学素养;功能的科学素养和 “真实”的科学素养, Simpson 和Anderson（1992）认为，科学素养 有：“明智的科学消费者”、“明智的科学使用者”和 “未来科学的生产者”三个水平。,拜比（Bybee,1997）把科学素养分为五个水平。 科盲、名义上的科学素养、功能性的科学素养、 概念和程序性的科学素养，以及”多维的“科学素养。, Koballa等人（1997）在Bybee的基础上进一步把 科学素养分为七个水平。,文化的科学素养（cultural scientific literacy） 理解普通文化意义上的科学词汇; 功能的科学素养(functional sc

19、ientific literacy) 能够阅读、书写并参与讨论有关的科学问题; “真实”的科学素养(true scientific literacy) 深入理解科学事业的发展变化，科学概念的 来龙去脉以及科学过程的本质含义。,“明智的科学消费者”知道如何解释科学的基本知识， 具有科学素养的最低水平。 “明智的科学使用者”是在很多场合都能运用科学技术的人。 “未来科学的生产者”具有科学素养的最高水平， 他们为培养未来的科学生产者做准备,科盲：有些人因为年龄、发展阶段或智力缺陷等因素，完全 缺乏科学素养。 名义上的科学素养：了解某一术语、问题或话题是属于科技 方面的，除此以外所知甚少。(是具有最低

20、科技素养的人) 功能性科学素养：会使用科技词汇，但仅限于一定范围。 概念和程序性的科学素养：指理解某个学科的概念与整个 学科及研究方法和过程的关系。 “多维的”科学素养（与谢姆斯的“真实”的科学素养属于同一层次）,水平1不认识与科学相关的字词和问题 水平2能认识与科学相关的字体和问题，但在解释时存在 较大程度的误解 水平3能正确运用科学的术语，但运用是需要背景的支持， 在更大科学科学范围中运用时出现了误解 水平4能理解观察、变量、假说和数据等概念，并能利用 它们来设计和评价科学调查的结论 水平5理解科学学科的重要概念，以及它们在各学科 背景下如何相互联系 水平6理解科学的本质，懂得它的历史 水

21、平7认识到科学不能从构成它的文化中分离出来,3.按不同功能分（8类）,功能性科学素养的划分方法在当时来说是一种进步， 这有利于对不同社会角色的个人和团体应具备怎样 的科学素养提供判断和培养的标准，著名的“米勒” ( Miller, J. D.)界定就是在此基础上对科学素养做进 一步的概括的。,此外，科学素养还还可按不同的对象、 不同的教育目的分。,1981年，布兰斯科姆(Branscomb)检验了“科学” (Science)和“素养”(Literacy)的拉丁文词根， 将素养定义为“具有读、写和理解人类系统知识 的能力”，并从不同作用和功能出发，将科学素 养分成8种类别,方法论科学素养(Met

22、hodologicalScience Literacy); 专业科学素养(ProfessionalScience Literacy); 普遍科学素养;( Universal Sci-ence Literacy); 技术科学素养(Technological Sci-ence Literacy ) ; 科学爱好者或业余爱好者的科学素养 (Amateur science literay); 新闻工作者的科学素养(Journalistic Science Literacy); 科学政策素养(Science Policy Literacy); 共科学政策素养(Public Science Policy

23、Literacy)。,综上所述，可以看出： 科学素养是一个有着多面体的金字塔， 可根据不同的社会需要、不同的水平、 不同的功能、不同的对象以及不同的 目的等划分为不同的范围和层次。,小结：,四、科学素养的结构模型, 三维结构模型, 米勒的三维模式,美国学者霍德森（D.Hodson）提出的三个维度,国际学生科学素养测试大纲 PISA提出 科学素养主要有以下三个维度： 1）科学过程、2）科学内容 3）科学应用,徐州师范大学物理系潘苏东 提出的三维模式,顾志跃提出的科学素养的三个同心圆基本结构,科学素养国际发展中心(芝加哥)主任米勒(Miller) 教授在1983年提出的三维模式，即： 1)关于科学

24、概念的理解 2)关于科学过程和科学本质的认识: 3）关于科学、技术和社会的相互关系的认识。,霍德森（D.Hodson）把科学素养分为三个维度： 学习科学知识，即学习科学概念和科学理论； 理解科学，即理解科学的本质和科学方法，意识到科学 和社会之间相互作用的复杂性； 做科学，即参与科学探究和问题解决，并培养相关的技能。,科学过程维度：指表达问题的过程，包括认识到探究的 问题、界定科学的事实、得出或评价结论、交流有效 的结论、展示对科学概念的理解五个过程。 科学内容维度：指对科学知识和概念的理解。 科学应用维度：指科学知识和科学应用的情境，主要来 自个人的日常生活中，如个人的健康和营养，全球的 气

25、候等。,潘苏东认为科学素养由三个维度组成： 一是科学知识维度； 二是科学技能方法维度，包括科学方法和科学技能两个因素； 三是科学观念维度，包括科学本质和STS。,顾志跃认为科学素养的基本结构可用三个同心圆表示。 最核心部分是科学精神、态度和价值观（科学观）； 中间部分包括科学知识、技能、方法、能力（科学知能）； 最外围部分是科学行为和习惯（科学行为）。, 四维结构模型,王素（1999）认为科学素养应包含四个核心要素,我国科学（7-9年级）的课程目标对科学素养的界定,韩跃红和李浙昆（2004）认为科学素养包括四个 不断深化的层次和方面，即第一层次是科学知识， 第二层次是科学思想和科学方法，最高层

26、次是科学精神。,在2006年的评价中，PISA把科学素养的结构维度 从三维增加到四维,王素（1999）认为，科学素养包含四个核心要素： 1）对科学技术的理解； 2）对科学、技术、社会三者关系的理解； 3）科学的精神和态度； 4）运用科学技术解决日常生活及社会问题的能力。,我国科学（7-9年级）的课程目标认为， 科学素养包括四个维度： 1）科学探究（过程、方法和能力）; 2）科学知识和技能； 3）科学态度、情感和价值观； 4）科学、技术与社会的关系,包括： 1）背景维度认识到涉及科学和技术的生活背景； 2）知识维度在具有包括自然界的知识和科学本身知识 的基础上理解自然界； 3）能力维度包括界定科

27、学问题、科学地解释现象， 得出有事实依据的结论； 4）态度维度对科学的兴趣，对科学探究的支持， 有责任的行为动机等。,多维结构模型, 60年代中期，佩拉(M.O.Pella)等人的总结概述科学素养 包含6方面。, 70年代中期索瓦尔特(Showalter)等人的综合概括： 科学素养应包括以下7个“维度”, 1982年美国国家科学教师协会对科学素养的界定,叶禹卿（2002） 认为科学素养由科学知识、科学能力、 科学方法、科学意识和科学品质五大要素组成，这五大 要素构成一个相互联系、相互影响的有机整体。,知道科学和社会的相互关系；知道科学家工作的伦理原则；科学的本质；科学和技术之间的差异；基本的科

28、学概念；科学和人类的关系。,7个“维度”： 1)科学的本质 2)科学中的概念 3)科学过程 4)科学的价值 5)科学和社会 6)对科学的兴趣 7)与科学有关的技能,科学素养的含以下几个方面: 1)科学和技术过程和探究技能； 2)科学和技术知识； 3)科学、技术知识在个人和社会决策中的作用； 4)对科学和技术的态度、价值观和鉴赏能力； 5)在与科学有关的问题中的科学和技术的相互作用。,高凌飈（1994年）认为，科学素质包括人所掌握的 科学知识、技能和方法，在次基础上形成的科学能力、 科学观以及科学品质等方面。, Nelson（1999）认为，科学素养由某些重要的科学 事实、理论和科学思维习惯的练

29、习、科学本质的理解、 与数学和技术的联系，对个人以及它在社会中的作用等 内容组成。, Hua等人（1999）在实证研究的基础上，提出了科学素养可操作 的七个维度,梁英豪（2001）认为，科学素养的内容包括以下十个方面,七个维度： 1)科学的概念化知识；2）科学的方法论知识； 3）科学的本质；4）科学在人类社会中的影响； 5）科学与技术的不同；6）不同领域之间的相互关系； 7）科学的美学方面。,十个方面： 1）科学知识；2）技能；3）科学方法和思维方法； 4）价值观；5）解决社会及日常问题的决策； 6）创新精神；7）科学、技术社会及其相互联系； 8）科学精神；9）科学态度；10）科学伦理和情感。,小结：,综上所述，可以看出：,1.科学素养的结构维度与它的定义一样，有着丰富的 内容。科学素养的结构往往不是单一维度，而是由多 个维度组成的；,2. 科学素养的结构维度也是动态的、发展变化的。 如PISA从三维度增加为四维度。,3.从各种维度所涉及的内容来看，几乎都包含了科学的知识、 科学方法、科学能力、科学、技术和社会的相互关系等部分 内容，其中科学知识主要指科学的核心概念和原理，科学的 能力主要包括对科学知识的运用能力；一些模型还包括了科 学