成教幼兒教師科學本質觀的實證研究

□王晶瑩

成教幼兒教師科學本質觀的實證研究

□王晶瑩

科學本質被認為是科學素養的重要組成部分，被列為科學教育的目標和內容。通過開放式問卷和訪談等方法，采用混合研究并行策略，實證調查了70位首都師大成教幼兒教師的科學本質觀，主要就科學本質的具體議題、認識階段以及類型等方面展開調查，基于此對我國成教幼兒教師教育提出啟示。

成教幼兒教師；科學本質觀；VNOS-D

一、研究背景和依據

科學本質(Nature of Science)要回答“科學是什么”的問題[1]，它不僅在科學理論界享有至高地位，對科學的發展以及現實生活也有重要的影響。科學本質是判斷科學性的準則，是人們判斷科學發展是否合理、可信的依據，是區分“科學與偽科學”的標尺，它直接影響人們的科學觀念、指導人們的科學活動和日常行為，是科學素養的重要組成部分，并被列為科學教育的目標和內容。國際科學本質資深研究者李德曼博士(Lederman)認為科學的本質是科學認識論，科學是一種獲得知識的途徑，或與科學知識的發展相一致的價值觀和信念。他對科學本質內涵的研究建立了七個方面的分析框架：①科學知識是暫定性的、會改變，但是在一定時間內會處于穩定的地位；②科學知識是以經驗為基礎的，基于對自然世界的觀察；③科學知識在一定程度上具有創造性；④科學知識的產生具有主觀性；⑤科學知識與社會和文化有關；⑥科學理論的建構是從觀察到推論的過程；⑦科學理論和定律的功能以及他們之間的關系[3]。盡管科學教育界對科學本質的認識存在不同的觀點，上述科學本質內涵在科學教育中是存在共同認識的、沒有爭議的，都是來自于長期的研究和教學實踐，并且與美國科學教育標準和2061計劃相一致。本研究以此分析框架為依據，采用混合研究并行法，通過開放式問卷和訪談收集數據，利用定量和定性兩種方法深入分析我國成教幼兒教師的科學本質觀。

二、研究過程和方法

采用混合研究設計的并行三角互證策略，利用國際通用的科學本質問卷，結合隨后的深度訪談來研究成教幼兒教師的科學本質觀，綜合定量和定性兩種方法進行數據分析。定量分析部分對開放式問卷采用等級編碼，得到量化數據；定性分析部分采用斯特勞斯和科賓(Strauss&Corbin)的三級編碼方法來進行文本分析，即開放式、軸式和選擇性編碼[4]。

（一）參與者和研究工具

參與者的選擇采用非概率樣本設計中的典型取樣策略，選取70位首都師大成教的幼兒教師，該抽樣過程兼顧方便性原則，抽樣框具有典型性，研究過程具備有效性。為了深度挖掘、澄清教師的科學本質觀，研究者使用開放式問卷和訪談的方法測查，科學本質研究的資深專家李德曼博士及其團隊開發的科學本質觀問卷包括A、B、C、D、E等版本。VNOS-D問卷包括七道大題，理論基礎來自于李德曼等人提出的科學本質內涵，涉及科學本質7個議題中的5個，沒有包含的兩個議題是理論、定律的作用及關系，與社會文化相關。之所以確定這5個議題是因為在基礎教育階段的科學課程中較易被師生普遍接受，即暫定性、創造性、觀察和推論、主觀性、經驗為基礎。

（二）開放式問卷的收集與評定

開放式問卷及其訪談的施測流程主要包括：問卷的收集、質量和時間的控制以及問卷的審核和訪談。問卷采用紙筆現場作答方式收集，同時對每份問卷的有效性進行考察，對觀點模糊的教師進行隨后或追加訪談，采取網絡在線、電話、面對面三種方式。本研究對開放式問卷和訪談分別進行了定量和定性兩種分析方法，定量評定采用等級編碼的方法對開放式問卷進行了量化處理和分析，編碼的方法借鑒了李德曼等人發展的VNOS-D問卷的評定議題和等級標準，問卷的每個議題都有相應的評定標準規定，對應著科學本質的不同議題，均分為四個等級，評定水平從低到高依次是模糊、簡單、傳統、深刻，對應的評定賦值為0～3。按照問卷的評定說明和標準以及訪談的結果，通過三位評定人在評定等級上取得一致性，以此作為最后的評定結果，該問卷是根據李德曼的 “科學發展過程的知識論”專門設計的題目，經過多次測試并被廣泛使用，具有較滿意的信度和效度。

三、定量研究結果與分析

（一）問卷調查的總體情況分析

表1是成教幼兒教師在科學本質觀問卷5個議題的綜合得分統計，平均值表示每個議題綜合得分的平均數，根據表1總體的平均數作柱形圖1，從圖中可以看出，成教幼兒教師的科學本質觀問卷有1個議題處于傳統到深刻的過渡階段，即N5(經驗為基礎)；3個議題處于傳統階段，包括N3(主觀性)，N1(創造性)和N4(暫定性)；1個議題處于簡單到傳統的過渡階段，即N2(觀察和推論)。

表1 科學本質觀問卷總體情況

（二）科學本質觀的階段

為了解70位成教幼兒教師科學本質觀的階段，根據數據統計每位教師的認識階段(利用9個議題求和的平均值作為科學本質觀的等級)，并按照升序排列，圖2標明每位教師科學本質觀的階段，并做出等級趨勢線，成教幼兒教師科學本質觀的水平處于傳統到深刻初級階段(2～2.5)的占76%。

四、定性研究結果與分析

本部分的科學本質觀開放式問卷和訪談是采用定性研究的文本分析方法進行的，歸納出教師科學本質觀的分類。文本分析主要采用的是開放式、軸式和選擇性編碼。

（一）文本分析的操作

科學本質觀問卷中涉及了相關的開放性題目，以及隨后的訪談。在開放式編碼時，首先從問卷資料中分辨出有關科學本質5個議題的主題，在每個主題內找出若干可被視為亞范疇的“特質”，即描述該主題的關鍵詞，將開放式問卷進行提煉，把這些關鍵詞維度化，將科學本質問卷分成了“什么是科學”、“區別”、“科學知識”等7個維度，并將它們在科學本質這一整體中表示出來。在進行軸式編碼時，選擇一個開放的編碼范疇，將其置于被研究過程的核心，然后與其他范疇相關聯，比如科學本質中的核心范疇即是第一個維度中提及的“什么是科學”，利用教師在這一范疇中涉及到的關鍵詞，分析與其它6個范疇之間的因果關系和影響因素。進行這一選擇性編碼時，是將軸式編碼中形成科學本質的7個維度進行相互聯系，重新詮釋，并將各維度所表示的范疇之間的關系清晰化，然后用比較法對比所有教師的核心范疇，得到不同的類型，直到類型達到飽和。

（二）科學本質觀的類型

用于定性分析的文本包括70位教師的問卷和訪談，分析到一半教師時，基本不再有新類型出現，達到“理論飽和”，此定性分析的樣本量可以代表基本類型。根據三級編碼的文本分析，得出成教幼兒教師的科學本質觀分為六類：結構功能、實證研究、認知方式、規律定理、知識系統、科學主義。橫坐標分別表示科學本質的類型，縱坐標表示教師的數目。圖3是將教師科學本質觀類型的差異性從大到小依次排列，教師科學本質觀的類型人數從高到低依次是知識系統、規律定理、科學主義、實證研究、認知方式和結構功能。

五、結論與啟示

通過調查發現，成教幼兒教師在科學本質5個議題的3項認識不足，即“科學理論的建構是從觀察到推論的過程”；“科學知識是暫定性的、會改變，但是在一定時間內會處于穩定的地位”；“科學知識在一定程度上具有創造性”。教師的科學本質觀基本處于傳統階段，其中傳統以下的占18%，傳統到深刻的初級階段占76%，傳統到深刻的高級階段占6%。成教幼兒教師科學本質觀類型也有六種，人數從高到低依次是知識系統、規律定理、科學主義、實證研究、認知方式和結構功能。

我國教師受到邏輯實證主義哲學思想影響，習慣地認為科學認識過程是一個真實的復制過程，科學是對客觀對象的真實反映，往往關注“知識是什么”和“知識有什么用”[5]；教師自身科學學習經歷和教學實踐的去背景化，又使得他們對科學本身缺乏平衡的認識。美國研究者致力于“如何提升教師對科學本質的認識”始于20世紀60年代，多采用課程等中介媒體的設計，使教師對科學本質有較多了解[6]。總的來說，這些研究利用和教學策略相似的兩種方式，一是內隱的方法將科學本質作為能夠通過“過程——技能”教學、科學內容課程以及“做中學”的方式促進教師學習的結果，采取這種方式的研究者利用了科學過程技能教學或探究活動或控制一定的學習環境；另一種是外顯和反思性的活動提升教師對科學本質的認識，以外顯的方式引入科學本質，然后在其參與的科學活動或者學習內容中提供機會進行反思，幫助教師明確表達他們的科學本質觀[5]。

提升教師科學本質觀的目的在于實現科學本質教學，他們在教學中遇到的困難主要有三方面：其一，教師自身的科學本質觀低下或不平衡，科學本質的知識既有賴于個人的科研體驗又需要科學哲學、科學史、社會學的知識背景，這些都對教師提出了很高的要求[3]；其二，教師們不知道如何使用課程來達成特定目標，他們需要的不只是“終點”，還需要到達那里的“路線圖”——實踐層面的指引[7]；其三，課程資源不足，比如配套教材很少，絕大多數教材只是在課本最前面提及科學本質，后面還是傳統的知識內容，即便有相應觀點也不完整，甚至有誤。因此，在我國成教幼兒教師教育中，有必要將科學本質及其教學的知識和技能作為課程內容，對其進行科學本質的培訓，采取以做科學和反思為主的實踐活動來增強教師的認識；并為教師提供科學本質教學行為案例，使教師能夠對教學內容進行認識論的思考；構建科學本質的教學目標，設計具有認識論意義的教學主題。

[1]Lederman,N.G.(2007).Nature of science:Past,present,and future.In Abell,S.K.&Lederman,N.G.(Eds.),Handbook of research on science education (pp.831-880).Mahwah,New Jersey:Lawrence Erlbaum Associates.

[2]McComas,William.(1996).The myths of science:Re examining what we think we know....,School Science& Mathematics,96,10.

[3]Lederman,N.G. (1992).Students'and teachers'conceptions of the nature of science:A review of the research. Journal of Research in Science Teaching,29(4),331-359.

[4]Strauss,A.and Corbin,J.(1990).Basics of qualitative research:Grounded theory procedures and techniques.Sage Publications.

[5]梁永平.理科教師科學本質觀及其教學行為發展研究[D].蘭州:西北師范大學,2006.

[6]鄭淑妃.國小自然科教師科學本質觀之詮釋性研究[D].碩士學位論文.花蓮:花蓮師范學院,1999.

[7]Matthews,M.R.(1998).What should be the goal in teaching about the nature of science?Paper presented at the annual meeting of NARST,St.Louis.MO.

責任編輯王國光

王晶瑩(1980－),女，山東煙臺人,首都師范大學物理系講師，首都師范大學科學教育研究中心成員，教育學博士，研究方向為科學教育和教師教育。

G515.1

A

1001－7518（2010）18－0037－03