非正式環境中的科學學習及其評價

湯雪平

[摘要]

在終身教育的背景下，發生在非正式環境中的科學學習逐漸受到國內外研究者們的重視。相比課堂上的科學課程的學習研究，目前國內關于非正式科學學習的研究還處于起步階段。歐美研究者對于非正式環境中科學學習的目標、特征以及評價做了系統研究，本文主要通過梳理文獻概述非正式環境中所關注的結果的種類及其評價，為我國的相關研究提供資源，為我國在此領域的研究提供借鑒。

[關鍵詞]非正式環境;科學學習;結果;評價

[中圖分類號]TH132[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634（2015）02-0014-03

科學對于人類生活的重要性不言而喻。學習不僅僅是知識的獲得，還是一種社會歷程，科學家會因為新證據的發現不間斷的更新科學知識使得科學學習更加復雜，它的發生不應該局限于學校、培訓機構。以往片面地重視通過學校里的科學課程增進學生的科學知識和科學理解，往往忽略了存在于非正式環境中的隱性科學知識。為此歐美研究者成立了非正式科學研究協會，通過研究在非正式環境中有可能產生的學習結果以及如何評價這些學習結果，來識別良好的科學學習經驗的來源。

1在非正式環境中科學學習結果的范圍

至今，相關領域的研究者發現許多可測量的學習結果。同一層次水平上的結果可能被分為：認知（知識和理解）、情感（態度和理解）、社會交際能力以及具體的物理行為。Rickinson通過大量實證研究認為有更深層次的結果，如在戶外冒險活動中能積極影響青少年的態度、信念和自我認知（自立、自信、自尊）的一系列學習結果[1]。

以上描述了非正式環境中可能產生的學習結果，但由于一些因素的限制無法深入了解非正式科學學習，大量潛在的結果是觀察不到的。本文主要借鑒了美國國家研究理事會的觀點，認為非正式環境中的科學學習有六種學習結果[2]，主要如下：（1）產生經驗、興趣與動機學習;（2）理解科學知識;（3）驗證科學推理;（4）在學習過程中能夠積極反思科學;（5）參與科學活動，并使用科學語言工具的能力;（6）發展科學學習者的自我認同能力。

在非正式環境中，這六種結果關系緊密，隨著參與科學學習活動的深入層層遞進。身份認同作為一種特殊的結果是值得再深入討論的，一些關于身份的概念強調個人信念和態度，例如這些信念和態度通常用在何種程度上認可諸如“我對科學有種正面的情感”、“我可以成為一名優秀的科學家”之類的說法;其他關于身份的概念聚焦于通過對話和即時交互的其他特征來建立身份的方式，這些交互將參與者定位在特定情境的角色中和可獲得的身份地位上。后者被廣泛認為經歷了一個特殊的階段，學習者參與到科學活動中，從剛開始的感覺（相對不穩定）過渡到形成一定的態度和價值（穩定一點）再發展到樹立信念（非常穩定）。研究者們認為從這個維度上來說，身份認同是一個重要的情感結果，在特殊的學習環境和經歷中主要包括經歷個人心理的發展、社會技能的熟悉、知識的掌握這一階段。同時研究者們主張非正式學習中有可能產生的身份認同和相關的情感結果不應該簡單的從認知或者技能分離出來，而是兩者相結合進行分析。發展科學學習者的身份認同與其參與的科學活動密切相關，如博物館環境中學習者的身份建構，Rounds[3]認為學習者即使沒有全心全意欣賞展品，只是有限地注意到一部分，但是毫不影響學習者的身份認同，因為非正式環境提供了一個不用深度認知參與的特殊領域也能參與身份建構的機會。Hull and Greeno[4]描述了一個電路板工廠工人的身份變化，這些變化隨著其在工作場所長期接觸的新符號特征、交流方式、管理系統以及個人認識而不斷變化。

2評價非正式環境中科學學習所面臨的挑戰

評價通常被認為是用來測評個體是否掌握了某一項技能或者知識的一種手段，在學校環境中，大體上使用考試和測驗來判斷個體學習的成效。在非正式環境中，如何有效評價參與者的學習成效？與學校測評又有何不同？面臨什么樣的挑戰呢？

首先，發生科學學習的非正式環境是多樣化的，如博物館、科技館、水族館等非正式場館;其次，參觀博物館和其他經過設計的非正式情境，這些活動都比較短暫和孤立，將一次參觀的效果從促進正態的學習結果的總體因素中分離開來比較困難;再次，這些環境中發生的科學學習都是在參觀過程中出現的，并且是事先無法預定的。這就使得人們很難系統控制情境中的參與者在活動過程中的參與度以及他們是否掌握預期目標。而且在非正式環境中進行科學學習的參與者所獲取的學習結果受到性別、年齡、家庭情況、教育水平等各種因素的影響，這也需要長時間的了解和探究。

人們通常鼓勵非正式環境中的參與者利用情境中可獲得的資源來達成其學習結果。如果單獨評估個人的表現那就低估了其他因素在非正式科學學習活動中所起到的作用，因為它沒有考慮到環境中的物質材料和人類創造的資源，同時在學習過程中起著合作和問題解決作用的同伴角色也是不容忽視的。

盡管對結果的評價存在困難，但是歐美研究者已經開始著手并成功地克服了這些困難而做出了很多有價值的工作。作為一項整體工作，對非正式環境中學習的評價采用了多種教育和社會科學方法來記錄數據，包括問卷調查、結構化和半結構化訪談、小組討論、參與觀察、日志、出聲思考、視覺記錄、錄影和錄音等方法。

3開發合適的評價

3.1評價的三個標準

開發評價方法的第一步是確定預期的學習目標。在非正式環境中，首先要確定目標群眾即學習者，但不能簡單的采用人口統計學的方法，同時要理解目標群眾在非正式學習環境中有可能帶來什么樣的知識、技能和信念。事實上，確定結果和目標群眾在評價過程中是最具挑戰性的任務，因為它要求深入理解目標群眾過去相關的非正式經歷以及在將來的非正式經驗中有可能獲得的能力。

一旦學習目標和目標群眾確定了，接下來就是設計測量這些目標的方法，學者們根據大量實驗提煉出評價方法的三個標準。首先，評價過程中必須陳述科學活動設計者預期想得到的結果，評價不僅要指出認知結果，還必須指出非正式環境能有效促進參與者智力、態度、行為、社會參與等能力的范圍，可以參考上文所提到的美國國家研究理事會提出的六種結果;其次，評價方法應該與參與者經歷的種類相符合，即非正式情境中采取的任何評價活動都不應當削弱有效學習的特征;第三，使用的評價必須是有效的，能夠測量預期設置的目標或者結果。總之，評價方法必須捕捉到目標群眾可能經歷的所有學習范圍，并且根據學習經驗的本質特征，以正確可靠的方法證明學習的確發生過。Goldman[5]等研究者針對青少年設計出一種在線互動教育游戲：“狼的追逐——玩中學”（WolfQuest），即參與者只有了解狼的生活環境及行為特征才能打敗狼，為此想獲勝的參與者就必須學習相關知識。這款多人在線游戲的設計者根據學習目標使用在線問卷調查，在不打擾參與者參與的基礎上搜集數據進行評價，正是體現了以上三個標準。

3.2評價方法的多樣性

為了使不同的評價方法論和數據搜集方法有意義，研究者必須考慮到研究什么（本體論）、怎樣研究（認識論）以及為什么研究（價值論）這三個問題，這個思路能夠間接反映情境、課程、教育學和非正式環境下的科學學習的相互關系。本文主要從幾個案例來呈現在非正式環境中科學學習評價方法的多樣性。

研究者們在設計非正式科學學習經歷時，通常使用一種被廣泛認為是“黃金標準”的隨機分配原則。Lebeau及其同事[6]組織中學生到科學研究中心參觀，前提是給學生預設了目標，在目標設定的情況下學生展開自主學習。27所中學學生被隨機分配到三個實驗組，提供給第一個實驗組一副地圖讓他們自己參觀科學中心;給第二個實驗組一副地圖和一個工作單活動表，他們會被問及哪三個地方是他們最想看的，哪兩個地方不感興趣以及哪個地方是想駐留時間最久的;為第三個實驗組提供一副地圖和工作單，但是要求學生在參觀過程中提出一個問題。三個組的學生們完成了一份前后測的調查問卷，研究者在活動結束后使用隨機的、前后測的評價方法發現在參觀科學研究中心之前，為學生們提供科學研究中心環境、展品等相關信息后，會嚴重影響學生在參觀中所表現的好奇心強度，同時證明目標設定對學習者在參觀學習環境中能起到很好的維持探究和反思的作用，這與上文提到的評價三標準相契合。

非正式科學研究者經常在自由選擇的學習經驗中使用話語分析法研究文字話語來獲得個體認知過程的深度理解。Leinhardt、Tittle和Knutson[7]調查了日記作為一種記錄學習經驗的工具在博物館參觀中獲得的意義的研究。目標群眾是15名成年人，他們可以自由選擇、帶著目的性參觀任何博物館，要求在參觀結束后盡可能記錄3～5頁關于參觀的經歷。邀請專家研讀5遍日記，根據參觀的目的、環境的影響和認知過程進行編碼。通過大量的敘述性分析可以發現由參觀者在日記中所表現出來的對科學的理解依賴于參觀的目的、參觀的環境以及他們自身的認知過程。

在非正式環境中，聚焦于評價的實踐研究通常依賴于活動期間的視頻和音頻記錄，這些記錄稍后被進行分析以作為證據來證明某些技能，比如提問、說明、推理、解釋、爭論以及將概念、方法或推測運用到新的情境之中。Meisner 和 Hindmarsh [8]對錄像的一些片段進行了研究，揭示展覽是以何種方式鼓勵特定形式的合作式參與、建模以及和陌生人之間的交互。研究者使用錄像分析探究了一系列有關學習者是如何理解自然和物質世界的行為，這些行為包括與物質之間的交互以及向他人展示如何去做一件事。Stevens[9] 以及他的同事使用了博物館地面上的視頻注釋系統來促使參觀者去反思自己及他人是如何與一臺交互式科學顯示器進行交互的，同時對他們的活動與反思進行視頻追蹤以供其他人進行探索和討論，這些追蹤可以作為后續對學習進行互動分析的數據。

4結語

盡管在非正式學習領域中人們對什么是最重要的結果以及什么是最合適的評價方法存在多種不同的看法，但是對非正式學習結果性質的一些核心假設基本達成了一致。上文提到了六種學習結果，覆蓋了眾多的用以研究和理解個人學習的方法，它們從關注于認知和概念變化的方法延伸到最關注參與和身份變化的方法。

在評價科學學習前，研究者和實踐者應當問自己：評價機制與環境中的學習活動在相關方式上是否都具有相似性？情境中的學習者是否已經具有足夠的機會來學習并展現預期的結果？這兩點不明確的話，很難對學習者已經學到什么或者是非正式環境促進科學學習的有效性做出合理推斷。

參考文獻

[1] Rickinson M，Dillon J，Teamey K.A Review of Research on Outdoor Learning.[C]//London：National Foundation for Educational Research and Kings College London，2004.

[2] Bell P B. Lewenstein A W Shouse.Learning Science in Informal Environments： People，Places， and Pursuits[M].Washington DC： The National Academies Press ，2009：14-17.

[3] Rounds， J. Doing identity work in museums[J].The Curator， 2006，（2）： 133-150.

[4] Hull G A， Greeno J G. Identity and agency in nonschool and school worlds. In Z. Bekerman， N. Burbules， and D.S. Keller （Eds.）.Learning in places：The informal education reader[M]. New York： Peter Lang， 2006：77-97.

[5] Schaller D，Haley Goldman K， Spickelmei，G. Museums and the Web [M].Toronto： Archives& Museum Informatics ，2009.

[6] Lebeau R B，Gyamfi P，Wizevich K.Free-choice science education： How we learn outside of school [M]. NewYork NY：Teachers College Press，2001：133-148.

[7] Leinhardt G，Tittle C，Knutson K. Talking to Oneself： Diaries of Museum Visits EB/OL. （2006-12-19）[2014-03-19].http：//mlc.lrdc.pitt.edu/mlc.

[8] Meisner R，vom Lehn D，Heath C，Burch A，Gammon B，Reisman M. Exhibiting performance： co-participation in science centres and museums[C]//International Journal of Science Education.2007.

[9] Stevens R，Toro-Martell S.Leaving a trace： Supporting museum visitor interpretation and interaction with digital media annotation systems[C]// Journal of Museum Education，2003.

Several measures about research learning in

course of Probability Statistics

ZHANG Dongmei1，WANG Xingang2，GAO Xuefen3

（1. College of Science，Zhejiang University of Technology;

2. College of Information Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang310032，China;

3. College of Science，Zhejiang SciTech University，Hangzhou，Zhejiang310018，China）

Abstract

Investigation shows that the examinationoriented middle school education will lead to autonomous learning ability deficiency，the weakness in the initiative to explore the problem and the weakness in innovative desire. Toward the current situation，several measures about the guided learning in the course of probability statistics are puts forward，such as organizing the teaching from close to open;setting up a series of problems，which lead to teaching interaction;placing emphasis on course content correlation;encourage of the use of concept map;develping the curriculum papers composition.

Key wordsresearch learning;probability statistics;teaching model.