基于PISA對中職幼師學生科學素養的調查

何劍蘭

科學素養一直以來是幼兒教師非常重要的職業素養。新冠疫情發生以來，更加凸顯科學素養的重要性。就實際而言，中職幼師的科學素養一直以來是一個短板，并處于被忽視的狀態。基于此，本調查引用PISA對科學素養的理解，對筆者所在市的三所中職學校幼師學生的科學素養進行調查，為幼師專業課程改革提供依據。

PISA對科學素養的定義，即能應用科學知識和技能從事各種研究活動，并了解大千世界的各種奧秘。參與PISA項目評價的國家從2000年的32個，到2009年增加到63個，其中包括中國上海;2012年為65個，2015年增長到72個國家和地區正式參與，其中包括中國江蘇、廣東、北京、上海等4個省（市）。輻射范圍廣，認可程度高，因而本文借鑒PISA2015科學素養卷，借助鳥類遷移、在天氣炎熱下跑步、坡面研究、流星體和隕石坑、可持續性的漁業五個單元的試題，以及相關的評分方法，從科學的興趣、評價科學探究方法的價值和環境意識三個維度進行考查。

一、調查方法

（一）調查對象

本調查對象是河源市三所公辦中職學校二年級的150名幼師學生，包括河源理工學校幼師學生50名，河源市技師學院中職段學生50名，河源市職業技術學校幼師學生50名。

（二）調查問卷設置依據

本問卷借鑒了PISA2015科學卷其中五個單元的題目，測評框架包含三個維度：科學基本觀念、科學實踐過程、科學情境。從背景、知識、能力、態度相互關聯的四個方面去考查三個方面的科學能力，如科學地解釋現象、評價和設計科學實驗、分析數據并作出科學結論。

（三）調查問卷設置內容及計分方法

本問卷共五個單元，共18個小題，包括8個單選題、4個多選題、6個問答題。其中鳥類遷移3個問題、在天氣炎熱下跑步5個問題、坡面研究2個問題、流星體和隕石坑3個問題、可持續性的漁業3個問題。本問卷對18個問題（20個項目）用兩級計分，答對1題得1分，答錯得0分，滿分20分。同時結合問卷星平臺收集學生第13—17題共6個問答題答題情況，根據數據了解學生科學解釋科學現象、數據和證據的能力。

二、調查結果

（一）PISSA調查結果

1.“鳥類遷移”得分

問題1單選題考查學生解釋現象的能力。問題是“下列哪種解釋能最科學地闡述大多數遷徙鳥類這種行為的進化？”答案是“獨自遷徙或小群體遷徙的鳥類，存活下來并能繁衍后代的可能性較小”。選擇正確的49人，正確率為32.67%。

問題2問答題考查學生評價和設計科學實驗的能力。問題是“寫出一種可能導致志愿者對候鳥計數不準確的因素，并解釋該因素會如何影響計數”，答案是至少寫出“觀察者可能因為鳥飛太高而沒計算到”等8個備選答案中的一項。按答對計1分，答錯計0分，未答計9表示。學生本問題得分情況具體見表1。

問題3多項選擇題考查學生分析數據得出結論的能力。問題是“材料中的地圖支持下列哪個（ 些）關于金斑鵒遷徙的陳述？”答案是選擇“地圖顯示了一些金斑鵒向南方遷徙的路線與向北方遷徙的路線是不同的”和“地圖顯示了金斑鵒會遷徙到它們繁殖地或筑巢地的南方、西南方的區域越冬”兩個選項。按同樣的計分方法，學生此題得分23分，正確率為13.33%。

2.“在炎熱天氣下跑步”得分

問題1和問題2都是單選題，考查學生評價和設計科學實驗的能力。問題1“在這種條件下，跑步者會遭遇何種健康威脅？通過什么顯示出來？”答案是“脫水，通過失水量顯示出來”。按同樣的計分方法，中職生此題得分75分，正確率為50%。問題2是“在跑步過程中飲水，對跑步者發生脫水和中暑的風險會有什么影響？”答案是“飲水會降低脫水的風險，但不會降低中暑的風險”。按同樣的計分方法，學生此題得分50分，正確率為33.33%。

問題3、問題4和問題5都是單選題加問答題。問題3考查的是學生評價和設計科學實驗的能力和解釋現象的能力。問題是“當空氣濕度為60%的時候，氣溫上升會對跑步一小時后的出汗量有何影響？”答案是“出汗量上升”。按同樣的計分方法，學生此題得分88分，正確率為58.67%。問答題是“這種影響的生物學原因是什么？”答案是“學生作答時指出或暗示了汗水具有冷卻身體和調節體溫方面的功能”。學生本問題得分情況具體見表2。

問題4考查的是學生評價和設計科學實驗的能力和分析數據得出結論的能力。問題是“基于模擬，當空氣濕度為40% 時，一個人跑步一小時不發生中暑的最高氣溫是多少？”答案是“35℃”。學生此題得39分，正確率26%。問答題是“解釋這些數據如何支持你的答案”，答案是“學生指出或暗示在空氣濕度40%下，35°C是不中暑的最高氣溫，因為將氣溫從35°C升高到40°C會使跑步者中暑”。學生本問題得分情況具體見表3。

問題5考查的是學生評價和設計科學實驗的能力和分析數據得出結論的能力。問題是“你認為在空氣濕度為50%、氣溫為40℃并可以飲水的條件下跑步，安全還是不安全？”答案是“不安全”。學生此題得94分，正確率62.67%。問答題是“解釋這些數據如何支持你的答案”，答案是“學生指出在空氣濕度40%和60%下有中暑的跑者，在相同條件下空氣濕度50%有中暑的風險”。學生本問題得分情況具體見表4。

3.“坡面研究”得分

問題1考查的是學生評價和設計科學實驗的能力。問題是“在研究兩個不同坡面的植被差異時，為什么學生們在每一個坡面都放置了兩個相同的儀器？”答案是“學生指出在每個坡面使用超過一個測量儀器的科學優點，例如：對于同一個坡面的不同狀況進行校正，或增加每個坡面測量的精確度”等。學生本問題得分情況具體見表5。

問題2考查的是解釋現象的能力。問題是“根據數據，哪一個學生的說法是正確的？”答案是“學生1”。學生此題得93分，正確率62%。問答題是“請解釋你的答案”，答案是“學生指出太陽輻射量在兩個坡面之間的差異，并且/或是認為兩者在降雨量上未顯出差異”。學生本問題得分情況具體見表6。

4.“流星體與隕石坑”得分

問題1考查的是學生解釋現象的能力。問題是“流星體接近地球及其大氣層時，運動速度會加快。這是為什么？”答案是“流星體受地球的質量吸引”。學生此題得50分，正確率33.33%。

問題2考查的是學生評價和設計科學實驗的能力。問題是“行星的大氣層對于行星表面的隕石坑數量有什么影響？”答案是“越少，更少”。學生此題得24分，正確率16%。

問題3考查的是學生解釋現象的能力和分析數據得出結論的能力。問題是“給隕石坑（A、B、C）按照大到小和遠到近的順序排序”，答案是“A—C—B和C—A—B”。學生此題得58分，正確率38.67%。

5.“可持續性的漁業”得分

問題1考查的是學生評價和設計科學實驗的能力。問題是“將相應的生物放入上面合適（“”上）的蓄水池中，要保證鯧魚能得到食物，咸水流回海洋并且水質沒有發生改變”，答案是“①澡澤水草;②貝類;③鯧魚、沙蠶”。學生此題得4分，正確率2.67%。

問題2考查的是學生評價和設計科學實驗的能力。問題是“要緩解這個問題，需要在養魚場中加入下列哪一項？”答案是“更多的澡澤水草”。學生此題得66分，正確率44%。

問題3考查的是分析數據得出結論的能力。問題是“哪種做法會使養魚場具有更強的可持續性？”答案是“使用生物產生的廢物來生產燃料、運行水泵”。學生此題得39分，正確率26%。

（二）影響中職幼師學生科學素養的因素

PISA科學素養調查卷滿分20分，學生平均分5.712分，遠遠低于及格分數線。調查問卷結果顯示：中職幼師學生總體科學素養能力較低。現從中職幼師學生對科學的興趣、評價科學探究方法的價值和環境意識三個維度分析其影響因素。

1.科學興趣

在科學素養問卷中有單選題、多選題、問答題，其中多選題難度系數高于單選題，問答題是在部分單選題基礎上的解釋說明。中職幼師學生三類題型正確率分別是42.86% 、17.67%、13%，多選題正確率明顯低于單選題，這符合設題難度系數情況，但這反映中職幼師學生解釋問題的能力和對待科學的態度差。問卷數據表明，中職幼師學生的科學興趣低下。具體表現在，科學相關課外書閱讀量低、科學類節目關注度低，提高科學知識和技能的主動性較低。

2.評價科學探究方法的價值

本研究科學素養測試五個單元中，每個單元都有提供科學背景和相關圖表數據供學生參考，學生對相關證據不重視，觀察不仔細。例如“鳥類遷移”單元中，只有問題3提供了“秋天金斑鵒向南遷徙的路線圖”以及圖表說明，學生本問題正確率是13.33%。“在炎熱天氣下跑步”中五個問題，每個問題都需要根據圖表中的數據判斷來作答。問題5中的問答題提出請對“你認為在空氣濕度為50% 、氣溫為40℃并可以飲水的條件下跑步，安全還是不安全？”做出解釋。能根據提供的數據進行推斷并解釋回答正確的學生占4.67%。回答錯誤的學生中，70%以上認為不知道或憑感覺。這反映中職幼師學生科學探究中利用證據檢驗正確性的批判能力較差。

3.環境意識

本研究科學素養測試中，“可持續性的漁業”是針對保護海洋環境，研究增強漁業的可持續性發展的單元，分別從理解“三個蓄水池組成的實驗養魚場設計圖”運作原理、四種海洋生物在蓄水池中的作用，海洋環境保護意識三個層面設計了三個問題。本單元中職幼師學生正確率是24.22%，這體現了中職幼師學生環境意識弱。

三、結語

調查問卷進一步反映了中職幼師學生科學素養低下的問題，闡述了中職幼師學生科學教育被“被忽視”的現狀，也表明了作為中職幼師培養者，對此問題的重視度不夠。作為一名學前教育專業教師，面對學生科學學習目標不明確、學習態度不端正、學習方法單一等問題，必須思考如何破解這些問題，從而引導學生明確科學學習目標，端正科學態度，掌握科學探究的方法，了解必要的科學知識和歷史，提升中職幼師學生科學素養水平。同時肩負起提高幼師學生科學素養與掌握幼兒科學教育教學能力的雙重任務，為中職幼師科學教育教學探索改革創新之路，這是一個極具實踐意義并值得深入研討的問題。

責任編輯 陳春陽