高中物理教師科學觀調查分析與啟示*

黨 越

(遵義市教育科學研究院 貴州 遵義 563000)

石 紅

(貴州師范大學物理與電子科學學院 貴州 貴陽 550000)

師生良好的科學觀，不僅能幫助學生建構清晰的科學概念，也可以培養學生正確的科學態度與責任感.教師的教學行為受自身的教學觀念支配，高中理科教師正確的科學觀對于學生學習科學有著重要的意義.近年來，隨著新一輪高中課改的到來，我國陸續頒布、修訂高中各科課程標準.其中，高中物理課程標準明確將科學本質作為學科課程目標以及學生物理核心素養的重要組成.

一直以來，我國關于科學觀念教育的研究主要集中在有關科學觀念調查量表的設計、相關科學觀念課程的開發、師生科學觀念水平的調查等[1～4].雖然相關研究歷經20多年，但高中物理教師科學觀念是否得到改善，必須進行針對性的實地調查，以期為新一輪的高中課程改革提供參考依據.

1 研究內容與方法

(1)調查工具

本次教師科學觀水平的調查研究量表根據美國薩拉爾大學梁玲博士的SUSSI量表改編而成[5].該量表采用里克特5點式問卷形式，內容由科學理論的改變、社會對文化科學的影響、科學研究中的想象力和創造力、科學定律和科學理論、觀察結果的特征、科學研究的步驟6個維度組成.將總量表得分80分、分量表得分13.5分列為中間分數，高于中間分數表示該教師具備良好的科學觀念,得分低于中間分數表示該教師科學觀念陳舊、不合格.

(2)調查對象

選取西南地區教育、經濟較好的某市15個縣(區、市)，46所普通高中學校245名物理教師為調查對象.樣本基本情況見表1.

表1 調查樣本基本情況

(3)調查量表的信、效度和區分度分析

正式調查前隨機抽選兩所學校，發放量表127份，回收量表127份.剔除無效量表6份，剩余有效量表121份.利用SPSS22.0軟件對量表各項指標進行分析驗證.得出該量表Cronbach′s α系數為0.850，說明該量表具備良好的信度.

采用因子分析檢驗該量表的結構效度.特征值大于1的因子有6個，從第1個因子到第6個因子特征值分別為5.559,2.950,1.470,1.277,1.144,1.109，分別占比23.162%, 12.290%, 6.126%, 5.322%,4.767%,4.622%，6個因子可以解釋總變異數的56.289%，與該量表6個維度相吻合，說明該量表具備良好的結構效度.

將成績在前27%的問卷列為高分組，后27%的問卷列為低分組.采用獨立樣本T檢驗對高、低分兩組的平均分同質化差異情況進行區分度分析.高、低分組顯著性概率值P=0.00<0.05，存在顯著性差異，說明該量表具備良好的區分度.

2 調查結果與分析

2.1 高中物理教師科學本質觀水平整體情況

從表2和圖1可知，在參與調查的245名高中物理教師中，科學觀念總體得分以及社會對文化科學的影響、科學定律和科學理論、觀察結果的特征、科學研究的步驟這4個分維度得分分別為78.28,13.38,10.29,12.82,13.28，均低于中間分數.在第4,7,13,14,15,19,20,21題的均值得分在3分以下，僅有40.0%的教師得分在80分以上.以上數據說明高中物理教師科學觀念水平不高，對科學的本質缺乏準確了解.

圖1 總分頻次分布圖

表2 高中理科教師科學本質觀水平整體情況

各維度水平高低依次為科學研究中的想象力和創造力>科學理論的改變>社會對文化科學的影響>科學研究的步驟>觀察結果的特征>科學定律和科學理論.

進一步分析表3可知，在科學理論的改變維度，有50.60%的教師認為建立在準確地實驗基礎上的科學理論是不會改變的，有21.60%的教師對此不確定.這說明有72.2%的教師對科學的發展性缺乏了解.實際上，科學知識是動態發展的，已有的實驗數據也可能會被新的科學理論所解釋.

在社會對文化科學的影響維度，有62.00%的教師認為全世界的科學家都以相同的方式進行科學研究，因為科學是不因社會文化而異的，有11.8%的教師對此不確定.這說明有73.8%的教師對科學、社會、文化之間的關系缺乏了解.科學家作為社會的一份子，他們的價值觀肯定會受到政治、經濟、文化方面的影響，從而影響科學研究的方式.

在科學定律和科學理論維度，有80.4%的教師認為科學理論本來就存在于自然界中，是科學家們在科學探究中將其挖掘出來，有8.2%的教師對此不確定.這說明絕大部分教師對科學知識具備主觀性、創造性不了解.有51.8%的教師認為科學理論被反復證實，就會成為定律，20.00%的教師對此不確定.可見，絕大多數教師無法區分科學定律和科學理論之間的關系.實際上，科學定律與科學理論是屬于兩種不同類型的知識，前者描述的是兩個或多個科學概念之間的關系，后者是解釋各種科學事實或規律的.兩者是不能進行轉換的.

觀察結果的特征維度的特點表明大多數教師對科學研究具有經驗性，對科學知識的產生由創造性思維和科學方法共同作用的相關科學本質知識缺乏了解.實際上，任何實驗觀察都受一定理論或理論上的傾向的影響,觀察不可能發生在理論之前.所以,不同的科學家即使觀察到相同的實驗現象,也可能得到不同的實驗結果和數據.

在科學研究的步驟維度方面，結果表明，有83.3%的教師認為在形成和驗證理論時，科學家應該按照通用的的科學研究程序進行,有9.0%的教師對此表示不確定.實際上，科學研究方法的多樣性決定了并不是所有的科學研究都應該按照通用的研究范式進行.

2.2 不同類別高中物理教師科學觀念水平差異分析

采用單因子多變量分析方法分別對性別、層次、教齡、職稱對高中物理教師科學觀念水平的影響進行分析，見表4和表5.

表5 不同教齡、職稱理科教師科學本質觀水平表

表4的數據表明，男性與女性物理教師科學觀念水平均值分別為78.82和75.91，均值差異系數為0.03(P<0.05).說明不同性別的物理教師對科學本質不了解，科學觀念水平存在明顯差異，進一步分析可知，高中男、女物理教師在科學研究的想象力和創造力維度差異明顯，與女性教師相比，男性教師均分高出1.19分.

一、二、三層次高中物理教師科學觀念水平得分分別為78.67，78.01，78.32，均值都沒有達到80分的合格了解水平，說明各層次學校教師對科學的本質還不了解.各層次顯著性差異系數為0.93(P>0.05)，沒有顯著性差異，說明各層次高中學校物理教師科學觀念水平幾乎相同，高中物理教師的科學觀念水平，不隨著任教學校的不同而不同.

表5的數據表明，不同教齡、職稱的教師科學觀念水平均值都未超過80，均值差異系數分別為0.41和0.72(P>0.05)，說明不同職稱、教齡教師科學觀念水平沒有顯著性差異，對科學本質均不了解.

3 結論與啟示

3.1 結論

(1)高中物理教師科學觀念水平有待提高

有60%的物理教師科學觀念水平得分未超過80，全體物理教師科學觀念水平得分為78.28.特別是對科學定律和科學理論方面的知識尤為欠缺，與中間分值相比少3.21分.可見，高中物理教師科學觀念處于較低水平，這與之前國內類似研究結論相同.調查結果表明，盡管國內對于教師科學觀念的相關研究已開展20年，但在物理教師科學觀念水平提升方面，效果并不明顯.一直以來，受高考升學壓力的影響，絕大多數教育管理部門、高中物理教師注重對學科試題、教材分析、班級管理策略等方面的研究，往往忽視科學觀念對于學生科學素養形成的重要意義，使得提升教師科學觀念的相關策略無法得到落實.

(2)高中男女物理教師科學本質觀存在顯著性差異

高中男性物理教師比女性物理教師科學觀念水平均分高2.91，存在顯著性差異.具體來說，男、女理科教師在科學研究中想象力和創造力存在顯著性差異.值得注意的是，這與文獻[4]的調查結論有所不同.其中原因可能是:

1)調查樣本不同.較與之前調查，本次調查樣本量大，涉及學科面廣，調查樣本更具代表性.

2)科學本質觀的性別差異.在對科學研究的看法上，男性教師相較于女性教師，更富有創造力和想象力，更傾向于打破常規思維進行科學研究.女性理科教師則更注重科學研究過程中的規范性與嚴謹性.

3)高中物理教師科學觀念水平與學科、學校、教齡無關.

不同學科、學校、教齡的高中物理教師均對科學本質缺乏了解，科學觀念水平無顯著性差異.說明，高中理科教師科學觀念水平的高低，不隨學校層次、所在區位、任教時長有所改變.

3.2 啟示

(1)轉變教育評價理念

各級教育管理部門應通過改進行政考核評價機制，助力破解社會“唯分數”論的不良教育評價氛圍.應引導一線教育機構認識科學本質教育的實際意義，重視師生科學觀念這類難以量化評價的科學教育內容，促進高中理科教師課程價值觀從單一的重學科知識、習題講解，輕學生科學素養培養的觀念，向多維的課程價值觀念轉變.

(2)培養教師正確的科學本質觀念

完善教師科學本質的相關知識結構，引導高中理科教師認識科學本質觀對于學生學習科學的重要價值.各級教研機構應改良傳統的教研方式，通過舉辦系統的科學哲學相關專題講座，使高中物理教師傳統的科學本質觀向建構主義科學本質觀轉變，從而改變教師的教學行為與方式，提升學生的科學本質觀.

(3)重視課程標準在學科教學中的作用，改變教師的教學行為

課程標準作為學科教學開展、評價、改革的重要依據，在學科教學中起到統領作用.隨著我國科學本質教育的發展，2017版高中物理課程標準已將科學本質教育作為學科課程目標之一，這較以前已經是長足的進步.但目前教學一線仍有不少教師對課標重視不夠.各級教育管理部門應大力引導教師重視課標、研讀課標，將課程標準對于科學本質教育的要求落到教學實際，做到教、學、評與學科課程標準一致.鼓勵教師深挖教材中適合科學本質觀培養的學科內容，采用HPS教學模式，開展以培養學生科學本質觀為目的的聽、授、評課等相關主題教研活動.