青少年心目中科學家形象與其科學從業意愿的相關性研究*

張路遙 張正嚴

1.西南大學科學教育研究中心

2.西南大學教師教育學院

0 引言

黨的十八大提出實施創新驅動發展戰略，強調科技創新是提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐，必須擺在國家發展全局的核心位置。黨的十九大報告指出，加快建設創新型國家。加強國家創新體系建設，強化戰略科技力量。建設創新型國家必須從青少年抓起。2018 年，習總書記在兩院院士大會上指出：要讓科技工作成為富有吸引力的工作、成為孩子們尊崇向往的職業。青少年作為未來科技發展的主力軍，可以給科學事業的發展帶來豐富的新鮮活力，而這同時也是促進社會發展的動力。因此，對青少年科學從業意愿的研究，對促進社會生產力和生產水平的發展，對提高青少年社會認知水平和進行職業生涯規劃的能力，都有著非常重要的意義。

部分研究者在分析青少年科學從業意愿的影響因素時已經發現了學生心目中的科學家形象的重要性。比如，Dewitt J,Archer L,Osborne J 等人（2011）發現，學生對科學的期望最強烈的預測來自于父母對科學的態度、對學校科學的態度、科學中的自我概念、科學家的形象以及校外與科學相關的活動[1]。國內也有石長慧、王卓妮、趙延東（2015&2017）等人，以及高天曉等人（2019）在研究中發現，對科學家的認識和評價對一個人的科學從業意愿有著非常重要的影響作用[2-4]。但是目前，還沒有相關研究專門針對我國青少年心目中的科學家形象與其科學從業意愿的關系。因此，本研究將針對青少年心目中科學家形象與其科學從業意愿，通過自編科學家內、外在形象量表和改編的科學從業意愿量表進行調查，探索兩者之間的相關性。

1 文獻綜述和假設

青少年心目中的科學家形象，是指青少年根據自己的知識經驗與評價尺度，對科學家個體和群體特征的認識、評價和期待?？蓪⒖茖W家形象分為外在形象和內在形象：科學家外在形象，是指科學家的外表容貌、服飾裝扮、工作場景等可被社會公眾以視覺方式感知的形象姿態；科學家內在形象，是指社會公眾對科學家個體知識、能力、素質、情感、道德和性格特征以及職業群體的工作價值、工作特性、生活狀態等的認識、評價和期待[5]。國內最早關注到科學家形象在教育教學中作用的是學者張正嚴（2007）[6]。蒙本曼等人（2018）、蔡雨坤等人（2021）、舒剛等人（2021）也探究了科學家形象的建構對青少年的教育影響[7-9]。伍新春等人（2010&2012）[10-11]、張正嚴等人(2011&2020)[12，5]、季嬌等人（2014）[13]對中小學生的科學家形象進行了理論探討和調查研究。研究表明：與國外類似，我國中小學生心目中的科學家也存在著刻板印象，同時也存在不同文化背景下的差異性。此外，還有學者楊潔瓊（2013）、張楠等人（2014）、高瀟怡等人（2016）、吳棟華（2017）、劉文佳（2017）、周娜（2017）、周晴等人（2017）、彭銑洪（2018）、覃麗珠（2020）、徐素田等人（2021）、劉秀英等人（2021）、殷雅熙等人（2021）、溫蓓蕾等人（2021）也對青少年心目中的科學家形象進行了研究和探討[14-26]。

從業意愿是指社會成員選擇從事某種職業的傾向性態度。關于職業選擇的意向、偏好、行為及其影響因素，國內外開展了諸多研究。自帕默等人在20世紀40 年代開始對職業期望的研究以來，學者們對職業期望的定義、形成、發展、職業期望與未來職業發展的關系，以及如何受種族、性別、家庭社會背景等因素的影響展開了深入研究[27-29]。

本研究基于張正嚴（2020）的研究框架，將科學家形象劃分為內在形象和外在形象[5]，探究青少年心目中的科學家形象與科學從業意愿的相關性。在本研究中，使用的科學家形象研究框架如表1 所示，并提出假設：

表1 科學家形象研究框架

H1：科學家內在形象與青少年的科學從業意愿正相關。

H2：科學家外在形象與青少年的科學從業意愿正相關。

2 研究方法

2.1 被試

本研究借助問卷調查法探討青少年心目中的科學家形象與其科學從業意愿的關系，為避免練習與疲勞效應，在整個研究的不同階段選取了不同的被試。

在問卷編制過程中，首先選取了22 名高中生進行訪談，以獲取編制科學家內在形象語義差異量表的詞對素材和編制科學家外在形象李克特量表的語句素材；接著對收集的詞對素材和語句素材進行篩選時，選取了348 名高中生和130 名初中生，其中高中生回收有效問卷314 份，初中生回收有效問卷112 份，問卷有效回收率分別為90.2%和86.2%；最后選取281名高中生和130 名初中生對改編的科學家從業意愿量表以及修訂后的科學家內在形象語義差異自編量表、科學家外在形象李克特自編量表進行預測，其中高中生回收有效問卷269 份，初中生回收有效問卷127 份，問卷有效回收率分別為95.7%和97.7%。

在正式測量過程中，依據方便取樣在河南省7個城市的8 所學校內發放問卷共3 033 份，剔除學生人口信息不完整或帶有未作答題項的問卷后，共計有效回收問卷2 474 份，問卷總有效回收率為81.6%。

2.2 工具

2.2.1科學家內在形象語義差異量表

采用自編的《科學家內在形象語義差異量表》，量表包括科學家的心理特征（認知和情感）以及行動特征（工作和生活）。量表編制的過程如下：

1）收集語義差異量表所需的形容詞對。從文獻研究和訪談編碼中進行收集：

①收集和人物形象研究有關的文獻和量表，進行分析整理，提取出可以應用于評價科學家內在形象的詞語；

②隨機訪談22 名普通高中在校生，請他們談論自己對科學家內在特點的認識或想象，對訪談結果進行編碼，提取出可以應用于評價科學家內在形象的詞語。將這兩方面收集到的詞語，依據語義的相似性進行歸納，最終收集到158 個形容詞。根據語義差異量表的特點，查閱《現代漢語詞典》，找出這些形容詞的反義詞。請來四名教育學研究生依據形容詞對是否屬于認知、情感、工作、生活對初始問卷進行評價和判斷。根據評價意見和建議，刪除67 對不符合的詞對，最終形成有91 對形容詞對的科學家內在形象語義差異初始量表。問卷采用5 點計分，數字“1”代表傾向于認為左邊的詞最符合自己的觀點，“3”代表觀點是中立的，“5”代表傾向于認為右邊的詞最符合自己的觀點。

2）試測、分析和篩選詞對。

選取348 名高中生和130 名初中生進行首次試測，共回收有效問卷426 份。剔除題分與問卷總分相關系數低于0.35 的項目，得到了包含有26 對形容詞對的科學家內在形象語義差異修訂量表。

3）再次測試、分析和篩選詞對。

選取281 名高中生和130 名初中生進行二次測試，共回收有效問卷396 份。剔除題分與問卷總分相關系數低于0.35 的項目，最終得到了包含有17 對形容詞對的科學家內在形象量表（如表2 所示）。

表2 科學家內在形象語義差異量表

經SPSS25.0 和Mplus8.3 軟件計算，四個二級維度“生活”“工作”“情感”“認知”的一致性系數分別為0.946、0.813、0.639、0.735，兩個一級維度“心理特征”和“行動特征”的一致性系數分別為0.943、0.743，量表的總體一致性系數為0.877，表明量表的信度可靠。驗證性因子分析如表3 所示，絕對擬合指數x2/df 在2.0 到5.0 之間，近似誤差指數RMSEA低于0.08，相對擬合指數CFI、TLI 大于0.9，表明該量表的結構效度符合測量學要求。

表3 科學家內在形象的模型驗證結果

2.2.2科學家外在形象李克特量表

采用自編的《科學家外在形象李克特量表》。量表包括科學家的外表特征和工作環境兩個維度。量表編制的過程如下：

①收集和人物形象研究有關的文獻和量表，進行分析整理，提取出可以應用于評價科學家外在形象的語句；②隨機訪談22 名普通高中在校生，請他們談論自己對科學家外在特點的認識或想象，對訪談結果進行編碼，提取出可以應用于評價科學家外在形象的語句。將這兩方面收集到的語句，依據語義的相似性進行歸納，最終收集到33 條語句。請來四名教育學研究生依據語句是否屬于外表特征、工作場景對初始問卷進行評價和判斷。根據評價意見和建議，刪除14 條不符合的詞句，最終形成有19 條語句的科學家外在形象李克特初始量表。問卷采用5點計分，數字“1”代表“非常同意”語句的觀點，“3”代表“不確定”，“5”代表“很不同意”語句的觀點。

2）試測、分析和篩選語句。選取348 名高中生和130 名初中生進行首次試測，共回收有效問卷426份。剔除題分與問卷總分相關系數低于0.35 的項目，得到了包含有9 條語句的科學家外在形象李克特修訂量表。

3）再次測試、分析和篩選語句。選取281 名高中生和130 名初中生進行二次測試，共回收有效問卷396 份。經過數據分析后，每個題項均符合要求，最終得到了包含有9 條語句的科學家外在形象量表（如表4 所示）。

表4 科學家外在形象李克特量表

經SPSS25.0 和Mplus8.3 軟件計算，兩個維度“外貌特征”“工作場景”的一致性系數分別為0.807、0.850，量表的總體一致性系數為0.808，表明量表的信度可靠。驗證性因子分析如表5 所示，絕對擬合指數x2/df 在2.0 到5.0 之間，近似誤差指數RMSEA接近0.08，相對擬合指數CFI、TLI 大于0.9，表明該量表的結構效度可以接受。

表5 科學家外在形象的模型驗證結果

2.2.3青少年科學從業意愿量表

采用對路易絲·阿切爾（Louise Archer）等人編制的量表進行改編的《青少年科學從業意愿量表》[30]，改編后的量表包含4 個題項，對青少年科學從業意愿的不同程度進行測量，量表的α 系數為0.907。

2.2.4統計工具

在自編量表的編制過程中，使用SPSS25.0 軟件對科學家內、外在形象進行探索性因子分析，使用Mplus8.3 軟件對科學家內、外在形象進行驗證性因子分析。

在問卷正式測量過程中，使用Mplus8.3 軟件對問卷結構效度進行檢驗。使用SPSS25.0 軟件對問卷進行信度檢驗；兩組人群的分數差異比較采用獨立樣本T 檢驗，多組比較采用（主體間）單因素方差分析；采用Pearson 相關分析考察青少年心目中的科學家形象與其科學從業意愿的相關性；最后使用SPSS25.0 軟件的多元線性逐步回歸分析構建青少年心目中的科學家形象對其科學從業意愿影響的逐步回歸模型。

以人為本理念的貫徹實施是衡量高校思政工作水平的重要依據之一。學生是思政工作的服務者和工作對象，只有學生切實從中受到益處，才能體現思政工作的價值，因此以人為本理念對思政工作具有價值判斷作用。在評判中，要重視學生對思政工作的反饋，以學生的意見來改進工作，同時不能忽視思政工作培養社會主義事業建設者的最終目標，并以此為準則來衡量工作水平。

3 結果

3.1 不同特征青少年的科學從業意愿得分比較

不同特征青少年的科學從業意愿的得分如表6所示，青少年的科學從業意愿普遍不高。由獨立樣本T 檢驗可知青少年的科學從業意愿具有明顯的性別差異，男生的科學從業意愿高于女生。

表6 不同特征青少年的科學從業意愿得分比較

通過主體間單因素方差分析可知，青少年的科學從業意愿隨學段的不同而不同?？傮w上而言，小學（5～6 年級）和初中的青少年在科學從業意愿的得分上沒有明顯差異，但高中的青少年科學從業意愿得分顯著低于初中的青少年，也顯著低于小學（5～6 年級）的青少年。

3.2 不同特征青少年的科學家形象得分比較

不同特征青少年的科學家形象得分如表7 所示，通過獨立樣本T 檢驗可知除情感、心理特征、內在形象和外貌特征以外，青少年心目中的科學家形象各維度具有明顯的性別差異。其中，男生對科學家生活、工作、行為特征、工作場景和內在形象的評分顯著高于女生；女生對科學家認知方面的評分顯著高于男生。

表7 不同特征青少年的科學家形象得分比較

通過主體間單因素方差分析可知，不同學段的青少年對科學家情感、認知、心理特征和外在形象的認識沒有明顯差異；青少年對科學家生活、工作、行為特征、內在形象、外貌特征和工作場景的認識具有明顯的差異。其中，青少年對科學家生活、工作、行為特征和內在形象的評分隨學段的提升而明顯降低；小學（5～6 年級）和初中的青少年對科學家外貌特征和工作場景的評分沒有明顯差異，但高中青少年對科學家工作場景的評分顯著高于初中的青少年；初中青少年對科學家外貌特征的評分顯著高于高中的青少年。

3.3 青少年心目中的科學家形象與其科學從業意愿的相關性分析

通過皮爾遜相關性分析，如表8 所示，青少年對科學家內在形象和外在形象的評分之間存在顯著的正相關關系，r=0.09，p＜0.01；青少年對科學家內在形象的評分和科學從業意愿得分之間存在顯著的正相關關系，r=0.24，p＜0.01，具體而言，行為特征與科學從業意愿得分之間存在顯著正相關：r=0.27，p＜0.01，心理特征與科學從業意愿得分之間存在顯著正相關：r=0.11，p＜0.01；青少年對科學家外在形象的評分和科學從業意愿得分之間存在顯著的正相關關系，r=0.05，p＜0.05，值得注意的是，外在形象中的工作環境與科學從業意愿得分不相關：r=0.04，p＞0.01，僅有外貌特征與科學從業意愿得分之間存在顯著正相關：r=0.12，p＜0.01。

表8 青少年心目中的科學家形象與科學從業意愿之間的相關性

總體而言，除了青少年對科學家工作環境的認識與他們的科學從業意愿不太相關以外，青少年對科學家各個方面的認識都會或多或少地對其科學從業意愿產生一定影響。由此，可認為本研究的原假設H1 和H2 成立，即：科學家內在形象與青少年的科學從業意愿正相關，且科學家外在形象與青少年的科學從業意愿正相關。

3.4 青少年心目中的科學家形象對其科學從業意愿影響的逐步回歸模型

由于在青少年心目中的科學家形象與其科學從業意愿的相關性分析階段排除了外在形象中“工作場景”這一維度，我們接著將青少年心目中的科學家形象與其科學從業意愿進行相關性分析后得到的科學家形象五個方面（內在形象中的生活特征、工作特征、情感特征、認知特征，以及外在形象中的外貌特征）與科學從業意愿進行線性逐步回歸分析，試圖找出這五個方面在作用于科學從業意愿時相關性較大的因素，排除混雜因子的干擾作用。

經過計算，最終有四個因素“生活特征”“工作特征”“情感特征”“外貌特征”進入了回歸模型當中，而“認知特征”因素在參與計算時由于回歸系數顯著性概率值大于0.05，引入模型后偏回歸平方和變化不顯著，所以未能引入最終的線性回歸模型。最終形成的模型分析結果如表9 所示。F=55.657，P＜0.01，意味著此模型中的自變量能夠顯著影響因變量，回歸模型的存在非常有意義。進入模型的4 個變量（生活特征，工作特征，情感特征，外貌特征）之間不存在多重共線性，VIF 全部小于5，意味著本次的運算結果準確可靠?；谝陨戏治?，得出自變量和因變量之間的標準化回歸方程：

表9 多元逐步回歸分析結果

科學從業意愿=0.164*生活特征+0.127*工作特征+0.068*情感特征+0.050*外貌特征

但值得注意的是，排除掉“認知特征”這一變量后，剩余4 個變量構成了最終模型，但擬合度只有8.3%，意味著逐步回歸模型引入的4 個自變量只能解釋“科學從業意愿”的8.3%。這說明除了科學家形象之外，還有其他更重要的影響因素。

4 討論

本文借助自編科學家內、外在形象量表和改編的青少年科學從業意愿量表，對小學（5～6 年級）、初中及高中的青少年進行調查研究，探索青少年心目中科學家形象與其科學從業意愿之間的相關性。由此得到以下四點結論和反思：

4.1 青少年心目中科學家形象與其科學從業意愿的性別差異

青少年科學從業意愿具有明顯的性別差異，期望從事科學相關職業的男生比女生多。這與以往人們印象中的“男生更傾向于選擇理科，女生更傾向于選擇文科”相似，但這同樣也為未來科學領域的性別失衡帶來一定的隱患。

究其原因，我們可以從青少年心目中科學家形象的性別差異中揣其端倪。在調查中發現，男生對科學家生活、工作方面的行為特征以及科學家工作場景的印象和評價較高，他們更多地認同科學家“日常生活有趣”“會鍛煉身體”“朋友多”“會照顧自己生活”“工作有趣”，而女生在這些方面卻與之相反，使得科學相關職業在男生眼中更具吸引力。相比之下，女生對科學家認知方面的評分顯著高于男生，她們更多地認同科學家需要“解決問題”“嚴謹”“觀察細致”“專注”“敢于創新”“細心”“有毅力”，這些無形中加重了女生對科學相關職業難度和辛苦程度的印象。

4.2 青少年心目中科學家形象與其科學從業意愿的學段差異

學生在青少年時期的心理發展是迅速且重要的。隨著生理的成熟和心理認知的發展，他們對各種職業的認知以及對自己未來職業的規劃也會產生相應的變化。凱瑟琳·福爾摩斯（Kathryn Holmes）等人的研究指出，隨著年齡的增長，學生會更加渴望從事STEM 職業[31]。詹妮弗·德威特（Jennifer Dewitt）等人的縱向追蹤研究發現，完成調查的9 319 名六年級學生中有727 名(7.8%)屬于具有強烈科學理想的群體，而在九年級完成調查的4 600 名學生中，則有392 名(8.5%)學生屬于具有強烈科學理想的群體[30]。這說明國外青少年的科學從業意愿隨學段的增長而提高。

與國外已有的研究發現不同，本研究中的高中青少年心目中科學家形象和科學從業意愿的得分低于其他兩個學段的青少年。青少年心目中科學家形象的學段差異可能是由于高年級學生接觸了更多的邏輯推理方法、嘗試了一定程度的科學探究過程，對科學家的認識不再僅僅停留于對他們偉大貢獻的崇拜上，而是更加了解科學相關工作的嚴謹和繁瑣；另一方面，隨著年齡的增長和媒體接觸面的增大，學生對事物的認識不再單一化，他們了解到的科學家和科學事業不再局限于課本當中所描述的片段。

4.3 科學家的內在形象對青少年的科學從業意愿更有影響力

根據調查發現，青少年的科學從業意愿與科學家的內在形象相關度更高。一方面，青少年學生更易受到科學家內在形象的影響，尤其是科學家生活和工作方面的行為特征。學生們對于未來職業的期待不僅會考慮到自己對社會、對他人的貢獻，也會考慮到自己的生活需求。因此，適當地向青少年展現科學家們的生活方式，能夠幫助學生結合自己實際情況，做出適合自己的選擇。另一方面，雖然在編制科學家形象量表的訪談過程中，部分學生表示科學家的外貌不是時髦光鮮的，比如“頭發比較少”“著裝簡單”，但在問卷調查階段的分析表明學生們并不容易由于科學家外貌上的“不完美”而影響到其科學從業意愿的形成。并且，由于科學家內在形象對于學生們的榜樣作用，學生們通過社會觀察學習就能夠受到科學家優秀內在形象的正面影響，從而提升他們的科學從業意愿。

4.4 提升青少年科學從業意愿的教育策略

青少年對科學家形象的認識與其科學從業意愿具有較強的相關性，因此，為幫助學生建立對科學相關職業的興趣和向往，可以在教育教學活動中向學生展現出全面的、鮮活的科學家形象。除了通過課本、課外讀物等媒介向學生介紹科學家的人物事跡和人物精神以外，還可以給學生創設更多與科學家互動或模擬參與科研活動的親身體驗機會。例如，凱特琳·加蘭特（Caitlyn Gallant）等人的研究調查了為期兩天的科學會議對高中生關于STEM 的興趣和上大學的信心的影響[32]。吉多·馬克蘭斯基（Guido Makransky）等人研究了沉浸式虛擬現實（IVR,Immersive Virtual reality）實驗室模擬如何增加中學（13～16 歲）和高中（17～20 歲）學生的科學興趣和職業抱負，結果表明：基于IVR 的學習經驗可以顯著提高學生對科學主題的興趣；基于IVR 的模擬使13～16 歲的女學生在測試前到測試后對科學的渴望顯著增加[33]。斯科特·帕蒂森（Scott A.Pattison）等人的研究設計了一系列的家庭科學親子互動，來提高孩子的科學興趣[34]。

此外，本研究中的逐步回歸模型中可見科學家形象只是青少年形成科學從業意愿的部分原因，青少年形成科學從業意愿的過程中還有眾多社會因素和個體差異產生影響。國內石長慧等人（2015&2017）研究了關于青少年從事科學職業的意愿和影響因素、公眾從事科學職業的意愿及影響因素。他們發現，青少年科學從業意愿的影響因素，認為是否參加科技活動相關社團，社會網絡中是否有科學家，以及對科學家職業的社會貢獻、社會聲望和職業權力的評價對公眾的從業意愿影響最為顯著[2-3]。針對眾多影響青少年科學從業意愿的因素，可以有更進一步的調查研究或教育教學實驗進行逐一探究。