科学素养培养中男女生表现差异性的分析——基于PISA科学素养测评的研究与思考

1、科学素养培养中男女生表现差异性的分析基于PISA科学素养测评的研究与思考外国中小学教育2012年第3期培养中男女生表现差于PISA科学素养测评的陆真沈书君摘要:本文对国际学生评价项目(PISA)学生科学素养出现男女生差异做了总体性,科学本质和科学知识等维度的分析.并用相关PISA原题对我国230名学生进行了化学科学素养的测试,做了一致性判断与解析.从学习策略,自我效能感差异和课程资源等方面剖析出现性别差异的缘由.提出了关注学习策略的引导,树立女性学习的自信心和增加科学课程资源中女性材料的教学建议,以期使我国的科学素养培养与国际接轨,达到所有学生共同发展之目标.关键词:科学素养测评;性别差异;学

2、习策略;自我效能感;课程资源作者简介:陆真/南京师范大学教师教育学院,课程与教学研究所教授,博士(南京210097)沈书君/常州外国语学校教师,南京师范大学教师教育学院硕士研究生(常州213017)初中学生在义务教育阶段的科学课程中的学习成就,形成的科学素养和科学态度,将对他们未来专业学习方向或就业之路产生重大影响.为此,许多国家越来越关注15岁学生科学素养的培养过程和其中出现的性别差异现象.l997年起,经济合作与发展组织(OECD)开始在国际学生评价项目rPISA)中考查15岁学生数学素养,科学素养和阅读素养的同时,也关注测评中男女生在科学素养达成中表现的差异性,来分析与了解科学教育中存在

3、性别差异的原因,为男女生共同发展提供数据和教学支持.我国继台湾,香港,澳门地区之后,上海市于2009首次参加了PISA的评估,在各项素养测试中的成绩均名列第一,引起全世界的关注.一,PISA科学素养测评部分的性别差异1,男女生在科学素养总评中的表现t(1)男女生的总体表现差异相对较小通过PlSA2006fnPISA2009关于科学素养测评成绩的数据可以看出,男生和女生总体平均成绩相近,我国参与测评的上海,香港,澳门和台湾地区I的男女生总体表现差异相对较小,2006年男生比女生平均高出7分,而2009年两者平均差异几乎为0分(见下页表1).(2)同一学校男女生的表现差异较大在PISA2006中,

4、学生在科学上的表现性别差异数据显示,在大多数国家单个学校里的性别差异要比所有学校的总体性别差异大得多.如在法国,总体上男性没有优势,但是在单个学校里男女生却有20分的差距.在德国和斯洛伐克,总体上男性并没有优势,但是在单个学校里男女生有17分的差距.比利时,捷克和意大利等国家也是如此,男性总体无优势,在单个学校里分别有1318分的差距.数据显示,在大部分国家女生埘更优质学术教育的参与度要高于男性.在这个情况下,即使男生在现行学校和教育体制下相对于女生有优势,也会山于女生对更优质学术教育的较高参与度而被一定程度地掩盖.本文系江苏省教育科学十一五规划课题:高lIl新课程(化学)实践小教学策略,模式

5、和优秀案例的研究(课题批准号:D/2006/01/093)和南京师范大学教学改革研究课题(2008年)"本科师范生教学设计与实施能力培养体系研究与实践"的研究成果.20.陆真沈书君:科学素养培养中男女生表现差异性的分析基于PISA科学素养测评的研究与思考表l:男女生在PISA2006:tlPISA2009科学素养总评中的表现(分)12113PISA2006分值差PISA2009分值差男女(男-女)男女(男一女)OECD平均50l49925015010上海574575.1香港54653975505482澳门5135094510512.2台湾5365297520521.12,男

6、女生在科学能力维度中的表现(1)不同的能力水平PISA2006学素养测评将科学能力分为6个不同的水平,其中低于等级2(即低于等级1和等级1)的为低能力水平,等级5以上(即等级5和等级6)的为高能力水平,OECD和我国参与测评地区男女生在不同能力水平的人数百分比分布情况见表2.表2:男女生在不同能力水平的人数百分比分布f%1'从表2可以看出,就OECD平均而言,低于等级2的男生人数百分比(23.0%)要高于女生(20.8%),而等级5以上的男生人数百分比(12.4%)也高于女生(11.1%1,说明总体而言,男生在较高等级中的表现要优于女生,且男生相比女生两极分化较大,我国香港,澳门和台湾

7、地区的测评数据同样如此.(2)三个能力维度方面的差异PISA2006科学素养测评中将科学能力概括为辨别科学问题,科学解释现象和运用科学证据三个维度.其中"辨别科学问题"能力维度要求学生能够辨别可以进行科学探究的问题,并能识别科学探究的主要特征;"运用科学证据"能力维度要求学生运用相关的证据得出结论并加以解释,识别假设和证据并据此进行推理,进而反思相关的结果;"科学地解释现象"能力维度要求学生能够在给定的情境下运用科学知识科学地描述或解释现象以及预测变化.参与测评的男女生在各个能力维度的表现情况见表3.表3:男女生在三个能力维度的表现(

8、分)辨别科学问题科学解释现象运用科学证据男女男女男女OECD平均49050850849349850l香港52053556o539544541澳门4834985275135125l】台湾5065l2554535532532.21.外国中小学教育2012年第3期表3显示,参与国家的女生(508分)在辨别科学问题维度的表现要优于男生(490分),而男生(508分)在科学解释现象维度的表现要优于女生(493分),运用科学证据维度男女生的表现差异较小,我国香港,澳门和台湾地区的测评结果亦与此相似.3,男女生在科学本质和知识维度的表现科学本质主要包括科学探究和科学解释两个方面,而科学知识主要包括地球空问系

9、统,生活系统,物质系统和技术系统四个方面.PISA2006数据分析部分公布了男女生在科学本质总体和科学知识中三个方面的表现,参与测评的男女生的表现情况见表4.表4:男女生在知识维度的表现(分)161科学知识科学本质地球空问系统生活系统物质系统男女男女男女男女OECD平均495505508491504500513487香港540543533518564552563529澳门502508513499528522527508台湾523528537520556542558532表4显示,就OECD平均而言,在科学本质中女生(505分)的表现要优于男生(495分),而在科学知识维度的三个方面男生要优于女

10、生,我国香港,澳门和台湾的测评结果与此类似.4,男女生在科学态度维度的表现数据显示15岁学生在科学态度方面存在显着性别差异,如德国,日本,韩国,以及我国香港,澳门和台湾等,还有一些国家性别差异较小,如美国,法国和意大利等.调查数据得知,尽管奥地利,希腊,爱尔兰,韩国和挪威的女生在辨别科学问题能力维度的表现要优于男生,但是对科学却持有更多的消极态度.与之相反,约旦和泰国在科学素养总评和科学态度调查中女生较男生表现均较好.【7二,我国l5岁学生在化学科学素养中性别差异的调查化学是科学课程的重要组成部分,也是PISA科学素养测评的主要领域之一.【8我们引用PISA2006科学素养测评中有关化学内容的

11、试题对我国高一新生进行了测试,以观察和比较性别的差异.l,调查背景选择江苏省不同地区的三星级,四星级普通高中和高级职业中学共5所学校(分别是南京市某.22.重点高中记为A,江都市某重点高中记为B,南京市某重点高中记为C,海门市某重点高中记为D,南京市某职业高中记为E,其中A,B为四星级高级中学,c,D为三星级高级中学,E为高级职业中学),于2010年9月对新入学的高一学生进行了测评,学生已经经过了系统的初三化学学习,通过了当年的初中毕业考试.共发放测评问卷240份(其中学校A48份,学校B37份,学校C58份,学校D56份,学校E41份),回收有效问卷230份,收率为95.8%,调查所得数据具

12、有一定的代表性.2,化学科学素养测评的性别差异调查结果化学科学素养测评试卷有l0个测试单元,共37道题目(包括4道科学态度题),总分100分,其中辨别科学问题维度和科学解释现象维度各3O分,运用科学证据维度4O分,男女生在化学科学素养测试总评及各能力维度的表现差异见下页表5.表5显示出参与测评的不同层次学校中男生相比女生在化学科学素养部分均有较强的优势.就总体而言,化学科学素养测试总评的平均成绩男生高出女生5分左右,而且男生在三个能力维度的平均成绩均高于女生,说明了不同性别学生的化学科学素养的确存在差异,差异的显着性分析见下页表6.陆真沈书君:科学素养培养中男女生表现差异性的分析基于PISA科

13、学素养测评的研究与思考表5:男女生在化学科学素养测评及能力维度的表现差异化学科学素养能力维度(得分率%)总评(分)辨别科学问题科学解释现象运用科学证据男女男女男女男女A82.077.O78.870.083.O84.783.579.4B70.069.671.169.077.677.863.563.9C56.953.862.157.860.858.O50.247.6D50.247.051.047.553.354.947.244.0E57.941.159.841.363.746.152.737.6总体60.855.362.054.864.361.657.352.2表6:不同性别学生化学科学素养差异显

14、着性分析方差齐性检验均值的t检验FPt自由度双尾P概率均值差标准误95下%限yj置望平化学科学方差齐性.045.8332.188228.0305.4802.504.545l0.4l5素养总评方差不齐性2.1752O6.044.O315.4802.520.512l0.449辨别科学方差齐性.422.5172.833228.0052.143.757.6523.634问题方差不齐性2.8l3205.378.0052.143.762.6413.645科学解释方差齐性.1】8.731.921228.358.794.863.9O62.494现象办差不齐性.928216.744.355.794.856.-.

15、8932.482运用科学方差齐性I.059.3051.62l228.1O62.03l1.253.4384.501证据方差不齐性1.610205.756.1092.0311.262.4564.518(J)男生的化学科学素养总评成绩显着高于女生在化学科学素养总评成绩中,F=0.045,p=O.833>0.05,可见方差齐性,山此得出t=2.188,双尾概率P=0.030<0.05,说明男女生化学科学素养的总评成绩有显着差异.(2)男生在辨别科学问题能力维度的表现明显优于女生在辨别科学问题能力维度中,F=0.422,P=0.517>0.05,可见方差齐性,由

16、此得出t=2.833,双尾概率P=0.005<0.05,说明男女生在辨别科学问题能力维度的成绩有显着差异.(3)男女生在科学解释现象能力维度的表现无显着差异在科学解释现象能力维度中,F=0.118,P=0.731>0.05,可见方差齐性,山此得出t=0.92l,双尾概率P=0.358>0.05,说明男女生在科学解释现象能力维度的成绩无显着差异.(4)男女生在运用科学证据能力维度的表现无显着差异在运用科学证据能力维度中,F=I.059,P=0.305;>0.05,可见方差齐性,山此得出t=1.62l,双尾概率P=0.106>0

17、.05,说明男女生在运用科学证据能力维度的成绩也无显着差异.止述分析体现男女生在化学科学素养中的差异性主要是辨别科学问题能力维度的差异,而科学解释现象能力维度与运用科学证据能力维度的差异并不显着.而PISA2006的测评结果显示,辨别科学问题维度女生的表现要优于男生,而科学解释现象维度与之相反,男生的表现要优于女生,运用科学证据维度男女生的表现差异较小.尽管测评结果稍有差异,但就我国学生而言,男.23.外国中小学教育2012年第3期生的总体表现相比女生都有一定的优势.三,科学素养形成中性别差异出现的原因探析科学学习中的性别差异现象与男女生认知能力差异具有一定的相关性,大量的研究表明,认知能力是

18、在一定的社会背景下发展起来的,人们对两性认知能力的态度和期望对两性认知能力的发展有着非常重要的作用.9因此,导致科学素养培养中的性别差异主要有以下三个原因.l,男女生学习策略的差异建构主义理论认为,学习是学习者主动建构内部心理表征的过程,即学习者通过新旧经验的相互作用而形成,丰富和调整自己的认知结构过程,适当的学习策略能够促进这种过程.PISA研究认为学生在学习过程中主要有三种学习策略,即控制策略,记忆策略和精致策略.】叫控制策略即元认知策略,主要包含计划策略,监控策略和调节策略,它属于过程性知识,储存于长时记忆中.PISA2O00显示在所有性别差异达到显着性的国家和地区,女生均比男生更多采用

19、控制策略,同样PISA2003也发现,8个国家和地区的女生比男生要更多使用控制策略.】PISA中的记忆策略和精致策略属于认知策略.记忆策略(复述策略),是指在工作记忆中为了保持信息,运用内部语言在大脑中重现学习材料或刺激,以便将注意力维持在学习材料之上的策略,【1例如在学习重要的术语或者复述材料时可以采用记忆策略.精致策略即精细加工策略和组织策略,指学习者把新的信息和已有的信息结合起来,形成新的知识结构.【JPISA2000显示,绝大多数国家的女生在阅读学习中更多地采用记忆策略,而男生更多地采用精致策略.【1同样PISA2003显示,尽管在数学学习中记忆策略的性别差异并不非常显,但是在28个国

20、家中,男生普遍比女生较多地采用精致策略.【l2,男女生科学课程学习的自我效能感差异自我效能感fself_emcacV)指人们对自己是否能够成功地进行某一成就行为的主观判断(班杜拉,1977年).1学生科学课程学习的自我效能感反映了个体对自己成功完成科学课程学习任务.24一的信心.研究发现,男生比女生拥有更强的自我效能感,女生对于自己科学课程的学习缺乏信心.这一定程度上解释了虽然男女生在科学课程和各种测验中的表现相近,甚至有时候女生的表现要优于男生,但是男生在较高能力水平的人数百分比却高于女生.心理学研究表明,较强的自我效能感能够激发学生的学习动机,所以科学教育工作者需要寻找提高学生自我效能感的

21、方法.班杜拉认为,自我效能感的形成因素主要包括直接经验,替代经验,言语说服和情绪的唤起,其中点接经验的影响最大,替代经验次之.所谓直接经验就是学习者的亲身经验,通常成功的经验会提高人的自我效能感,而多次失败的经验会降低人的自我效能感.人们对于行为成败的归因方式会直接影响自我效能感的评价.f】71如果将失败归因于外部的不可控的因素则不会增强效能感,若将失败归因于内部的不可控的因素则会进一步降低效能感.不可否认,在科学课程学习的过程中,常会有一些"女生科学学习能力比较差"等类似的偏见,导致了女生对科学课程学习中失败经验的消极归因,大大降低了其自我效能感.所谓替代经验是指学习者通

22、过观察示范者的行为而获得的问接经验,示范者对于学习者而言是其学习的榜样,当一个人看到与自己的水平差不多的示范者取得了成功,就会增强自我效能感,反之则会降低自我效能感.【Is然而在我们的科学课程中,为女生塑造的学习榜样较少,谈到女科学家无外乎只有居里夫人等较少的典范,无形中会使女生产生科学学习的悲观情绪,从而认同"女生科学学习能力比较羞"的观点,降低科学课程学习的自我效能感.3,科学课程资源中的性别差异课程资源是课程设计,实施和评价等整个课程编制过程中可资利用的一切人力,物力以及自然资源的总和.【】9】根据存在形式,可分为显性课程资源和隐性课程资源两类.显性课程资源从属于列入

23、教学计划的正规课程中,它所传递的信息和知识,可以增强或减弱学生努力学习,寻求个陆真沈书君:科学素养培养中男女生表现差异性的分析基PISA科学素养测评的研究与思考人发展的动力.因此,在科学学习领域的课程资源中存在的性别差异性材料会对男女生的课程表现产生一定的影响,PISA2006中也指出,很多国家科学素养测评中性别差异的本质来源于学校或教育体制.2叫就我国而言,或多或少还存在科学课程资源中的性别偏见.以前科学被认为是适合男性思维方式的学科,使得很多女生在没有接触科学课程时便对自身II勺学习能力产生质疑和恐惧.此外,科学课程教材与女性的日常经历有所脱节,对女性科学家的介绍和宣传较少,实施的教学过程

24、多是按照男性的思维方式来呈现.【2I这些在一定程度上抑制了女生对科学课程学习的热情和兴趣,PISA2006't学素养测评中我国男女生的表现差异以及化学科学素养调查中的性别差异都有所体现.四,PISA科学素养测评中性别差异对我国中学生科学素养培养的启示从科学素养培养中呈现的性别差异与分析,应当在以下三个方面去进行改革和调整,以促进男女生科学素养形成的一致性.I,关注学习策略的引导山于记忆策略仅在储存和再现信息时有效,在学习中只能发挥有限的作用,不能帮助构成与已知信息问的联系.因此记忆策略在长时记忆中一般无效,往往需要配以有助于学习者组织整合长时记忆信息的精致策略,从而实现更深层次的学习.

25、此外,控制策略对于学生的自我调节学习至关重要,有助于学习者适应新任务的学习.【】因此,在科学课程中,需要引导学习者较多地采用精致策略和控制策略,实现科学能力的提高,加强对科学本质的理解,从而满足终身学习和发展的需求.2,树立女生对科学课程学习的自信心需特别关注女生的自我效能感,多运用激励法帮助女生树立自信,使她们认识到学习是一个丰富变化的过程,学习的结果也是多元的.要多数励女生大胆发言和参与问题讨论,.及时表扬女生的进步,肯定她们的投入和能力,增强继续学习的信心.对于表现暂时不大理想的女生,教师要积极丌导鼓励,帮助她们准确定位,找准努力方向.此外,要强调现在女性非传统角色的榜样,2鼓励女生学会

26、自我激励,接纳和宽容自己,勇于战胜学习中的困难,不断进步.科学学习自信心的增强,有助于提高女生对科学能力的自我效能感,从而产生并保持对科学职业的敬畏和追求.3,实现科学课程资源中的性别平等尽量减少性别刻板ElJ象对女生科学课程学习产生的负面影响,教学中应努力做到课程资源中的性别平等.例如将构建健康和谐的性别文化纳入课程目标范畴,同时课程计划制定者可以考虑在计划中鼓励地方教育主管部门或一线工作者根据各地方,各学校的实际情况开发多种对女性学习有利的课程资源,如开发一些介绍女性科学家的综合实践活动课程,地方课程和校本课程等,以弥补科学课程教材在展现性别文化方面的不足.此外,还可开展一些课外活动,组织

27、学生通过参观,游览等形式了解历史上杰出的女性事迹,鼓励女生自己去发现一些能够有利于健康性别意识构建的素材.当前我国基础教育改革正面临着课程标准修订和新一轮的实施,同时科学教育领域更加开放地与国际科学教育与评估进行着交流与融合.要探索在科学教育中产生性别差距的原因与教学改进途径,达到所有学生共同发展之目标,体现科学课程教育和评估的社会学发展的意义.参考文献:¨14I5|I6OECD.PISA2006ScienceCompetenceforTomoow'SWorldVolume2-Data.2007.27,40.32-42,4654.210ECD.PISA2009Results:

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30、vesinForeignCountriesWANGXiaoyu&YUANXiaotinAbstract:Thispaper,byComparingseveraIforeigngeographycurriculumstandards,analyzesthecharacteristicsandtrendsoftheircurricuiumobiectivesandtheexistingproblemsofourgeographycurriculumobiectives.Thepapermakessuggestionsforournewroundofgeographycurricul

31、umstandards.Keywords:geographycurriculumstandards;geographycurriculumobiectives(接第25页)1o1i1110ECD.PISA2003LearninforTomoow'sWorld.2004.141.155.¨21¨31f161n71n81陈畸,刘儒德.当代教育心理学M1.北京:北京师范大学出版社,2007.370,376.380,220,221,221.¨410ECD&UNESCO-UIS.LiteracySkillsmrtheWorldofTomorrowFuahresultsfromPISA2000.158.151陆碾,I盛丽,朱小虎译.面向到日世界的学习国际学生评估项目fPISA12003报告M1.上海