科学素养的构成要素

1、科学素养的构成要素刘瑞2005-10-6摘要：科学素养作为一个“多维性”(multi-dimensional)的概念，要想对它下一个所有人都认同的概念既不可能也不必要，本文试图变换角度，从科学素养的构成要素方面给予科学素养相应的解释，以期对科学素养有新的认识和思考。关键词：科学素养；科学素养构成要素1 前言科学素养(scientific literacy)作为国际理科教育的核心目标，越来越受到人们的重视。但是，目前各种文献中兑取的表述却并不统一，科学素养仍是一个存在争议而无定论的概念。正如美国国家科学基金(the National Science Foundation 简称NCF)所指出的，关

2、于科学素养到底是什么，迄无定论。1 金兼斌. 科学素养的概念及其测量. 1对于科学素养这样一个“多维性”(multi-dimensional)的概念，要想对它下一个所有人都认同的概念似乎是不可能的。基于此，笔者试图变换角度，从科学素养的构成要素方面给予科学素养相应的解释，以期对科学素养有一个新的认识和思考。2“科学素养”的由来科学素养中的“素养”，英文为literacy，来自另一词汇literate，而后者又来源于拉丁语litteratus，即有文化。这个拉丁词原意并非一个人有读写拉丁语能力，而是表示他有学问(learned)。但litteratus的含义也是随时间变化的。在现代语境中，lit

3、eracy通常指读写能力。但是其扩展用法，如计算机素养，文化素养，包括科学素养，其含义往往和“素养（literacy）”当初的含义有很大不同，可以生发出许多新的含义出来。2 同1多数人认为，首次使用“科学素养”一词来探讨教育问题的是美国斯坦福大学的学者赫德(Paul Hurd)。他于1958年发表了一篇题为“科学素养：对美国学校的意义”(Science Literacy : Its Meaning for American Schools)的论文，把科学素养解释为理科科学及其在社会中的应用，并探讨了科学与社会的联系。赫德这里所使用的科学素养，使现今意义上的科学素养的含义。自此以后，人们开始关注

4、科学素养的问题。3 科学素养构成要素发展的历史回顾3.1 科学素养构成要素发展的历史回顾1966年，佩拉(Pella)及其同事堆19461964年间发表的主题与科学素养有关的论文进行了系统分析后得出结论：一个具有科学素养的人应了解以下这些方面的内容：（1）科学和社会的相互关系；（2）知道科学家工作的伦理则；（3）科学的本质；（4）科学和技术之间的差异；（5）基本的科学概念；（6）科学和人类的关系。其中，头三个方面的内容尤其重要。1974年沙尔瓦特(Showalter)在佩拉的基础上，在总结了自50年代末到70年代初近15年间有关科学素养的文献后，对科学素养进行了进一步的细化，认为科学素养具有以

5、下七方面的含义：（1）具有科学素养的人理解科学的本质；（2）具有科学素养的人在和环境交流时，能准确运用合适的科学知识（科学的概念、原理、定律和理论）；（3）具有科学素养的人采用科学的方法来解决问题，做出决策，增进其对世界的了解；（4）具有科学素养的人和世界打交道时能够遵守构成科学基础的各种价值。（5）具有科学素养的人明白并接受科学、技术和社会之间的相关性；（6）具有科学素养的人对世界有更丰富、生动和正面的看法；（7）具有科学素养的人具有许多和科学技术密切相关的实用技能。1983年，美国艺术和科学学院（American Academy of Arts and Sciences）的会刊Daedal

6、us发表了一期关于科学素养方面的研究专刊，许多作者就科学素养问题及美国面临的挑战发表意见。其中,米勒(Jon Miller)对科学素养的构成和经验测量的论文影响最为深远。米勒认为，科学素养是一个与时并进的概念，时代不同，科学素养的内涵也会发生变化。他认为科学素养又一下三方面构成：（1）对科学本质的理解；（2）对科学知识的理解；（3）对科技的社会影响的意识和理解。Miller所界定的科学素养构成模型，各有独特而明确的内容，概括精炼，包容性强，逐渐为世人所公认。更被广泛的应用到各国公民科学素养的调查上，是公民科学素养调查问卷设计的理念。美国、中国和日本的“公众科学素养调查”都是采取的这种标准。1

7、中国教育与科研计算机网.2001年我国公众科学素养调查主要数据.中国教育与科研计算机网，2002年7月可见于：从1985年开始AAAS（the American Association for the Advancement of Science, 简称AAAS）发起了一个旨在通过长期的理科教育提高全美民众的科学素养的计划，即著名的2061计划（Project 2061） 。AAAS通过对一个具有科学素养的人（a scientifically literate person）的描述来界定科学素养的构成模型：一个有科学素养的人，（1）知道科学和技术是相互联系的人类智慧的创造物，伟大但仍有局限；（

8、2）明白科学中的一些关键性概念和原理；（3）对世界和自然了解，并认识到世界的多样性和统一性；（4）在个人和社会生活中，能运用科学知识和科学的思考方式。以上四种对科学素养构成要素的理解在历史上占有重要地位。在对他们进行研究的过程中我们可以发现一些规律性。表1 佩拉、沙尔瓦特、米勒、AAAS的科学素养构成模型科学知识与技能科学过程与方法科学的态度、情感与价值观科学、技术与社会的关系佩拉(Pella)基本的科学概念科学的本质科学家工作的伦理则科学和社会的相互关系；科学和技术之间的差异；科学和人类的关系沙尔瓦特(Showalter)运用合适的科学知识与环境交往；与科技密切相关的实用技能；科学的本质；科

9、学的方法遵守构成科学基础的各种价值；对世界有更丰富、生动的看法；科学、技术和社会之间的相关性米勒( Miller)科学知识的理解科学本质的理解科技对社会影响的意识和理解AAAS科学中的一些关键性概念和原理；运用科学知识运用科学的思考方式认识到世界的多样性和统一性；科学和技术伟大但仍有局限科学、数学和技术是相互联系的人类智慧的创造物 从表1可以看出，科学知识与技能；科学过程与方法；科学的态度、情感与价值观；科学、技术与社会的关系是构成科学素养构成要素的基本要素。3.2 “科学的本质”的探讨“科学的本质”(the Nature of Science)同时出现在佩拉、沙尔瓦特和米勒有关科学素养构成的

10、模型中，这一点是步入忽视的。因此有必要对“科学的本质”的内涵进行进一步的探讨。在2001年的NSF全美调查中，为了测量公众对科学本质的了解，NSF问卷设计了三组问题，这三组问题为：（1）报刊上经常会出现“科学研究”（scientific inquiry）这个词，你对这个词的含义是完全了解呢，还是只有一个大概了解，或者了解很少？如果是完全了解和大概了解，请用你自己的话对它进行一下解释。（2）假设有两个科学家都想通过实验方法了解一种治疗高血压的药的疗效。第一个科学家采取让1000位患了高血压的病人服用这种药，观察其中有多少人降低了血压的方法；第二个科学家采取让500位患高血压的病人服用这种药，另外

11、500位不服药，然后比较两组中各有多少人降低了血压的方法。你认为，这两种方法哪个较好？（3）如果一个医生告诉一对夫妇，他们生育一个孩子，这个孩子得遗传病的机会为1/4，这是否意味着如果他们的头三个孩子健康，第四个将得遗传病？是否意味着如果第一个孩子得遗传病，他们的下面三个孩子将不会得病？是否意味着这对夫妇的每一个孩子得病的机会均等？是否意味着如果他们只生三个孩子，则三个孩子都会是健康的？第一题是测量公众对“科学探究”的理解；第二题是测量公众对科学方法的了解；第三题是测量公众对概率问题的理解（因为概率在科学研究中具有特殊重要的地位）。基于这三组问题所提供的证据，“科学的本质”可以近似看作是科学的

12、过程和方法。在以探究的方式教科学(Methods for Teaching Science as Inquiry)一书中，作者在科学的本质下设了两个子标题:（1）寻找模式(Search for Patterns)（2）探索并解释(Exploring and Explaining)1 Athur A. Carin. Joel E. Bass. Methods for Teaching Science as Inquiry. New Jersey: Merrill Prentill Hall, 2001据此，“科学的本质”可以近似看作是科学的模式和过程。根据以上权威机构和著名书籍对“科学的本质”的

13、理解。笔者认为，“科学的本质”即科学的模式和科学的过程和方法。4 理科课程中体现的科学素养构成要素4.1 英国国家理科课程的观点英国国家理科课程(National Curriculum for Science 简称NCS)中提出了理科课程的六项目标：（1）理解科学概念；（2）训练科学方法；（3）建立科技联系；（4）理解科学对社会的贡献；（5）理解科学对个人发展的贡献；（6）认识科学的本质；4.2美国“国家理科教育标准”的观点美国“国家理科教育标准”(the National Science Education Standards 简称NSES)中的“内容标准”涉及了如下八个方面，也可视为NSE

14、S对科学素养含义的一种理解。（1）统一的科学概念和科学过程；（2）作为探究的科学；（3）物质科学；（4）生命科学；（5）地球和空间科学；（6）科学与技术；（7）个人和社会视角中的科学；（8）科学的历史和本质；4.3 中国“科学（79年级）课程标准”的观点中国全日制义务教育 科学（79年级）课程标准（实验稿）中的“内容标准”涉及了如下五个方面：（1）科学探究（过程、方法与能力）；（2）生命科学；（3）物质科学；（4）地球、宇宙和空间科学；（5）科学技术与社会的关系；2 中华人民共和国教育部制订. 全日制义务教育科学（79年级）课程标准（实验稿）.北京：北京师范大学出版社，2001.7：7以上三国

15、理科课程中对科学素养构成的理解具有一定的代表性，经过细致梳理，同样可以发现一些规律性。表2 中、美、英三国国家理科课程对科学素养的理解科学知识科学过程和方法科学、技术与社会的关系中 国科学（79年级）生命科学；物质科学；地球、宇宙和空间科学科学探究（过程、方法与能力）科学技术与社会的关系美 国NSES统一的科学概念；物质科学；生命科学；地球和空间科学统一的科学过程；作为探究的科学；科学的历史和本质科学与技术；个人和社会视角中的科学英 国N C E理解科学概念；建立科技联系训练科学方法；认识科学的本质理解科学对社会的贡献；理解科学对个人发展的贡献从表2可以看出，科学知识；科学过程与方法；科学、技

16、术与社会的关系是构成科学素养构成要素的基本要素。仔细考察这三国的理科课程标准不难发现，中国的科学（79年级）课程标准中明确指出，“科学的态度、情感和价值观”是构成科学素养的重要要素；1 中华人民共和国教育部制订. 全日制义务教育科学（79年级）课程标准（实验稿）.北京：北京师范大学出版社，2001.7：7美国NSES希望人们对自然界有持久地兴趣；2 Athur A. Carin. Joel E. Bass. Methods for Teaching Science as Inquiry. New Jersey: Merrill Prentill Hall, 2001:12英国NCE在科学探究评

17、价的KS4阶段要求学生“思考科学的力量和局限”3 胡献忠.新版英国国家科学教育课程标准及其启示.全球教育展望，2001，（3）：46中、美、英三国在培养学生“科学的态度、情感和价值观”方面所做出的努力仅通过这几点就可见一斑了。虽然理科课程的内容标准中并没有明显体现“科学的态度、情感和价值观”这一方面的要素，但它确实实在在蕴藏在其他三方面要素中。科学的态度、情感和价值观本质上是一种态度或看法，而态度是无所谓对错的，学生有权保留自己的看法，并且它的测量和评价也很难有效的开展。鉴于此，“科学的态度、情感和价值观”并没有体现在内容标准中也就不难理解了。5 结语以上就是我对科学素养构成要素的回顾与总结，

18、虽然个别之处难免存在偏颇，但科学素养的四方面主要构成要素（科学知识与技能；科学过程与方法；科学的态度、情感与价值观；科学、技术与社会的关系）并无大的纰漏。特别是“科学的态度、情感与价值观；科学、技术与社会的关系”这两方面要素越来越受到人们的重视，它们在科学素养中的地位已不容忽视。这说明人们正在从多视角来审视科学的力量及其价值，人们对科学的理解也越来越丰富和全面。最后需要指出的是，科学素养的构成要素具有“多纬度”和“与时并进”的特征，我们应该以变化和发展的眼光来看待它。参考文献1 郑长龙主编中学化学课程与教学改革长春：东北师范大学出版社，2001:1242 郑长龙编著化学课程与教学论长春：东北师范大学出版社，20053 郑长龙等编著化学实验教学新视野北京：高等教育出