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乔治??梅森大学物理系的JamesTrefil教授给出的定义为:“如果一个人有足够的科学背景,以应付其日常生活中所涉事物的科学成份,则他或她就具备科学素养。”[6]由于我国城乡差别极大,人们的受教育程度、生产和生活方式差别很大,人们的“日常生活”很不相同,其中关注的自然科学问题也有相当的差别。科学素养是文化素养的一个部分,而后者可以形象地比作一个庞大的知识母体(alargematrixofknowledge)。此知识母体具有马太效应,基础越好就越容易增添新内容,基础越不好就越不容易补充新内容。这里“知识”一词要做广义的理解,包括事实、术语、方法、技能、观念、哲学、历史等等,并且它们彼此紧密交叉、处于动态发展过程之中。于是,“科学素养由一系列事实、概念、历史、哲学和观念组成,它们彼此通过逻辑纽带联系在一起。有科学素养的人关于宇宙运行的方式知道一些基本的事实,也在一定程度上了解科学家是如何得到那些知识的。有科学素养的人能够处理进入他或她视野中的科学和技术事务,就如同他或她应付经济、法律或政府事务一样熟练。注意,在此科学素养定义中,我没有包括做科学(doscience)的能力。当我去听一场音乐会,我不希望在前厅中被拦住并被要求展示对小提琴具有精湛技巧,方能进入音乐大厅。同样我认为不应当要求人们会做科学,方能算作具备科学素养。”[6]
科学素养与科普、科学传播(SC)及科学教育关系甚密,近些年国内许多部门都不断地谈起这个概念。我国从20世纪90年代从美国引入并开展公众科学素养调查,到目前为止已于1992,1994,1996,2001,2003共5次开展公众(18~69岁)科学素养的全国性调查。5次调查均由中国科普研究所等单位组织实施,功劳巨大。
1992年米勒在《公众理解科学》杂志第1卷第1期上著文《通向对“公众理解科学技术”的一种科学理解》,较全面地总结了此前10多年的研究进展[7,8],当时他为国际科学素养促进中心的主任,此中心隶属于芝加哥科学院。米勒指出,对公众理解科学的经验研究始于1957年由美国科学作家协会(NASW)和洛克菲勒基金会资助的一次全美成人调查。此调查的目的是想了解科学写作的读者规模及需求,样本为1900个美国成人,问卷中只有一小部分内容涉及科学技术问题。1972年,美国科学委员会(NationalScienceBoard)决定出版双年度《科学指标》(ScienceIndicators,后来名称略有改变,加上了“工程”,成了科学与工程指标),以反映美国的科技状况,其中有一章是关于公众对科技的态度的,并在全国实施了问卷调查。1972,1974,1976年的《科学指标》所开展的研究属于第一阶段。米勒讲,这一阶段被认为没有很好地利用社会科学方面的资源。美国国家科学基金会(NSF)开始征集新方案,米勒与普莱维特(KennethPrewitt)拟定的一项建议被选中,于是开启了《科学指标》系列出版物的第二阶段的研究工作。1979年的《科学指标》具体反映了新阶段的调查设计。正是在1979年的研究中米勒第一次实施了他所拟定的科学素养问卷调查,他把科学素养定义为一种三维建构物,具体包括:(1)科学术语和科学概念的基本词汇;(2)对科学过程的理解;(3)知道科学和技术对个体和对社会的影响。[6]实际上这一指标骨架依据的是米勒于1983年发表在《代达罗斯》(Daedalus)杂志上的文章《科学素养:概念评论与经验评论》。
1985,1988,1990,2000年上述三维测度方案又有所修订。1988年英国的调查研究采用了米勒的体系,1989年加拿大的研究、1989年欧盟的研究及1990年新西兰的研究,均采用米勒的三维体系。
20世纪90年代后,米勒的体系进一步流传,同时多国的比较研究方兴未艾,针对特殊群体的科学素养调查研究也纷纷开展起来,如针对在校某一年龄段学生的调查研究。
到了2000年,联合国经济合作与发展组织(OECD)启动了著名的PISA项目(三个一轮:2000年,2003年,2006年。现在2003年的报告已经出版),32个国家(其中28个是OECD成员国)共有25万学生参与了科学素养调查(另有13个国家准备加入,我们不知道为什么如此重视科教的中国反而不加入),有趣的是年龄一律限定在15岁。为什么选在15岁呢?因为对于多数OECD成员国,15岁的学生马上就要结束义务教育了,选择这个时期进行测试能够对义务教育的效果进行有效评估。PISA测试范围较广,包括3大类:阅读素养、数学素养和自然科学素养。其中只有后者与米勒的测试有直接关系。
PISA科学素养测试仍然采用了与米勒类似的三维结构体系,但阐述得更为清楚。PISA报告指出:科学素养是指,在科学技术极大地影响着人们的生活的条件下,科学地思考问题的能力。这种素养包括理解科学概念并运用科学观念的能力[7]。
第一维:科学概念(scientificconcepts)。指为了理解自然界及其由于人类的活动所导致的变化,学生们需要掌握一系列基本的科学概念,这些概念涉及物理、化学、生物科学、地球与空间科学等学科。
第二维:科学过程(scientificprocesses)。PISA考察学生运用科学知识及对科学过程的了解。要求学生有获取证据、解释证据和运用证据的能力。具体讲,考察5个方面的过程:①辨识科学问题;②识别证据;③得出结论;④交流或传播这些结论;⑤用演示表明自己对科学概念的理解。除了最后一条,其余几条并不直接要求具体的科学知识。当然,其他过程严格说也不是与“科学”内容无关的。
第三维:科学境况(scientificsituations)。科学素养测试想了解的主要是日常生活中涉及的科技问题或科技事务与人们的关系。2000年的测试主要涉及3个方面:生活与健康中的科学;地球与环境中的科学;技术中的科学[7]。
二、公民科学素养的测试
以一种方便有效的办法真正测试这三维,是相当困难的,问卷极难设计,特别是针对后两维。据我们考察,米勒在实际测试的问卷上也没有真正反映他的理论构想,中国历次的测试中针对后两维的试题设计也有明显不足。OECD的实际测试采用的主要是塞麦尔维斯(IgnazSemmelweis,1818~1865)日记中的段落,而采用这个例子大概受到了著名科学哲学家亨普尔的《自然科学的哲学》一书的影响,亨普尔讲述那个例子主要根据的是辛克莱的《塞麦尔维斯:他的生活和学说》(1909)一书。OECD1999年的一份研究报告《测度学生的知识和技能:一个新的评估框架》详细阐述了PISA科学素养评估的潜在概念框架。
现有的测试方案对于科学的社会运作(涉及后两维),并没有给出很好的测试题目。这方面的测试应当主要考察人们对“大科学”时代“同行评议”、“科学激励机制”等制度安排的了解,这也是未来科学传播的重点。基于此,我们可以提出自己的科学素养体系及相关的测试方案,重点加强科学社会学的内容,更好地反映科学—社会—个人之间复杂的互动关系。初步的设想仍然是三维:①科学概念维;②科学(内在)过程维(对应科学哲学);③科学(外在)运作维(对应科学社会学、科学传播学等)。这需要一系列经过良好试测的试题作为支持。
人类社会发展到现在,积累了大量的科学知识,涉及许多学科,其中的知识可以说是海量的,终生也学不完。但是,这些知识中有一些是基本的、对每个人差不多都是重要的,或者说应当知道的。
对第一维的测度,应当把握一个基本原则:不是多多益善。大量科学知识是相当专门化的;大量知识更新速度很快,即现在看来很准确,不久后就会过时甚至成为谬误;拥有更多的知识,在相当程度上不说明问题,还要看这些知识的时空分布状况等。对于测试而言,要求公众掌握的是有一定时效性的、通用的、各学科均有分布的、难度适当的知识(包括事实、原理)。
科学素养包括许多内容,一般来说不容易简单地概括为几个方面。《面向全体美国人的科学》中认为,“科学素养包括数学、技术、自然科学和社会科学等许多方面,这些方面包括:熟悉自然界,尊重自然界的统一性;懂得科学、数学和技术互相依赖的一些重要方法;了解科学的一些重大概念和原理;有科学思维的能力;认识到科学、数学和技术是人类共同的事业,认识它们的长处和局限性。同时,还应该能够运用科学知识和思维方法处理个人和社会问题。”[9]在这种理解中,采用了科学的广义用法,科学一词包含数学、自然科学(物理、化学、生物学等)、社会科学等,而狭义的用法中科学只指自然科学。在OECD的PISA项目中,科学也只指自然科学,在那里分别考虑数学素养和自然科学素养。
无论按广义的理解还是狭义的理解,科学都是十分复杂的,科学素养也都包含许多相互联系的方面。自米勒始,为了测试方便,人们常常将科学素养简化为三个维度。但是这三个维数与数学上的三维是不同的。数学上讲的三维,彼此是独立的,而这里仅仅是借用“维度”的概念,是一种比喻的说法。科学素养的三维之间有着内在的复杂关联。
在通常的认识中,三维素养呈现正相关变化,即第一维测试的数值越高,则第二维第三维测试的数值也高,反之亦然。笼统讲,这不算太错,但不准确。细致分析,其中会存在反相关的情况。假定测试结果大致反映了实际的情况,针对不同的人群或者个体,完全有可能对于第一维测试的数值高,而对于第二第三维反而很低,也可能存在另一种情况,即第二第三维数值高,而第一维相对较低。这种可能性特别值得指出来。它的含义是,对科学事实的了解,不等于对科学过程、科学本性、科学的社会与境的了解。
随着科学本身的复杂化,科学传播过程日益复杂化。三个维度的科学传播之间可能还存在一种新情况:即相互冲突。英国科学技术办公室(OST)与威尔康信托基金(WT)2001年报告指出,科学传播系统中的不同主体(players)之间,关于向公众传播什么、为什么传播和怎么传播等,会存在一定的张力。试图传播关于科学的确定的“事实”的欲望,与试图传播科学之运作过程的需求之间,可能相互冲突[10]。前者力图提供相对简化而明确的科学信息,而后者试图让公众明白科学发现过程中的接连不断地提问题的过程,即关于科学本身也要不断地问为什么。前者强调信,后者强调知。“更好地理解科学的过程是重要的,如果非科学家试图搞明白被接受的理解如何可能被过高估计,以及新的解释和结果是如何领先的。这样,当新发现被宣布时,可以防止科学和科学家受到冷落,也会防止所谓的新发现产生误导作用[10]。
这就自然引出科学传播的两类不同模型。一类是传统的欠缺模型(deficientmodel,也译作缺失模型),它是自上而下向群众教授科学的模型(这个模型相当有效,但也有一些问题);另一类是介入模型、与境模型、民主模型、对话模型(这个模型听起来十分动听,但操作起来有相当的困难)等。
威尔康信托基金1998年的研究表明,非专家不需要了解一大堆科学的细节才能够讨论科学的社会与伦理问题[10]。因为科学是高度分科的,就某一学科或者专门问题,确实存在专家与非专家之严格分界,但就整个科学而言,很难说谁是专家谁是非专家。比如,院士是科学家,是在某一专门领域有很高成就的科学家。通常人们以为他们对于科学的任何事物都是专家,即不仅仅是在他擅长的那个领域是专家而且也是其他领域的专家。这当然是没有根据的,虽然一些院士知识面很广,但仍然得不出院士比普通人对其他学科了解得更多。比如陈景润是数学中数论领域的专家,他对物理学、对社会科学可能就比较外行,甚至不如普通的文科大学生及普通市民。这也非常正常。
在科学的社会与境一维,更多涉及情感和价值观。公众与科学家更站在几乎相近的平台上。科学家群体可能更倾向于维护科学共同体的利益,而公众可能更关心自身的利益,他们对同一个问题的看法可能相差很远,也不能简单地称科学家的判断更客观、更合理。这时需要对“合理性”制定标准,而这个标准是相对的,随着时代的不同也会有变化。
三、现有测试方案关于第二和第三维的处理及其问题
科学素养定义中包括了非常广泛的内容,也因而给进一步的界定和实际的测度带来了一系列复杂问题,其中包括若干理论问题没有解决。米勒的三维体系谈论起来非常合理,但极难测试,实际上各国在测试中也都做了灵活处理,包括米勒本人所做的测试。第一维涉及的主要是科学事实和原理,基本没有问题,但第二第三维问题很多。
宏观上讲,第一维涉及的各门自然科学中的基本知识和原理;第二维涉及的是科学史、科学哲学;第三维涉及的是科学社会学和STS等。对于普通公众,对于第一维可能还算容易掌握,但对于第二和第三维就显得相当困难了。即使对于专门学习科学史、科学哲学和科学社会学的学生,对相关问题的认识也有很大差别,一方面属于较难掌握,另一方面这些学科、问题仍然处于广泛讨论、争论之中,很难给出唯一能让大家认可的选择。
米勒对科学素养的理论和实践贡献很大,但是因为他不是专门从事科学哲学、科学社会学工作的,他一定程度上低估了后两维测试的困难。由此导致的直接后果是:
(1)对第二维的出题,显得过于简单,甚至文不对题,即所出题目并不能实际反映对所声称的科学过程和科学方法的测试。
(2)第三维干脆不以客观题的形式出现,不直接计入科学素养综合指标的计算。这相当于说由原来的三维简化为二维,而两维也不够全面,实际上目前世界各国所做的测试只做了一个半维,即第一维加上第二维的一半。
RichardCarrier坦率地道出了公众拥有科学素养的困难性,他于2001年指出:“你可能很吃惊,科学素养很难获取也颇难传播。毕竟,科学是一种极为复杂而且精致的事物,只有博闻察验、深思熟虑才能真正理解科学。人类文明用了数千年才算明白了它的道理,也许要花更多的时间才能掌握它。最近的一些著作已经揭示了科学的非同寻常、反直觉和极其麻烦的本性,拒斥了天真的启蒙观点,启蒙观点认为科学不过是学科化了(disciplined)的常识。”[11]
RichardCarrier指出:“在我的研究和随后的测试中,‘科学素养’(scientificliteracy)不是指科学的内容(content),而是指科学的本性(nature)。科学内容会铺天盖地地涌向公众。许多科学事实是常识:现在大街上的普通人也比古代最有学识的人知道更多的科学事实。”[11]
的确,这能说明什么呢?能说明现在的普通人,也比古时的学者更理性、更懂得思考、探索?绝对不是这么回事。另外,如今电视上播出的所谓科学知识“闯关答题竞赛”,测试的只是记忆力和条件反射速度。如果让一位实验室里成熟的科学家与一位初中生同台对阵,按现在的标准,很可能那个初中生获胜,这能说明他更懂科学、更懂科学方法,更具有科学素养吗?一些电视台以科学的名义所做的东西,一定程度上有令观众弱智化的倾向,对一个问题所提供的标准答案,实际上是对科学问题做了极端的简化,在不列出前提条件的情况下鲁莽地下结论。以那种方式传播科学,实际上等于歪曲科学,是提高真正的科学素养的一种反向作用,即它甚至能够降低人们本来可能具有的一点点本能的怀疑精神、探索求证精神,即降低原有的科学素养,对科学产生更大的误解。
科学的本性,是科学哲学专门探讨的问题,也很难理解的。根据Carrier,自然科学的本性有许多方面,但至少包括如下7个方面:①科学的结论是暂时性的;②科学是一种以经验为基础的信念(ScienceisanEmpirical“Faith”);③科学不是指某种单一的方法;④实验是一种目标导向的科学观察形式;⑤科学理论是对科学事实的说明;⑥科学定律是对自然行为的描述;⑦科学是一种创造性事业。[11]
现在许多国家采用的测试中,有两道测试科学方法的试题,实际上它们是推理题。
“208.科学家想知道一种治疗高血压的新药是否有疗效。在以下的方法中,您认为哪一种方法最正确?1.给1000个高血压病人服用这种药,然后观察有多少人血压有所下降。2.给500个高血压病人服用这种药,另外500个高血压病人不服用这种药,然后观察两组病人中各有多少人的血压有所下降。3.给500个高血压病人服用这种药,另外500个高血压病人服用无效无害、外形相同的安慰剂,然后观察两组病人中各有多少人的血压有所下降。4.不清楚。”[3]
这是一个改进后的试题。原来的试题选项中意欲的答案是2,当时没有选项3,也没有选项4。应当说,这一改进是必要的。但是,这类医药检验方面的试题仍然可以找到许多不严格的地方。这类题从正面补充,总是很难自圆其说。但是,公众科学素养测试并非要求只从正面测试人们对科学的理解。正如,逻辑经验论者从正面证明科学的合理性、寻求科学划界问题的解答通常不成功,但也可以反过来思考,如波普尔不是从证实而是从证伪的角度考虑,模棱两可的情况就好办一些。
“H02某药厂欲测试两种感冒药的疗效,3个患感冒者自愿测试。第1个人只吃A药,第2个人只吃B药,第3个人只吃一种安慰剂C。经过3天的吃药测试,第2个人痊愈,另两个则仍然处于感冒状态。请问下面的陈述哪个结论是较合理的?1.第2个人身体素质好。(1分)2.A疗效好。(0分)3.B疗效好。(3分)4.无法判断。(10分)5.不知道。(0分)”
这里,选项4是意欲中的答案,因为样本数太少,如此简单的测试不能说明关于医药疗效方面如此复杂的问题,实际的情况可能是:A可能比B好,B也可能比A好,两者也可能都无效,甚至两者都可能有反作用。这道题当然设置了陷阱,3选项好像是正确的,在日常生活中人们也通常是这样判断的,比如比较两种感冒药的好坏。某次家人吃A,很快就好了,某次吃B,好久也没好。于是得出A比B好。其实很难说,情况可能非常复杂。特别是感冒病毒几乎每次都不同,人们患病程度也可能不同。百姓日常生活中的对待药物的态度,可能不够科学,此题恰好可以测试出其间的差别。此题给分也可以模糊处理,比如选择1给1分,选择2和5给0分,选择3给3分,选择4给10分。注意,试题中用语是“哪个结论是较合理的”,没有问“哪个结论是科学的”。回答1或3是不科学的,但现实中有一定的合理性,因此可以给一定的分数。选项1虽然无法直接推出,但有相当的合理性,给1分。选项2虽然在科学意义上有成立的可能性,但现实中这种回答是荒唐的,无法从题目中直接推出,因此给0分。选项3,似乎直接可从题目中推出、现实中多数人也会如此推断,但不够科学,给3分。
之所以给错误的“回答3”以还算高的分数3,有这样的考虑:①它与题目中的条件相符,有一定的现实合理性,虽然是科学上错误的;②它比其它回答毕竟有相当大的差别;③这是一个陷阱题,有的人细心考虑可能会选择4,但由于不小心或者不了解命题者的动机,可能误选了3,为避免与选择4所得分数相差太多,故给3一定的分值;④减少因为用纯逻辑推断手法而选择4所造成的不真实所带来的分值差。有的人可能善于分析命题者的动机,从分析5个选项角度,有可能故意选择4。
但是值得说明一下的是,经常采用的两个测试题本身并不真正涉及“经验科学”的内容,即不直接属于经验科学。所谓的经验科学就是指人们平时所讲的狭义的自然科学。“经验科学”与“形式科学”合起来共同构成我们平时讲的广义的“科学”。如果要测试科学方法的话,更重要的是测试经验科学的方法。现有的测试中的不足之处也在这个地方。OECD的测试采用了塞麦尔维斯的案例,同时设计了一组问题[12]。这样做确实反映了实际的科学发现过程、对科学数据的理解等。应当说OECD关于科学方法的测试要明显优于米勒的做法。OECD此测试题的缺点是,叙述较复杂,答题者需要耐心和判断力。OECD测试的对象是在校的即将完成义务教育的15岁的学生,他们的素质平均起来应当是较好的。这也提出一个问题:对于文化素质不高的人,如何测试其对科学方法的理解程度?
第三维测试的是人们对科学技术的态度和看法。这方面的内容显得越来越重要,是未来此类调查中最核心的部分,因为此类调查一方面想了解公众对科学知识、科学方法掌握的程度,另一方面想知道公众对当前的科技有什么样的看法。后者更显得关键,这些看法对于制定公共政策有重要参考意义,也是从事科普、科学传播必须关注的问题。
关于第三维,中国科协的测试中设计了一个大题,大题下面包括许多有趣的小题,题目尚好。但据说,在中国的实际计算中,这道题的得分并不计入实际的平均科学素养值的计算。因为历次调查均没有详细说明平均值是如何计算出来的,与每道小题的关系如何,人们也就无法作进一步的评论。其实,具体的算法应当是透明的,也只有这样,人们才能核对其计算的准确性,其他人才能够也做类似的调查并作对比研究。特别是由国家公共资金资助的调研项目,应当以某种形式公开、部分公开或者通过内部报告发表其调研的具体方法、计算方法和程序。
此道题的优点是多方面的,不必再专门讲述。不足之处在于,没有在宏观层面上大致反映出当代大科学的社会运行。公民理解科学的一个重要方面是,在现代条件下,科学是如何组织起来的,它们日常是如何运作的,科学成果是如何发表和确认的,科学家是如何申请和运用研究基金的。在此一系列过程中,“同行评议”是十分关键的。中国大量的“民间科学爱好者”的出现,就与此有关。据我们了解,社会公众普遍不了解科学是如何运作的。对此方面的不了解程度要甚于对科学知识的了解程度,甚至也不如对科学方法的了解。
四、细致分析大科学时代科学的本性是做好公民科学素养测试的前提
科学早已不是二战前或19世纪以前的那种小科学。当代科学是一项重要的社会建制,是与国家行为、国计民生息息相关的庞大事业,与政治、经济、文化密切相关,其中渗透了社会的各个因素。在当前时代,仅仅从认知的角度理解科学,是显然不够的。对国家、对每一个人,科学不仅仅是一种认知活动。但是依据传统的科学观,人们习惯于只从认知的角度理解科学,这种想法也在公民科学素养测试过程中有所表现。一项反映时代状况的有水准的测试,应当反映学术研究在半个多世纪内的重大进展,把其中的一部分吸收过来,因此科学史的一些新结果和新理论、科学哲学在20世纪后半叶的进展(关于观察与理论、科学事实的建构性,科学说明、科学还原与统合等)、科学社会学(经典学派与SSK)的新探索等,都应当有一定程度的体现。即使不直接体现出来,也要对此有所关注,正视这些学术的进展。但可惜的,无论我国的工作还是米勒的工作,都显得对这些进展比较麻木,这也许与当事人的背景有关。作为初始尝试,这些都没有太大关系,事情总得启动起来,再一步一步改进。问题是,多年过去了,研究工作没有跟上去。
公民科学素养测试题要反映当代科学哲学与科学社会学的进展,充分利用它们的成果,通过专项研究,提供一套或多套合格的测试题。此工作是相当复杂的,其复杂性在于:①摘取知识中的核心知识涉及一定的价值判断和随意性;②学术界关于许多重要论题长期以来就在争论,如何从争论中提取大家共同认可的观念?③如何把学术性的内容通俗化,变成可用于测试的具体题目,同时还保持了叙述的准确性?这三个环节在目前的测试实践中均没有认真考虑,国际上也如此。
中国的科学素养测试要坚定地吸收米勒开创的三维模型,在此基础上发展出一套适合中国国情的简化的测试方案。具体讲有如下基本设想:
(1)公民科学素养测试是想通过一系列试题,了解中国公众对科学的了解程度。(2)这种了解包括3个大的方面:科学知识;科学方法和过程;科学的社会运作及影响。上述3个方面同等重要,在测试题的分值安排上基本上做到1﹕1﹕1。(3)测试题总量不宜过大或者过小,而且要方便被测者答题。题目应当均为正误判断题,共计60小题,每题基本上是一句话的篇幅。(4)此难度需要反复试验,要与中国国情联系在一起,在各地做一些试验性测试。试题要有一定的稳定性,要与当前和未来一段时间内科学的整体趋势相一致。至少10年不要做根本性的改变。试题应当有良好的区分度,能够反映中国公众各个层次之间有差异。
有几点附带的说明:①测试的难点在于,对于后两维,很难出题。②试题的形式要整齐,不必与国际的做法完全一样。国际对比是一方面,更重要的是国内自身对比。解决这个矛盾的办法是,不妨同时做两套调查,一套严格按国际规范,一套按中国国情做,两者可以不直接相关(总的趋势相关,但侧重点、区分度肯定不同)。③为便于统计,为使算法简明,各地方各部门可自行进行局部调查,试题形式统一,分值统一。④试题需要反复做试验性的测试,这需要相当长的时间和经费。
公民科学素养测试的理论基础是科学传播第二阶段“公众理解科学”框架下的“缺失模型”,许多测试困难也与此模型的局限有关[13-16]。从广义的科学传播角度看以及从当代科学日益分化的局势看,不但存在公众理解科学的问题,也广泛存在科学家理解科学甚至院士理解科学的问题。著名学者哈丁甚至提出第二种“科盲”(scientificilliteracy)的概念[17]。许多科学家固然不是第一意义上的科盲,却是第二种意义上的科盲。于是,谁最了解科学成了一个大问题,这个问题没有简明的答案。专家通常只对科学的某一个局部细节非常了解,而对横向上的其他学科非常陌生,对科学的历史进程及社会运作也可能不甚了解。这也透露了科学传播的一种发展思路,通向“对话模型”可能是不可避免的,这不仅是民主的要求,也是客观现实的要求。
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1物理实验探究教学中的问题与不足
教师注重知识的灌输和目标的达成,往往忽略了教学效果.传统教学无非是灌输式教学和填鸭式教学,教出来的学生不是具有一定的“模具性”,就是过于“理论化”,不会与生活实践衔接.绝大部分教师在进行物理实验探究课教学的时候,经常是简单讲一遍,即使做实验探究也是简简单单地自己做,学生看.这种“演示教学”造成了学生缺乏主动性,对物理实验探究没有兴趣,对于物理教学中的知识没有激情去钻研,致使课堂的效率低下.即使在讲到具体知识的时候,也没有与实践紧密相连,教师只是照本宣科,没有进行提前计划与知识整合,这都是初中物理实验探究教学中存在的问题.
2注重科学探究,培养科学素养
2.1加强实验探究的开放式,发挥学生主体探究作用
开放式教学强调以人为本,激发学生的主人翁意识,鼓励学生大胆尝试,努力超越,积极参与实验教学,养成独立探索、研究的习惯.
变演示实验为分组实验.教科书中安排了许多演示实验.在课堂教学中,学生作为旁观者,如同看影视节目一样,观察教师把这些实验按照严格的步骤和要求,演示一遍,只看个热闹场面,对于概念的建立和规律的形成缺乏主动的探索.所以在开放式探究教学中把一些现象明显,不利于大多数学生观察的演示实验变为分组实验.例如液体内部压强的实验由演示改为分组,把学生5~6人分成一组,共同设计步骤,亲自参与,分工协作,以积极的态度主动探究,既观察到了清晰的现象,又锻炼了操作能力,达到了探究实验预期的效果.
加强分组实验的探究性.分组实验教学可激发学生的学习热情和兴趣,调动主观能动性,在兴奋的状态中进行实验探究,有强烈的求知欲,教师要抓住时机,适时引导,让探究向纵深发展.例如学生实验“探究凸透镜成像的规律”,在他们顺利完成实验操作及规律的总结,认为实验已经结束的时候,适时引导学生思考:如果凸透镜残缺不全,还能得到完整的像吗?你如何进行实验?学生的思维顿时又被调动起来,他们积极的讨论,最后想出了方法,用一张白纸挡住凸透镜的一部分来观察现象,他们惊喜地看到了完整的像,只是像的亮度变暗了.学生对凸透镜成像的认识又上升了一个高度.这种开放式的实验探究教学,让学生成了学习的主人,激发了他们的探究热情,主动参与实验探究,既掌握了实验操作技能,又培养创新能力,提高了学生的科学素养.
2.2生活化实验探究,激发学生的探究兴趣
生活化的实验探究教学可以激发学生的学习兴趣.以学生为主体是探究教学改革的重要内容,而激发学生的探究兴趣为发挥学生的主体作用提供了动力.所以,是否能激发学生的探究兴趣,是否能调动学生的学习热情才是改革中要优先考虑的问题.在教学中多融入生活化元素可以很好地做到这一点,这是因为物理知识枯燥乏味,有些知识很难理解和掌握,而把物理知识生活化,让原本枯燥的内容贴近于生活,学生们能感受到学习中的乐趣,他们不仅学会了知识,学会在生活中运用知识,找到自信的同时也找到了快乐.物理探究生活化有利于学生在日常生活中运用物理知识进行探究,还可以在日常生活中检验物理知识.这样理论和实践相结合,不仅让学生对物理知识的理解更深刻,也提高了学生在日常生活中解决实际问题的能力.
2.3开展实验探究式教学,培养学生的探究思维能力
探究实验教学,可以培养学生的动手能力和思维能力,提高学生的观察能力.实验是物理教学的重要内容,也是培养学生科学素养的途径.传统的实验教学存在很多不足,特别是在做演示实验时,教师先给学生看,后讲结论给学生听,而学生实验则是先给定现成器材,学生按制定的方法和步骤进行操作,学生被动且茫然无措,教师的主导地位和学生的主体地位没体现出来,学生也不可能有主动性和创造性.实验能力是一种综合能力,需要长期训练才能获得,首先可以给学生建立信心和胆量;其次是多进行操作,学会实验观察和归纳;再次是给学生实验过程中的主动权,学生亲身设计实验,作为教学的补充,以培养他们独立思考问题的能力,同时向学生提出一些没有现成答案或不是唯一答案的发散问题,引导学生发散思维,突破教材寻找答案.例如怎样测量一导体的电阻?请你设计出几种方案,这样既起到复习知识并将各知识相互联系起来的作用,又有助于学生举一反三,触类旁通,利用已有知识创造性地解决问题.学生探究思维能力的培养是个复杂过程,我们要以激发学生学习兴趣为起点,在教学中有计划,系统地安排好思维训练,自觉有效地培养学生的思维能力.
2.4开展物理小实验,提高学生的动手能力
物理小实验能够培养初中学生的动手能力、自我探究能力以及创造性思维,凸显初中学生在教学中的主体地位.例如在学习了杠杆平衡条件后,教师可以布置实验任务给学生:独立制作小杆秤,并且评选谁做得最好、最准确.通过让学生亲手制作小杆秤,能使学生对杠杆平衡条件的理解、运用更加深刻.通过评比,还能激发学生的创造性思维,他们会思考究竟如何做才能在制作中胜出,这些别出心裁的小设计都是创造性思维的表现.在物理小实验中,教师让学生独立设计实验方案,选择实验器材以及进行实验等,都是培养学生动手能力以及创造性思维的体现.以这样的方式有效激发学生的兴趣,能够提高学生的动手能力,开拓学生的创造性思维能力.
2.5重视实验探究教学评价中的创新意识
一、义务教育化学课程标准的立意解读
《修订稿》结合十年来课堂教学中存在的主要问题,将《实验稿》中的7条建议整合为4条,突出了重点,增强了建议的针对性。其一,在课程性质的描述上作了修改,着眼整体提高学生科学素养,彰显学科性质,便于教师理解把握。其二,《修订稿》“目标要求”的水平划分、操作性、层次性等问题得到进一步明确,关注到知识的系统性和阶段间衔接,具体界定化学实验技能和实验内容的要求,确定了学生必做的化学实验,重写了“教学情景”素材、增加了11个教学案例;“活动与探究建议”中某些活动任务的设计考虑各地的实验资源,在操作性上得到加强,较好地回应了化学教学实践中的突出问题,提出的实施建议更有针对性。其三,增删了某些知识点,适当调整某些核心知识的学习水平层次等,落实减负精神。
对于我们一线教学实践工作者而言,推进《修订稿》的实施,需要在关注具体变化内容、强化评价改革的同时,更多地发掘《修订稿》变化内容背后的立意。统观变化,《修订稿》在“立足科学素养、彰显学科性质、突出科学探究”三个方面的立意十分明显。
二、义务教育化学课程标准的教学期待
“立足科学素养、彰显学科性质、突出科学探究”这三个方面内涵的理解与把握,需要我们作深入的理论与实践研究,才有望把顶层设计思想转变为实践层面的改进。
(一)立足科学素养:需要基于课标的教学
研读《修订稿》,不论是从前言部分的课程性质到课程设计思路的修订,从主体部分的课程目标到课程内容的微调,还是实施建议部分大刀阔斧的重写与不惜笔墨的铺陈,都立足于对科学素养内涵的把握,追求科学素养目标的全面达成。立足科学素养的课堂教学,需要我们一线教师加深对科学素养内涵的理解。在英文中,科学素养(scientific literacy)通常和另一说法“公众理解科学”(public understanding of science)同义。它强调的是一种长期积淀下来的习惯、素养,是一种内在品质,其重点在于对科学的态度,观察和思考问题的科学性以及批判精神,应当是指非专业人员对科学的理解程度,强调方法、观念和态度(Maienschein et al., 1999),而不仅仅指一种短期的实用技能、解决实际问题的具体知识和办法这样的“科学专业素养”。
《修订稿》强调的是立足科学素养,把它落实到义务段化学教学实践中去,笔者以为应强化以下三个教学观念:一是淡化学科界限,提倡学科内及学科间的综合化。二是增强化学教学与社会的联系,贴近学生的生活实际,即化学课程的生活化,在操作策略上提倡创设丰富多样的基于学科观念的教学情景等。三是加强科学与人文的融合,注重科学的人文化,具体通过改变学生的学习方式,如加强化学史、化学哲学与化学社会学对化学学科教学的指导作用,加强基于化学实验的、有助于理解科学本质的科学探究内容和学习方式。因为,立足科学素养意味着要让学生不仅知道知识的应用,而且了解知识“可能产生的影响”;不仅“知道科学技术在生活、生产中的应用”,还理解科学“在社会发展中的应用”,更加关注科学技术与社会的关系。在能力要求方面,更加强调“科学探究过程的一般方法”,分析“科学探究”的内涵,强调收集、整理、分析和运用信息的能力等。强调开展实验研究,在实验过程中提出发展交流、合作,使学科能力要求进一步具体化和结构化。在情意方面,更加强调质疑与创新、谦虚与合作精神等等。
以上分析可见,以“立足科学素养”统摄修改内容的《修订稿》的实施,其实是新一轮初中化学课程改革征程的开始,它再一次要求我们在学习研究《修订稿》的同时,一定要推进基于课程标准的初中化学教学实践。要求我们以“用课标教”来取代“用教材教”和“为考而教”的教学习惯,初中化学教学与评价皆要遵从于标准,确保学生提高科学素养,促进在拓展质量内涵基础上的达标,促进学生自由全面发展。与西方国家的具体实践相比,基于标准的评价、问责方面的研究与实践还未全面展开,有待拓展和深化。要使《修订稿》由文本转为教学实践,教师在教学设计中应该始终基于标准,坚持以提高学生的科学素养为主旨设计教学方案,从制订学期总体的教学方案到每一课时的教学设计,教师必须一以贯之地思考如何落实科学素养的目标,特别要注意挖掘化学知识所蕴含的科学方法以及价值观目标要素,在实践中能结合具体的学习内容将三维目标融为一体。
(二)彰显学科性质:提倡基于观念的教学
在移动互联网时代,伴随着新的信息载体出现,信息的产生和表现形态也随之发生了变化。在已有研究的基础上,新媒体信息传播的特点可归结为以下几个方面。1.信息呈现方式的数字化与多媒体化数字化与多媒体化是新媒体信息传播的典型特点。数字化指的是新媒体传播的信息内容,包括图像、文字、音频、视频等,在采集、加工、存取、管理、传播过程中都进行过数字化转换,在信号传输与播出形式上都采用数字信号模式。多媒体化指的是新媒体消解了报纸、电视、广播和杂志四大传统媒体的边界,聚合了媒体在视觉与听觉方面的功能,借助于文字、图像、声音、图形、视频等多种媒体形态,使信息的呈现模式更加形象化和立体化,营造生动形象的信息传播情景,增强信息感染力,在向用户传递信息的同时带给用户全感官式的体验,有助于用户能够形成关于该信息的更加深刻的整体印象。2.新媒体信息传播具有明显的互动性具有互动性特征的并不仅仅是新媒体,传统媒体也具有交互、互动的特点,但传统媒体的互动只是有限程度、有限范围内的互动。新媒体信息传播的互动实现了人机之间或多用户之间,同时进行一对一、一对多、多对多等不同的信息交流与沟通,新媒体用户可同时拥有信息生产者、信息者、信息接受者的多重身份,在与其他用户的多方互动过程中,新媒体用户的主体地位得到了充分体现。3.新媒体信息传播有个性化的特点新媒体传播的个性化主要指:一是媒体选取个性化,用户在进行信息、检索及获取时,可以根据自己的个人喜好选取不同的媒体形式;二是信息内容个性化,不同用户可以根据自身的需求目标,对信息筛选定位,或是对信息内容进行个性化组织加工,然后传播出去;三是在网络通信技术支持下,移动新媒体的信息传输系统能够针对用户个性化的信息需要进行精准传送,这是新媒体个性化传播的典型表现。4.新媒体信息传播方式具有碎片化特点这一特征是当前新媒体信息传输形式所独有的,指的是新媒体在信息传播中的时间碎片化与信息内容的零碎性。新媒体传播的碎片化主要体现在:一是时间碎片化,用户可以充分利用随机或零散的时间,随时随地获取想要的信息,或进行信息的即时;二是传播内容的碎片化,新媒体中的微博、博客、手机短信等在技术设定的限制下,信息内容因被分割而变得零碎。5.信息传播即时性与超强的地域覆盖性新媒体传播在互联网支持下,突显了信息传输的无障碍性,尤其是利用移动新媒体,用户可以随时随地信息、传递信息、获取信息;新媒体则可以把信息瞬间传递到网络中其它节点,对社会事件的实时报道和文字直播尤其便利。互联网把世界连接成一个紧密的整体,网络的范围决定着新媒体传播空间的大小,截至2013年12月底,我国网民规模达6.18亿,[11]互联网覆盖到的地域也是新媒体信息所能够传播到的区域,新媒体环境下的信息传播具有超强的地域覆盖性特征。
二、新媒体应用对公民科学素养的影响
(一)公民科学素养的定义与内涵研究科学素养(ScientificLiteracy)指的是与科学有关的素养。在20世纪60年代初期,科学技术发展带来的负面效应引起人们对科学素养的关注。科学素养对培养公民科学世界观与科学思维方法,促进科学技术发展,推动综合国力持续提升具有重要影响。1.国外公民科学素养的定义与内涵研究首先,科学素养的定义。美国哈佛大学前校长、教育家柯南特从科学教育层面首次提出科学素养的概念:一种能够理性选择专家,并能够与那些正在发展科学并应用科学的人交流的能力。[12]美国斯坦福大学教育家赫德把科学素养作为科学教育的主题,将科学素养解释为:理解科学及在社会中的应用。首次将社会与科学的关系作为重要问题联系起来对科学素养进行研究。美国学者乔恩•米勒从人的个体出发,认为科学素养是指一个人能阅读、理解科学问题,并能表达见解的能力。[13]除个人研究以外,也有机构将公众科学素养教育视为国际组织社会行动的一项内容,将科学素养定义为关于科学概念和过程的知识和理解;[14]1997年,国际经济合作组织(OECD)指出,科学素养是一种能力,是运用科学知识对现实问题进行确定,以便改造自然和决定社会活动的能力。[15]其次,科学素养的内涵分析。美国威斯康星大学科学素质研究中心的佩拉等人在对大量文章进行了系统分析后,将科学素养的内涵归结为6个方面:科学与社会的相互关系;科学家工作的伦理原则;科学的本质;科学和技术之间的差异;基本的科学概念;科学和人类的关系,[16]这一研究理论形成了科学素养研究的基本框架。本杰明•沈将科学素养的内涵扩展至功用性、科学与技术、科学与社会问题、科学与人类文化的关系等方面内容,认为科学素养的内涵包括实践科学素质、公民科学素质、文化科学素质。[17]后来,米勒经过多次实际调查和研究,将科学素养的内涵进一步扩展到科学世界观、科学事业、科学习惯等方面,并于1983年提出基于科学素养的“三个维度”标准,即:关于科学概念的理解;关于科学过程和科学方法的认识;关于科学、技术和社会相互关系的认识。[18]在具体实施测评之后,1998年米勒对这一标准进行改进,将科学素养标准阐释为:对科学词汇和科学概念的基本理解;对科学本质和研究过程的理解;对科技影响的理解,[19]并尤其强调了科学素养对公众理解科学的重要性,为各国的科学素养测评体系提供了样本。2.国内关于科学素养的定义及内涵研究首先,科学素养的定义。我国对科学素养的研究有着显著的本土化特征。钟启泉是我国较早进行科学素养研究的学者,1997年,在其文章中提出科学素养是借助理科教学中物理学、化学、生物学等普通教育部分培育公民素质。[20]王有志、梅伟等对前人的研究进行了总结,将科学素质定义为:对个人决策、参与公共和文化事务、经济生产等所需要的科学概念和过程知识的理解。[1]2006年,国务院制定的《全民科学素质行动计划纲要(2006-2010-2020年)》中,对科学素养作了明确界定:公民具备基本科学素质一般指了解必要的科学技术知识,掌握基本的科学方法,树立科学思想,崇尚科学精神,并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。[21]其次,科学素养的内涵分析。我国关于科学素养内涵的认识同样处于不断发展变化中。20世纪70年代,人们认为科学素养的内涵包括科学和社会、科学的道德规范、科学的性质、科学概念的知识、科学与技术、科学和人类等方面;80年代中期科学素养的内涵扩展到科学世界观的性质、科学事业的性质、头脑中的科学习惯以及科学和人类事务等。《全民科学素质行动计划纲要(2006-2010-2020年)》中规定了科学素质的内涵包括:科学探究(过程、方法与能力),科学知识与技能,科学情感、态度与价值观,对科学、技术与社会关系的理解四个方面。[21]总之,每当新的科学技术出现时,就会随之产生新的科学知识和科学方法,科学素养的内涵随着科学技术的进步不断发展,人们对科学素养内涵的认识也随之不断丰富和发展,尤其是在当今科学技术快速发展的情况下,随着新技术的不断出现,人们对科学素养的理解不断深入,从最初的注重智力层面发展到对科学能力的关注,再拓展到对公众科学素养及其与科学的相互关联和相互作用的关注,而这一系列过程都与媒体的传播、推介密切关联。
(二)新媒体应用对公民科学素养的影响新媒体的发展与应用不仅影响到社会的经济与政治活动,还影响到人们的思维方式与生活行为方式;新媒体正在以不可抵挡的势头渗透到世界各国政治、经济、思想、文化等诸多领域,改变着人们的生活、改变着世界,也推动着人类文明不断向更高层次发展。研究发现,科学从作为一种人类文明的发展成果到被社会认可、接受,到转化为人的素质内容,最主要的途径有两个:一是学校科学教育;二是社会性科学普及教育。这两个方面都是科学教育与传播的必要过程。媒体作为科学传播的媒介手段和重要载体,是科学向社会公民拓展过程中是不可缺失的重要组成部分。目前,各类新媒体充分发展、广泛应用,新媒体环境下,互联网、电视、移动手机等各种新媒体已成为科学传播的重要工具,[22]新媒体参与科学传播与科学教育是二十一世纪的国际趋势。1.新媒体对公民科学素养培养的促进作用新媒体技术的发展使科学知识与科技信息的传播渠道不断拓展,为公民接触科学、学习科学、理解科学等带来了便利条件,在普及科学常识、宣传实用科学知识等方面发挥着越来越重要的作用,对促进我国公民科学素养水平的整体提升发挥了积极作用。首先,新媒体为科学传播与科学教育提供了便捷途径。传播途径与教育途径的改变是新媒体带给科学传播与科学教育的最显著变化。新媒体传播模式极大地满足了用户随机利用可能的时间,随时随地获取科学知识与科技信息的需要。同时,新媒体大大提高了科学知识与科技信息在传递过程中的时间耗费,保证最新的研究成果、最前沿的科技信息等能够在第一时间流向用户群体,特别是有些现场直播式的科技发明介绍,更是体现了信息传输的时效性与直观性。为社会用户群体补充新知识、接受科学教育、了解科学发展趋向、提升自身科学素养水平提供了方便迅捷的途径。其次,自主互动的参与模式加深了对科学的理解与认识。新媒体自主参与、平等对话等模式,拉近了科学与大众的距离,使用户获得了更大的自主筛选和获取科学知识与科技信息的机会。普通社会群体在接受科学知识的情况下,通过与其他用户或媒体进行对话,可以获取更多的相关科学内容,并在这一过程中实现对科学知识的进一步整合加工,可能创造出新的知识内容。同时,为专业学者和专家级用户提供了信息跟踪及信息传播的监督便利,可以对新媒体中出现的错误信息进行及时纠正,防止误传和误导,对网络科学传播与科学教育起着调整、纠正、规范作用。这些方面对公民形成对科学的正确理解与认识都有很大帮助作用。再次,大量的信息内容及有针对性信息传递为人们学习科学、提升科学素质提供了条件。在互联网技术支持下,新媒体体现出超强的信息聚合功能,实现了科学知识与科技信息全球范围的聚合与共享,为用户提供了极为丰富的科学知识与科技信息内容,以及大量相关的研究成果等,为公民研究、学习各方面的科学知识提供了帮助。同时,新媒体具有个性化与针对性的传播特点,能根据用户群体的不同需求,对科学知识进行各有侧重的指向性传输,有效解决了人们在不同知识程度下,在紧张的工作、生活中,快速获取科学知识、进行科学学习的问题,使利用新媒体成为帮助用户提升自己科学素养水平的便利模式。最后,多媒体的信息呈现方式强化了科学传播与科学教育的效果。新媒体将VR(VirtualRe-ality)技术、Flash技术、Audio技术、Video技术等组合一起,实现了对科学信息的多媒体贮存与传播,使抽象的科学概念、科学知识、科学理论等变得形象、生动;对科技成果展示、培训及科学实验过程进行动态图形录入和模拟声控交流等技术处理,把科学传播融入身临其境的现场模拟,消解了科学知识的抽象性,增加了其形象性和直观性,易于公众的理解和接受,使科学传播变得更具说服力,增强了科学知识的传播效果和教育效果。2.新媒体对公民科学素养提升的阻碍作用新媒体作为科学技术的发展成果,是在计算机网络技术发展基础上产生的,其形态及功能特征上必然受技术发展条件的制约,同时也受到参与主体多元化因素的影响,新媒体不可避免地存在着阻碍性因素,影响到新媒体在公民科学素养教育中发挥作用,阻碍公民科学素养水平的提升。首先,新媒体发展的自身技术制约。技术方面的制约是影响新媒体在公民科学素养教育中发挥作用的一个重要因素。媒体在网络技术支持下形成的自由参与模式,对各类消息与传播的限制功能较低,无法完全杜绝一些虚假信息或是错误信息掺杂其中,这些信息必然影响到公民对科学的理解与认识;另外,各类新媒体都具有自身的优点与缺点,不可避免地通过对科学知识及相关信息的定位态度与定位倾向显示出来,无疑对公民的认识与判断等科学行为产生影响和制约作用。其次,参与者主体的行为多元化影响。媒体行为及新媒体的参与主体的网络行为总是在多种复杂因素共同作用下产生的,在新媒体的信息生成与传播中,受自身因素影响,不同用户对问题或事件的看法、认知、解读会各不相同,从而表现为对同一问题或事务,总会有不同的看法和处理方式,生成不同的信息内容,也不同程度地影响到其他用户对其所传递的科学知识、科技信息、科学方法的理解与掌握,进而影响公民科学素养提升。
三、利用新媒体提升公民科学素养的对策探讨
结合我国已有的公民科学素养教育措施,新媒体环境下的公民科学素养教育,应该建立在对新媒体的特点及其在科学传播与科学教育中的优势充分关注的基础上,制定与之密切联系的公民科学素养提升措施,以达到有效推进我国公民科学素养水平的目的,具体做法包含以下几个方面。
(一)发掘新媒体的信息资源优势扩大公民的科学知识与科技信息量丰富的网络信息资源在扩大人们的科学知识量、拓宽人们的视野方面有积极作用。目前我国已经建立起许多专业性科学网站,在许多非专业性网站中也设立了与科学相关的版块,这些资源对于发挥网络信息资源优势、整合网络科学信息资源、推进网络科学教育、提高公民科学素养很有帮助。在此基础上,更加关注用户的反馈信息,使新媒体的科学信息建设更有针对性,更具规划性,提高公民对新媒体科学信息的有效利用率。同时,将网络科学信息资源与学校科学教育紧密结合,发掘其中与课程教学相关的具有典型科学价值的内容,使之融合进课堂教学中,扩大学生的科学知识面;学校教育中,做到时时关注网络的最新科学知识与科学研究内容。另外,结合新媒体信息内容,鼓励学生积极参与各类科技实践活动,通过营造丰富多彩的校园科技氛围激发学生学习科学知识、掌握运用科学方法的主动性。
(二)发挥新媒体的多媒体表现优势强化科学传播与科学教育效果多媒体的信息呈现方式远比单纯文字的表述更有助对科学的理解与接受。在科学传播与科学教育中,充分发挥多媒体技术优势,将科学知识的抽象性、科学技术的实用性等结合起来,形成对科学的通俗化解读与趣味性介绍,使科学传播与科学教育工作做到对高层次用户与较低水平用户的兼顾,提升科学教育效果。尤其是在课堂教学中,充分利用课堂新媒体灵活多样的教学形式和信息表现方式,向学生传授科学知识,激发学生学习科学的兴趣,帮助学生树立科学的精神、科学的方法、科学的态度。
(三)利用新媒体的强大影响力形成学习科学、应用科学的社会性环境随着新媒体技术发展,新媒体在社会中的应用可以说是无处不在,带来的社会影响是多方面的。利用一切可能的新媒体终端,宣传科学知识,提倡科学精神,形成社会性宣传科学、学习科学、应用科学的大环境。在加大科学传播与科学教育力度的同时,向人们推出解决实际问题的科学知识、科学方法等,将科学传播与科学教育放在实用性的基点上,并适时推出网络模拟学习体验等,在潜移默化中使人们受到熏陶和教育。
四、结语
关键词:公民科学素养;公众理解科学;科学传播
Abstract:ThegeneralthreedimensionalconceptsofcivicscientificliteracyandrelatedtestitemsfromJonMillerandOECD’sPISAarereviewed.Itispointedoutthattherearestillalotoftheoreticalandpracticalproblemstobeconsidered,thatthebasicframeworkinvolvedshouldcomefromsciencestudies,andthatChinashouldsetupitsownmeasurementandexplanationsystemtocopewiththeseriousasymmetryofitslocalsocialandeducationaldevelopment.Theproblemsfoundinthetestpartlyrevealthelimitsof“deficientmodel”inthepublicunderstandingofscience.
KeyWords:civicscientificliteracy,thepublicunderstandingofscience,sciencecommunication
公民科学素养(civicscientificliteracy)是公民文化素养(culturalliteracy)的子集,是指一个社会中成年公民对科学技术的理解和运用能力,通常指最低要求。它有4方面的问题:①它指的是什么?即如何定义它?②它是干什么的?即用这个术语要做什么事情?③我们如何测度它?即如何设计指标体系实际测量它?④如何解释调查得到的数据?据了解,我国只有中国科普研究所、中科院科技政策与管理研究所、中国科技信息研究所、北京大学等单位的少数研究人员在一定程度上研究过科学素养及其测试问题,其中李大光等人做了大量先驱性的工作[1-4]。现在看来,国内在这方面的理论研究相当不足(国际上研究得也不充分,只是近些年研究的人员才多起来),无法满足实际应用的需要。讨论科学素养问题,广义的科技传播是一个良好的框架,《让科技跨越时空:科技传播与科技传播学》一书提供了这样的一种合适的语境[5]。无疑,科学素养问题只涉及科技传播学中极小的一部分。
一、公民科学素养的含义
乔治??梅森大学物理系的JamesTrefil教授给出的定义为:“如果一个人有足够的科学背景,以应付其日常生活中所涉事物的科学成份,则他或她就具备科学素养。”[6]由于我国城乡差别极大,人们的受教育程度、生产和生活方式差别很大,人们的“日常生活”很不相同,其中关注的自然科学问题也有相当的差别。科学素养是文化素养的一个部分,而后者可以形象地比作一个庞大的知识母体(alargematrixofknowledge)。此知识母体具有马太效应,基础越好就越容易增添新内容,基础越不好就越不容易补充新内容。这里“知识”一词要做广义的理解,包括事实、术语、方法、技能、观念、哲学、历史等等,并且它们彼此紧密交叉、处于动态发展过程之中。于是,“科学素养由一系列事实、概念、历史、哲学和观念组成,它们彼此通过逻辑纽带联系在一起。有科学素养的人关于宇宙运行的方式知道一些基本的事实,也在一定程度上了解科学家是如何得到那些知识的。有科学素养的人能够处理进入他或她视野中的科学和技术事务,就如同他或她应付经济、法律或政府事务一样熟练。注意,在此科学素养定义中,我没有包括做科学(doscience)的能力。当我去听一场音乐会,我不希望在前厅中被拦住并被要求展示对小提琴具有精湛技巧,方能进入音乐大厅。同样我认为不应当要求人们会做科学,方能算作具备科学素养。”[6]
科学素养与科普、科学传播(SC)及科学教育关系甚密,近些年国内许多部门都不断地谈起这个概念。我国从20世纪90年代从美国引入并开展公众科学素养调查,到目前为止已于1992,1994,1996,2001,2003共5次开展公众(18~69岁)科学素养的全国性调查。5次调查均由中国科普研究所等单位组织实施,功劳巨大。
1992年米勒在《公众理解科学》杂志第1卷第1期上著文《通向对“公众理解科学技术”的一种科学理解》,较全面地总结了此前10多年的研究进展[7,8],当时他为国际科学素养促进中心的主任,此中心隶属于芝加哥科学院。米勒指出,对公众理解科学的经验研究始于1957年由美国科学作家协会(NASW)和洛克菲勒基金会资助的一次全美成人调查。此调查的目的是想了解科学写作的读者规模及需求,样本为1900个美国成人,问卷中只有一小部分内容涉及科学技术问题。1972年,美国科学委员会(NationalScienceBoard)决定出版双年度《科学指标》(ScienceIndicators,后来名称略有改变,加上了“工程”,成了科学与工程指标),以反映美国的科技状况,其中有一章是关于公众对科技的态度的,并在全国实施了问卷调查。1972,1974,1976年的《科学指标》所开展的研究属于第一阶段。米勒讲,这一阶段被认为没有很好地利用社会科学方面的资源。美国国家科学基金会(NSF)开始征集新方案,米勒与普莱维特(KennethPrewitt)拟定的一项建议被选中,于是开启了《科学指标》系列出版物的第二阶段的研究工作。1979年的《科学指标》具体反映了新阶段的调查设计。正是在1979年的研究中米勒第一次实施了他所拟定的科学素养问卷调查,他把科学素养定义为一种三维建构物,具体包括:(1)科学术语和科学概念的基本词汇;(2)对科学过程的理解;(3)知道科学和技术对个体和对社会的影响。[6]实际上这一指标骨架依据的是米勒于1983年发表在《代达罗斯》(Daedalus)杂志上的文章《科学素养:概念评论与经验评论》。
1985,1988,1990,2000年上述三维测度方案又有所修订。1988年英国的调查研究采用了米勒的体系,1989年加拿大的研究、1989年欧盟的研究及1990年新西兰的研究,均采用米勒的三维体系。
20世纪90年代后,米勒的体系进一步流传,同时多国的比较研究方兴未艾,针对特殊群体的科学素养调查研究也纷纷开展起来,如针对在校某一年龄段学生的调查研究。
到了2000年,联合国经济合作与发展组织(OECD)启动了著名的PISA项目(三个一轮:2000年,2003年,2006年。现在2003年的报告已经出版),32个国家(其中28个是OECD成员国)共有25万学生参与了科学素养调查(另有13个国家准备加入,我们不知道为什么如此重视科教的中国反而不加入),有趣的是年龄一律限定在15岁。为什么选在15岁呢?因为对于多数OECD成员国,15岁的学生马上就要结束义务教育了,选择这个时期进行测试能够对义务教育的效果进行有效评估。PISA测试范围较广,包括3大类:阅读素养、数学素养和自然科学素养。其中只有后者与米勒的测试有直接关系。
PISA科学素养测试仍然采用了与米勒类似的三维结构体系,但阐述得更为清楚。PISA报告指出:科学素养是指,在科学技术极大地影响着人们的生活的条件下,科学地思考问题的能力。这种素养包括理解科学概念并运用科学观念的能力[7]。
第一维:科学概念(scientificconcepts)。指为了理解自然界及其由于人类的活动所导致的变化,学生们需要掌握一系列基本的科学概念,这些概念涉及物理、化学、生物科学、地球与空间科学等学科。
第二维:科学过程(scientificprocesses)。PISA考察学生运用科学知识及对科学过程的了解。要求学生有获取证据、解释证据和运用证据的能力。具体讲,考察5个方面的过程:①辨识科学问题;②识别证据;③得出结论;④交流或传播这些结论;⑤用演示表明自己对科学概念的理解。除了最后一条,其余几条并不直接要求具体的科学知识。当然,其他过程严格说也不是与“科学”内容无关的。
第三维:科学境况(scientificsituations)。科学素养测试想了解的主要是日常生活中涉及的科技问题或科技事务与人们的关系。2000年的测试主要涉及3个方面:生活与健康中的科学;地球与环境中的科学;技术中的科学[7]。
二、公民科学素养的测试
以一种方便有效的办法真正测试这三维,是相当困难的,问卷极难设计,特别是针对后两维。据我们考察,米勒在实际测试的问卷上也没有真正反映他的理论构想,中国历次的测试中针对后两维的试题设计也有明显不足。OECD的实际测试采用的主要是塞麦尔维斯(IgnazSemmelweis,1818~1865)日记中的段落,而采用这个例子大概受到了著名科学哲学家亨普尔的《自然科学的哲学》一书的影响,亨普尔讲述那个例子主要根据的是辛克莱的《塞麦尔维斯:他的生活和学说》(1909)一书。OECD1999年的一份研究报告《测度学生的知识和技能:一个新的评估框架》详细阐述了PISA科学素养评估的潜在概念框架。
现有的测试方案对于科学的社会运作(涉及后两维),并没有给出很好的测试题目。这方面的测试应当主要考察人们对“大科学”时代“同行评议”、“科学激励机制”等制度安排的了解,这也是未来科学传播的重点。基于此,我们可以提出自己的科学素养体系及相关的测试方案,重点加强科学社会学的内容,更好地反映科学—社会—个人之间复杂的互动关系。初步的设想仍然是三维:①科学概念维;②科学(内在)过程维(对应科学哲学);③科学(外在)运作维(对应科学社会学、科学传播学等)。这需要一系列经过良好试测的试题作为支持。
人类社会发展到现在,积累了大量的科学知识,涉及许多学科,其中的知识可以说是海量的,终生也学不完。但是,这些知识中有一些是基本的、对每个人差不多都是重要的,或者说应当知道的。
对第一维的测度,应当把握一个基本原则:不是多多益善。大量科学知识是相当专门化的;大量知识更新速度很快,即现在看来很准确,不久后就会过时甚至成为谬误;拥有更多的知识,在相当程度上不说明问题,还要看这些知识的时空分布状况等。对于测试而言,要求公众掌握的是有一定时效性的、通用的、各学科均有分布的、难度适当的知识(包括事实、原理)。
科学素养包括许多内容,一般来说不容易简单地概括为几个方面。《面向全体美国人的科学》中认为,“科学素养包括数学、技术、自然科学和社会科学等许多方面,这些方面包括:熟悉自然界,尊重自然界的统一性;懂得科学、数学和技术互相依赖的一些重要方法;了解科学的一些重大概念和原理;有科学思维的能力;认识到科学、数学和技术是人类共同的事业,认识它们的长处和局限性。同时,还应该能够运用科学知识和思维方法处理个人和社会问题。”[9]在这种理解中,采用了科学的广义用法,科学一词包含数学、自然科学(物理、化学、生物学等)、社会科学等,而狭义的用法中科学只指自然科学。在OECD的PISA项目中,科学也只指自然科学,在那里分别考虑数学素养和自然科学素养。
无论按广义的理解还是狭义的理解,科学都是十分复杂的,科学素养也都包含许多相互联系的方面。自米勒始,为了测试方便,人们常常将科学素养简化为三个维度。但是这三个维数与数学上的三维是不同的。数学上讲的三维,彼此是独立的,而这里仅仅是借用“维度”的概念,是一种比喻的说法。科学素养的三维之间有着内在的复杂关联。
在通常的认识中,三维素养呈现正相关变化,即第一维测试的数值越高,则第二维第三维测试的数值也高,反之亦然。笼统讲,这不算太错,但不准确。细致分析,其中会存在反相关的情况。假定测试结果大致反映了实际的情况,针对不同的人群或者个体,完全有可能对于第一维测试的数值高,而对于第二第三维反而很低,也可能存在另一种情况,即第二第三维数值高,而第一维相对较低。这种可能性特别值得指出来。它的含义是,对科学事实的了解,不等于对科学过程、科学本性、科学的社会与境的了解。
随着科学本身的复杂化,科学传播过程日益复杂化。三个维度的科学传播之间可能还存在一种新情况:即相互冲突。英国科学技术办公室(OST)与威尔康信托基金(WT)2001年报告指出,科学传播系统中的不同主体(players)之间,关于向公众传播什么、为什么传播和怎么传播等,会存在一定的张力。试图传播关于科学的确定的“事实”的欲望,与试图传播科学之运作过程的需求之间,可能相互冲突[10]。前者力图提供相对简化而明确的科学信息,而后者试图让公众明白科学发现过程中的接连不断地提问题的过程,即关于科学本身也要不断地问为什么。前者强调信,后者强调知。“更好地理解科学的过程是重要的,如果非科学家试图搞明白被接受的理解如何可能被过高估计,以及新的解释和结果是如何领先的。这样,当新发现被宣布时,可以防止科学和科学家受到冷落,也会防止所谓的新发现产生误导作用[10]。
这就自然引出科学传播的两类不同模型。一类是传统的欠缺模型(deficientmodel,也译作缺失模型),它是自上而下向群众教授科学的模型(这个模型相当有效,但也有一些问题);另一类是介入模型、与境模型、民主模型、对话模型(这个模型听起来十分动听,但操作起来有相当的困难)等。
威尔康信托基金1998年的研究表明,非专家不需要了解一大堆科学的细节才能够讨论科学的社会与伦理问题[10]。因为科学是高度分科的,就某一学科或者专门问题,确实存在专家与非专家之严格分界,但就整个科学而言,很难说谁是专家谁是非专家。比如,院士是科学家,是在某一专门领域有很高成就的科学家。通常人们以为他们对于科学的任何事物都是专家,即不仅仅是在他擅长的那个领域是专家而且也是其他领域的专家。这当然是没有根据的,虽然一些院士知识面很广,但仍然得不出院士比普通人对其他学科了解得更多。比如陈景润是数学中数论领域的专家,他对物理学、对社会科学可能就比较外行,甚至不如普通的文科大学生及普通市民。这也非常正常。
在科学的社会与境一维,更多涉及情感和价值观。公众与科学家更站在几乎相近的平台上。科学家群体可能更倾向于维护科学共同体的利益,而公众可能更关心自身的利益,他们对同一个问题的看法可能相差很远,也不能简单地称科学家的判断更客观、更合理。这时需要对“合理性”制定标准,而这个标准是相对的,随着时代的不同也会有变化。
三、现有测试方案关于第二和第三维的处理及其问题
科学素养定义中包括了非常广泛的内容,也因而给进一步的界定和实际的测度带来了一系列复杂问题,其中包括若干理论问题没有解决。米勒的三维体系谈论起来非常合理,但极难测试,实际上各国在测试中也都做了灵活处理,包括米勒本人所做的测试。第一维涉及的主要是科学事实和原理,基本没有问题,但第二第三维问题很多。
宏观上讲,第一维涉及的各门自然科学中的基本知识和原理;第二维涉及的是科学史、科学哲学;第三维涉及的是科学社会学和STS等。对于普通公众,对于第一维可能还算容易掌握,但对于第二和第三维就显得相当困难了。即使对于专门学习科学史、科学哲学和科学社会学的学生,对相关问题的认识也有很大差别,一方面属于较难掌握,另一方面这些学科、问题仍然处于广泛讨论、争论之中,很难给出唯一能让大家认可的选择。
米勒对科学素养的理论和实践贡献很大,但是因为他不是专门从事科学哲学、科学社会学工作的,他一定程度上低估了后两维测试的困难。由此导致的直接后果是:
(1)对第二维的出题,显得过于简单,甚至文不对题,即所出题目并不能实际反映对所声称的科学过程和科学方法的测试。
(2)第三维干脆不以客观题的形式出现,不直接计入科学素养综合指标的计算。这相当于说由原来的三维简化为二维,而两维也不够全面,实际上目前世界各国所做的测试只做了一个半维,即第一维加上第二维的一半。
RichardCarrier坦率地道出了公众拥有科学素养的困难性,他于2001年指出:“你可能很吃惊,科学素养很难获取也颇难传播。毕竟,科学是一种极为复杂而且精致的事物,只有博闻察验、深思熟虑才能真正理解科学。人类文明用了数千年才算明白了它的道理,也许要花更多的时间才能掌握它。最近的一些著作已经揭示了科学的非同寻常、反直觉和极其麻烦的本性,拒斥了天真的启蒙观点,启蒙观点认为科学不过是学科化了(disciplined)的常识。”[11]
RichardCarrier指出:“在我的研究和随后的测试中,‘科学素养’(scientificliteracy)不是指科学的内容(content),而是指科学的本性(nature)。科学内容会铺天盖地地涌向公众。许多科学事实是常识:现在大街上的普通人也比古代最有学识的人知道更多的科学事实。”[11]
的确,这能说明什么呢?能说明现在的普通人,也比古时的学者更理性、更懂得思考、探索?绝对不是这么回事。另外,如今电视上播出的所谓科学知识“闯关答题竞赛”,测试的只是记忆力和条件反射速度。如果让一位实验室里成熟的科学家与一位初中生同台对阵,按现在的标准,很可能那个初中生获胜,这能说明他更懂科学、更懂科学方法,更具有科学素养吗?一些电视台以科学的名义所做的东西,一定程度上有令观众弱智化的倾向,对一个问题所提供的标准答案,实际上是对科学问题做了极端的简化,在不列出前提条件的情况下鲁莽地下结论。以那种方式传播科学,实际上等于歪曲科学,是提高真正的科学素养的一种反向作用,即它甚至能够降低人们本来可能具有的一点点本能的怀疑精神、探索求证精神,即降低原有的科学素养,对科学产生更大的误解。
科学的本性,是科学哲学专门探讨的问题,也很难理解的。根据Carrier,自然科学的本性有许多方面,但至少包括如下7个方面:①科学的结论是暂时性的;②科学是一种以经验为基础的信念(ScienceisanEmpirical“Faith”);③科学不是指某种单一的方法;④实验是一种目标导向的科学观察形式;⑤科学理论是对科学事实的说明;⑥科学定律是对自然行为的描述;⑦科学是一种创造性事业。[11]
现在许多国家采用的测试中,有两道测试科学方法的试题,实际上它们是推理题。
“208.科学家想知道一种治疗高血压的新药是否有疗效。在以下的方法中,您认为哪一种方法最正确?1.给1000个高血压病人服用这种药,然后观察有多少人血压有所下降。2.给500个高血压病人服用这种药,另外500个高血压病人不服用这种药,然后观察两组病人中各有多少人的血压有所下降。3.给500个高血压病人服用这种药,另外500个高血压病人服用无效无害、外形相同的安慰剂,然后观察两组病人中各有多少人的血压有所下降。4.不清楚。”[3]
这是一个改进后的试题。原来的试题选项中意欲的答案是2,当时没有选项3,也没有选项4。应当说,这一改进是必要的。但是,这类医药检验方面的试题仍然可以找到许多不严格的地方。这类题从正面补充,总是很难自圆其说。但是,公众科学素养测试并非要求只从正面测试人们对科学的理解。正如,逻辑经验论者从正面证明科学的合理性、寻求科学划界问题的解答通常不成功,但也可以反过来思考,如波普尔不是从证实而是从证伪的角度考虑,模棱两可的情况就好办一些。
“H02某药厂欲测试两种感冒药的疗效,3个患感冒者自愿测试。第1个人只吃A药,第2个人只吃B药,第3个人只吃一种安慰剂C。经过3天的吃药测试,第2个人痊愈,另两个则仍然处于感冒状态。请问下面的陈述哪个结论是较合理的?1.第2个人身体素质好。(1分)2.A疗效好。(0分)3.B疗效好。(3分)4.无法判断。(10分)5.不知道。(0分)”
这里,选项4是意欲中的答案,因为样本数太少,如此简单的测试不能说明关于医药疗效方面如此复杂的问题,实际的情况可能是:A可能比B好,B也可能比A好,两者也可能都无效,甚至两者都可能有反作用。这道题当然设置了陷阱,3选项好像是正确的,在日常生活中人们也通常是这样判断的,比如比较两种感冒药的好坏。某次家人吃A,很快就好了,某次吃B,好久也没好。于是得出A比B好。其实很难说,情况可能非常复杂。特别是感冒病毒几乎每次都不同,人们患病程度也可能不同。百姓日常生活中的对待药物的态度,可能不够科学,此题恰好可以测试出其间的差别。此题给分也可以模糊处理,比如选择1给1分,选择2和5给0分,选择3给3分,选择4给10分。注意,试题中用语是“哪个结论是较合理的”,没有问“哪个结论是科学的”。回答1或3是不科学的,但现实中有一定的合理性,因此可以给一定的分数。选项1虽然无法直接推出,但有相当的合理性,给1分。选项2虽然在科学意义上有成立的可能性,但现实中这种回答是荒唐的,无法从题目中直接推出,因此给0分。选项3,似乎直接可从题目中推出、现实中多数人也会如此推断,但不够科学,给3分。
之所以给错误的“回答3”以还算高的分数3,有这样的考虑:①它与题目中的条件相符,有一定的现实合理性,虽然是科学上错误的;②它比其它回答毕竟有相当大的差别;③这是一个陷阱题,有的人细心考虑可能会选择4,但由于不小心或者不了解命题者的动机,可能误选了3,为避免与选择4所得分数相差太多,故给3一定的分值;④减少因为用纯逻辑推断手法而选择4所造成的不真实所带来的分值差。有的人可能善于分析命题者的动机,从分析5个选项角度,有可能故意选择4。
但是值得说明一下的是,经常采用的两个测试题本身并不真正涉及“经验科学”的内容,即不直接属于经验科学。所谓的经验科学就是指人们平时所讲的狭义的自然科学。“经验科学”与“形式科学”合起来共同构成我们平时讲的广义的“科学”。如果要测试科学方法的话,更重要的是测试经验科学的方法。现有的测试中的不足之处也在这个地方。OECD的测试采用了塞麦尔维斯的案例,同时设计了一组问题[12]。这样做确实反映了实际的科学发现过程、对科学数据的理解等。应当说OECD关于科学方法的测试要明显优于米勒的做法。OECD此测试题的缺点是,叙述较复杂,答题者需要耐心和判断力。OECD测试的对象是在校的即将完成义务教育的15岁的学生,他们的素质平均起来应当是较好的。这也提出一个问题:对于文化素质不高的人,如何测试其对科学方法的理解程度?
第三维测试的是人们对科学技术的态度和看法。这方面的内容显得越来越重要,是未来此类调查中最核心的部分,因为此类调查一方面想了解公众对科学知识、科学方法掌握的程度,另一方面想知道公众对当前的科技有什么样的看法。后者更显得关键,这些看法对于制定公共政策有重要参考意义,也是从事科普、科学传播必须关注的问题。
关于第三维,中国科协的测试中设计了一个大题,大题下面包括许多有趣的小题,题目尚好。但据说,在中国的实际计算中,这道题的得分并不计入实际的平均科学素养值的计算。因为历次调查均没有详细说明平均值是如何计算出来的,与每道小题的关系如何,人们也就无法作进一步的评论。其实,具体的算法应当是透明的,也只有这样,人们才能核对其计算的准确性,其他人才能够也做类似的调查并作对比研究。特别是由国家公共资金资助的调研项目,应当以某种形式公开、部分公开或者通过内部报告发表其调研的具体方法、计算方法和程序。
此道题的优点是多方面的,不必再专门讲述。不足之处在于,没有在宏观层面上大致反映出当代大科学的社会运行。公民理解科学的一个重要方面是,在现代条件下,科学是如何组织起来的,它们日常是如何运作的,科学成果是如何发表和确认的,科学家是如何申请和运用研究基金的。在此一系列过程中,“同行评议”是十分关键的。中国大量的“民间科学爱好者”的出现,就与此有关。据我们了解,社会公众普遍不了解科学是如何运作的。对此方面的不了解程度要甚于对科学知识的了解程度,甚至也不如对科学方法的了解。
四、细致分析大科学时代科学的本性是做好公民科学素养测试的前提
科学早已不是二战前或19世纪以前的那种小科学。当代科学是一项重要的社会建制,是与国家行为、国计民生息息相关的庞大事业,与政治、经济、文化密切相关,其中渗透了社会的各个因素。在当前时代,仅仅从认知的角度理解科学,是显然不够的。对国家、对每一个人,科学不仅仅是一种认知活动。但是依据传统的科学观,人们习惯于只从认知的角度理解科学,这种想法也在公民科学素养测试过程中有所表现。一项反映时代状况的有水准的测试,应当反映学术研究在半个多世纪内的重大进展,把其中的一部分吸收过来,因此科学史的一些新结果和新理论、科学哲学在20世纪后半叶的进展(关于观察与理论、科学事实的建构性,科学说明、科学还原与统合等)、科学社会学(经典学派与SSK)的新探索等,都应当有一定程度的体现。即使不直接体现出来,也要对此有所关注,正视这些学术的进展。但可惜的,无论我国的工作还是米勒的工作,都显得对这些进展比较麻木,这也许与当事人的背景有关。作为初始尝试,这些都没有太大关系,事情总得启动起来,再一步一步改进。问题是,多年过去了,研究工作没有跟上去。
公民科学素养测试题要反映当代科学哲学与科学社会学的进展,充分利用它们的成果,通过专项研究,提供一套或多套合格的测试题。此工作是相当复杂的,其复杂性在于:①摘取知识中的核心知识涉及一定的价值判断和随意性;②学术界关于许多重要论题长期以来就在争论,如何从争论中提取大家共同认可的观念?③如何把学术性的内容通俗化,变成可用于测试的具体题目,同时还保持了叙述的准确性?这三个环节在目前的测试实践中均没有认真考虑,国际上也如此。
中国的科学素养测试要坚定地吸收米勒开创的三维模型,在此基础上发展出一套适合中国国情的简化的测试方案。具体讲有如下基本设想:
(1)公民科学素养测试是想通过一系列试题,了解中国公众对科学的了解程度。(2)这种了解包括3个大的方面:科学知识;科学方法和过程;科学的社会运作及影响。上述3个方面同等重要,在测试题的分值安排上基本上做到1﹕1﹕1。(3)测试题总量不宜过大或者过小,而且要方便被测者答题。题目应当均为正误判断题,共计60小题,每题基本上是一句话的篇幅。(4)此难度需要反复试验,要与中国国情联系在一起,在各地做一些试验性测试。试题要有一定的稳定性,要与当前和未来一段时间内科学的整体趋势相一致。至少10年不要做根本性的改变。试题应当有良好的区分度,能够反映中国公众各个层次之间有差异。
有几点附带的说明:①测试的难点在于,对于后两维,很难出题。②试题的形式要整齐,不必与国际的做法完全一样。国际对比是一方面,更重要的是国内自身对比。解决这个矛盾的办法是,不妨同时做两套调查,一套严格按国际规范,一套按中国国情做,两者可以不直接相关(总的趋势相关,但侧重点、区分度肯定不同)。③为便于统计,为使算法简明,各地方各部门可自行进行局部调查,试题形式统一,分值统一。④试题需要反复做试验性的测试,这需要相当长的时间和经费。
公民科学素养测试的理论基础是科学传播第二阶段“公众理解科学”框架下的“缺失模型”,许多测试困难也与此模型的局限有关[13-16]。从广义的科学传播角度看以及从当代科学日益分化的局势看,不但存在公众理解科学的问题,也广泛存在科学家理解科学甚至院士理解科学的问题。著名学者哈丁甚至提出第二种“科盲”(scientificilliteracy)的概念[17]。许多科学家固然不是第一意义上的科盲,却是第二种意义上的科盲。于是,谁最了解科学成了一个大问题,这个问题没有简明的答案。专家通常只对科学的某一个局部细节非常了解,而对横向上的其他学科非常陌生,对科学的历史进程及社会运作也可能不甚了解。这也透露了科学传播的一种发展思路,通向“对话模型”可能是不可避免的,这不仅是民主的要求,也是客观现实的要求。
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【关键词】化学课堂教学 科学素养 公民素质
人才、科技可以引进,先进技术、仪器可以购买,但公民素质既不能引进,也不能购买。因此要提高公民素质必须重视培养学生科学素养。新课标教育目标也指出,科学教育应强调对学生科学素养的培养。因此在化学教学中对学生进行科学素养的培养是摆在我们化学教师面前值得研究的课题。学生的时间多数是在课堂上度过。课堂教学对学生进行科学素养教育具有不可推卸的责任。所以,近年来我们就化学课堂教学中进行科学素养教育作了一些探索。实践证明,要有效地提高学生的科学素养,课堂教学中必须先从以下五个方面做起。
一、重视科学品质培养
良好的科学品质能使人乐于参与学习和实践,并从中得到乐趣和满足。要使学生具有良好的科学品质,不少老师已通过加强实验教学,提供动手机会,使用电教媒体等方式来激发学生的学习热情,所有这些都是培养学生科学品质的有效途径。但是教师在这些方面的率先垂范也是不能忽视的。因为教师的科学品质直接会给学生以潜移默化的影响。比如没有情感的教学给学生留下的印象只能是“老师是为了谋生而从事化学事业”,这样的感觉怎能培养出热爱科学、具有科学品质的学生来呢?又比如当学生用“题外”问题来“为难”老师时,怎么处理对待就存有科学品质的问题。曾经有一个学生(同学们眼中的“领捣”者)听到老师讲述(人教版初中化学课本p89,1995年10月出版):“干冰蒸发时需要吸收大量的热……”时就大喊大叫:物理老师说固体直接变气体不叫蒸发。请用你的茅去刺一下物理老师的盾看看怎么样?全班哄堂大笑,这时老师要怎么对待就存有科学品质的因素。处理的方式大致有:①认为这是在戏弄自已就气汹汹地说:“物理是物理,化学课不谈物理问题。”②抱着化学课本死啃书本上的文字预以否定。③肯定这位同学的举动后说“发现问题就说明科学大门已向你打开,大家都带着这个问题进行思考,活动课时再展开讨论。”……很难想象用第①种方式处理对待学生提出具有科学性问题的老师能教育出具有良好科学品质的学生来。采用第②种方式处理对待学生的老师却把学生素面朝天的心灵、凝固在认知活动中的不迷信权威的创新学习的精神活生生地加以浇灭。显然采用第③种方式处理这些问题的过程中所产生的效果何止是解决问题的本身,更可贵的是能给学生留下良好的科学品质教育。
二、重视进行思维训练
思维能力的提高必然促进学习的迁移,让学生有效地发展自身思维能力对学生今天的学习和未来成人后知识更新的再学习都会取得良好的迁移作用。因此,教学中要抓住每一个思维训练点,不失时机从多角度、多层次地去训练他们的思维品质。训练前,教师要精心构设化学背景让学生充分感知,使他们具有良好的思维基础。训练时要选准思维展开点,明确思维方向,把握思维深度,提高思维质量。总的原则是设法让学生的学习沿着“有疑(不平衡)──有研(自我调节)──有进(恢复平衡,实现认知飞跃)”的螺旋式进程前进。具体操作是:提供化学“原型”,促使他们脑中发生认知冲突,当他们出现心理不平衡时,让他们象科学家(创始人)一样经历探索过程的磨砺,在亲身参与“知识再发现”的过程中吸取更多的思维营养。
三、重视渗透科学方法
公民对科学研究方法的理解是科学素养的一个内涵。为此在课堂教学中除要考虑教学目标的全面性,教学对象的整体性,教学方法的启迪性,还要进行科学方法渗透。在化学教学中可采取以下方式教给他们的科学方法:
1.指导搜集有关资料,这包括查阅文献、实验、观察、控制条件进行测定、记录等。
2.指导处理有关资料,指对现象、资料、数据的分析处理。即教师要为学生提供一些相关资料,相似、相反信息,指导他们将数据表格化、数学化、分类等手段进行处理。
3.指导抽取科学结论。这是指要教会学生分析、研究有关资料并从中发现规律性的东西。具体地说,属探索性实验的,可创设条件让学生进行猜想,提出假说,设计实验探索研究,发现问题得出结论;属验证性实验的,可以根据知识的内在联系,出示化学情境让学生展开想象,然后控制条件进行摸拟实验加以验证。
科学方法从学习知识或发展能力角度来看都是非常需要的。教会学生普遍的自然科学方法也是提高学生科学索质的重要途径。
四、重视理论联系实际
从几年来中国科学技术协会组织的“中国公众科学素养状况抽样调查问卷” (以下简称“调查问卷”)中有些诸如有关环境污染、滥用农药化肥、自然资源过度开采等涉及科学研究对人类社会弊端或副作用认识之类的问题中(2001年3月调查问卷中第306a题中)可以看出,公民能否用科学眼光看待和解决身边问题、他们相信科学、科学意识的强弱,对科技给人类带来利弊问题认识的深浅都是衡量公民科学素养高低的依据。生活中富含科学知识,在课堂教学中要尽力挖掘化学知识与实际生活的联系点和生产的实践处,要求学生联系实际学习,教学一个阶段后可让学生从书本回到生活、回到社会和进入大自然,寻找知识的影子,让他们从亲身经历的环境中查找化学问题,说说学习体会,形式不拘、内容不限。形式不拘是说,可以是三言两语,长、短句均行的口头式;可以是现场表演式;也可以是写成小论文、插上图片编辑成科普小报的笔头式……内容不限是指可以说说知识在生活中的应用;可以说说自已或人家运用知识解决碰到的实际问题,畅谈科技造福于人类、给人类带来的益处;也可以从亲身经历的环境中查找问题,说出不合理使用科技给人类带来威胁等消极影响,以强化科学意识的同时进行一分为二观点的自我教育……
五、重视基础知识教学
1创设情境,激发兴趣
兴趣是一种积极的心理倾向,在课堂上表现出来的就是对科学的好奇心和求知欲。学习兴趣是小学生科学素养培养的重要内容。新课程标准要求要以科学兴趣的激发作为切入点,呵护学生与生俱来的好奇心与求知欲,进而通过科学探究将这种好奇心转化为科学兴趣,使之真正发挥科学学习的原动力。那么,在课堂教学过程中,怎么激发学生的学习兴趣呢?首先,要采取灵活多变的课堂导入方式,巧妙的安排新异有趣的小实验、小魔术、小故事等,创设“寓教于乐”的看得见摸得着的问题情境。其次,还要结合教学内容和本地实际,把知识与他们熟悉的周围生活中的事物紧密联系,让他们在看一看、做一做、玩一玩、想一想中发现问题,对知识产生兴趣,不但能够激发学生学习兴趣,产生学习探究的动力,还能引导学生主动探究,自主学习。
2改变模式,亲历探究
科学课程标准指出:探究式学习是学生学习科学的重要方式。探究式学习是指在教师的指导、组织和支持下,让学生主动参与、动手动脑、积极体验,经历科学探究的过程,以获取科学知识、领悟科学思想、学习科学方法的学习方式。以往的科学教学,往往采用的是照本宣科的“填鸭式”教学,学生觉得既枯燥又乏味,学生靠死记硬背就能蒙混过关,考试拿到高分,但是根本不知道科学和他们周围世界有何关联,不用说提高科学素养了。在探究的框架下,“创设情境———发现问题———提出猜想和假设———实验验证———得出结论———拓展延伸”的新教学模式脱颖而出。在这个教学模式下,学生在课堂上亲历发现问题、提出猜想和假设、制定实验方案、动手实验、记录结果并分析整理得出结论、小组间表达交流等过程。全程参与手脑并用,既学习了科学知识,又培养了动手能力,在探究过程中,学生的科学素养在“润物细无声”中受到培养和提升。
3立足实际,开发资源
科学课堂教学,必须要有丰富的课程资源,科学课程资源不是简单的教学仪器和实验器材,它还包括针对教学内容开发的标本、阅读材料、网络资源以及围绕教学内容所进行的动植物养殖、种植和社会调查等。但是,遗憾的是,当前大多数学校的科学课程资源还很匮乏,甚至根本无法支撑正常的科学课堂教学。要想培养小学生的科学素养,立足本地实际的资源开发就成了一项重要内容。我们除了要积极开发教学素材,如实验材料、实验方案、阅读材料、课件、图片、视频等,使之形成校内资源库。还要敢于走出课堂,建立校外课程资源库,包括建立本地的地形、地貌、山川、河流、农场、田地、各种动植物档案,校园周边的社区活动中心、街道、工厂等情况。校内和校外资源库建立后,要在校内共享,使学生可以在课堂上随时利用这些资源,为探究新知识做准备。而且,开发这些资源的过程,本身就是一个探究的过程,为学生今后真正的科学探究奠定了基础,也为学生提供了接触社会的机会,丰富了学生的知识面,培养了学生的科学素养。
4强化自身,提升专业
小学科学是一门多学科、多内容的综合性课程。科学教师承担的是综合的教学任务,除了必要的科学知识外,教师还要具有广博的物理、化学、生物、天文和地理等科学领域的知识。“要给学生一杯水,老师要有一桶水”,这句话曾经在教育界一度非常的流行。意思是只有比学生懂得更多有更丰富的知识,才有资格成为一名教书育人的老师。教育家苏霍母林斯基曾指出:“只有教师的知识面比学校教学大纲宽广得多,他才能成为教学过程的精工巧匠。”科学教师自身的科学素养直接影响到能否上好课,能否培养出符合时代需要的人才。所以,身为科学教师,一定要努力提高自身的专业素质。首先,要不停地学习,通过学习才能顺应时代的变化,满足学生越来越广泛的知识需求。要通过“国培”、“省培”和校本培训等各种培训来提升自己的专业素养,拓宽自己的视野,积累丰富的学识。只有教师掌握本学科专业技能,才能在教学过程中合理地运用它们,从而用自身的专业素养去影响学生。
关键词:初中科学教学;科学素养
初中科学是一门以认识科学本质、培养学生科学素养为教学目的的学科.这门课程以实验为基础,观察以及实验是学生学习这门课程的基本方法.只有观察、认识科学知识,才能提高学生的科学素养.在初中科学教学中,教师应该重视讲解理论科学知识,还要注重培养学生良好的科学态度和科学精神.在初中科学教学中,对学生科学素养的培养,主要从知识与能力、过程与方法以及情感态度与价值这三个方面做起.
一、科学实验
只有通过实验,才能科学地了解世界、认知世界、改造世界.实验是初中科学教学的一种基本形式.1.重视实验的地位.在传统的初中科学教学中,教师大多重视理论知识教学,而忽视实验教学.科学是一门以实验为基础的学科,忽视实验教学,必将影响教学效率.初中科学在现代教育中占据重要的地位,教师应该加强对实验教学的重视程度,让学生通过实验观察以及实验操作过程,了解科学技术、科学知识,培养学生的实践能力和创新能力.2.加强实验教学设计.在新的初中科学教材中,对科学实验有了一定的重视.在科学教学中,教师应该加强实验教学,鼓励学生动手操作,使学生能够将理论知识和实际结合起来,有利于学生对科学知识的记忆和巩固.例如,在讲“单子叶植物和双子叶植物的异同点”时,教师可以带领学生走出教室、走向大自然,让学生通过实际观察来了解单子叶植物以及双子叶植物的特征,帮助学生更好地区分它们.3.创新实验教学模式.随着社会的发展进步,初中科学实验教学也应该不断实现创新.在科学教学中,教师要发挥演示实验的作用,鼓励学生上讲台操作实验,引导学生仔细观察实验现象.教师还要发挥学生实验的作用,了解学生的科学学习状况,对学生进行合理的分组,让小组学生共同完成实验过程,引导小组成员观察实验现象、记录实验数据、总结实验结论.
二、课堂教学
在初中科学教学中,教师应该创新教学方法、教学模式,激发学生的学习积极性,培养学生的科学素养.1.营造愉快的教学氛围.轻松、自由、和谐的课堂教学氛围,有利于学生个性的发展.初中科学教师应该把握这一原则,响应新课标改革提倡的“以生为本”的教学理念,为学生创设开放、自由的教学空间,在课堂中给予学生时间进行自主思考.对于学生在课堂上提出的疑问,教师应该及时作出回应并且表扬学生的质疑精神.在这样轻松愉快的科学课堂中,学生的科学素养得到提升.2.激发学生的学习兴趣.“兴趣是最好的老师”.在初中科学教学中,教师应该挖掘教学内容中的趣味点,激发学生的学习兴趣,并转化为学习动机,促使学生主动参与学习活动,培养学生的科学素养,提高学生的创新能力.3.创设问题情境.在当今社会背景下,对人才的需求不再仅仅是有着相应的知识水平,更需要其有较高的创新能力.通过问题情境教学,能够培养学生的质疑精神、创新精神.例如,在讲“二氧化碳的性质”时,教师可以提出问题:在一个山洞中,人牵着狗走,结果狗死了,为什么人没事?为什么在生活中进入地窖时要先做灯火实验?这样,培养了学生的质疑精神,提高了学生的逻辑思维能力和科学素养.
三、科学态度
在初中科学教学中,要想培养学生的科学素养,就要让学生树立正确的科学态度.1.尊重事实.在初中科学教学中,教师要本着实事求是的原则和教学理念,引导学生对于教材上的错误或是老师课堂上的错误进行质疑,鼓励学生大胆提出问题.只有这样,才能培养学生严谨的科学素养.2.科学探究.在客观事实的基础上,初中科学教师应该鼓励学生不断进行科学探究.这样,有利于学生深刻认识科学知识,巩固学生对知识的记忆,促使学生形成敢于探究、乐于创新的科学态度.总之,在初中科学教学中,教师应该以科学教材为载体,重视实验教学,创新教学方法,丰富教学手段,本着实事求是的教学理念,促使学生形成正确的科学态度,培养学生的科学素养.
作者:易筱颖 单位:浙江宁波市北仑区芦渎中学
作为以培养学生科学素养为宗旨的基础性课程,我国科学课程教学愈发倡导对科学素养(含学生记录与获取证据能力)的培养,法国“动手做”科学教育项目专家也表示“科学记录是孩子们最好的科学书”。
近几年,湖南第一师范学院第一附属小学(以下简称“我校”)一直致力于学生科学素养的提升,在科学素养与审美素养的融合教学方面,以“科学记录本”项目的教学为抓手,进行了长期且有效的尝试与完善。
一、“科学记录本”项目的定位
传统的科学记录本普遍倾向于对课内科学知识和科学探究活动的记录,是课内科学学习的载体。经过长期的研究与完善,我校结合学生身心发展规律、问诊学生的终身发展,不断学习、整合其他地区的先进经验和STEAM教学的一些理念,对“科学记录本”项目进行了日益成熟的定位:科学记录本是贯穿课内外科学学习始终,记录学生科学学习过程、拓展学生科学视野,科学素养与审美素养相融合的项目教学载体。
项目教学无固定的结构,在教学活动中具有很大伸缩性,学生能够充分发挥主体作用,根据个人的兴趣和优势投入到学习活动中并调整、完善自己的项目。
二、致力科学素养的提升
科学素养的提升是一个长期的过程,它既包括科学知识、科学探究技能、科学态度,又包括运用科学知识、方法解决科学问题的能力。与科学记录本项目教学而言,在致力于科学素养提升方面,我们主要进行了三点尝试。
1. 抓稳课内学习主阵地,课堂笔记+有效评价
课内的科学学习是奠定学生科学素养的基石。在老师的引导下,学生学习新知识、掌握新方法。课堂上,科学记录本更多地是在充当“课堂笔记”的角色,教师要强调简洁地记、准确地记、有方法地记,对于能力比较强的学生也可以提倡有个性地记。
科学教学的课堂常规也是一些教师比较头疼的问题。这时,科学记录本也可被当作“课堂表现登记册”,学生自评、同桌互评、小组共评,以及定期的教师督评都是课堂评价的有效手段。
2. 拓展课外学习操练场,自主延伸+交流学习
我要求学生每面纸张(A5大小的记录本)至多记录一课时的课堂笔记,空白的部分由学生在课后自主完成,可以记录课堂中了不起的发现和可继续研究的有价值的问题,也可以粘贴收集到的和本课内容相关的资料、科学家的故事等文字信息。在“查资料”“做项目”“读故事”“做调查”等一系列活动中,发展学生智力强项、促进学生个性心理形成,帮助学生在课堂外获得成功,培养学生获取新知识的能力,最终促进学习者终身学习技能和素养的形成。
在提倡课外自主延伸学习的大背景下,学生通过海量的科学阅读,像科学家一样思考、像科学家一样探究,在科学学习中发散思维、碰撞火花。由于记录本上有充足的空间供学生摘抄科学知识和趣闻,在课间交换阅读记录本就成了家常便饭,学生们在别人的记录本中看到了不一样的科学,学生之间的科学学习共同体悄然形成,科学细雨润物无声。
3. 搭建优秀作品展示台,树立榜样+奖励机制
“科学记录本”项目的教学可按照学期分为几个阶段。我们每学期都会举办一次全校范围的“最美科学记录本”评比大赛,从中评选出15%的最美科学记录本进行校内摆台展示、校园网展示和微信公众平台展示。我们应充分利用媒介营造科学学习氛围,让科学学习浪潮席卷千家万户,也让一个个科学之星、进步之星如雨后春笋般破土而生、拔节生长。
我们也在思考更加成熟的奖励机制,将记录本的评定结果作为期末学科成绩的一部分,颁发大赛“最美科学记录本”证书和“进步奖”证书,将学生们喜欢的科学器材、用品作为获奖学生的奖励等。
三、注重美素养的培养
我们提出“每一个科学记录本都是一个科学世界”,我们期愿每个学生的作品都是值得一读的科普书。为此,我们在致力于提升学生科学素养的同时,十分注重学生审美素养的培养。
1. 图文并茂规范“最美科学记录本”
科学课几乎与小学其他所有课程都有关联,科学探究中的数据处理、模型建立都离不开数学与图形。统计一日气温变化柱状统计图、人体吸入和呼出气体对比扇形统计图、我国常见地形与海拔的关系以及温度计、量筒、弹簧测力计的读数等都涉及数与形。而学习蚯蚓、蜗牛、鱼的身体结构,地球的内部结构以及反冲力的作用、光的传播时,学生在规范中揣摩审美的标准,用符号记录,用图形记录,画过、美过、学过。
除此之外,韦恩图、气泡图、思维导图也经常出现在学生的科学记录本中。
2. 挥毫泼墨勾勒“最美科学记录本”
学生充分发挥主观能动性,自行为记录本命名,设计记录本封面、目录、单元页、页码,为科学家画像、绘制实验装置简图,各具特色、与众不同,在绘制和交流的过程中,学生的作品特色在长期的科学记录中得以体现,审美素养得以提升。
3. 浮光掠影丰富“最美科学记录本”
科学的美在于自然,亦在于无数个定格的美好。我关注学生心智和科学态度的共同成长,希望我的学生能发现身边的美,并感念自然和生活的这一份赠予。学生们善于收集和整理,他们轻轻剪下报纸上、期刊上的张张掠影,关乎鸟兽虫鱼、关乎树木花草、关乎楼阁亭台,用这一切,填充着记录本上的一抹抹空白,也充盈着他们未知而向往的科学世界。
科学很美。在挚爱科学的师生心中,科学一定格外地美。我也一直相信,科学素养与审美素养的融合项目教学,会在我们的不断践行中拨云见日。
最后,以我写在本届“最美科学记录本”评比大赛之前的一节小诗作结:
我们穿行于浩瀚的宇宙,
飘零如翻飞的尘埃。
驻足于非均质球体表面眺望,
那无垠的河外星系,
如你我天马行空的思考,
亦如你我对科学的挚爱。
跨越阴阳历法,
辗转月相周期,