作者简介：吴晗清，首都师范大学化学教育研究所 100048 首都师范大学教育学院 100037； 张霄，方平，首都师范大学教育学院 100037

　　内容提要：基于已有相关研究及探索性因素分析，可以将高中生科学素养解构为：科学知识、科学方法、科学态度、科学阅读与写作、实验活动与工程技术实践、社会性科学问题讨论、批判与创新等七个维度。对北京市1034名高中生的实证研究表明：学生科学素养水平位于“一般”与“比较好”之间，尤其是有关科学方面的读写能力以及实验能力比较欠缺；科学知识、方法两维度均与学生的理、化、生成绩显著相关，实验维度与理、化、生成绩均没有相关性，其他维度与成绩的关系由于学科的不同有一定差异性；高一与高二在科学知识、方法、读写能力等维度上存在显著性差异，科学素养水平在高中三年里没有显著增长；男女性别在科学素养各维度上均不存在显著性差异。

　　关 键 词：高中生 素养 模型 调查研究

　　标题注释：全国教育科学规划教育部重点课题“高中生科学素养形成机制的实践研究”(课题批准号DHA130257)成果之一。

　　一、科学素养研究的新进展

　　科学素养是国际科学教育的核心目标，随着研究的深入，其内涵也不断地丰富起来。早在1983年Miller就提出了科学素养的三维模式，包含科学概念的理解，科学过程和科学本质的认识，以及科学、技术和社会的相互关系的认识三个方面。[1]随后，美国《国家科学教育标准》指出：科学素养就是对个人决策、参与公共和文化事务以及经济生产所需要的科学概念和过程的知识和理解。[2]进入21世纪，科学素养研究走向解构的生态范式。

　　首先，内涵进一步拓深。Kyunghee等认为科学素养包括五个要素：内容知识；思维习惯、性格和价值观；科学作为人类努力探索的过程；元认知；自我引导。[3]该框架强调从全球公民普适性的视角来思考科学素养。Olander认为科学素养主要有七个方面，即正确的阐释、科学的结构、科学技能培养、扎实的基础、科学地处理日常问题、自己做决定、自我解释。[4]而Kawamoto则强调科学素养体现在：对科学知识的掌握、科学与社会的关系、对科学信息真伪的鉴别三个方面。[5]可以看出，新世纪的公民需要综合地理解科学问题，从而培养系统思考的思维习惯以及沟通与交流的能力。

　　其次，强调阅读、讨论、写作等基本活动对于科学素养形成的重要性。Norris指出人们往往注重科学素养概念的派生意义，却往往忽视其最基本的意思，导致他们无法找到科学素养的核心组成部分。素养的本来意义是识字，强调阅读和写作。[6]如果在阅读中能获取这些隐含的信息，则可以通过“社会性科学问题(Socio-scientific Issue)”的讨论进一步提升学生的科学素养。Roberts等人的研究表明，在适当的训练之后，学生在涉及社会性科学问题时，对科学有了更深的理解，比如特别对科学家声称的证据加以审视。[7]它以组织与表达观点的过程为中心，通过有效引导学生参与关于科学议题的写作与交流活动，从而对知识形成的过程有了新的理解。

　　再次，强调实践能力、创新精神的培养。Roth(2002)的案例表明，通过实践活动(比如探究身边的一条小河来习得关于环境与健康的科学知识)，学生所呈现的科学素养形式更高级，获得的科学认识更丰富。[8]2013年美国发布的《下一代科学教育标准》前瞻性地提出科学素养的基础内容应包括：学科核心概念、科学与工程实践、跨学科概念三个核心，其中科学与工程实践特别强调学生的实践能力和创新精神。[9]

　　二、高中生科学素养问卷的编制与构成模型

　　在大量文献研究的基础上，本研究自编问卷，并将编制好的原始问卷请相关领域的专家进行诊断分析，根据反馈意见进行修改，然后施测。用SPSS软件计算出内部一致性系数α值为0.846(＞0.8)，表明信度良好。通过数据分析，发现KMO=0.919(＞0.7)，sig=0.000(＜0.05)，表明适合进行探索性因素分析。当提取七个因素时，“解释的总方差”中数据表明七个因素共累积可以解释75.737％(＞50％)的变异量，表明将科学素养解构为七个维度是合适的。

　　通过数据分析以及已有的科学素养理论，结合高中生的特点，科学素养被解构的七个维度大体可以凝练为三部分，即：具体内容、形成路径、表现形态。具体来说，即科学素养包含科学知识、科学情感态度、科学方法三个方面；实现科学素养的核心路径为科学阅读与写作、社会性科学问题讨论、实验与工程技术实践三个渠道；科学素养的最终品质体现在批判与创新，共计七个维度。本文构建的三层七要素科学素养模型如图1所示。

　　图1 高中生科学素养的三层七要素模型

　　科学素养的具体内容，在某种层面上来说更多的是静态存在，包括科学知识：科学的概念、假说、原理、实验等核心内容；科学方法：学生在接受知识的同时会对蕴蓄于知识内的科学方法有所领悟，如形象、逻辑、抽象等不同的思考方式；科学态度、情感：学生对科学学习的总体认知与评价，态度、情感直接影响学生知识可持续发展的程度。

　　科学素养的形成路径，则是一种动态生成的过程，包括科学阅读与写作活动：身处信息时代的学生能够通过众多渠道获取大量与科学相关的素材，利用自身的知识对信息进行甄别、选择、重组、转述与评论等；科学实验活动、工程技术实践：实验并不是学生对教材内容的机械重复，而是基于理性分析的有目的，系统化的科学实践活动；社会性科学问题讨论与合作交往：科学不是某位科学家通过一己之力完成的知识建构，而是科学共同体通过社会讨论而确定的研究范式。