基於二維結構模型的青少年科學素養測評

考慮到羅列科學素養要素的方式不能全面地反映科學素養的結構，周立軍和李亦菲等在參考PISA和TIMSS的測評框架的基礎上，按照教育目標分類學（修訂版）的二維結構建構了科學素養的「九要素模型」。這一模型將「科學」分解為「科學知識」「科學過程」「科技成果」三個方面，將「素養」解讀為「讀（理解）」「寫（表達與應用）」「悟」（情感與態度）三個方面，得到科學素養的九個要素（見表6）。①

與TIMSS的「內容」和「認知」二維結構相比，九要素模型中的「科學」這一維度不僅包括「科學知識」，而且包括「科學過程」與「科技成果」；九要素模型的中的「素養」這一維度，不僅包括「讀」（理解）、「寫」（表達與應用），而且也包括「悟」（情感態度）。

PISA 2006以科學情境為載體，考查學生所掌握的科學知識和科學能力，並設置專門的題目測評學生的科學態度（不賦分）。PISA 2009從以下四個方面考查學生的科學素養：（1）掌握並運用科學知識界定科學問題、解釋科學現象，並做出有科學依據的推論；（2）理解科學和科學探究的本質特徵；（3）了解科學、技術如何塑造物質、文化和精神世界；（4）做一個反思型公民，積极參与科學活動。

從「內容」這一維度的角度看，PISA 2009的測評框架包括「科學知識」（關於自然世界的知識）、「科學和科學探究的本質」（關於科學的知識）、「科學、技術如何塑造物質、文化和精神世界」三個方面，與九要素模型中「科學」這一維度區分的「科學知識」、「科學過程」和「科技成果」大致對應；從「能力」這一維度看，PISA 2009的測評框架中「確認科學問題」、「科學地解釋現象」、「使用科學證據」三個方面的能力，與九要素模型中的理解、表達與應用大致對應。此外，PISA 2009的「科學態度」與九要素模型中情感態度基本對應。根據以上分析， PISA 2009測評框架所確定的科學素養內容與九要素模型所闡釋的科學素養內容是基本一致的。

根據科學素養的九要素模型，可以將科學素養定義為個體理解科學知識、科學過程和科技成果，並利用它們解釋自然和社會現象、從事科學探究、解決實際問題的能力，也包括個體對待科學知識、科學過程和技術成果的情感態度。

2012年，周立軍和李亦菲以九要素模型為測評框架，編製了《中小學生科學素養調查問卷》，對北京市的中小學生開展了較大規模的科學素養調查。②調查工具包括小學組、初中組和高中組三套問卷，分別用於考察小學五年級、初中二年級、高中三年級學生的科學素養。本調查向北京市10個區縣發放問卷4400份，回收問卷4250份，回收率為96.6%；在回收的4250份問卷中，有效問卷4022份，有效問卷率為94.6%。調查結果表明：（1）北京市中小學生的科學素養各要素的得分不均衡，其中，「對科學知識的態度」、「對科學方法的態度」、「理解科學知識」等方面的得分率較高，而「解決實際問題」、「表達與運用科技知識」的得分率則較低；（2）在群體因素中，性別差異不顯著，戶籍差異顯著；（3）在個體因素中，喜歡科學類學科的學生在科學素養得分上顯著高於喜歡非科學類學科的學生，說明對科學的興趣與科學素養密切相關；（4）在環境因素中，不同區縣的學生之間、家庭經濟狀況不同的學生之間存在顯著差異。本調查還借鑒米勒利用結構方程模型分析建構的預測公民科學素養的路徑模式，系統梳理了可能的影響因素、分析各種因素與中小學生科學素養的關係和各種因素之間的關係等，繪製出中小學生科學素養影響因素的預測關係模型。

①周立軍、李亦菲、趙紅：《基於「九要素模型」的青少年科學素養指標體系建構》，《中國軟科學》2013年第3期。

②周立軍、李亦菲：《基於九要素模型的北京市中小學生科學素養調查》，《科普研究》2013年第2期。

作者：李亦菲 周立軍

來源：節選自《科普教育藍皮書：中國科學教育發展報告（2015）》（主編：羅暉 王康友；社會科學文獻出版社）調查篇《青少年科學素養調查（2000-2014年）》