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摘要：以STEM課程為主要議題的科學教育改革需要大批高素質的小學科學教師。小學教育專業師范生自身的科學素養水平直接或間接地影響著小學生科學素養的培養。以一所地方師范院校小學教育專業師范生為對象，從他們對科學知識的了解、對科學方法的理解、對科學精神的崇尚程度和對待科學與技術間聯系的態度四個維度展開調查，對師范生科學素養水平的提升提出思考與建議。
關鍵詞：小學教育；師范生；科學素養；調查
1研究背景
當前，世界基礎科學教育正處于改革的重要階段。以Tinker教育（TinkerEcucation）與創客教育（MakerEducation）為有效形式的STEM（Science，Technology，Engineering,Mathematics）課程成為包括美國在內的很多發達國家的教育政策的重要議題。[1]以STEM課程為助推器的小學科學教育改革要想持續良性地發展，還需培養大批具有較高科學素養的小學科學教師。2006年國務院《全民科學素質行動計劃綱要》，對公民科學素質的內涵作出界定：公民具備基本科學素質是指了解必要的科學技術知識，掌握基本的科學方法，樹立科學思想，崇尚科學精神，并具有一定的應用它們處理實際問題、參與公共事務的能力。[2]我國《全民科學素質行動計劃綱要實施方案（2016—2020）》自頒布實施以來，國家對提升公民科學素養做出了大量的卓有成效的工作，我國公民科學素養水平在穩步提升。[3]師范生是未來小學教育的實踐者，是對小學生進行科學教育的直接實施者和引導者。他們的科學素養水平對小學生科學素養的培養具有直接或間接的重要影響。因此，對小學教育專業師范生科學素養水平的現狀進行調查研究，很有必要。
2調查設計
2.1調查對象
本研究采用分層抽樣的方法，對地方師范院校X大學小學教育專業208名學生進行了調查。調查基本信息包括性別、年級、高中文理科方向三項。在所有調查對象中，男、女生分別占比13.9%和86.06%；大二、大三、大四學生分別占比25.48%、25.00%、25.48%；文科背景50.48%，理科背景49.52%。
2.2調查工具
以“Miller模型”為參照，根據《中國公民科學素質基準》，自編《小學教育專業師范生科學素養調查問卷》。[4]問卷共包含36道題目，從大學生對基礎科學知識的了解、對科學研究過程和方法的了解、對科學精神的崇尚程度和對科學與技術間聯系的態度四個維度進行測查。“Miller模型”是國際成人科學素質評估領域的主流方案，其將科學素養分解為三個維度，即對科學知識達到基本的了解程度、對科學的研究過程和方法達到基本的了解程度、對于科學技術對社會和個人所產生的影響達到基本的了解程度。[5]這三個維度和我國對公民基本科學素質的界定維度基本相同。
2.3問卷回收及統計
問卷采用電子形式，組織學生進行現場填寫。參與學生208人，有效問卷208份，有效率100%。
3現狀及分析
3.1對科學知識的了解
對科學知識的調查設置了八道題目，涵蓋了生物、化學、物理、地理、生活常識方面的基本概念，采用選擇題的形式。它們分別是：（1）生物體的基本單位是什么？（2）能夠在夜間釋放氧氣的植物是什么？（3）小王家的水壺中積有大量水垢，長期飲用此壺中的水會怎樣？（4）電能是用途最廣泛的能源之一，它屬于什么類型？（5）根據板塊構造學說，地球的巖石圈分為六大板塊，而唯一全是海洋板塊的是什么？（6）“月有陰晴圓缺”是由什么現象引起的？（7）正常人應該有多少顆牙齒？（8）三原色是什么？
3.1.1對科學知識的了解
由圖1可知，1、2、5、6、7五道題目正確率較高，3、4、8三道題目正確率較低。正確率低的三道題目結果及原因分析如下：第3題“小王家的水壺中積有大量水垢，長期飲用此壺中水的人會怎樣？”，此題正確率僅為16.75%，而選“易得結石癥”的高達72.12%。反映出答題者在做選擇時會受到生活經驗或感覺的錯誤影響。第4題“電能是用途最廣泛的能源之一，它屬于什么類型的能源？”的正確率為37.25%。“可再生能源”作為這道題的干擾選項，選此項的人達到50.96%。第8題“三原色”正確率為54.33%，而錯選“三基色”答案的占到33.65%。由于學生對相近概念的特征辨析不到位，加上受生活經驗的錯誤影響，此題準確率不高。
3.1.2對科學知識了解的差異分析
根據中國公民科學素養調查結果顯示，公民科學素養在性別、年齡、知識背景等方面存在一定差異，因此本研究從性別、年級、高中文理科背景三個方面進行了交叉分析。（1）性別差異。調查顯示，在對基礎科學知識的了解上，師范生群體的性別差異不大且男生和女生在科學知識題目上的答題正確率的變化趨于一致。個別題目上女生正確率略高于男生。這和第九次全國公民科學素養調查中男性公民的科學素養明顯高于女性公民不太一致，這說明不同群體科學素質水平存在差異，也反映出當代大學生群體在全民范圍內科學素質普遍較高這一基本事實。（2）年級差異。從整體上看，生物、地理和科學常識這三類題目的正確率比較高，化學、物理類的題目正確率比較低。對正確率高組題目和正確率低組題目，以年級為分組變量，分別作交叉分析，結果顯示：以年級為自變量，就正確率較高的生物、地理和常識類五道題目的答題情況而言，從大一到大四期間，學生對于這些基本知識的了解存在波動，大一正確率較高，大二有所下降，大三、大四有所回升。分析其原因，這五道題目多考察的是學生高中時學習過的自然科學基本概念，大一時期遺忘較少，所以正確率較高；而大三、大四時期，學生因參加各種考試需要重新復習綜合知識，故而正確率有所提高。以年級為自變量，對正確率較低的物理、化學類三道題目的答題正確率作交叉分析顯示：學生對物理、化學方面基本概念的正確理解均隨年級變化有波動。其中兩道題目（水垢、三原色題目）在大一時期的正確率均為最低值，反映出地方院校的師范生高中學習階段對于基本科學概念存在掌握不扎實的情況，隨后通過通識教育學習等學生對基本科學概念的正確理解逐步有所提升。（3）文理科差異。在對科學知識的了解上，文科生與理科生答題的正確率差距不大，但總體上理科生對科學知識的了解程度略高于文科生。值得注意的是，第五題“根據板塊構造學說，地球的巖石圈分為六大板塊，而唯一全是海洋板塊的是什么？”，此題為唯一一道文科生的答題正確率高于理科生的題目。這反映出小學教育專業學生科學知識的水平高低，與其因文理分科不同而積累的知識經驗不同有關，更與其自身的知識結構不同有關。
3.2對基本科學方法的理解
3.2.1獲取科學信息的途徑
調查顯示，互聯網、圖書館、電視是師范生日常獲取科技信息的主要渠道，這一結果和2018年第十次中國公民科學素質的調查結果相比，既有共性又有不同。相同的是，排在首位的均是互聯網，比例除電視外均遠超過其他傳統渠道。不同的是，第一，全國公眾通過互聯網獲取科技信息占比64.6%，師范生通過互聯網獲取科技信息高達80.29%，這說明大學生更習慣于利用互聯網來獲取科技信息，具有較高的互聯網信息素養。第二，師范生利用圖書館來獲取科技信息占比排在第二位，這說明大學生也注重利用圖書館等場所來獲取科技信息，這可能和大學圖書館基礎建設到位有關。從總體上看，小學教育專業師范生獲取科學信息的形式較為多樣且主渠道鮮明。
3.2.2對經典科學方法的理解
科學方法在科學素養構成中占據著重要的地位，對科學方法的正確理解是選用科學方法的前提，但方法的價值主要體現在運用方法去進行科學研究和問題解決的過程中。雖然科學問題不斷變化，但人們只要掌握一些基本方法，解決科學問題就成為可能。因此，本研究選取了兩個常用的科學方法：概率法和對比實驗法，從大學生對科學方法內涵的理解和對科學方法在實際情境中的應用兩個方面進行了測查。（1）對基本科學方法內涵的理解。從整體上看，絕大多數學生對概率法和對比實驗法的含義理解正確，對概率法內涵的正確理解達83.17%，對對比實驗法內涵的正確理解達87.02%，且在基本科學方法內涵理解上的年級差異、性別差異和文理科專業差異均不顯著。（2）運用基本科學方法解決實際問題的能力。國際經合組織（OECD）開展的“國際學生評估項目（PISA）”，將科學方法置于一定的情境中去處理實際問題，進而判斷個體能否正確運用科學方法來解決問題。借鑒上述做法，本調查選擇了兩道被多次采用的情境問題。一道為“醫生為一對準備結婚的青年男女進行身體檢查后，告訴他們，如果他們結婚生孩子的話，孩子患遺傳病的可能性為四分之一，醫生的話意味著什么”。[7]此題正確率為85.1%。另一道“如果要確認一種治療高血壓藥物的療效，最好的方法是什么”。該題正確率為67.79%，錯誤選項集中在“對患者和醫生進行調查，并對兩組調查資料進行統計對比分析”（占29.81%）。調查結果顯示，學生在對此科學方法的運用過程及本質把握上還有理解不清的情況。以年級為分組變量，以運用兩種科學方法解決實際問題的正確率為檢驗變量，作交叉分析，顯示年級差異不顯著。大一時期，學生對概率法應用的正確理解高于對比實驗法，大二到大四期間該水平有波動，但平均正確率相近且變化趨于一致。用同樣的方法分析了該維度的性別差異、文理科差異，均無顯著變化。
3.3對科學精神的崇尚程度
對科學精神的崇尚程度的測查，圍繞大學生對待科學學習的態度、對待科學家的態度和對科學研究過程的認識、對科學本質的認識四個方面共七道題目展開：“我喜歡學習科學”；“探索科學知識的過程很乏味”；“科學家們不應相互批評對方的工作”；“現在的科學知識是暫時性的，未來可能被修改”；“世界是可以被認識的”；“生物、化學、物理各有其不同的基本原則，所以是不相關的”；“自然科學的研究不會對人文社會有影響”。其中，科學本質觀是科學素養的重要組成部分，對科學本質觀的測查從世界的可認識性及科學的相對真理性兩道題目來進行。對“我喜歡學習科學”持“贊同”和“比較贊同”態度的共有186人，占總人數的89.42%，說明大部分學生喜歡科學，崇尚科學。從對科學和世界本質的態度出發，對“世界是可以被認識的”持贊同態度的占48.56%，對“現在的科學知識是暫時性的，未來可能被修改”持“贊同”和“比較贊同”的共占62.98%，說明學生對科學及世界本質有正確的認識和端正的態度。在對科學研究過程的正確理解上，對“生物、化學、物理各有其不同的基本原則，所以是不相關的”和“自然科學的研究不會對人文社會有影響”持“不太贊同”“反對”的占絕大部分，說明學生有一定的科學素養基礎，針對某些科學過程中的觀點能夠做出正確的判斷?？傊?，小學教育專業的師范生崇尚科學，喜歡學習科學，對科學的相對真理性有正確的認識，對科學技術持積極的態度，對提高自己的科學素養有著積極的期待。
3.4對科學與技術間聯系的態度
對學生科學態度的考查，從學生對待科學與技術、對待STS、對待科技創新以及關注科技前沿資訊等方面分六道題目作了測查。在對科學技術的看法上，認為“科學技術既給我們帶來好處也帶來壞處，但好處多于壞處”人數占83.5%，有5.29%的人認為“我們過于依靠科學而忽視信仰”。在對待科學、技術與社會的關系上，認為“科學技術的發展是社會發展的動力”的比例同樣高達83.5%，但也有12.62%的人認為“科學技術的發展造成了資源短缺、環境污染等問題”。對科技創新的期待程度上，對“公民對科技創新的理解與支持，是促進我國創新型國家建設的基礎”持贊成態度的所占比例最高。對“接受新技術、新產品的前提條件”的調查顯示，同學們對新技術或新產品的態度比較謹慎。就學生對科技創新事件的了解情況而言，本研究選取了科技界兩個較新的科技事件。調查結果顯示，了解該成果并且可以回答正確的人數僅占12.98%和11.54%?？傮w來看，小學教育專業學生對科學學習的態度較為積極；對科學技術在社會發展中的作用及科學、技術與社會的關系有正確的認識；期待科技創新和科技產品的出現，但也反映出學生對科技創新事件或者科學前沿事件的關注度不高，對和自己日常生活聯系不大的科技成果的認識主動性不夠。
4思考與建議
4.1課程設置與人才培養目標適切，關注師范生的課程需求
地方師范院校構建師范生教育課程體系,除了應主動適應學校人才培養定位的需要、考量教育實踐對人才質量的需求之外，還應強調以生為本、關注師范生基于自身發展和就業需要而形成的課程需求，對功能各異的課程模塊和課程門類進行科學的整體設計，注重從課程目標、課程內容、知識結構、課程實施到課程評價和課程資源的變革，力促不同功能的課程間形成教育合力，以提升師范生的綜合素養，為地方小學教育事業的發展輸送優質師資力量。師范生的課程需求，一方面來自于學生自身知識結構完善的需要，另一方面來自于實踐情境中教師對于教師教育課程的實際需求。因此，在制定人才培養方案的時候，一定要關注實踐中教師對于教師教育課程的需求變化并根據本校資源做出回應和調整。這種回應體現在人才培養方案中課程體系的設計上，同時還體現在對學生課程需求的動態調整上。在基于師范生課程需求而進行的課程開設的動態調整上，首先是盡量將專業選修課的自主選擇權還給學生，通過對學生選課意愿的調查再輔之以選課指導，引導學生選擇自己感興趣且對其專業發展有價值的課程。對學生所選課程的師資一定要在全校范圍內優選教師，以保證開課質量。其次，在專業基礎課程的開設中，優化專業基礎課程、專業核心課程和實踐課程之間的開課順序，盡量使專業核心課程的知識能不斷被學生回顧且深化，同時兼顧學生實踐課程“見習—實習—研習”的發展需要。
4.2拓寬途徑，整合資源，促進師范生科學與人文素養的共同提高
個體獲取科學信息途徑的科學化和多樣化，影響著其對于科技信息探尋的準確性和積極性。因此，在提升師范生科學素養時，我們也要充分重視拓寬師范生獲取科技信息的途徑和資源，通過恰當的方式為師范生提供理論聯系實踐、靜態知識轉化為問題解決能力的機會。第一，重視微信公眾號、官方微博等新媒體的科技傳播力量。新媒體富于藝術化的表達形式極大地豐富了科學知識的傳播內容和信息呈現方式，這不僅使科技傳播的覆蓋面與效率逐步提升,也將多向互動滲透在傳播過程當中。社會和學校都應重視新媒體對于科技傳播的重要性。學校應該聯合相關科技機構或學生管理部門，組織舉辦各類科技展示活動，并充分發揮新媒體的傳播交流功能，營造良好的科學教育氛圍。第二，整合學校文理科實驗教學資源，給師范生創建一個適合進行人文科學實踐和自然科學實驗的平臺，鼓勵師范生進行人文社會科學實踐和自然科學技能訓練，也可考慮面向全校師范生開設帶有相應科學實驗訓練內容的公共選修課。第三，擴大師范生參與教師科研項目和大學生創新創業訓練項目的覆蓋面。師范生參與教師科研活動是將其所學理論知識與實踐相結合的有效途徑，有利于挖掘學生的科研創新潛力。大學生創新創業訓練項目是提升師范生科學素養和創新精神的重要途徑。因此，應鼓勵教師選聘有能力的師范生參與到和基礎教育相關的科研項目，學校應盡可能加強對大學生創新創業項目的支持力度，擴大該項目的受益學生人數，注重項目研究過程的評價。一流的教師教育必須要有一流的教師。教師作為學校教育教學的主要實施者，其科學素養水平的高低對培養學生的科學素養有直接而重要的影響。因此，大學教師要通過教育教學活動提升師范生的科學素質，就得自己先具備全面準確且結構合理的科學知識儲備，理解終身學習的重要性并身體力行，不斷優化自身的知識結構。同時，科學素養的提高不僅僅是知識總量上的提高，更重要的是強調知識的動態展示即運用知識去解決問題的能力。為了提高學生運用科學知識和解決問題的能力，教師自身要在教學中做好示范。教師要有科學研究的工作態度和責任心，對于教學實踐中出現的問題要有研究意識，并進行積極的反思。同時，教師在教學中盡量滲透科學精神，體現科學方法的運用和科學探究的過程性，重視對師范生科學探究能力的培養，還可結合課程內容讓學生進行科學探究活動，將理論與實踐相結合，做到學以致用。
5結語
本文以地方師范院校小學教育專業師范生為調查對象，研究了師范生的科學素養現狀，通過對有意義的變量進行對比分析和交叉分析，從宏觀和微觀、行為和態度上提出了建議。同時，本文也有一定的研究缺陷，但這也將構成筆者以后的研究方向。其一，本文抽取小學教育專業師范生為樣本，將來進行師范生科學素養的調查分析，會考慮將師范生的專業差異變量加入到研究中去。其二，本研究取樣對象集中在地方師范院校，沒有對地方師范院校和部屬師范院校師范生的科學素養做橫向比較，后續研究可在此基礎上進行探討。
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作者:趙彥美 單位:咸陽師范學院
