学生科学教学知觉对科学素养成绩影响的跨文化比较，本文主要内容关键词为：知觉论文,跨文化论文,成绩论文,科学论文,科学素养论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 引言
知觉指个体对客观事物和身体状态整体的反映，是个体选择、组织并解释感觉信息的过程[1]。上世纪八十年代，Wittrock提出，教学是通过影响学生的思维而达成对学业成绩的影响，即学生思维是教师教学与学生成绩的中介，学生知觉是学生思维的重要组成[2]。Schunk认为，课堂上学生的知觉受归因、情感和环境等因素的影响，反之也影响着学生自身的行为与课堂事件；与能力、环境相比，学生知觉能够解释更多成绩的变异[3]。现代教育心理学认为，学习者是积极的信息加工者，知觉之所以重要，是因为学习者在工作记忆中加工的信息是其“知觉到的现实”而非“真实的现实”[4]，课堂上教师制订的教学目标、实施教学活动的意图以及对学习给予的反馈都要为学生所知觉并赋予其恰当的含义才可能实现。
研究者对课堂上各种类型的学生知觉进行了大量的研究，包括自我概念[5]、教师及教师行为知觉[6]、教学知觉[7] 以及课堂环境[8]、社会性知觉[9] 等。由于知觉是一种主观的体验，因而对学生知觉的研究一般采用自我报告的方式，学生以口头或书面的形式回忆课堂中的知觉或在完成任务时大声地报告自己的知觉。Assor和Connell以学生未来的学术表现为效标对多项采用自我报告学术能力知觉的研究进行了效度分析，发现其中大部分研究在控制了早期成绩等因素的情况下，学生学术能力的自我知觉与他们未来的学术成就显著相关[10]，这表明学生自我报告知觉的方式具有一定的有效性。除了自我报告，研究者主张对学生知觉采取定量和定性相结合、个案分析、追踪研究的方法以获取更为丰富的信息[3]。
学生科学教学知觉是学生对科学学科教学的整体认识和反映，既以一般的教学知觉为基础，又具有领域特异性。为适应社会的发展、培养高素质的国民，许多国家在上世纪末和本世纪初均开展了以培养学生科学素养、实施科学探究为主旨的科学课程改革。科学素养不仅包含科学知识与能力，还涉及对科学的情感和态度[11]。纵观以往有关学生知觉的研究，研究者通常选取学业标准化测试或认知能力测试的成绩作为因变量，鲜有考查学生知觉对情感态度的影响。因此，本研究采用国际学生评价项目PISA（The Programme for International Students Assessment）的数据，考查学生科学教学知觉对包含科学态度在内的科学素养成绩的影响，进行跨文化的比较，以期拓展学生教学知觉对学业成绩影响的研究内容，同时为我国的科学课程改革提供有益的启示。
2 研究方法
2.1 PISA简介及数据来源
PISA是经济合作与发展组织（The Organization for Economic Cooperation and Development，OECD）于1997年发起的国际大型学生评价项目，旨在评价义务教育结束阶段15岁青少年是否具备未来参与知识社会所必需的知识和技能。项目自2000年开始每隔三年实施一次，评价领域包括阅读、数学和科学素养，依据评价年命名。PISA2006主评领域为科学素养，PISA2006对“科学素养”的界定是：个体运用科学知识识别问题、获取新知识、解释现象、做出基于证据的结论；理解科学作为一种人类知识和探究形式的特征；意识到科学与技术如何塑造我们的物质、精神和文化环境；愿意作为理性的公民参与关于科学的议题、分享科学观点。PISA2006科学素养的测评包含四个要素：情境、知识、能力与态度。情境是问题的载体；科学知识包含科学的知识和关于科学的知识，科学能力包括识别科学问题的能力、科学地解释现象的能力和运用科学证据的能力，科学知识与科学能力在问题中是整合的，统称为科学成就；科学态度包含科学兴趣和支持探究的态度，在具体的问题情境中加以考察。除科学素养的测评外，PISA2006还发放学生问卷、家长问卷及学校问卷，搜集学生的背景变量、学习科学的机会、参与科学的情况、科学职业倾向以及学校组织形式、教育资源等多项信息，为研究者开展教育质量分析、政策剖析和国际比较提供了极大的便利[12]。
本研究采用PISA2006的数据，主要有三点考虑：该项目组织了多个学科的知名专家进行试题的编制，具有一定的权威性；采用两阶段分层抽样，第一阶段为学校抽样，按照被抽概率与学校大小成比例（Probability Proportional to Size，PPS）的原则对学校进行抽样，第二阶段为学生抽样，在每一所被抽到的学校中按等概率的原则抽取35名学生，严格的抽样设计使被试具有较好的代表性；科学态度的测评并非以直接提问的形式获得，而是嵌套在科学成就的测评中，基于具体的问题情境考查学生的科学态度，能够更好地反映学生内隐的科学态度。
2.2 被试
本研究选取PISA2006数据库中美国、芬兰、日本和中国香港4个国家（地区）的数据。美国因其教育影响力是跨文化研究的比较标准；芬兰和日本分别是欧洲和亚洲具有代表性的国家且这两国学生的科学素养成绩均比较优异；中国香港的文化传统与大陆相似，我们选取香港地区的数据与其他3个国家的数据加以比较，希望能为大陆的科学教育带来启示。本研究被试共19572人（剔除相应变量缺失的被试），美国5406人，芬兰4649人，日本5807人，香港3710人；男女比例分别为：美国1.01∶1，芬兰0.97∶1，日本1.01∶1，香港0.94∶1。
2.3 变量的选取及说明
本研究以学生的科学教学知觉为自变量，在控制学生背景变量的情况下，对科学素养成绩加以预测。学生科学教学知觉包含：课堂交流知觉、动手实验知觉、科学探究知觉和关注应用知觉。学生背景变量包括性别、家庭社会经济文化地位和科学自我效能感。自变量的说明与记分合成方式见表1。因变量科学素养成绩包含科学成就和科学兴趣。
2.4 数据处理
本研究所用数据来源于OECD PISA官方网站（http://www.pisa.oecd.org），采用SAS 9.0进行数据清理和多元回归分析。
3 结果分析
3.1 学生的科学教学知觉
由表2可知，美国学生4项科学教学知觉的平均分高于国际平均水平，居4个国家（地区）之首；香港学生动手实验知觉和科学探究知觉的平均分也高于国际平均水平；日本学生4项科学教学知觉的平均分低于国际平均水平，课堂交流知觉低于平均水平1个标准差以上；芬兰学生探究知觉、交流知觉及应用知觉的平均分也在国际平均水平以下。对4个国家（地区）学生科学教学知觉的均值进行两两比较，采用t检验考察其显著性，结果如表3所示，除芬兰学生和日本学生在科学探究知觉上的差异不显著外，其他差异均非常显著。
3.2 学生科学教学知觉对科学成就的影响
由表4我们可知，美国（b＝6.37*）和香港（b＝8.37*）学生的科学成就具有显著的性别差异且男生高于女生。4个国家（地区）学生的家庭社会经济文化地位和科学自我效能感均显著地正向预测科学成就，表明学生的家庭社会经济文化地位越高、科学自我效能感越强，科学成就越高。
在控制学生背景变量的情况下，4个国家（地区）学生的科学教学知觉对科学成就的预测具有相似性。学生动手实验知觉和关注应用知觉均显著地正向预测科学成就。香港学生动手实验知觉（b＝16.57***）和关注应用知觉（b＝18.15***）对科学成就的预测力最大，美国学生动手实验知觉对科学成就的预测力最小（b＝11.77***），日本学生关注应用知觉对科学成就的预测力最小（b＝11.39***）。学生课堂交流知觉和科学探究知觉均显著地反向预测科学成就。日本学生课堂交流知觉对科学成就的反向预测力最大（b＝－27.68***），美国学生科学探究知觉对科学成就的反向预测力最大（b＝－40.86***），这表明在控制其他变量的情况下，日本学生课堂交流知觉提高1个单位，科学成就下降27.68分；美国学生科学探究知觉提高1个单位，科学成就下降40.86分。
3.3 学生科学教学知觉对科学兴趣的影响
从表5我们了解到，美国（b＝12.16***）、日本（b＝6.74*）和香港（b＝8.96**）学生在科学兴趣上存在显著的性别差异，男生具有更浓厚的科学兴趣；芬兰（b＝－11.22***）则表现为女生更具浓厚的科学兴趣。4个国家（地区）学生的科学自我效能感均显著地正向预测学生科学兴趣。美国学生的家庭社会经济文化地位显著地反向预测科学兴趣（b＝－14.96***）。
表5 四个国家（地区）学生科学教学知觉对科学兴趣的多元回归
在控制学生背景变量的情况下，4个国家（地区）学生关注应用的知觉均显著地正向预测科学兴趣。美国学生课堂交流知觉（b＝5.83*）和科学探究知觉（b＝9.85**）对科学兴趣具有显著地正向预测，日本学生课堂交流知觉对科学兴趣具有显著地正向预测（b＝5.09*）。
4 讨论
本研究采用多元回归的方法考察学生的科学教学知觉对科学素养成绩的影响。在控制学生背景变量的情况下，学生科学教学知觉对科学素养成绩具有显著的预测作用。四个国家（地区）学生科学教学知觉对科学成就的影响具有相似性，对科学兴趣的影响存在一定的文化差异。
四个国家（地区）学生知觉他们的科学教学越经常关注知识应用，学生的科学素养成绩越高，这可能与PISA2006基于生活情境考察学生必备的知识与技能的评价目标与命题形式有关。学生知觉科学教学越经常开展动手实验，学生的科学成就越高；越经常开展科学探究和课堂交流，学生的科学成就越差。如何解释这一似乎与常理相悖的结果？动手实验的教学方式自上世纪初引入已有近百年的历史，在科学教学中具有核心的地位和独特的贡献[13]。科学探究在上世纪中叶施瓦布等人的倡导下逐渐成为重要的科学教学形式，心理与教育领域对科学探究展开了大量的研究。Klahr和Dunbar将科学探究类比问题解决过程，提出了“科学发现双重搜索模型”（scientific Discovery as Dual Search，SDDS），他们认为科学发现是假设空间与实验空间双重搜索、协调的过程[14]。Kuhn等人进一步提出科学探究的关键在于理论与证据的协调，而在这一过程中元认知监控起着至关重要的作用[15]。Germann等人在总结前人研究的基础上提出，科学课堂的探究是复杂的认知过程，不仅需要思维的投入、元认知的参与，还需要具有洞察力、创造力以及理解表达的能力[16]。科学探究对学生的思维和能力具有较高的要求，正如加涅所言，学生在有能力从事探究即展示科学家的能力之前，必须有一定的技能和能力作为前提，中小学科学教育的重点应放在帮助学生获得这些前提性的知识、技能和能力上[17]。此外，教师是实施科学探究的另一关键因素。欧盟高级专家小组在2007年科学教育报告中指出，尽管科学教育界普遍认可基于探究方式的教学实践更有效，但是欧洲大多数国家的课堂实际的教学中并未实施这样的教学[18]。本研究芬兰学生知觉科学探究开展频率低于国际平均水平可作为一个例证。为了实施科学探究，教师需要做更多的准备，比如，更新他们关于科学是什么、如何看待学生以及怎样的教学才有效等方面的教学观[19]，精心设计符合学生认知水平的科学探究，运用实践智慧克服困难，采用有效的促进策略，才可能帮助学生从探究学习中获益。同样地，高质量的课堂交流对学生和教师也有高要求，需要学生学会倾听、具有批判性思维[20]，需要教师能够提出推进讨论的问题[21]、营造民主的课堂氛围。
除了关注应用知觉外，学生的其他三项科学教学知觉对学生科学兴趣的影响存在一定的文化差异。美国学生知觉他们科学课堂更经常开展科学探究和课堂交流，同时这两项知觉对科学兴趣具有显著地正向预测，这说明美国科学教学普遍开展的科学探究与课堂交流在培养学生的科学兴趣上发挥了积极作用。日本学生课堂交流知觉显著地正向预测科学兴趣，但日本学生课堂交流知觉低于国际平均水平，这一结果表明日本的科学教学加强课堂交流对提高学生的科学兴趣会有所帮助。芬兰和香港学生的动手实验、科学探究和课堂交流知觉对科学兴趣均不存在显著的预测作用，这可能是存在其他的影响源而本研究未涉及的缘故。
科学探究是当前世界各国科学教育改革所倡导的教学方式，我国新一轮的基础教育课程改革也将科学探究列为科学课程改革的核心内容。本研究对科学课程改革给我们所带来的启示是，在看到科学探究促进学生科学兴趣积极作用的同时，也应理性地反思和审视它对科学成就的作用，科学探究如何与学生认知水平匹配、如何帮助学生具备实施科学探究的前提性知识与技能、如何培养愿意并能够在教学中实施科学探究的师资等问题是今后需大力研究的课题。此外，学生的科学自我效能感和家庭社会经济文化地位也会对学生的科学素养成绩产生显著影响，这也启发我们在科学课程改革中注意提高学生对自我学习科学能力的评价与信心，将学生个体差异及家庭环境、家庭教育等因素纳入考虑的范围，设计更为合理的培养全体学生科学素养的改革方案。
最后，考虑到本研究是基于数据的研究，无法控制学生早期成绩等因素的影响，并且PISA2006以纸笔的形式测评学生的科学素养、以自我报告的方式获得学生对科学教学的知觉有一定的局限，同时在以往的研究中将情感态度作为因变量考察教学知觉影响的研究比较少，因此本研究具有探索性。在未来的研究中，研究者可采用定性与定量相结合、个案分析的研究方法或采用多层线性回归分析班级或学校变量的间接影响，挖掘更丰富的信息，以获得学生科学教学知觉如何影响科学素养成绩的深入认识。