中学生物学教师科学本质观的探查研究，本文主要内容关键词为：生物学论文,本质论文,教师论文,中学论文,科学论文，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。
我国当前的中学生物学课程强调提高学生的科学素养，并将其作为课程理念之一。教师作为教育体系中的一个重要组成部分，其科学本质观直接影响其教学效果。本文拟通过对中学生物学教师的科学本质观的调查，分析教师科学本质观与其教龄之间的关系。同时，通过对师资培训中“生物学教学原理与方法”课程内容的分析及其对生物学教师科学本质观的影响，探索提高生物学教师科学本质观的教学策略，以期对生物学教师培训提供可借鉴的经验。
一、科学本质概念的界定
根据已有的文献，科学本质（Nature of Science，NOS）这一术语最早由美国国家科学数学教师协会于1907年提出。目前，对于科学本质的内涵，不同机构和专家的观点各不相同。
有学者认为科学的本质是科学认识论，科学是一种获得知识的途径，或者与科学知识的发展相一致的价值和信念[1]。还有学者认为科学本质的内涵包括：非道德性、创造性、发展性、简约性、可验证性和同一性[2-4]。Collette和Chiappetta则从以下3个方面论述科学本质的内涵：科学是一种思维方式、科学是一种研究方法、科学是一个知识体系[5]。
美国AAAS将科学本质分为3个方面，其观点如下[6]：
（1）科学世界观。自然界是可被理解的，科学知识是在不断变化的，科学知识并非很容易就被推翻，科学并不能解决所有问题。
（2）科学探究。科学需要证据、科学是逻辑和想象的结合体、科学具有解释和预测的功能、科学家努力验证理论并尽量避免误差、科学并不具有永久的权威性。
（3）科学事业。科学是一项复杂的社会性活动、科学被组织成系统的学科知识并在各种公共机构中进行传播、科学必须考虑伦理的原则、科学家以专家和公民双重身份参与公众事务。
目前大多数学者比较认可AAAS的观点，本文也采用这一观点对中学生物学教师的科学本质观进行研究。
二、研究方法及步骤
本研究对正在北京师范大学生命科学学院学习“生物学教学原理与方法”课程的生物学教师的科学本质观进行了调研。样本包括在职生物学教师（I组）56人、职前生物学教师（P组）16人，共72人。
所有教师都参加了有关科学本质和特征（师生对科学的认识、科学的定义、现代社会中的科学、科学的本质和特征、科学家）、科学过程技能（自然科学、科学方法、科学的工作技能）[7]的课堂教学活动，这些内容共计8课时，由同一教师授课，教学内容完全相同。这两部分内容包括了科学世界观、科学探究两个维度，并涉及科学事业这一维度的小部分内容。在教学策略方面，以讲授法为主，配以分组讨论和动手活动。
利用Kimball研制的科学本质观测查量表（NOSS）[8]对被试的科学本质观进行了前测和后测。授课前对35名在职教师进行前测。一学期后，再对所有的教师进行后测，共收回68份测试卷——16名职前教师、52名在职教师（包括31名参加前测的教师）。（说明：样本选自2个不同院校的在职教师和职前教师，由于课程安排的时间不统一，所以仅对部分教师进行了前测。）
三、结果及分析
本研究的结果分为两部分。第一部分是关于中学生物学教师科学本质观与其教龄的关系；第二部分是“生物学教学原理与方法”课程对中学生物学教师科学本质观的影响。下面分别就这两部分的研究结果进行分析和讨论。
1.教师的科学本质观与教龄的关系
在本研究中，I组样本容量为52，P组容量为16。由于P组样本为小样本，故采用非参数独立样本Z检验。对被试的NOSS测查量表结果利用Z检验在3个维度上分别进行了差异显著性水平的分析，分析结果如下页表1所示。
从表1可以看出，在“科学世界观”维度上，P值为0.022，平均值的差异达到了0.05的显著水平；在“科学探究”维度上，P值为0.067，差异不显著；在“科学事业”维度上，P值为0.006，差异达到0.01水平上的显著性。
从NOS的总体特征上看，I组平均分为94.88，P组为107.35，总体P值为0.024，在0.05水平上差异显著。
为进一步明确生物学教师教龄与其科学本质观之间的关系，本研究又将被试划分为不同教龄段：0组、1～5组、6～10组、11～15组、16～20组、21以上组。Z检验结果如表2所示。
从表2可以看出，没有教学经验的职前教师在NOS的3个维度的均值以及总分值方面都是最低的。教龄大于16年的组各项均值都是最高的。从表中可以看出，在这3个维度上，随教龄的增加都大致呈现出逐渐增加的趋势。
2.本课程对教师科学本质观的影响
由于I组教师中有35名研究生班的在职生物学教师，选取这部分教师作为研究对象。他们全部参加前测，其中31人参加了后测。对其前测和后测结果利用t检验在3个维度及总体特征上进行差异显著性水平的分析，差异统计结果如表3所示。
从表3可以看出，经过该课程的培训之后，这些教师后测结果比前测结果都有不同程度的提高，其中在“科学世界观”和“科学探究”这两个方面的P值分别为0.041和0.033，达到0.05水平上的显著性差异。而在“科学事业”这一方面P值为0.364，未表现出显著差异。从总体上看，后测与前测的t检验P值为0.047，达到0.05的显著水平。
四、分析
1.生物学教师对“科学世界观”的理解
科学家赖以工作的基础是一些信念，当人们一起工作一段时间后，就能够解释世界的运行方式；宇宙是一个统一的体系，研究其中某一部分得到的知识通常可以应用到其他部分；知识既具有稳定性，也具有变化性等。这些信念就称为“科学世界观”。
NOSS量表中“科学世界观”维度共包含13个细目，分别涉及科学的暂时性、经验性（基于观察和实验）、科学理论和科学定律的功能和关系等性质。
从表1可以看出，在“科学世界观”维度上，I组平均值比P组高出5.4519，P、I两组的Z检验P值为0.022，达到了0.05水平的显著性差异。这也说明有过教学经历的教师对科学世界观的理解比职前教师要深刻。另外，从表1可以看出，随教龄的增加，教师对科学世界观的理解呈波动式增加，这可能与教师的逐渐社会化有关。
综上所述，P组教师对科学世界观的认识要比I组教师低，具有一定的偏差。由于P组成员多为在校师范生，没有社会经验，接触到的科学只是书本中的科学，而对社会中的科学的理解不够，所以他们的“科学世界观”也表现出比在职教师要低一些。
2.生物学教师对“科学探究”的理解
“科学探究”不仅仅是“做做实验”，也不仅限于实验室。它还包含严格的逻辑性和实验证据。
NOSS量表中“科学探究”维度共包含13个相关细目，分别涉及科学探究方法（如观察、预期、假设、实验）、主观性（负载理论）、想象力和创造性等性质，理论和定律的功能和关系。
从“科学探究”维度上看，在不同的教龄段中，没有教学经历的职前教师的均值最低，而教龄在0～5年和21年以上的教师的均值较高。对职前教师来讲，他们接触到的科学探究可能仅限于书本中的探究，所以也就只停留在理论的层面，导致理解不够深刻。对于教龄在21年以上的教师来讲，他们在实际教学中丰富的教学经验对于理解科学探究会有很大的帮助，使得他们的均值较高。
总的看来，随教龄的增加，中学生物学教师对科学探究的认识不断提高。教学实践经历对他们理解科学探究有很大的帮助。
3.生物学教师对“科学事业”的理解
科学活动是当今世界的主要特征之一，相当比例的人以从事科学事业为生。他们在科学活动中了解世界的运行方式。不管一个人的背景如何，他都可以从事科学研究。由于科学研究包括不同类型的工作，不同年龄段和不同背景的人都可以从事科学工作。从科学发展的历史看，不同的文化和社会都会对科学的发展作出一定的贡献。
在NOSS量表中，“科学事业”维度共包含3个相关细目，分别涉及科学的大众性和社会性等方面的性质。在这3个细目方面，P、I两组分值分布的最高比例一致性很高，但是在整个维度上的差异性P值为0.006，达到0.01水平的显著差异。这可能与本测查问卷中相关细目偏少有关。
总的来看，随教龄的不断增加，中学生物学教师对“科学事业”这一维度的认识也是不断提高的。
五、讨论
1.科学本质观与教龄的关系
根据教师专业发展理论，在职教师经历了这几个发展阶段之后，对科学本质的认识会更加深刻。所以随着教龄的增加，中学生物学教师的科学本质观也就会相应地提高。
本研究的结果与Lavach的研究结果[9]不同。当时Lavach给实验组进行科学史方面的教育，教学方法包括讲授和演示，然后再动手做实验；而未给对照组教师这种培训。结果显示实验组的教师对科学本质的理解得到了提高，但进一步研究却表明这种提高与他们的教龄没有直接关系。从研究方法上看，Lavach的研究与本研究有相似之处，但结果恰好相反，可能存在以下原因：
（1）样本选取：由于Lavach只选取了26名在职理科教师作为样本，本研究则选取了68名生物学教师（16名职前教师和52名在职教师）作为调查对象，所以样本的大小可能对研究结果造成一定的影响。同时，Lavach选取的样本都是在职教师，即他仅对有过教学经历的理科教师进行了研究，而未对职前教师进行研究。
（2）教师专业：Lavach选取的教师是科学教师，而本研究的对象是中学生物学教师，专业的不同同样也可能会影响研究结果差异的显著性。
（3）教学方法：两项研究中的教学方法各有侧重。本研究的明示教学法主要是直接讲授科学的本质特征，而未从科学史的角度进行讲解。另外，本研究的课程中虽然也涉及了动手操作活动，但基本上是比较简单的观察；而Lavach的研究则让教师在实验室进行了多项动手操作实验。教学方法的不同也有可能导致研究结果的不同。
2.“生物学教育原理与方法”课程对教师科学本质观的影响
从本研究中的培训课程看，教学内容涉及了“科学世界观”和“科学探究”的大部分特征，而“科学事业”这一维度中仅涉及了“科学家”这部分内容。由于目前我国正处于第8次课程改革阶段，理科课程倡导“探究性学习”，对理科教师来讲，理解科学探究也就成为他们进行探究教学的前提和基础。在这一方面，经过该课程的培训后，他们对科学探究的理解得到提高。这说明这种培训方式对于提高教师对科学探究的理解是有效的。对于“科学事业”这一维度，之所以教师的理解没有显著提高，原因可能有3个：第一是该课程中相应的教学内容较少，只是在前两个维度的讲解中渗透了一小部分。第二是本研究中在这一维度上的细目过少，导致不能完全反映他们对科学事业的观点，影响了研究结果。第三是可能由于这些教师在未接受该课程的培训之前对科学事业的认识已经比较深刻，虽然接受了该课程的培训，可能效果并不显著。另外在前两个维度上的提高效果刚刚达到0.05水平的显著性，研究者认为这可能与培训时间过短有关。
从本研究的结果看.本课程培训对提高中学生物学教师的科学本质观是有一定促进作用的。
以上是从课程教学内容的本身对结果进行分析的，同时产生本研究结果还有另外一个原因，即本研究所使用的NOSS量表来自于国外的相关研究，一方面，我们在使用这种量表的时候首先需要将英文的量表翻译为中文量表，由于翻译之后的句子可能与教师的表达习惯不同，这在某种程度上会影响到被试者的理解和回答。另一方面，文化背景的不同也可能会影响到被试者对量表的作答。这些因素都有可能会对本研究的结果产生一定的干扰。
六、结论及建议
1.结论
本研究对部分北京市的在职和预备生物学教师的科学本质观进行了调查，同时对“生物学教育原理与方法”课程对生物学教师科学本质观的影响进行了研究。根据调查和分析得到如下结论：
（1）中学生物学教师的科学本质观与其教龄存在一定的联系。随教龄的增加，对科学本质的理解不断提高。所以，从这里也可以看出中学生物学教师对科学本质理解的不断完善是需要一定时间的。
（2）通过“生物学教育原理与方法”课程的培训，生物学教师的科学本质观得到提高。
（3）有经验的中学生物学教师经该课程的培训后，对“科学世界观”和“科学探究”的认识有显著提高，而对“科学事业”的认识无显著变化。
2.建议
根据本研究的结果，对我国中学生物学教师培训提出如下建议。
（1）师资培训时，应开设专门的课程模块，或在相应课程中渗透科学本质的内容，以提高教师对科学本质的理解。
（2）鉴于教龄对教师的科学本质观的影响，应加强对职前教师科学本质的教育，提高他们对科学本质的理解，这将有利于他们在进入教学岗位之后，更好地适应新课程的需要。
（3）在进行师资培养时，高校要重视师范生的教育实习，这种实践经历将有助于他们对科学本质理解的提高。