利用显性方法发展学生科学本质观的实践研究

摘要 理解科学本质的基本内涵是科学素养的核心，也是科学教育的重要目标。以106名初三学生为样本，设置对照组，研究在化学教学中用显性方法对发展学生的科学本质观的影响。

关键词 科学本质观 显性方法 初中生 科学课程标准 初中化学

理解科学本质的基本内涵是科学素养的核心。提高公民的科学素养是全世界各国的共识。我国在新颁布的科学（7～9）课程标准中明确提出：科学课程是建立在对科学本质认识的基础上，它应引导学生认识科学的本质。

1.概念的界定

科学本质，Nature of Science，常简写为NOS。科学本身具有复杂性，使得科学本质不是一个容易界定的概念。尽管围绕科学本质有种种的争论，但是基于初中生的认知水平，教育领域使用的“科学的本质”是指关于科学的一组“价值观、方法和活动的集合”。

显性方法是以科学史、哲以及（或者）与科学本质各种方面一致的教学来增进对科学本质的认识。显性方法强调的是学生参与科学活动，能意识到与他们参与的活动有关的科学本质方面，并能在科学本质观这一方面进行反思活动，以此促进学生科学本质观的发展。

2.研究方法

本研究从人教版初三化学中选取5个主题：空气、原子结构模型、表示元素的符号、质量守恒定律和燃烧为教学内容，通过显性的方法来发展初中学生的科学本质观。

2.1研究思路（表1）

2.2研究对象

选取深圳市普通初中（宝安中学）初三学生108人，以随机分派的方式将学生分为2个班，A班为实验组，B班为控制组。为了进一步了解他们在科学这门课程上的学业成绩的同质性，研究者在实验前先收集了研究样本初二（2009至2010学年）下学期科学期末考试成绩，并以独立样本检验其差异性（见表2），加以评估分析，以尽量减少非随机抽样所造成的误差。结果表明，2个班级无显著性差异。

2.3研究工具

本研究中所使用的工具是自编初中生科学本质观调查问卷，对该工具说明如下：（1）通过文献研究界定科学本质的内涵。（2）拟定科学本质的3个维度及涵盖的16个子项目。将拟定具体指标送给相关专家审阅修改。（3）编制2套类型、题目数量相同，内容相似的初稿。（4）进行预测，分析并修改。（5）分析信度和效度。（6）得到终稿——《初中生科学本质观调查问卷Ⅰ》（以下简称《问卷Ⅰ》）《初中生科学本质观调查问卷Ⅱ》（以下简称《问卷Ⅱ》）。《问卷工》由31个选择题组成，《问卷Ⅱ》由36个选择题组成，分为正向题目和反向题目。每个题目的选项有4个评定等级。在计分时，采用等距形式赋值，最高分为4分，正向题目分别为4、3、2、1分；负向题目分别为1、2、3、4分。

2.4研究程序

（1）2个班的学生均接受《初中生科学本质观调查问卷Ⅰ》的测试，作为前测。

（2）进行为期8周的教学实验。

（3）2个班的学生均接受《初中生科学本质观调查问卷Ⅱ》的测试，作为后测。

2.5数据分析

用SPSS17.0和Excel软件对收集的数据进行管理和统计分析。

3.研究结果

3.1前测结果及分析

笔者利用《问卷Ⅰ》对2个班级的学生进行前测，用SPSS17.0对结果进行统计，如表3。

通过独立双样本t检验，P值为0.946，可以认为在进行教学实验之前，2个班的科学本质观是没有显著差异的。

科学本质观3个维度共16个子项目，通过计算其平均值与该因素子项目最理想情况的总分（即每个项目都为4分）的比值，结果显示学生对科学本质的16个子项目的理解都不理想。比率由高到低是：科学与技术、可知性、预见性、科学与道德、多样性、科学与社会、局限性、求真性、重复性、科学家身份、相对性、实证性、创造性、建构性、累积性、公开性。

3个维度中，初中生对科学事业的本质理解最好，其次是对科学知识本质的理解，对科学方法本质的理解最不理想。

3.2后测结果及分析

3.2.1利用《问卷Ⅱ》对学生进行后测，结果比较如表4。

从表4中可以看出，对于科学本质总体的认识，实验组平均分高于控制组。通过独立双样本t检验，2组差异显著。

3.2.23个分量表结果分析

科学本质观在本文中所分的3个分量表科学知识的本质、科学方法的本质和科学事业的本质，实验组A班与控制组B班的比较如表5、6、7。

从上面3个表中可知科学知识的本质、科学方法的本质和科学事业的本质3个维度实验组的平均分都高于控制组。通过独立双样本t检验，科学知识的本质和科学方法的本质实验组与对照组差异显著，而科学事业的本质2组并无显著差别。3个维度包含的16个子项目的平均得分实验组都高于对照组，但只有在相对性与累积性2个方面具有显著差异性。

4.研究的结论与建议

4.1结论

经过8周的教学实验可以看出，科学本质观的显性教学可以在一定程度上使学生的科学本质观得到发展，其中科学知识的本质和科学方法的本质发展得较好，而科学事业的本质改善不明显。

4.2建议

出现以上的结果可能是由于教师本身科学本质观的缺陷使得提出的问题难以引起学生的思考。学生讨论中出现的闪光点无法及时捕捉，而使资源出现浪费。受传统科学本质观及其教材等因素的影响，教师在教学过程中容易流露出逻辑实证主义哲学范式的教学语言。因此，笔者从课程标准、教材及教参编写2个方面提出建议。

4.2.1对科学课程标准的建议

我国《全日制义务教育科学（7～9年级）课程标准（实验稿）》在目标标准、内容标准和实施建议中没有显性提到科学本质目标，而是将科学本质的理解作为科学探究活动伴随的结果，而不是显性的课程目标。这样导致教师在教学设计和教学过程中缺少体现科学本质观的意识。因此，（1）在课程标准中对于课程目标要进行科学本质的目标设计；（2）要在内容标准中对科学本质具体内涵进行显性说明；（3）在实施建议中要为教师提出科学本质教学话语的具体要求；（4）在课程资源的开发和利用中要尽量能罗列出每一部分教学内容中所涉及的科学史线索，以供教师按图索骥；（5）在案例中要提供呈现科学本质观的成功教学案例以供教师学习；（6）在附录中要罗列出当代科学本质观要求教师使用的科学本质教学话语。

4.2.2对《科学》教材及教师用书编写的建议

（1）教科书应该在适当的章节增加有关的科学史内容，并设计反思性活动，使科学史不是简单的“讲故事，提兴趣”。

（2）教参也应该增加科学史内容，并对其蕴含的科学本质内涵有一定的提示。