科学素养的内涵、结构与测评.ppt

科学素养的内涵、结构与测评,李亦菲(心理学博士)北京师范大学科学传播与教育研究中心 副主任,科学素养的内涵科学素养的结构科学素养的测评,一、科学素养的内涵,两种含义探索的历程主要科普项目的界定,（一）两种含义,scientific attainments 这是科技工作中所用的术语，其含义是指科学造诣，即一个人在科学上获得的成就。Scientific Literacy 这是科普工作中所用的术语，其含义是指科学素养，即涉及到科学内容的读和写的能力。,（二）探索的历程,1952年，Conant首次提出“科学素养”（scientific literacy）的概念。1958年，Paul Hurd在科学素养：它对美国学校的意义一文中，首次提出将提高科学素质作为科学教育的目标。,1966年，Pella等指出，一个具有科学素养的人应了解以下这些方面的主题：科学和社会的相互关系；知道科学家工作的伦理原则；科学的本质；科学和技术之间的差异；基本的科学概念；科学和人类的关系。,1974年，Showalter认为科学素养应包括以下含义：明白科学知识的本质；在和环境交流时，能准确运用合适的科学概念、原理、定律和理论；采用科学的方法来解决问题，做出决策，增进其对世界的了解；和世界打交道的方式和科学原则是一致的；明白科学、技术和社会之间的相关性；对世界有更丰富、生动和正面的看法；具有许多和科学技术密切相关的实用技能。,1975年，Shen 把科学素养区分为三类。-实用的科学素养：主要指用来满足人类最基本需求、能够解决实际问题的科学知识。-公民的科学素养：主要指通晓科学并了解它的意义，涉及到公民对科学与科学相关议题的关注和了解，以便参与到社会的相关决策中。-文化的科学素养：主要指把科学作为一种人类文化活动加以理解和认同，涉及到人与自然的关系、生命的价值，以及一些侧重人文的问题。,1983年，Jon Miller提出科学素养应包括以下三个方面：对科学原理和方法（即科学本质）的理解；对重要科学术语和概念（即科学知识）的理解；对科技的社会影响的意识和理解。,（三）主要科普项目的界定,美国科学促进会的2061计划美国国家科学教育标准2001-2005年中国青少年科学技术普及指导纲要印度的国家素质行动计划全民科学素质行动计划,1、2061计划,一个具备科学素养的公民，应该“了解科学、技术和数学是具有推动力量和局限性的独立的事业，理解科学重要的概念和原理，熟悉自然世界并承认其多样性和统一性，并能够运用科学知识和科学的思维方式考虑的处理个人和社会的问题。”此外，科学素养还包括科学态度和科学探究技能。,2、美国国家科学教育标准,所谓有科学素养，是指了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学方法。不同的人会以不同的方式表现出自己的科学素养；一个人有科学素养的程度和形式并不是一成不变的，这种变化发生在人的一生之中。,3、2001-2005年中国青少年科学技术普及指导纲要,逐步使青少年了解科学技术的发展，掌握必要的知识、技能；培养他们对科学技术的兴趣和爱好；增强他们的创新精神和实践能力；引导他们树立科学思想、科学态度；帮助他们逐步形成科学的世界观和方法论。,4、印度的国家素质行动计划,区分了两种科学，一种是物理学家、化学家等专业人士的职业科学，另一种是普通人在日常生活中所用到的科学，即所谓的大众基础科学。一个具有科学素养的市民应对具有科学或技术内容，或关系到日常生活（健康、教育、就业、住房、饮水等）和安全，以及关系到家庭、社区、城市、省和国家方面的事物、观点、问题有更好的了解。,5、全民科学素质行动计划,科学素质是国民素质的组成部分，是指公民了解必要的科学知识，具备科学精神和科学世界观，以及用科学态度和科学方法判断及处理各种事务的能力。,二、科学素养的结构,对“科学”的词义分析对“素质和素养”的词义分析科学素养的“六要素模型”,（一）对“科学”的词义分析,对现象所进行的各种探究活动，诸如：观察、辨别、描述、实验、理论解释等。方法论层面的活动、原则或研究。知识，尤其指那些通过实验获得的知识。需要依赖特定研究和方法的活动，如“购物的科学”-引自美国传统词典,科学应用,科学知识,科学方法,（二）对“素质和素养”的词义分析,“素质”是一个医学名词，指的是趋于患某种变异或疾病的身体倾向或体质的倾向，对应的英文表达是diathesis。在心理学中，将“素质”一词的含义扩大为某种个性或能力的倾向或先天基础条件。“素养”则是一个教育学名词，指有文化的状态，尤其是指有阅读和写作能力的状态，通常指基本的文化素养，对应的英文表达是literacy。,（三）科学素养“六要素模型”,1、米勒定义的科学素养,2、美国科学促进会的2061计划,3、美国国家科学教育标准,4、印度的国家素质行动计划,5、2001-2005年中国青少年科学技术普及指导纲要,6、全民科学素质行动计划,三、科学素养的测评,恩格尔的评估框架六要素模型的评估框架两种框架的对照测评的基本方法,（一）恩格尔的评估框架,科学概念科学过程科学应用科学态度科学创造力科学本质,（二）“六要素模型”的评估框架,R-P：理解科学的本质、过程与方法。R-K：理解科学知识R-A：理解科学、技术与社会的关系W-P：开展科学研究W-K：表达科学知识W-A：应用科学和技术,科学,科学,R-P：理解科学的本质、过程与方法,知道科学探究包括提出问题、猜想和假设、制定计划、获得事实与证据、思考与结论、表达与交流六个阶段。知道不同的问题要用不同的探究方法。知道使用工具比感官更有效。认识一些常用的实验仪器，并了解它们的操作方法。知道科学探究中证据、逻辑推理及运用想象建立假设和理解的重要性。了解科学探究的结果是可以重复验证的。知道对其他探究结果提出质疑是科学探究的一部分，了解合理怀疑是科学进步的动力。懂得交流与讨论可以引发新的想法。认识到科学是不断发展的。,R-K：理解科学知识,理论知识熟悉自然世界并承认其多样性和统一性。理解通用的科学概念和过程，如形式和功能、运动与变化、作用与平衡、结构与系统、证据与模型等。理解各领域基本的科学概念和原理，主要包括生命科学、物质科学、地球和空间科学、数学、信息科学等领域。实用知识了解与日常生活相关的科学常识和技术术语。能理解报纸杂志常见中的科学技术词汇，并读懂通俗的科学文章。,R-A：理解科学、技术与社会的关系,了解科学与技术的区别和联系。知道科学和技术是互为条件、互相促进的。知道科学和技术以不同的方式对社会产生影响。知道科学和技术会给人类与社会发展带来好处，但也可能产生负面影响。,W-P：开展科学研究,可以按发现问题、获取信息、形成假设、检验假设、表达与交流五个阶段，分别从科学探究技能和科学精神两个角度进行描述。,发现问题,获取信息,形成假设,检验假设,表达与交流,W-K：表达科学知识,能准确地向他人介绍自己了解的科学知识，并参与涉及简单科学知识的谈话。能撰写简单的科普文章，并在文章中对专业术语做出准确的解释。能制作反映科学原理的简易科学模型。,W-A：应用科学与技术,日常应用在处理个人生活问题(如健康、食、衣、住、行)时，能依科学知识来做决定能合理安排工作，有条理的做事能安全妥善地使用日常生活中的常见器具能够正确操作工作中的常见器具。建立起良好的个人生活、学习和社会活动习惯,社会应用关注与科学有关的社会问题，并能根据科学知识做出恰当的理解。运用科学知识、方法进行决策、参与社会事务，提出有科学根据的见解。创新设计在处理问题时，能做出规划，有计划的进行操作。能运用科学方法去解决日常生活的疑难问题。能针对现实中的简单技术问题设计解决方案。,（三）两种评估框架的对照,（四）测评的基本方法,1、理解科学的本质、过程和方法,在美国国家科学基金会的科学素养的测查工具中，设计了以下三个问题测量公众对科学过程与方法的了解：,第一题,报刊上经常会出现“科学探究”这个词，你对这个词的含义是完全了解呢，还是只有一个大概了解，或者了解很少？如果是完全了解和大概了解，请用你自己的话对它进行一下解释。,第二题,假设有两个科学家都想通过实验方法了解一种治疗高血压的药的疗效。第一个科学家采取让1000位患了高血压的病人服用这种药，观察其中有多少人降低了血压的方法；第二个科学家采取让500位患高血压的病人服用这种药，另外500位不服药，然后比较两组中各有多少人降低了血压的方法。你认为，这两种方法哪个较好？,第三题,如果一个医生告诉一对夫妇，他们生育一个孩子，这个孩子得遗传病的机会为1/4。-这是否意味着如果他们的头三个孩子健康，第四个将得遗传病？-是否意味着如果第一个孩子得遗传病，他们的下面三个孩子将不会得病？-是否意味着这对夫妇的每一个孩子得病的机会均等？-是否意味着如果他们只生三个孩子，则三个孩子都会是健康的？,2、理解科学知识,在美国国家科学基金会（NSF）2001年的的科学素养测查工具中，根据专家的经验和意见，确定了18个试题。其中，13个为是非题，3个多选题，2个问答题。,13个是非题,辐射是人为造成的。（错）电子比原子小。（对）千百年来我们生活的大陆一直在漂移并将继续漂移。（对）早期人类和恐龙生活在同一时代。（错）地心是热的。（对）我们呼吸的氧气来自植物。（对）父亲的基因决定孩子的性别。（对）激光由汇聚声波而产生。（错）抗生素能杀死细菌和病毒。（错）宇宙始于大爆炸。（对）就我们目前所知，人类是从早期生命进化而来的。（对）吸烟导致肺癌。（对）被辐射过的牛奶经过煮沸后可以饮用。（错）,3个多选题,光速和声速哪个快？（光速）地球绕太阳转呢，还是太阳绕地球转？（地球绕太阳转）地球绕太阳一周需要多长时间：一天，一个月，还是一年？（一年）,两个问答题,请用自己的话回答：什么是DNA?请用自己的话回答：什么是分子？,有关科学知识的测量工具已经相对比较稳定成熟，虽然不同国家和地区根据本地实际情况，在具体的题目组合上会有增减调整，但基本的结构框架则和NSF问卷一致，使得测量结果具有可比性。随着新科技的不断出现，新的学科知识和科技术语会相应地进入测量题目中去。,2001年，Brossard et al设计了一套确定公众应理解的科学知识的方法，主要包括以下三个步骤：-第一步，参考科学术语的一个标准而权威的来源，以作为挑选各种科学术语的基础。他们选择的是牛津科学词典（1999年版）。该词典提供了9000个候选词条，涉及生物学、化学、物理、地球科学、天文学等学科。,第二步，通过随机数方法每页选取一词，共取得896个词。根据各词条在 Lexis-Nexis中出现频度，选择最常出现的10词条，得到一组在媒介上有显著采用率的科学词汇。通过排除一些容易引起歧义的词汇，最后得到72个词条。,第三步，设计一种方式测量人们对这些词的了解。Brossard和他的同事们选择填空方式，即按照牛津科学词典对这些词的解释，请人们填入相应的科学词汇。,3、理解科学、技术与社会的关系,在美国国家科学基金会的2001年全美调查中，以下题目被用来测量公众对科学技术的社会影响的看法（要求在“赞同”、“无所谓”、“不赞同”三个选项之间做出选择，或者做出简要的回答）。,关于科学的好处,科学和技术正把我们的生活变得更加健康、轻松、方便。大多数科学家致力于从事那些使普通人生活得更好的事情。随着科学和新技术的不断应用，工作将变得越来越有趣。科学和技术的发展给下一代创造了更多的机会。,对科学的作用持保留态度,我们过度依赖科学而忽视了信仰。在我的日常生活中，知不知道科学无关紧要。科学使得生活变化得太快。,科学对社会的好处和害处权衡,科学研究带来的好处和害处想比，哪个更大？,4、开展科学研究,可以引导被评价者开展研究，并按发现问题、获取信息、形成假设、检验假设、表达与交流五个阶段，采用观察法或鉴定法，分别对他在每个阶段表现出来的科学探究技能和科学精神的情况做出判断。,研究性学习的量规,5、表达科学知识,“表达科学知识”也是一项操作性任务，可以区分出口头表达、书面表达、模型表达三种方式。对这三种不同的表达方式，可以采用不同的评价方式进行测评。,对口头表达的测评,可以采用鉴定法或观察法进行测评。采用鉴定法进行测评时，需要制订标准化的量规。采用观察法进行测评时，可以细致地列举评价项目，制作评价核查表，利用核查表进行评价。,口头报告评价核查表,对书面表达的测评,可以采用鉴定法或测验法进行评价。-鉴定法主要用于比较复杂的科学知识的解释和论述，通常采用撰写研究报告、对某个观点进行论述等形式。-测验法主要用于比较简单的科学知识的说明和描述，通常采用名词解释、简答、画图等形式。,研究报告量规,测验的实例,实例1 成语“管中窥豹”一词，常用来说明从狭獈的管中看外面时，视野受到限制看不到事物的全貌。请用画图的方法来说明其中包含的道理。（5分）实例2 小丽随爸爸一起到著名的风景区桃花村春游时，看到了桃花树在太阳光下的影子；桃花树在湖水中的倒影。请你说说小丽看到的这两个现象是如何形成的？（6分）,6、应用科学与技术,“应用科学和技术”也是一项操作性任务，包括日常应用、社会应用、创新应用三种情况。三种情况的应用在发生频度、表现形式、难度等方面都不相同，对它们的测评采用的方法也有所不同。,调查问卷,完全 不太 不典型 比较 完全 不符合 符合 符合 符合1.经常问“是什么”、“为什么”等问题。2.在游戏活动中，喜欢出新花样，出新点子。3.喜欢拆东西、拼装玩具等物品。4.乐于摆弄物品，并按自己的想法去布置。5.善于模仿他人的活动进行学习。6.乐于把自己知道的事告诉同伴。7.能大胆发言，说出自己的想法。,测验题,当你在月光下或者路灯下行走时，如果地面上正好有积水，为了避开积水，你应该如何做？请用光的反射的知识，来说明你这样做的理由。（10分）,参考答案与评分标准,地面粗糙不平，对月光发生漫反射，而积水相当于平面镜，所以对月光发生镜面反射，如果是迎着月光行走，那么反射光强烈处，就是水面，反射光暗处就是干燥的地面（5分）；反之，如果是背着月光行走，反射光暗处是水面，其反射光射向人的前方，不能进入眼睛，地面反射光线向着各个方向，能进入人眼，所以显得亮些（5分）。,理解科学的本质、过程和方法理解科学知识理解科技、技术与社会的关系开展科学研究表达科学知识应用科学与技术,整合科学素养的KAPO模型,理解科学的本质、过程和方法（R-P）理解科学、技术和社会的关系（R-A）,理解科学知识（R-K）表达科学知识（W-K）,O,开展科学研究（W-P）应用科学与技术（W-A）,科学（方法、知识、应用）,电话：010-86188589信箱：,