从立体视角理解科学素质

[根据]加强新形势下青年科技创新人才培养体系、政策、方法、内容、对象和主体的研究， “研究建立符合我国青年特点、有利于促进青年科学素质提高和创新人才培养的青年科学素质评价体系”，是《国家科学素质行动计划实施方案(2016-2020)》和《中国科协科普发展规划(2016-2020)》的要求，是提高公民科学素质、建设创新型国家的基础。

中国科普研究所“青少年科学素质测评与培养体系研究”课题组借鉴国内外相关研究成果，计划从科学内容、科学态度、科学探究能力(科学方法)、创新想象和工程技术实践能力五个维度构建青少年科学素质测评体系，符合中国青少年的特点，有利于促进青少年科学素质的提高和创新人才的培养。青年科学素质评价与培养的研究趋势是课题组阶段性研究的成果，主要包括:梳理青年科学素质的内涵、国内外开展的青年科学素质评价研究、青年科学素质评价工具分析、青年技术素质研究综述、美国青年工程技术能力评价的梳理。建立青年科技创新人才培养体系是提高青年科技素质、培养创新人才的关键。课题组计划从案例研究入手，理论联系实际，对相关政策、科学教师、科技特色学校、科技场馆(所)、科技活动(课程)进行深入研究，丰富理论，指导实践。这一时期的研究趋势包括关于科学和技术场所与学校科学教育相结合的案例研究以及关于校外科学和技术活动的案例研究。

1.从三维视角理解科学素质

2.青少年科学素质评价方法

3.青少年科学素质评估工具

4.青少年技术素养研究综述

5.美国年轻人工程技能评估

6.科技场馆与学校科学教育结合案例研究(待发布)

7.校外科技活动案例分析(待发布)

科学素养已经成为科学教育的重要内容。培养学生的科学素养已经成为国际范围内科学教育的核心理念。美国斯坦福大学的赫德在1958年发表的文章《科学素质:对美国学校的意义》中首次用“科学素质”来描述人们对科学在社会实践中的理解和应用。随后，科学素质逐渐受到研究者和实践者的关注，经历了20世纪五六十年代的“合法化”时期、70年代的“概念阐释期”和80年代的“概念实践期”。20世纪90年代是一个科学质量“思想深化的时期”。深入理解科学质量观的内涵是发展科学质量评价体系的关键。本研究在综合国内外文献的基础上，从三维视角对科学素质的概念和内涵进行了梳理和分析。

一，科学素质的定义

起初，当赫德和柯南特等人提出科学质量时，他们没有给出一个明确的定义。1964年，美国科学教育协会给出了科学素质的描述性定义:“具有科学素质的人知道科学在社会中的作用，了解科学存在的文化背景，并知道概念产生和发展的过程。具有科学素质的人理解科学与社会的关系以及科学家的道德。理解科学的本质，包括基本概念、科学与人类的相互关系。”《所有美国人的科学》(1989)定义了具有科学素质的人:熟悉自然，尊重自然的多样性和统一性，理解科学、数学和技术之间相互依赖的一些重要方法；理解科学的一些基本概念和原理；科学思考的能力；认识到科学、数学和技术是人类的共同事业，也有其优势和局限性；同时，我们应该能够运用科学知识和思维方法来处理个人和社会问题。美国国家科学教育标准(1996)给出了科学质量的描述性定义:科学质量意味着能够提出问题，发现或确定对日常生活好奇的问题的答案，以及能够描述、解释和预测自然现象。科学素质意味着一个人能够识别国家和地方决策所依据的科学事务，并表达基于科学和技术的观点。具有科学素质的公民可以从科学信息的来源和方法来评价科学信息的质量。科学素质还意味着根据事实提出评价意见并从中得出结论的能力。在经合组织进行的第三次(2006年)国际学生评估方案评估中，更详细地定义了科学质量:科学质量是“个人科学知识和利用科学知识界定问题、获取新知识、解释科学现象以及就科学相关问题得出循证结论；理解科学作为人类知识和探究形式的特征；意识到科学技术是如何形成我们的物质、智力和文化环境的；愿意参与与科学相关的事务，并成为具有科学思想的反思型公民。”

一般来说，科学素质的定义主要包括两种类型:定义科学素质和具有科学素质的人，它们大多是用描述的方法来定义的。这反映了科学质量概念的多面性和复杂性。

二，科学素质的结构

科学素质的结构是指科学素质所包含的维度。充分认识科学素质的结构是进行科学素质定量评价的第一步。

根据以往的研究，学者们一般将科学素质的维度分为三维模型、四维模型和多维模型。

多维模型出现在科学质量的早期研究中。佩拉和其他人是试图总结科学素质构成的第一批学者。他们回顾了1946年至1965年关于科学质量的100篇文章，寻找这100篇文章中涉及的共同主题，并得出结论认为，具有科学质量的个人应该理解以下内容:(1)科学与社会的相互关系；(2)科学家工作的伦理规范；(3)科学的本质；(4)科技的差异；(5)科学的基本概念；(6)科学与人文的关系。佩拉和其他人的工作可以被视为最早的科学质量的理论模型。在Pella等人研究的基础上，Agin查阅了更多的文献，特别是1966年以后，在咨询了科学家和科学教育者之后，确定了科学素质的六个维度:(1)科学与社会；(2)科学伦理；(3)科学的本质；(4)科学概念；(5)科学技术；(6)科学与人文。在科学素质评价被广泛开展后，更多的学者认识到了科学素质的三维或四维模型，这更有利于评价和研究。

在三维模型中，最典型的是米勒的三维模型。米勒在1983年分析了科学质量的概念，提出科学质量模型包括三个维度:对科学术语和概念的理解；理解科学规范和方法；理解科学技术对社会的影响。米勒的模型是建立在实证研究的基础上，建立在当时的社会背景下，突出了科学素质的核心。许多国家的学者根据这一理论设计了问卷或量表来测量普通公民的科学素质。

在四维模型中，最典型的是经合组织进行的国际学生评估项目(PISA)。2006年，PISA的科学素质测试主要包括四个维度:(1)背景维度——对涉及科学技术的生活背景的认知；(2)知识维度——在包括自然和科学本身的知识基础上理解自然；(3)能力层面——包括界定科学问题、科学解释现象和根据事实得出结论；(4)态度维度——对科学的兴趣、对科学探究的支持、负责任的行为动机等。我国科学课程目标(7-9年级)中的科学素质包括四个维度:(1)科学探究(过程、方法和能力)；(2)科学知识和技能；(3)科学态度、情感和价值观；(4)科学、技术与社会的关系。

三、科学素质水平

Shamos (1989)提出科学素养可以分为三个层次，即文化科学素养——理解普通文化意义上的科学词汇，功能科学素养——阅读、写作和参与相关科学问题讨论的能力。“真正的科学素养”——透彻理解科学事业的发展变化、科学概念的起源和发展以及科学过程的本质含义。然而，沙姆斯认为，除了专业的科学工作者，很少有人能达到第三级。

Bybee，1997)科学素质从低到高分为四个层次:文字的科学素质、功能的科学素质、概念和过程的科学素质、多维的科学素质。毕比的理论模型解释说，科学素质是一个人一生中不断发展的过程。个人科学素质的水平会随着情况或问题的变化而变化。他还认为，个体科学素质的水平包括多个维度，并具有连续性。

TIMSS(2007)制定了四个等级的国际科学成就基准:国际优秀基准(625分)、国际先进基准(550分)、国际中级基准(475分)和国际初级基准(400分)。这相当于将科学素质分为四个层次。

PISA测试将学生的科学素质分为六个等级。从低到高是1级:科学知识有限，得分335-409；第二级:拥有足够的科学知识来解释熟悉情况下的科学现象，得分410-483；第三级:能够清楚地描述科学事件，得分484-558；四级:能够推理和整合解释，得分559-633；第五级:在复杂情况下应用科学概念和知识的能力，得分634-707；第6级:能够在复杂的情况下始终如一地识别、解释和应用科学知识，得分在708分以上。

四、科学素质的类型

根据不同的社会需求、不同的教育功能和不同的研究对象，科学素质可以分为几类。

根据不同的社会需要，最典型的分类是沈(1975)，他从实践、公民和文化三个方面对科学素质进行了界定。他把它定义为实践的科学品质，用科学知识解决现实生活中遇到的困难，以满足人类的基本需求。公民的科学素质旨在使公民能够清楚地理解科学和与科学相关的问题，并参与与科学相关的公共决策；文化的科学品质满足了人们探索科学事业、科学文化和科学精神的需要。

根据不同研究对象的分类，可以分为学生的科学素质、公民的科学素质、教师的科学素质和农民的科学素质。

根据不同的教育目的，德波(2000)认为历史上有九种不同的教育目的:(1)促进世界文化的发展；(2)为未来工作做准备；(3)适应日常生活；(4)教育学生成为有洞察力的公民；(5)学习科学是发现自然规律的一种特殊方式；(6)理解媒体上出现的科学报道和讨论；(7)学习科学，因为它有迷人的美；(8)为科学精英做准备；(9)了解技术的本质和重要性以及技术与科学的关系。因此，科学素质可以分为这九类。

一般来说，科学素质的分类是研究者根据不同的研究目的赋予科学素质的一种内涵。

V.摘要

科学素质的概念随着时代的发展和社会文化背景的不同而不同。科学素质在不断发展。基于国内外对科学素质的主要定义，本研究从三维视角全面理解了科学素质的概念。本研究认为，科学素质可以根据社会需求和目的分为多个维度和每个维度的不同层次。所有维度都可以分为不同的级别。

科学素质结构的特点是开放性，不同的研究者和机构基于各自的研究视角有不同的定义。本研究认为，科学素质结构的核心要素一般包括科学知识、科学能力、科学态度等。

科学质量水平的特点是连续性和复杂性。科学素质不是与生俱来的，而是在不断的科学学习过程中逐步发展和完善的。一般来说，一个人的科学素质水平从低层次发展到高层次，从不成熟到成熟。科学素质的形成和培养是终身的、持续的。学校的基础教育阶段是个体科学素质发展相对较快的阶段，但离开学校后，家庭和社会环境仍然对个体科学素质的发展有一定的影响。