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摘要：以STEM课程为主要议题的科学教育改革需要大批高素质的小学科学教师。小学教育专业师范生自身的科学素养水平直接或间接地影响着小学生科学素养的培养。以一所地方师范院校小学教育专业师范生为对象，从他们对科学知识的了解、对科学方法的理解、对科学精神的崇尚程度和对待科学与技术间联系的态度四个维度展开调查，对师范生科学素养水平的提升提出思考与建议。
关键词：小学教育；师范生；科学素养；调查
1研究背景
当前，世界基础科学教育正处于改革的重要阶段。以Tinker教育（TinkerEcucation）与创客教育（MakerEducation）为有效形式的STEM（Science，Technology，Engineering,Mathematics）课程成为包括美国在内的很多发达国家的教育政策的重要议题。[1]以STEM课程为助推器的小学科学教育改革要想持续良性地发展，还需培养大批具有较高科学素养的小学科学教师。2006年国务院《全民科学素质行动计划纲要》，对公民科学素质的内涵作出界定：公民具备基本科学素质是指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。[2]我国《全民科学素质行动计划纲要实施方案（2016—2020）》自颁布实施以来，国家对提升公民科学素养做出了大量的卓有成效的工作，我国公民科学素养水平在稳步提升。[3]师范生是未来小学教育的实践者，是对小学生进行科学教育的直接实施者和引导者。他们的科学素养水平对小学生科学素养的培养具有直接或间接的重要影响。因此，对小学教育专业师范生科学素养水平的现状进行调查研究，很有必要。
2调查设计
2.1调查对象
本研究采用分层抽样的方法，对地方师范院校X大学小学教育专业208名学生进行了调查。调查基本信息包括性别、年级、高中文理科方向三项。在所有调查对象中，男、女生分别占比13.9%和86.06%；大二、大三、大四学生分别占比25.48%、25.00%、25.48%；文科背景50.48%，理科背景49.52%。
2.2调查工具
以“Miller模型”为参照，根据《中国公民科学素质基准》，自编《小学教育专业师范生科学素养调查问卷》。[4]问卷共包含36道题目，从大学生对基础科学知识的了解、对科学研究过程和方法的了解、对科学精神的崇尚程度和对科学与技术间联系的态度四个维度进行测查。“Miller模型”是国际成人科学素质评估领域的主流方案，其将科学素养分解为三个维度，即对科学知识达到基本的了解程度、对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度、对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度。[5]这三个维度和我国对公民基本科学素质的界定维度基本相同。
2.3问卷回收及统计
问卷采用电子形式，组织学生进行现场填写。参与学生208人，有效问卷208份，有效率100%。
3现状及分析
3.1对科学知识的了解
对科学知识的调查设置了八道题目，涵盖了生物、化学、物理、地理、生活常识方面的基本概念，采用选择题的形式。它们分别是：（1）生物体的基本单位是什么？（2）能够在夜间释放氧气的植物是什么？（3）小王家的水壶中积有大量水垢，长期饮用此壶中的水会怎样？（4）电能是用途最广泛的能源之一，它属于什么类型？（5）根据板块构造学说，地球的岩石圈分为六大板块，而唯一全是海洋板块的是什么？（6）“月有阴晴圆缺”是由什么现象引起的？（7）正常人应该有多少颗牙齿？（8）三原色是什么？
3.1.1对科学知识的了解
由图1可知，1、2、5、6、7五道题目正确率较高，3、4、8三道题目正确率较低。正确率低的三道题目结果及原因分析如下：第3题“小王家的水壶中积有大量水垢，长期饮用此壶中水的人会怎样？”，此题正确率仅为16.75%，而选“易得结石症”的高达72.12%。反映出答题者在做选择时会受到生活经验或感觉的错误影响。第4题“电能是用途最广泛的能源之一，它属于什么类型的能源？”的正确率为37.25%。“可再生能源”作为这道题的干扰选项，选此项的人达到50.96%。第8题“三原色”正确率为54.33%，而错选“三基色”答案的占到33.65%。由于学生对相近概念的特征辨析不到位，加上受生活经验的错误影响，此题准确率不高。
3.1.2对科学知识了解的差异分析
根据中国公民科学素养调查结果显示，公民科学素养在性别、年龄、知识背景等方面存在一定差异，因此本研究从性别、年级、高中文理科背景三个方面进行了交叉分析。（1）性别差异。调查显示，在对基础科学知识的了解上，师范生群体的性别差异不大且男生和女生在科学知识题目上的答题正确率的变化趋于一致。个别题目上女生正确率略高于男生。这和第九次全国公民科学素养调查中男性公民的科学素养明显高于女性公民不太一致，这说明不同群体科学素质水平存在差异，也反映出当代大学生群体在全民范围内科学素质普遍较高这一基本事实。（2）年级差异。从整体上看，生物、地理和科学常识这三类题目的正确率比较高，化学、物理类的题目正确率比较低。对正确率高组题目和正确率低组题目，以年级为分组变量，分别作交叉分析，结果显示：以年级为自变量，就正确率较高的生物、地理和常识类五道题目的答题情况而言，从大一到大四期间，学生对于这些基本知识的了解存在波动，大一正确率较高，大二有所下降，大三、大四有所回升。分析其原因，这五道题目多考察的是学生高中时学习过的自然科学基本概念，大一时期遗忘较少，所以正确率较高；而大三、大四时期，学生因参加各种考试需要重新复习综合知识，故而正确率有所提高。以年级为自变量，对正确率较低的物理、化学类三道题目的答题正确率作交叉分析显示：学生对物理、化学方面基本概念的正确理解均随年级变化有波动。其中两道题目（水垢、三原色题目）在大一时期的正确率均为最低值，反映出地方院校的师范生高中学习阶段对于基本科学概念存在掌握不扎实的情况，随后通过通识教育学习等学生对基本科学概念的正确理解逐步有所提升。（3）文理科差异。在对科学知识的了解上，文科生与理科生答题的正确率差距不大，但总体上理科生对科学知识的了解程度略高于文科生。值得注意的是，第五题“根据板块构造学说，地球的岩石圈分为六大板块，而唯一全是海洋板块的是什么？”，此题为唯一一道文科生的答题正确率高于理科生的题目。这反映出小学教育专业学生科学知识的水平高低，与其因文理分科不同而积累的知识经验不同有关，更与其自身的知识结构不同有关。
3.2对基本科学方法的理解
3.2.1获取科学信息的途径
调查显示，互联网、图书馆、电视是师范生日常获取科技信息的主要渠道，这一结果和2018年第十次中国公民科学素质的调查结果相比，既有共性又有不同。相同的是，排在首位的均是互联网，比例除电视外均远超过其他传统渠道。不同的是，第一，全国公众通过互联网获取科技信息占比64.6%，师范生通过互联网获取科技信息高达80.29%，这说明大学生更习惯于利用互联网来获取科技信息，具有较高的互联网信息素养。第二，师范生利用图书馆来获取科技信息占比排在第二位，这说明大学生也注重利用图书馆等场所来获取科技信息，这可能和大学图书馆基础建设到位有关。从总体上看，小学教育专业师范生获取科学信息的形式较为多样且主渠道鲜明。
3.2.2对经典科学方法的理解
科学方法在科学素养构成中占据着重要的地位，对科学方法的正确理解是选用科学方法的前提，但方法的价值主要体现在运用方法去进行科学研究和问题解决的过程中。虽然科学问题不断变化，但人们只要掌握一些基本方法，解决科学问题就成为可能。因此，本研究选取了两个常用的科学方法：概率法和对比实验法，从大学生对科学方法内涵的理解和对科学方法在实际情境中的应用两个方面进行了测查。（1）对基本科学方法内涵的理解。从整体上看，绝大多数学生对概率法和对比实验法的含义理解正确，对概率法内涵的正确理解达83.17%，对对比实验法内涵的正确理解达87.02%，且在基本科学方法内涵理解上的年级差异、性别差异和文理科专业差异均不显著。（2）运用基本科学方法解决实际问题的能力。国际经合组织（OECD）开展的“国际学生评估项目（PISA）”，将科学方法置于一定的情境中去处理实际问题，进而判断个体能否正确运用科学方法来解决问题。借鉴上述做法，本调查选择了两道被多次采用的情境问题。一道为“医生为一对准备结婚的青年男女进行身体检查后，告诉他们，如果他们结婚生孩子的话，孩子患遗传病的可能性为四分之一，医生的话意味着什么”。[7]此题正确率为85.1%。另一道“如果要确认一种治疗高血压药物的疗效，最好的方法是什么”。该题正确率为67.79%，错误选项集中在“对患者和医生进行调查，并对两组调查资料进行统计对比分析”（占29.81%）。调查结果显示，学生在对此科学方法的运用过程及本质把握上还有理解不清的情况。以年级为分组变量，以运用两种科学方法解决实际问题的正确率为检验变量，作交叉分析，显示年级差异不显著。大一时期，学生对概率法应用的正确理解高于对比实验法，大二到大四期间该水平有波动，但平均正确率相近且变化趋于一致。用同样的方法分析了该维度的性别差异、文理科差异，均无显著变化。
3.3对科学精神的崇尚程度
对科学精神的崇尚程度的测查，围绕大学生对待科学学习的态度、对待科学家的态度和对科学研究过程的认识、对科学本质的认识四个方面共七道题目展开：“我喜欢学习科学”；“探索科学知识的过程很乏味”；“科学家们不应相互批评对方的工作”；“现在的科学知识是暂时性的，未来可能被修改”；“世界是可以被认识的”；“生物、化学、物理各有其不同的基本原则，所以是不相关的”；“自然科学的研究不会对人文社会有影响”。其中，科学本质观是科学素养的重要组成部分，对科学本质观的测查从世界的可认识性及科学的相对真理性两道题目来进行。对“我喜欢学习科学”持“赞同”和“比较赞同”态度的共有186人，占总人数的89.42%，说明大部分学生喜欢科学，崇尚科学。从对科学和世界本质的态度出发，对“世界是可以被认识的”持赞同态度的占48.56%，对“现在的科学知识是暂时性的，未来可能被修改”持“赞同”和“比较赞同”的共占62.98%，说明学生对科学及世界本质有正确的认识和端正的态度。在对科学研究过程的正确理解上，对“生物、化学、物理各有其不同的基本原则，所以是不相关的”和“自然科学的研究不会对人文社会有影响”持“不太赞同”“反对”的占绝大部分，说明学生有一定的科学素养基础，针对某些科学过程中的观点能够做出正确的判断。总之，小学教育专业的师范生崇尚科学，喜欢学习科学，对科学的相对真理性有正确的认识，对科学技术持积极的态度，对提高自己的科学素养有着积极的期待。
3.4对科学与技术间联系的态度
对学生科学态度的考查，从学生对待科学与技术、对待STS、对待科技创新以及关注科技前沿资讯等方面分六道题目作了测查。在对科学技术的看法上，认为“科学技术既给我们带来好处也带来坏处，但好处多于坏处”人数占83.5%，有5.29%的人认为“我们过于依靠科学而忽视信仰”。在对待科学、技术与社会的关系上，认为“科学技术的发展是社会发展的动力”的比例同样高达83.5%，但也有12.62%的人认为“科学技术的发展造成了资源短缺、环境污染等问题”。对科技创新的期待程度上，对“公民对科技创新的理解与支持，是促进我国创新型国家建设的基础”持赞成态度的所占比例最高。对“接受新技术、新产品的前提条件”的调查显示，同学们对新技术或新产品的态度比较谨慎。就学生对科技创新事件的了解情况而言，本研究选取了科技界两个较新的科技事件。调查结果显示，了解该成果并且可以回答正确的人数仅占12.98%和11.54%。总体来看，小学教育专业学生对科学学习的态度较为积极；对科学技术在社会发展中的作用及科学、技术与社会的关系有正确的认识；期待科技创新和科技产品的出现，但也反映出学生对科技创新事件或者科学前沿事件的关注度不高，对和自己日常生活联系不大的科技成果的认识主动性不够。
4思考与建议
4.1课程设置与人才培养目标适切，关注师范生的课程需求
地方师范院校构建师范生教育课程体系,除了应主动适应学校人才培养定位的需要、考量教育实践对人才质量的需求之外，还应强调以生为本、关注师范生基于自身发展和就业需要而形成的课程需求，对功能各异的课程模块和课程门类进行科学的整体设计，注重从课程目标、课程内容、知识结构、课程实施到课程评价和课程资源的变革，力促不同功能的课程间形成教育合力，以提升师范生的综合素养，为地方小学教育事业的发展输送优质师资力量。师范生的课程需求，一方面来自于学生自身知识结构完善的需要，另一方面来自于实践情境中教师对于教师教育课程的实际需求。因此，在制定人才培养方案的时候，一定要关注实践中教师对于教师教育课程的需求变化并根据本校资源做出回应和调整。这种回应体现在人才培养方案中课程体系的设计上，同时还体现在对学生课程需求的动态调整上。在基于师范生课程需求而进行的课程开设的动态调整上，首先是尽量将专业选修课的自主选择权还给学生，通过对学生选课意愿的调查再辅之以选课指导，引导学生选择自己感兴趣且对其专业发展有价值的课程。对学生所选课程的师资一定要在全校范围内优选教师，以保证开课质量。其次，在专业基础课程的开设中，优化专业基础课程、专业核心课程和实践课程之间的开课顺序，尽量使专业核心课程的知识能不断被学生回顾且深化，同时兼顾学生实践课程“见习—实习—研习”的发展需要。
4.2拓宽途径，整合资源，促进师范生科学与人文素养的共同提高
个体获取科学信息途径的科学化和多样化，影响着其对于科技信息探寻的准确性和积极性。因此，在提升师范生科学素养时，我们也要充分重视拓宽师范生获取科技信息的途径和资源，通过恰当的方式为师范生提供理论联系实践、静态知识转化为问题解决能力的机会。第一，重视微信公众号、官方微博等新媒体的科技传播力量。新媒体富于艺术化的表达形式极大地丰富了科学知识的传播内容和信息呈现方式，这不仅使科技传播的覆盖面与效率逐步提升,也将多向互动渗透在传播过程当中。社会和学校都应重视新媒体对于科技传播的重要性。学校应该联合相关科技机构或学生管理部门，组织举办各类科技展示活动，并充分发挥新媒体的传播交流功能，营造良好的科学教育氛围。第二，整合学校文理科实验教学资源，给师范生创建一个适合进行人文科学实践和自然科学实验的平台，鼓励师范生进行人文社会科学实践和自然科学技能训练，也可考虑面向全校师范生开设带有相应科学实验训练内容的公共选修课。第三，扩大师范生参与教师科研项目和大学生创新创业训练项目的覆盖面。师范生参与教师科研活动是将其所学理论知识与实践相结合的有效途径，有利于挖掘学生的科研创新潜力。大学生创新创业训练项目是提升师范生科学素养和创新精神的重要途径。因此，应鼓励教师选聘有能力的师范生参与到和基础教育相关的科研项目，学校应尽可能加强对大学生创新创业项目的支持力度，扩大该项目的受益学生人数，注重项目研究过程的评价。一流的教师教育必须要有一流的教师。教师作为学校教育教学的主要实施者，其科学素养水平的高低对培养学生的科学素养有直接而重要的影响。因此，大学教师要通过教育教学活动提升师范生的科学素质，就得自己先具备全面准确且结构合理的科学知识储备，理解终身学习的重要性并身体力行，不断优化自身的知识结构。同时，科学素养的提高不仅仅是知识总量上的提高，更重要的是强调知识的动态展示即运用知识去解决问题的能力。为了提高学生运用科学知识和解决问题的能力，教师自身要在教学中做好示范。教师要有科学研究的工作态度和责任心，对于教学实践中出现的问题要有研究意识，并进行积极的反思。同时，教师在教学中尽量渗透科学精神，体现科学方法的运用和科学探究的过程性，重视对师范生科学探究能力的培养，还可结合课程内容让学生进行科学探究活动，将理论与实践相结合，做到学以致用。
5结语
本文以地方师范院校小学教育专业师范生为调查对象，研究了师范生的科学素养现状，通过对有意义的变量进行对比分析和交叉分析，从宏观和微观、行为和态度上提出了建议。同时，本文也有一定的研究缺陷，但这也将构成笔者以后的研究方向。其一，本文抽取小学教育专业师范生为样本，将来进行师范生科学素养的调查分析，会考虑将师范生的专业差异变量加入到研究中去。其二，本研究取样对象集中在地方师范院校，没有对地方师范院校和部属师范院校师范生的科学素养做横向比较，后续研究可在此基础上进行探讨。
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作者:赵彦美 单位:咸阳师范学院
