李 斌 ，張文靜 ，辛 濤

（1．北京師范大學(xué) 發(fā)展心理研究所，北京 100875；2．教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心，北京 100816）

學(xué)校教育資源對科學(xué)素養(yǎng)成績影響的跨文化比較
——以中國香港、日本、芬蘭和美國學(xué)生PISA成績?yōu)槔?/p>

李 斌1，2，張文靜1，辛 濤1

（1．北京師范大學(xué) 發(fā)展心理研究所，北京 100875；2．教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心，北京 100816）

基于國際學(xué)生評價(jià)項(xiàng)目PISA 2006的數(shù)據(jù)，采用多水平線性模型，比較了中國香港、日本、芬蘭和美國這四個(gè)國家（地區(qū)）的學(xué)校教育資源與學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)校教育資源中的客觀特征變量在不同的國家（地區(qū)）有不同的影響，而學(xué)校教育投入變量對學(xué)生成績基本沒有影響，這一結(jié)果在四個(gè)國家（地區(qū)）基本一致。最后，探討這一結(jié)果對我國科學(xué)教育的啟示和意義。

PISA 2006；科學(xué)素養(yǎng)；學(xué)校教育資源；跨文化比較

一、前 言

學(xué)校教育資源投入能否促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)成績的提高，是教育決策者和學(xué)校管理者比較關(guān)心的問題。1964年，美國人科爾曼博士向國會提交了《教育機(jī)會均等》報(bào)告（又稱“科爾曼報(bào)告”），該報(bào)告使用“教育產(chǎn)出方程”，在控制學(xué)生背景特征的條件下，研究了教育投入和產(chǎn)出之間的關(guān)系。其結(jié)論是學(xué)生的家庭社會經(jīng)濟(jì)地位對學(xué)生成績有很大的影響，能解釋學(xué)生成績變異的絕大部分；而學(xué)校和教師對學(xué)生成績的影響則相對較小［1］。這一結(jié)論引發(fā)了教育領(lǐng)域的討論，促使研究者繼續(xù)開展相關(guān)的研究，并形成了教育領(lǐng)域中新的研究領(lǐng)域——學(xué)校效能的研究，即對學(xué)校教育資源和學(xué)生成績關(guān)系的探討［2］。

以往關(guān)于學(xué)校教育資源與學(xué)生學(xué)習(xí)成績關(guān)系的研究，并未達(dá)成一致的結(jié)論，有的甚至得到了完全相反的結(jié)果。Hanushek使用綜合推斷方法多次對已有的教育產(chǎn)出方程研究文獻(xiàn)進(jìn)行了綜合分析，得到的結(jié)論是沒有足夠的證據(jù)說明學(xué)校教育資源和學(xué)生成績之間存在一致關(guān)系［3-6］，這一結(jié)論雖受到了質(zhì)疑［7］，但在學(xué)術(shù)界和公共政策領(lǐng)域具有相當(dāng)大的影響力。Hedges，Laine和Greenwald使用元分析的方法對已有的教育產(chǎn)出方程研究進(jìn)行總結(jié)，結(jié)果顯示大部分教育資源投入和學(xué)校輸出如學(xué)生成績之間有系統(tǒng)的正向關(guān)系，且這些關(guān)系的強(qiáng)度足夠大并達(dá)到顯著性水平［8-9］。

本文使用PISA 2006的數(shù)據(jù)，選取中國香港、日本、芬蘭和美國四個(gè)國家（地區(qū)）的PISA 2006數(shù)據(jù)，采用多水平線性模型的分析技術(shù)，考察各個(gè)國家學(xué)校教育資源和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績的關(guān)系，希望為我國的科學(xué)教育提供有意義的借鑒。選取這四個(gè)國家（地區(qū)）的原因是美國是世界上最大的移民國家，可以作為跨文化研究的比較標(biāo)準(zhǔn)；芬蘭學(xué)校教育的公平性和均衡性是世界上最優(yōu)秀的，也是歐洲國家的代表；日本是亞洲國家中發(fā)達(dá)國家的代表，且成績較為優(yōu)異；中國香港地區(qū)與大陸同根同源，文化傳統(tǒng)類似，能為中國大陸的教育研究帶來啟示。

二、研究方法

1.被試

本研究所用PISA 2006的數(shù)據(jù)選自PISA官方網(wǎng)站（http：//www.pisa.oecd.org）。PISA項(xiàng)目的學(xué)生問卷和學(xué)校問卷構(gòu)成有嚴(yán)格的理論構(gòu)想，從試題和問卷的編制到施測和數(shù)據(jù)整理嚴(yán)格規(guī)范，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、科學(xué)，具有很高的可靠性，且含有本研究所需的學(xué)生變量和學(xué)校變量。PISA 2006的主評估領(lǐng)域是科學(xué)素養(yǎng)，既包括各種科學(xué)知識又包含學(xué)生的科學(xué)能力［10］，學(xué)生的科學(xué)成績具有較強(qiáng)的綜合性和代表性。

剔除相應(yīng)變量的缺失值后，四個(gè)國家（地區(qū)）參與研究的共有18965名15歲在校學(xué)生，涉及597所學(xué)校的數(shù)據(jù)。其中中國香港4549名學(xué)生，來自144所學(xué)校；日本5673名學(xué)生，來自178所學(xué)校；芬蘭4447名學(xué)生，來自147所學(xué)校；美國4296名學(xué)生，來自128所學(xué)校。

2.變量的選擇與設(shè)定

本研究從PISA 2006學(xué)生問卷和學(xué)校問卷數(shù)據(jù)構(gòu)成的嵌套關(guān)系中，考察兩個(gè)層次的變量對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績的影響。因變量是學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績，自變量分為兩層：第一層是兩個(gè)學(xué)生水平變量，即學(xué)生性別和學(xué)生家庭的經(jīng)濟(jì)、社會和文化地位；第二層是學(xué)校水平變量，即學(xué)校教育資源的投入，由9個(gè)變量構(gòu)成，其中有3個(gè)學(xué)?？陀^特征變量，包括學(xué)校大小、班級大小和學(xué)校類型，6個(gè)學(xué)校易于操作的教育投入變量，包括學(xué)?？衫玫挠?jì)算機(jī)比例、用于教學(xué)的計(jì)算機(jī)比例、連接互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)比例、生師比、教師短缺和學(xué)校教育資源的質(zhì)量。自變量的定義和記分方式如表1所示。本研究將控制學(xué)生水平變量，來探討學(xué)校教育資源對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績的影響。

表1 自變量名稱及其編碼方式

3.數(shù)據(jù)的分析與處理

本研究采用多水平線性模型方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使用的相關(guān)統(tǒng)計(jì)軟件是SPSS15.0和SAS9.0。使用SPSS15.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的初步整理和轉(zhuǎn)換；使用SAS9.0實(shí)現(xiàn)對缺失值的處理；對數(shù)據(jù)的多水平分析采用SAS9.0軟件的PROC MIXED過程進(jìn)行。

三、結(jié)果分析

1.學(xué)生和學(xué)校變量描述

從四個(gè)國家（地區(qū)）學(xué)生變量和學(xué)校變量的統(tǒng)計(jì)描述（見表2）可以看出：（1）學(xué)生水平的變量中，芬蘭的科學(xué)素養(yǎng)成績最高，其次是中國香港和日本，均高于OECD國家的平均水平（500），而美國的科學(xué)素養(yǎng)成績在四個(gè)國家（地區(qū)）中最低，且低于OECD平均水平。四個(gè)國家（地區(qū)）樣本的男女生比例基本都為1比1。學(xué)生的經(jīng)濟(jì)、社會和文化地位變量均值從高到低依次為芬蘭、美國、日本和中國香港。（2）學(xué)校水平的變量中，美國和中國香港的學(xué)校人數(shù)比較多，日本和芬蘭的則相對較少；四個(gè)國家（地區(qū)）中大部分學(xué)校都是公立學(xué)校，以芬蘭為最；計(jì)算機(jī)的占有和使用情況大體相似；中國香港的生師比最大，芬蘭的最??；美國受教師短缺對學(xué)校教學(xué)的影響最大，日本最?。挥捎趯W(xué)校教育資源質(zhì)量的影響，日本和中國的教學(xué)所受限制較大，芬蘭受這一因素的影響最小。

表2 四個(gè)國家（地區(qū)）學(xué)生變量和學(xué)校變量描述統(tǒng)計(jì)（均值/標(biāo)準(zhǔn)差）

2.零模型結(jié)果分析

根據(jù)多水平線性模型的統(tǒng)計(jì)原理，將影響學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績的變量分為兩層，第一層為學(xué)生水平變量，第二層為學(xué)校水平變量。首先建立零模型（the null model），分析在不加入任何預(yù)測變量的情況下，學(xué)校間變異和學(xué)校內(nèi)變異對學(xué)生成績總變異的貢獻(xiàn)。

表3為四個(gè)國家（地區(qū)）學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績的變異在學(xué)校間和學(xué)校內(nèi)的估計(jì)，學(xué)校間變異與學(xué)校內(nèi)變異之和為學(xué)生成績的總變異。根據(jù)表中結(jié)果進(jìn)行簡單的運(yùn)算可知，中國香港、日本、芬蘭和美國的學(xué)校間變異分別占各自國家學(xué)生成績總變異的36.39%、46.32%、5.23%和19.77%，并且四個(gè)國家（地區(qū)）的學(xué)校間科學(xué)素養(yǎng)成績的變異均非常顯著?？梢钥闯?，日本和中國香港的學(xué)校間變異所占的比重相對較大，說明這兩個(gè)國家（地區(qū)）學(xué)生成績變異可部分地由學(xué)校間因素所解釋；而芬蘭和美國的學(xué)校間變異所占比重則相對較小，尤以芬蘭為最。芬蘭僅有5.23%的變異來自學(xué)校間因素，這意味著學(xué)校內(nèi)變量，即學(xué)生自身的一些因素，更有可能解釋學(xué)生成績的差異；同時(shí)這一比例也說明芬蘭在學(xué)校教育的公平性和均衡性上做得比較好，這也與前兩次PISA評價(jià)的結(jié)果相一致［11］。

表3 學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績變異在學(xué)校間和學(xué)校內(nèi)的估計(jì)

3.完整模型的結(jié)果分析

將學(xué)生水平變量和學(xué)校水平變量加入到模型中建立完整模型，考察其對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績的影響，如表4所示。

（1）完整模型中學(xué)生水平變量的結(jié)果分析

表3和表4的結(jié)果顯示，學(xué)生水平背景變量的加入，解釋了一部分學(xué)校內(nèi)變異。中國香港、日本、芬蘭和美國的學(xué)校內(nèi)變異下降的百分比分別是4.33%、1.89%、7.62%和8.89%。

對學(xué)生性別與學(xué)生的家庭經(jīng)濟(jì)、社會和文化地位兩個(gè)學(xué)生水平變量的分析發(fā)現(xiàn)，中國香港學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績有顯著的性別差異（=21.18***），男生比女生的成績表現(xiàn)好；而日本、芬蘭和美國在科學(xué)素養(yǎng)成績上則不存在性別差異。學(xué)生的家庭經(jīng)濟(jì)、社會和文化地位對中國香港（=10.27***）、日本（=6.51***）、芬蘭（=30.48***）和美國（=35.39***）學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績都有顯著的正向預(yù)測作用，說明學(xué)生的家庭社會經(jīng)濟(jì)地位越高，科學(xué)素養(yǎng)成績也越高。由該變量對四個(gè)國家（地區(qū)）學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績影響的系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，美國學(xué)生受家庭社會經(jīng)濟(jì)地位的影響最大，學(xué)生的家庭社會經(jīng)濟(jì)地位每提高一個(gè)單位，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績便增加35.39分，其次是芬蘭和中國香港，而該變量對日本學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績影響最小。

表4 學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績影響因素的多層線性回歸分析

（2）完整模型中學(xué)校水平變量的結(jié)果分析

加入第二層學(xué)校水平變量后，不同國家（地區(qū)）學(xué)校間變異都有不同程度的下降。中國香港、日本、芬蘭和美國的學(xué)校間變異下降的百分比分別是62.20%、49.18%、54.17%和77.68%，總體來說，除了日本外，第二層的變量解釋了四個(gè)國家（地區(qū)）大部分的學(xué)校間變異。

學(xué)?？陀^特征變量中，學(xué)校大小對中國香港（=0.06*）和日本（=0.05***）學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績有顯著影響，學(xué)校中人數(shù)越多，對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績越有利，但是這一影響的數(shù)值在這兩個(gè)國家（地區(qū)）都比較??；而學(xué)校大小對芬蘭和美國學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績沒有顯著性的影響。班級大小只對日本（=3.43***）學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績有顯著的正向預(yù)測作用，而對其他三個(gè)國家（地區(qū)）則無顯著影響。學(xué)校類型對日本（=28.79**）和美國（=-31.38**）學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績有顯著的影響，但在這兩個(gè)國家的趨勢卻是相反的：在日本，公立學(xué)校的學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績比私立學(xué)校的高，在美國則是公立學(xué)校的學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績比私立學(xué)校的低；學(xué)校類型對中國香港和芬蘭學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績沒有顯著影響。

除了上述三個(gè)學(xué)校水平的變量外，其余的學(xué)校變量都屬于學(xué)校易于操作的教育投入部分。這些變量中，除了生師比對中國香港（=12.68***）學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績有顯著的正向作用外，其他變量對各個(gè)國家（地區(qū)）的成績都沒有顯著影響。中國香港生師比每增加一個(gè)單位，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績便提高12.68分?？傮w來看，學(xué)校教育資源變量對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績的預(yù)測力較弱。

四、討論

1.學(xué)生水平變量的影響

研究結(jié)果顯示，學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績的性別差異僅在中國香港存在。Linn和Hyde通過對學(xué)生數(shù)學(xué)和科學(xué)成績的元分析和過程分析得到的證據(jù)說明，認(rèn)知和心理任務(wù)上的性別差異比較小且在不斷減少；性別差異并不是普遍的而是與文化和情境背景密切相關(guān)［12］。此外，這一結(jié)果也與PISA 2006的結(jié)果報(bào)告相一致，即對大部分國家（地區(qū)）來說，男生和女生科學(xué)素養(yǎng)的平均成績沒有顯著的差異［13］。中國香港學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績的性別差異可能是由于學(xué)生對科學(xué)的興趣、家長的支持和相關(guān)的教育經(jīng)歷導(dǎo)致的。但需要注意的是，盡管學(xué)生在科學(xué)的整體成績上性別差異并不顯著，但在不同的科學(xué)能力和科學(xué)知識上還是存在的，科學(xué)學(xué)習(xí)中的性別差異仍是科學(xué)教學(xué)中不可忽視的問題。

從科爾曼報(bào)告開始，學(xué)生的家庭社會經(jīng)濟(jì)地位一直都是教育研究中非常關(guān)注的常用變量。盡管在不同的研究中，研究者對這一變量采取不同的測量方法，但得到的結(jié)果都驚人的一致，即學(xué)生的家庭社會經(jīng)濟(jì)地位在解釋學(xué)生成績的差異方面有非常重要的影響［14］。本研究的結(jié)論也證實(shí)了這一點(diǎn)，說明對不同文化和教育傳統(tǒng)的國家來說，學(xué)生家庭社會經(jīng)濟(jì)地位對成績的影響都是一致的。

2.學(xué)校水平變量的影響

學(xué)校教育資源的學(xué)?？陀^特征變量中，學(xué)校大小對中國香港和日本學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績有顯著的影響，但是兩者的系數(shù)都非常小?？傮w來說，學(xué)校大小對這四個(gè)國家（地區(qū)）學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績的預(yù)測力比較弱。Greenwald等人使用元分析的方法發(fā)現(xiàn)，39個(gè)有關(guān)學(xué)校大小與學(xué)生成績之間關(guān)系的研究中，沒有得到一致的結(jié)論，其中有18個(gè)研究結(jié)果是顯著的，21個(gè)研究是不顯著的［15］。Hoxby在縱向追蹤的背景下考察班級大小對學(xué)生成績的效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)班級大小對學(xué)生成績沒有統(tǒng)計(jì)顯著性影響［16］。本研究中除日本外，其他三個(gè)國家（地區(qū)）的班級大小變量對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績都沒有顯著影響。公立學(xué)校和私立學(xué)校學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績在中國香港和芬蘭沒有顯著的差異，但是在日本和美國則存在顯著的差異，且兩者對成績的影響方向是相反的。日本的公立學(xué)校成績之所以高于私立學(xué)校的成績，原因可能在于日本對公立學(xué)校的教育改革，使得日本的公立學(xué)校改變了以往的官僚行政管理體制，轉(zhuǎn)而下放更多的權(quán)利給學(xué)?；鶎樱⒁胧袌龈偁帣C(jī)制，大大提高了公立學(xué)校的運(yùn)行質(zhì)量和競爭力；美國的私立學(xué)校成績優(yōu)于公立學(xué)校的成績，大部分源于美國這兩種類型學(xué)校的存在狀況，公立學(xué)校一直是美國聯(lián)邦政府出資維持，由于不存在競爭的壓力，公立學(xué)校的教育質(zhì)量逐年下降，而私立學(xué)校憑借其本身優(yōu)越的組織特性、社區(qū)和社會資本，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)成績優(yōu)于公立學(xué)校。

學(xué)校易于操作的投入變量中，四個(gè)國家（地區(qū)）的研究結(jié)果表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)囊恢滦裕催@些學(xué)校教育資源對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績基本沒有影響。Summers和Wolfe使用縱向追蹤研究學(xué)校資源和學(xué)生成績的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，學(xué)校的基礎(chǔ)設(shè)施（如操場的大小、學(xué)校的計(jì)算機(jī)利用情況等）對學(xué)生成績幾乎沒有影響［17］；Hanushek對教育產(chǎn)出方程研究的總結(jié)得到的結(jié)論是學(xué)校在管理和設(shè)施方面的花費(fèi)與學(xué)生的成績沒有系統(tǒng)的關(guān)系［18］。本研究的結(jié)果支持這些結(jié)論。

總體來說，在控制學(xué)生背景變量的條件下，四個(gè)國家（地區(qū)）的學(xué)校教育資源對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績的影響模式基本一致，即學(xué)校教育資源對學(xué)生成績的預(yù)測力比較弱。

五、結(jié)論與展望

傳統(tǒng)的教育產(chǎn)出方程的研究中，除了學(xué)生的背景特征變量和學(xué)校投入變量之外，教師也是影響學(xué)生成績的重要因素。本研究所基于的PISA數(shù)據(jù)，是以15歲學(xué)生的年齡標(biāo)準(zhǔn)在不同的學(xué)校進(jìn)行抽樣，而不是以學(xué)校中的班級為單位進(jìn)行抽樣，因此PISA研究中并沒有收集有關(guān)科學(xué)教師的具體信息，只是從校長問卷處間接收集整個(gè)學(xué)校教師的一般狀況。受此限制，這里也無法考察科學(xué)教師因素對學(xué)生成績的影響。此外，PISA每隔三年舉行一次，且每次施測的對象都不是同一批被試，也無法從同一群體的縱向追蹤角度加以研究。

另外，“學(xué)校教育資源”是一個(gè)寬泛的概念，但本研究涉及到的學(xué)校教育資源變量限于PISA 2006學(xué)校問卷調(diào)查的相關(guān)變量，因此，在以后的研究中有必要繼續(xù)考察其他一些可能影響學(xué)生科學(xué)成就的因素，如實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備、為教師教學(xué)提供的資源等。在中國的實(shí)際情況是，許多農(nóng)村中學(xué)沒有辦法完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)，這在一定程度上可能會影響學(xué)生的科學(xué)成就，只是在PISA的研究中沒有涉及這些變量，有待以后的研究進(jìn)一步加以檢驗(yàn)。

本研究在加入學(xué)生水平的背景變量和學(xué)校水平的教育資源變量后，學(xué)校間和學(xué)校內(nèi)變異仍然是顯著的。這說明仍有其他一些重要的變量對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成績有重要的影響，如學(xué)生對科學(xué)的興趣、學(xué)生參與科學(xué)的活動(dòng)等方面的影響，將成為以后研究的新方向。

在當(dāng)今以科技為核心競爭力的社會中，公民的科學(xué)素養(yǎng)已成為一個(gè)國家國際競爭力的重要標(biāo)志之一，對于提高國民科技素養(yǎng)水平和國家創(chuàng)新能力的科學(xué)教育尤為重要。本研究的結(jié)論顯示，學(xué)校教育資源對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)成績的預(yù)測力比較弱。雖然教育資源是教育發(fā)生必不可少的條件，但是科學(xué)教育不能僅僅通過提高學(xué)校的硬件設(shè)施來提升教育質(zhì)量，而要根據(jù)科學(xué)教育的內(nèi)容和目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生的發(fā)展特點(diǎn)和多樣化的教學(xué)方式，極大地促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。

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Effects of School Educational Resources on the Achievement of Science Literacy：A Cross-Culture Comparison

Li Bin1，2，Zhang Wenjing1，Xin Tao1
（1.School of Psychology，Beijing Normal University，Beijing 100875，China；2.National Center for School Curriculum and Textbook Development，Ministry of Education，Beijing 100816，China）

Based on the Program for International Student Assessment 2006 data，the effects of school educational resources on the science literacy achievement of Hong Kong China，Japan，F(xiàn)inland and the United States were compared.The hierarchical linear model was employed to analyze the data.The findings indicated that among the school educational resources，the schools’objective characteristics variables had different effects on different countries/regions.The easily-manipulated educational resources variables basically had no effect on the science literacy achievement.And this was consistent across different countries/regions.Finally，we discussed the meaning of the results for the science education in China.

PISA 2006，science literacy；educational resources；cross culture comparison

C40-058.1

A

1000-2529（2010）06-0091-06

2010-08-05

李 斌（1974-），男，山東章丘人，北京師范大學(xué)發(fā)展心理研究所博士研究生，教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心助理研究員；張文靜（1985-），女，山東棗莊人，北京師范大學(xué)發(fā)展心理研究所博士研究生；辛 濤（1968-），男，陜西周至人，北京師范大學(xué)發(fā)展心理研究所教授。

（責(zé)任編校：文 泉）