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        初中生的科學家形象刻板印象及科技場館學習經(jīng)歷對其的影響

        2010-12-27 08:40:10伍新春尚修芹
        關鍵詞:科學研究學生

        伍新春,季 嬌,尚修芹,謝 娟

        (1.北京師范大學 心理學院/應用實驗心理北京市重點實驗室,北京 100875;2.中國兒童中心,北京 100035)

        一、問題提出

        科學素養(yǎng)是公民素養(yǎng)的重要組成部分。根據(jù)有關調(diào)查,我國公民科學素養(yǎng)水平與發(fā)達國家相比差距甚大,《全民科學素質(zhì)行動計劃綱要》(2006-2010-2020)表明,我國學生因長期受應試教育影響,科學素質(zhì)結構存在著明顯缺陷。由于學生承擔著未來社會發(fā)展的責任,因此,提高學生的科學素養(yǎng)成為了政府和學界關注的焦點之一。[1]提高科學素養(yǎng),不僅包括獲得科學知識、掌握科學方法,同時也包括形成正確的科學觀,即形成對科學的基本認識和對科學的基本態(tài)度。[2]國外一些研究結果已表明[3],學生對科學的態(tài)度受到自身對科學家和科學認識的影響,學生所持有的科學家形象實質(zhì)上是其內(nèi)隱科學觀的反映[4]。一般而言,科學家形象是對科學家外表的陳述以及對科學家工作和相關本質(zhì)觀的描繪,包括科學家的外在形象、科學家的生活和工作情況以及科學家的人格特質(zhì)三個方面。[5]

        科學家形象測驗起源于1957年[6],此后在美國、歐洲、巴西、中國大陸、臺灣等地相繼展開,測驗形式包括半開放問題[7]、李克特量表[8]、繪畫測驗[9](如 Draw -a-Scientist-Test,簡稱 DAST)等。由于繪畫測驗避免了言語等影響因素的干擾,因此較為常用。無論使用哪種測驗,相關研究結論有許多相似之處:學生心目中的科學家形象存在著刻板印象,總的來說,大多數(shù)學生持有正向“非個人”的科學家形象與負向“個人”的科學家形象。[6]具體而言,在外觀上[10],科學家大多是白種人,不修邊幅,戴眼鏡,身著白色實驗衣,整天在實驗室工作;在工作環(huán)境及工作性質(zhì)上[11],科學家常在做實驗,身邊圍繞許多相關器材,如試管、燒杯等儀器,科學家的工作是危險的;在人格特質(zhì)上[4],學生承認科學家的積極正面特質(zhì),如科學家具有鉆研精神、有恒心、執(zhí)著、求知欲旺盛等,但一旦面臨是否選擇科學作為職業(yè)時,由于人們普遍認為科學家古怪、難接近、神經(jīng)質(zhì)、年齡偏大,因此沒有對科學事業(yè)認同,所以持負向的態(tài)度。同時,科學家形象存在著嚴重的性別刻板印象,Steinke等人運用DAST,測查了媒體對七年級學生心目中科學家形象改變的影響。結果發(fā)現(xiàn),男生和女生都偏好畫男性科學家,且男生比女生更傾向于畫男性科學家。[12]Berman、Losh等研究者同樣以DAST為手段,揭示了科學家形象的男性化傾向。[13,14]

        相關研究證明,形象會隨著周圍環(huán)境、歷史、大眾態(tài)度的改變而改變,形象可以被塑造和管理。因此,學生心目中的科學家形象也可以被改變[15]。郭重吉和蔣桂玲認為,影響學生心目中科學家形象的因素包括:(1)科學教科書;(2)科學教師;(3)學生的性別、年齡;(4)社會地位與家庭背景;(5)科幻小說、漫畫、卡通等讀物;(6)大眾傳播媒介。[16]Losh也認為人們心目中的科學家形象刻板印象會隨著時間、年齡、相關教育因素的改變而改變。[14]綜合前人觀點可以看出,教育因素是影響學生心目中科學家形象改變的重要因素。其中,學生的學習形式是重要的教育變量。

        Dierking等人認為,學習是學生進行自我激勵、自我獎賞、獲得情感滿足的過程。[17]因此,當學生處于一個被支持的環(huán)境中,遠離焦慮、恐懼等負向心理因素,當學生有自主選擇的機會和對環(huán)境的掌控能力時,真正的學習才會發(fā)生。基于上述促進學習發(fā)生的條件可以看出,科技場館是理想的學習場所??萍紙鲳^呈現(xiàn)了真實而可靠的信息資源[18],作為一種非正式的學習環(huán)境,場館學習具有自發(fā)性、開放性,它沒有固定的教學結構,學習過程以學習者為中心,強調(diào)社會互動[19],因此提高了人們在知識、情感、欣賞、社會、文化和審美等多方面的水平[20]。在由美國國家科學基金提供支持的“場館研究學徒計劃”(MRAP)中[21],學生在六周的時間內(nèi)通過在場館與專家直接接觸,有效地掌握了科學研究方法。Tran通過對在場館上課的學生進行觀察和訪談發(fā)現(xiàn),場館學習有效提升了學生科學學習的興趣。[22]當然,場館學習不僅涉及場館中的展品,同樣也給學生提供一個與科研工作者接觸的機會,讓學生看到科研工作者的真實狀態(tài)。Melber等人在小學篩選了數(shù)名具有高成就動機和高能力的學生,每兩周到自然博物館與科學家一起工作、參與科學研究,實地體驗科研工作者的生活。[23]研究發(fā)現(xiàn),參與該項目的學生明顯減少了對科學家的刻板印象;通過更多地了解科學職業(yè),增加了學生以后從事科研工作的興趣。Finson等人在修訂DAST核對表時,讓實驗組學生在暑假與場館科研工作者進行合作,控制組學生僅接受學校正常課程教學,最后對兩組學生進行追蹤比較發(fā)現(xiàn),實驗組學生更深刻地看到了科研工作的平凡性,同樣也減少了對科學家形成的刻板印象。[9]

        在科學學習中,科學家是學生的最大榜樣,榜樣模仿影響了態(tài)度學習的有效性。眾多研究者認為,學生對科學家形象所持有的刻板印象越少,對科學的態(tài)度越積極,學生心目中的科學家形象是影響科學態(tài)度的重要外部條件。同時,學生從事科學研究的意愿不僅取決于對科學的興趣,同時也取決于對科學家的了解和對科學職業(yè)的認同。因此,為了更好地促進科學教育,了解學生心目中的科學家形象至關重要。但是,對學生心目中科學家形象的了解在我國尚未得到有效開展;場館學習作為一種非正規(guī)環(huán)境的學習形式,在我國也剛剛起步。對于學生而言,初中階段是其人生觀、價值觀形成的重要時期,此時學生思維的創(chuàng)造性日益得到增強,具有強烈的求知欲和探索精神,幫助初中學生形成正確的科學觀對其今后的發(fā)展至關重要。為此,本研究選擇初一年級學生作為研究對象,旨在探索初中學生心目中的科學家形象刻板印象,同時檢驗科技場館學習這種非正規(guī)的學習方式對科學家形象刻板印象改變和學生未來從事科學職業(yè)意愿的影響。

        二、研究對象和方法

        (一)研究對象

        被試為北京市某中學初一年級兩個班級學生,共87人。該校初一年級共10個班,各班在入學之初是完全隨機分配的,入學成績、能力水平和性別比例等不存在顯著差異。參與該研究的兩個班級的生物課教學由同一名老師擔任,是從該教師任教的五個班級中隨機選擇的。

        在所選取的兩個平行班級中,隨機挑選其中一個班級為實驗班,男生23人,女生21人;另一個班級為控制班,男生22人,女生21人。由于兩個班級學生均為初一新生,因此,生物教師在兩個班級同時進行了一個月的基礎教學后,實驗班學生開始前往自然博物館學習,控制班學生每周照常在學校進行傳統(tǒng)的生物課學習。實驗班學生單周在學校接受正常生物課學習,雙周前往北京自然博物館進行2小時的場館學習,活動持續(xù)了四個月。自然博物館是以生物學為主的場館,館內(nèi)選取8名科研工作者(均為碩士及其以上學歷,在業(yè)內(nèi)同行有著較高的聲譽)組成五個生物學習小組(分別為恐龍組、昆蟲組、植物組、DNA組、土壤大氣環(huán)保組),實驗班學生根據(jù)自己的興趣和實踐能力與館內(nèi)專家進行雙向選擇,場館專家根據(jù)自身研究特色組織學生進行科普教育和科學研究活動。

        (二)研究工具

        本研究采用Chambers創(chuàng)建的科學家形象繪畫測驗(DAST),其指導語為“畫一位科學家”,該測驗評分包含七項指標:(1)實驗服;(2)眼鏡;(3)毛發(fā)(頭發(fā));(4)研究象征(如科學儀器和實驗設備);(5)知識象征(如書籍和櫥柜);(6)技術產(chǎn)品(科學的“產(chǎn)品”,如計算機等);(7)注釋說明(如計算公式等)。同時,本研究的評分包含了Finson[9]增加的性別指標。評分過程不考慮繪畫質(zhì)量,如果畫出七項指標中一項內(nèi)容,則記1分,否則記為0分,最后計算總分。其中,毛發(fā)計分反向,即所畫科學家的頭發(fā)越少,刻板印象越大;性別指標單獨分析,不計入總分中??偡衷礁哒?,表示刻板印象越明顯。評分過程中,三名研究者獨立記分,評分一致則通過,若評分不一致則經(jīng)過討論后再確定記分,評分者信度為0.76,一致性較高。除繪圖測驗外,研究者增添了多個開放性問題對被試進行調(diào)查,問題涉及:學生心目中科學家的人格特質(zhì);學生了解科學家信息的主要渠道;學生未來從事科學事業(yè)的意愿和未來希望從事的科學行業(yè)。研究者對開放性問題答案編碼后再進行統(tǒng)計分析。

        三、結果與分析

        (一)學生心目中科學家形象的刻板印象

        研究發(fā)現(xiàn),無論是否參加場館學習,學生心目中存在著較強的科學家形象外在刻板印象。在七個指標中,實驗班學生所繪制的科學家形象典型特征排序依次為:無毛發(fā)、戴眼鏡、研究象征、注釋說明、實驗服、技術象征和知識象征;控制班學生所繪制的科學家形象典型特征排序依次為:研究象征、無毛發(fā)、戴眼鏡、實驗服、知識象征、技術象征和注釋說明(具體數(shù)據(jù)見表1和表2)。也就是說,在實驗組和控制組中,大多數(shù)學生均認同科學家是頭發(fā)較少、帶眼鏡的知識分子形象(見圖1和圖2)。

        圖1 科學家形象刻板印象

        圖2 科學家形象刻板印象

        分析科學家形象的性別因素發(fā)現(xiàn),學生的性別在繪制科學家的性別上存在顯著差異(χ2=413.617,p<0.001),具體結果如圖3所示。

        圖3 學生性別對其心目中科學家性別的影響

        對圖3的結果進行分析后發(fā)現(xiàn),總體而言,學生無論男女,多偏向于繪制男性科學家形象,其中95.45%的男生和63.41%的女生繪制了男性科學家。同時,也有部分學生繪制了女性科學家,但主要是女生,占女性科學家繪制比例的88.2%,且所繪制的女性科學家年齡多為20-30歲,學生描述女性科學家為“年輕、漂亮”,“身著時尚服裝,在演講”等。圖4和圖5展示了學生心目中的女性科學家形象。

        圖4 女性科學家形象

        圖5 女性科學家形象

        在科學家人格特質(zhì)上,本研究發(fā)現(xiàn)學生認為科學家知識淵博(35.7%),他們都很聰明(19.4%),對待研究嚴謹認真(10.7%),與前人研究結果較為一致。與前人研究結果的不同之處在于,前人研究結果多認為科學家古板嚴肅,但本研究發(fā)現(xiàn)部分學生認為科學家對人較為和藹可親(14.3%)、講話風趣(7.14%)。

        (二)學生了解科學家形象的渠道來源

        對學生了解科學家信息的主要渠道的相關數(shù)據(jù)進行整理分析后發(fā)現(xiàn),電視電影(25.9%)、互聯(lián)網(wǎng)(21.2%)、書籍雜志(20.0%)是初一年級學生了解科學家形象的重要來源;教師對科學家形象的傳播(20.0%)也是較為重要的傳播渠道;學生較少通過參觀科技場館(8.2%)對科學家進行了解。也就是說,學生較多通過媒介和教師這種間接方式了解科學家形象,而科技場館作為展示科學研究成果的場所,卻沒有起到很好的普及科學家形象的作用。因此,媒體和教師的宣傳和說明,對于學生心目中科學家的形象將產(chǎn)生重要的影響。

        (三)場館學習經(jīng)歷對科學家形象刻板印象的改變

        對比實驗組和控制組學生的差異發(fā)現(xiàn)(表1),場館學習經(jīng)歷對總的科學家形象刻板印象有顯著影響(F(1,85)=8.417,p <.001),實驗班學生心目中的科學家形象刻板印象總體得分顯著性低于控制班學生。

        表1 總的科學家形象刻板印象描述統(tǒng)計指標

        分別對七項指標進行統(tǒng)計分析,表2顯示了實驗班和控制班學生選擇每項指標的人數(shù)百分比,同時對其進行卡方檢驗,結果發(fā)現(xiàn),實驗班和控制班學生在實驗服、面部毛發(fā)、研究象征、知識象征四個指標選擇上存在顯著性差異,其他三項差異不顯著。具體結果如表2所示。

        在科學家的外觀上,實驗班學生所繪制的實驗服、眼鏡少于控制班學生,同時面部毛發(fā)多于控制班學生。在工作環(huán)境和工作性質(zhì)上,實驗班學生所繪制的研究象征(如試管、燒杯、容器等)和知識象征(如書籍、紙筆)少于控制班學生。注釋說明包含數(shù)學類公式、問號和相關文字信息,如“發(fā)達的中國”等字樣,雖然實驗班學生和控制班在書寫文字說明的人數(shù)百分比上差異不顯著,但場館學習小組有少部分學生在文字表述中指明所繪形象為自然博物館小組指導老師。

        實驗班59.5%的學生認為自己心目中的科學家形象和自然博物館的指導老師形象一致,40.5%的同學認為不一致。學生認為他們知識淵博、聰明、研究態(tài)度認真,在學生心目中是很高大的形象;但同時也有部分學生認為,科學家和自然博物館的指導老師在年齡上存在著差異,認為自然博物館的老師比較年輕,不符合科學家的年齡標準。

        表2 學生圖畫指標使用情況

        (四)場館學習經(jīng)歷和學生性別對學生從事科學行業(yè)意愿的影響

        研究發(fā)現(xiàn),場館學習經(jīng)歷并未顯著地影響學生未來從事科學行業(yè)的意愿=0.426,p>0.05)。但是通過對開放性問題的分析發(fā)現(xiàn),在常規(guī)學習小組中,學生對未來希望從事的科學行業(yè)概念模糊,如學生多描述為“我希望從事關于大自然的行業(yè)”,“我希望從事能對國家有貢獻的行業(yè)”或“能讓大家過上好生活的行業(yè)”。而在場館學習小組,學生能對未來希望從事的行業(yè)有明顯界定,他們通過在自然博物館與各科專家接觸,能夠明確指出希望從事古生物、昆蟲、恐龍、植物等具體研究方向,使從事科學研究的意愿逐漸清晰化和具體化。

        四、討 論

        (一)初中學生具有科學家形象刻板印象

        與前人研究結果相似,本研究發(fā)現(xiàn)初中學生對科學家形象在整體上具有一定的刻板印象,認為科學家在外貌上應該是頭發(fā)較少、幾乎禿頂,同時帶眼鏡的知識分子形象,他們大多處于實驗室等工作環(huán)境中,周圍被一些實驗器材(如試管、燒杯、酒精燈等)包圍著,科學家知識淵博,是很聰明的人群,同時對待學術一絲不茍、嚴謹認真,這些都是典型的科學家形象特征。與前人研究較為不一致的結果在于,本研究中的學生認為科學家在人格特質(zhì)上,親社會性比較高,除了對待學術的嚴肅認真外,科學家在人際關系中較為和藹可親、平易近人,能與人友好相處,同時言談舉止風趣幽默。前人研究結果常常發(fā)現(xiàn)[12],由于科學家對社會的貢獻和高不可攀的地位,學生常常將科學家“神化”,而本研究結果代表了科學家“人化”的趨勢。研究者認為,這可能是因為前人常常將科學家繪畫測驗在小學低年級人群中施測,小學生思想觀念較容易受外在信息的干擾,因此他們心目中的科學家形象有可能是他們認同的大眾心目中的科學家形象,而沒有形成自己認同的科學家形象觀念。但本研究在初中生中施測,初中生開始逐漸萌發(fā)自我意識,并根據(jù)成長經(jīng)歷和周圍信息形成自己的世界觀、人生觀、價值觀,因此,對科學家形象的認識包含了自身對科學的態(tài)度和期望。

        在性別維度上,與前人結果較為一致的是,本研究發(fā)現(xiàn)學生心目中的科學家形象存在著嚴重的性別刻板印象,將科學定義為男性化的職業(yè)特征。在本研究結果中,80%的學生繪畫了男性科學家。性別圖式理論[24]指出,性別圖式在記憶中存儲了與性別相關的信息,一旦人們遇到與性別有關的新信息,將會喚起已經(jīng)存在的性別圖式,“科學家”由于長時間在人們心目中形成的男性化刻板印象,使學生心目中科學家的性別圖式大多定位于男性,因此本次繪制的科學家性別多為男性,這也可能是女生大多不愿意從事科學行業(yè)工作的原因之一。兒童在4至5歲期間開始形成性別刻板印象,女生開始認識到某些職業(yè)對女性的排斥性,同時男生認為自己對于大部分的職業(yè)都是有能力勝任的。結合前人研究和本研究結果可以看出,科學行業(yè)中的男性化傾向嚴重,女性科學家形象的出現(xiàn)有悖于傳統(tǒng)的科學家性別刻板印象。

        (二)媒介和教師等間接傳播方式是初中學生獲得科學家形象的重要渠道

        本研究了解科學家形象傳播渠道的意義有兩點。一方面,了解已經(jīng)存在的常規(guī)大眾化渠道,以便為傳播科學家的“人化”特點找到最普遍的傳播方式。比如,本研究發(fā)現(xiàn),媒介和教師等非直接傳播方式成為了初中學生了解媒介的重要渠道,學生大多通過電視、網(wǎng)絡、書籍和教師講授等形式獲得對科學家形象的認知,除書本、文字等靜止傳播形式外,科學家在電視、網(wǎng)絡等節(jié)目常常以訪談形式出現(xiàn),且出現(xiàn)頻率較高,這些媒介有助于傳播科學家的“人化”特點。除此以外,國外為了普及人們對女性科學家的認同了解,通過電視、廣播、報紙等媒體展開了對女性科學家的宣傳,讓人們了解女性科學家較為生活化的一面[25]。加大對女性科學家的宣傳,將科學工作生活透明化、平凡化,是促進和增加女性未來從事科學行業(yè)的重要途徑。

        另一方面,可以探索促進公眾了解科學家、接觸科學家的潛在渠道。比如西方教育界和場館自身均認可科技場館作為非正式教育環(huán)境的代表,提供了一種直接的科普教育方式;但本研究發(fā)現(xiàn),科技場館提供了解科學家、接觸科學家的功能尚未得到初中學生的認同。因此,為了促進學生正確認識科學家的生活和工作狀態(tài),怎樣在科技場館內(nèi)開展與此相關的教學活動是值得探索的。

        (三)場館學習是改變科學家形象刻板印象的有效方式

        學生心目中的科學家形象是其內(nèi)隱科學觀的反映,反映了學生對科學學習的態(tài)度。學生對科學家積極形象和科學工作的認同,能夠促進學生今后從事科學事業(yè)的意愿;反之,消極的刻板印象則會產(chǎn)生不良影響。本研究發(fā)現(xiàn),作為一種非正式環(huán)境的學習,與場館專家進行合作探究式的場館學習,能夠改變學生心目中的科學家形象刻板印象。在場館中與科學家進行探究性學習,學生在場館中是積極主動的學習者,通過與真實展品的接觸和真實情境中的專家互動,學生了解了科學家的工作環(huán)境和工作方式,認識了科學家身上存在的“非神化”特質(zhì)。因此,這種場館學習方式能有效地改變科學家形象的刻板印象。

        然而,我國的科技場館雖然存在著豐富的科研人力資源,但由于大多數(shù)場館未能意識到科技場館教育功能的重要性,致使它們未能充分發(fā)揮其在促進兒童青少年科學素養(yǎng)方面的作用。事實上,為了適應公共教育的需要,歐美等國的許多場館已經(jīng)成為了學校課程開展的重要場所,并且也與學校建立了密切的關系。例如,美國的各類博物館[26]普遍提供“K-12”(即“從幼兒園到高三年級”)教育項目,70%的博物館在過去五年中增加了面向學校、教師和學生的服務,博物館己經(jīng)成為從小學生到研究生名副其實的第二課堂。美國的一項調(diào)查反映,93%的被調(diào)查者認同“博物館是教育的活躍參與者,為兒童提供動手學習和校外游覽的經(jīng)歷,博物館己成為學校教師們課堂教育、課后活動和職業(yè)發(fā)展的好伙伴”。同樣,在歐洲各國、澳大利亞等地,也相繼將場館作為學校的第二課堂進行了充分的利用。

        目前,科技場館日漸成為我國城市的地標性建筑象征,但教育功能未得到充分的體現(xiàn)。本研究證明,在場館專家的帶領下,在場館中進行探究式學習的方式能夠改變學生內(nèi)隱的科學觀。場館中的硬件資源和人力資源是學校環(huán)境所無法比擬的,因此,應該對場館資源加以充分的利用,讓科技場館的學習功能得到最大限度的發(fā)揮。

        五、結 論

        初中學生所持有的科學家形象在外貌、性別、人格特征上存在著刻板印象;電視、網(wǎng)絡和書籍雜志等媒體和任課教師是初中生獲取科學家形象的主要渠道;科技場館學習經(jīng)歷可以顯著改變初中學生所持有的科學家形象刻板印象;場館學習經(jīng)歷可以使初中學生未來的科學職業(yè)選擇清晰化和具體化。

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