施甜甜

摘 要 基于課程標準的教學，物理教師不僅要關注學科知識，還要關注科學本質，而教師的科學本質觀在職前就已初步形成，并且越來越多的非師范生走上了教育類工作的崗位。本研究使用調查問卷VANSK，建立相應的評價標準進行整理分析。發(fā)現(xiàn)職前物理教師的科學本質觀整體處于較樸素水平，尤其是在“科學的主觀性和客觀性”、“科學理論與定律的區(qū)別”上需要更多的重視和關注。物理師范生和非師范生的科學本質觀沒有顯著性差異，物理師范教育中關于科學本質的教學有效性不高。建議開設HPS顯性課程；重視科學探究教學；滲透人文科學教育；專業(yè)課教師以知識為載體進行顯性教學。

關鍵詞 科學本質觀 職前物理教師 調查與思考

中圖分類號：G451 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.04.032

Investigation and Reflection on Pre-service Physics

Teachers' View of Nature of Science

SHI Tiantian

（Center for Learning Science， Southeast University， Nanjing， Jiangsu 210096）

Abstract Based on the teaching of curriculum standards， teachers of physics not only pay attention to the subject knowledge， but also pay attention to the nature of science. However， teachers' concept of the nature of science has been preliminarily formed， and more and more non-normal students have embarked on the position of educational work. This study uses the questionnaire VANSK， and establishes the corresponding evaluation criteria for finishing analysis. It is found that the science essence of pre-service physics teachers is relatively simple as a whole， especially in "the subjectivity and objectivity of science" and "the difference between scientific theories and laws" need more attention and attention. There is no significant difference in the nature of science between normal students and non-normal students. Physics teaching is not effective for the teaching of the nature of science. It is suggested that the explicit HPS course should be set up， the scientific inquiry teaching should be paid attention to， the humanities education is permeated， and the teachers of the specialized course take the knowledge as the carrier for explicit teaching.

Keywords view about nature of science； pre-service physics teachers；investigation and thinking

隨著我國新一輪理科課程改革的推進，最新制訂的義務教育小學科學、義務教育物理、普通高中物理課程標準[1][2][3]強調培養(yǎng)和提高每一位學生的科學素養(yǎng)，而科學本質作為科學素養(yǎng)的核心成分，也越來越受到人們的關注和強調?？茖W本質的概念很難界定于某一概念領域之中，它具有暫定性、動態(tài)性，并隨科學史、科學哲學和科學社會學的發(fā)展而改變。根據(jù)美國著名科學教育專家萊德曼（Lederman）的研究結果，關于科學本質的內涵，各界學者至少在以下幾個方面已達成廣泛共識：（1）科學思想是不斷發(fā)展變化的；（2）科學需要證據(jù)；（3）科學帶有主觀性；（4）科學是邏輯推理及人類想象和創(chuàng)造力的結合；（5）科學的發(fā)展受社會及文化因素的影響。[4][5][6]科學本質觀則是指人們對科學本質問題的認識。科學本質觀也一直在發(fā)展，并無定論。當代的科學本質觀是以當代科學和科學哲學為基礎的，具有與境性、主體間性、歷史性和反思性。[7]

萊德曼在大量的研究基礎上指出，教師理解科學本質并不是幫助學生理解科學本質的充分條件，但是，教師自身擁有精深的科學本質觀是進行科學本質教育的必要條件。[3]也就是說，想要幫助學生理解科學本質，教師自身必須對科學本質有精深的理解，并且有意識地教授關于科學本質的內容，形成明確的教學目標。而教師的科學本質觀在職前就已經(jīng)初步形成，同時隨著教師資格管理制度的改革，待遇的不斷提高以及就業(yè)形勢的持續(xù)嚴峻，越來越多的非師范生通過考取教師資格證走上了教育類工作的崗位。為此本研究的目的是探查職前物理教師科學本質觀的現(xiàn)狀，比較物理師范生與非師范生在科學本質的認識上是否存在顯著性差異，同時在此基礎上談談筆者的思考和建議。

1 研究設計

1.1 研究方法

本研究采用分層抽樣的方法，在普通師范院校和重點師范院校中分別抽取一所大學，選擇的是F 大學、N大學物理專業(yè)已經(jīng)基本修完專業(yè)課的大三學生。然后采用整群抽樣的方法抽取兩所院校物理師范專業(yè)與非師范專業(yè)各一個班的學生。整群抽樣調查的被試中物理學專業(yè)（師范）111人，物理專業(yè)（非師范）92人，共計203人，問卷回收率100%。其中男女生的比例為1.3：1，男生略多。本研究選擇的被試在分析當代職前物理教師的科學本質觀上具有一定的普遍性。

1.2 研究工具

本文使用的調查問卷是參照美國拉薩爾大學的梁玲博士改編的調查問卷VANSK，[8]由十個單項選擇題組成，目的是定量地研究被試的科學本質觀。每道選擇題都有若干個關于科學本質的正面或反面陳述的回答，共有58個陳述句，每個陳述句有5種不同程度的答案供選擇：完全不同意、基本不同意、不能決定、基本同意、完全同意。被試對每一題內容的認識程度由相關陳述的得分來反映，問卷采用5等級計分法，最高分5分，最低分1分，被試選項的得分越高，對科學本質的認識越好。

1.3 研究維度

當代教育界達成共識的科學本質的概念與建構主義的觀點基本一致，都承認知識具有相對性，并且受主觀因素、社會因素的影響，知識以經(jīng)驗觀察為基礎，可以說當代的科學本質觀是建構主義的科學本質觀。在此基礎上，主要把科學本質觀劃分為八個維度：“科學的相對性”、“科學的實踐性”、“科學的主觀性和客觀性”、“科學的創(chuàng)造性”、“社會文化的影響和滲透”、“觀察與推理的區(qū)別”、“科學理論與定律的區(qū)別”、“科學研究方法的多樣性”。[8]

1.4 實施過程

問卷的填寫是在主試的指導下進行的，采用不記名的方式，以保證作答的真實性。作答時間沒有嚴格限制，以確保有足夠的時間讓被試充分思考。

2 調查結果

本文將調查數(shù)據(jù)導入到Microsoft Office Excel 2010軟件，計算出總平均分（百分制）和8個維度的平均分（百分制）之后，導入SPSS 21軟件進行分析處理，分析職前物理教師科學本質觀的現(xiàn)狀，比較物理專業(yè)師范生與非師范生之間的差異。

2.1 職前物理教師科學本質觀整體分析

調查結果顯示，職前物理教師科學本質觀的總平均分為64.66分，整體認識水平較樸素，大部分還持有傳統(tǒng)的科學本質觀。圖1呈現(xiàn)了職前物理教師在科學本質觀各維度上的總體認識水平，由此可見，職前物理教師在“科學的主觀性和客觀性”、“科學理論與定律的區(qū)別”項目上得分最低，分別是59.76分、55.66分。而在“科學的實踐性”項目上得分最高，為81.28分。這些數(shù)據(jù)表明，職前物理教師對科學本質的實踐性、創(chuàng)造性、社會文化的影響性等傳統(tǒng)的科學本質觀有一定程度的適宜理解，但是對于科學的主觀性、科學理論和定律的本質和區(qū)別等現(xiàn)代科學本質觀的理解仍有不足。

為進一步了解職前物理教師科學本質觀的平均得分的主要分布情況，根據(jù)萊德曼的評價標準，將職前物理教師對于科學本質的認識劃分為五個水平，即樸素水平（60分以下）、較樸素水平（60-70分）、一般水平（70-80分）、較理想水平（80-90分 ）、理想水平（90-100分）。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)對應各水平的職前物理教師人數(shù)的百分比如圖2所示，分別為12.3%、74.4%、13.3%、0%、0%。由此可見，74.4%的職前物理教師科學本質觀處于較樸素水平，中等偏下。只有13.3%的學生達到一般水平，到達較理想和理想水平的學生一個都沒有。這說明，職前物理教師的科學本質觀亟待提高。

2.2 職前物理教師科學本質觀處于樸素水平的具體分析

進一步從科學本質觀的具體維度出發(fā)，采用SPSS 21軟件中的描述性統(tǒng)計分析均值、期望水平人數(shù)百分比（問卷采用李克特式五點量表，選項得分越高，表明認識越好，1-2分表明理解不足，3分表示中立態(tài)度，4-5分屬于期望水平，理解不足人數(shù)百分比=100%-期望水平人數(shù)百分比-持中立態(tài)度人數(shù)百分比）等統(tǒng)計量來探討職前物理教師科學本質觀在不同內容上的具體表現(xiàn)，找出對于科學本質認識的具體薄弱環(huán)節(jié)，有針對性地提出意見和建議。根據(jù)之前的整體分析，重點對職前物理教師處于樸素水平的兩個維度：“科學的主觀性和客觀性”、“科學理論和定律的區(qū)別”進行具體分析。

2.2.1 科學的主觀性和客觀性

職前物理教師在“科學的主觀性和客觀性”上的平均分僅為59.76分，接近60分，處于樸素水平。為進一步明確認識的不足之處，采用SPSS描述性統(tǒng)計分析了各項作答的平均分和期望水平情況，具體情況如表1所示。職前物理教師在“科學的主觀性和客觀性”上各項的平均得分，最低分為2D項52.2分，最高分為2B項72.6分，大部分選項得分在50-60分之間。

得分較低的四個正面描述的選項2C、2D、2E和2F均表述了當兩個不同的理論可以同時解釋相同的現(xiàn)象時，科學家會受到不同背景的主觀影響，而傾向于接受某一個理論，同時也傾向于接受簡潔的、由權威學者提出的理論。這四項達到期望水平的人數(shù)百分比均較少，只占30%左右，反映出大部分學生沒有認識到科學家的主觀作用，沒有認識到科學家個人的知識背景、國籍、性別、信念和經(jīng)歷等也會影響他們進行科學觀察或實驗的方式及結論。

由得分最高的2B、2G可見，有65.5%的學生認為“當兩個不同的理論同時出現(xiàn)時，科學家會同時接受，因為這兩個理論可能是從不同角度解釋同一現(xiàn)象”。但是仍然有49.3%的學生認為“當有兩個不同的理論可以同時解釋同一現(xiàn)象時，真理只有一個，科學家只會接受正確的理論”。從這兩個選項的結果來看，分別贊同科學家是否會同時接受兩個理論的學生，幾乎各占一半。持反對意見的職前物理教師還沒有意識到科學理論是由科學家發(fā)明創(chuàng)造的，具有主觀性，并且解釋同一現(xiàn)象的不同理論是可以共存的，并無正確與否，只是限制的條件不同，解釋的角度不同。與2C、2D、2E和2F選項的情況相聯(lián)系，可以發(fā)現(xiàn)，職前物理教師大多都堅信科學追求客觀精確，但是沒有考慮到科學家有時也會受到主觀因素的影響而傾向于某一理論。反映了被試對科學的主客觀性的認識很片面。

總之，職前物理教師對于科學的客觀性認識非常深刻，但是對于科學主觀性的認識非常少，常常忽略，這與理科課程的教學緊密相關。相關理科課程的教師，在上課中往往只著重強調科學的客觀性，實驗、觀察的準確和客觀。而忽略在教學中，向學生傳遞科學家的主觀因素、科學理論是科學家創(chuàng)造的并非絕對真理，同時科學理論具有簡潔性。

2.2.2 科學理論和定律的區(qū)別

采用SPSS描述性統(tǒng)計量對“科學理論和定律的區(qū)別”各項進行分析，職前物理教師對于科學理論和定律的理解如表2所示。每項的平均分都偏低，只有8B、8C項超過60分，僅為65.4分，處于較樸素水平；其余3項均低于60分，甚至遠遠低于，均處于樸素水平。職前物理教師對于科學理論和科學定律的區(qū)別認識不清。

由此可以發(fā)現(xiàn)，職前物理教師基本上沒有認識到科學理論和科學定律都是科學家以事實為基礎，結合推理和想象所創(chuàng)造發(fā)明的。沒有正確認識科學理論和定律的本質，科學定律描述兩個或多個科學概念之間的聯(lián)系，科學理論用于解釋各種科學事實和科學定律。錯誤地以為科學定律高于科學理論，或者科學理論高于科學定律。而現(xiàn)代科學本質觀認為，科學理論和定律是不同類型的科學知識，處于同一水平，不能相互轉化。

2.3 物理師范生與非師范生的差異分析

由于越來越多的非師范生走上教育類工作崗位，非師范生除了擁有相關科學知識的儲備以外，與接受過師范教育的學生相比，在科學本質的認識上是否存在顯著性差異。從而分析如今的物理師范教育在培養(yǎng)和提高未來教師的科學本質觀上是否行之有效。為此采用SPSS軟件中的獨立樣本T檢驗對其進行比較分析，結果如表3、表4所示。

從表3可知，師范生與非師范生對科學本質的整體認識均處于較樸素階段，師范生的總平均分僅高于非師范生0.75分，且?guī)煼渡c非師范生在總體認識上穩(wěn)定性均較好。師范生僅在“科學理論與定律的區(qū)別”這一方面比非師范生認識略差，其他方面均比非師范生認識較好。

從表4可知，師范專業(yè)與非師范專業(yè)在總分上，F(xiàn)=0.167，P=0.683>0.05，專業(yè)組具有方差齊性。并且t=1.256，P=0.211>0.05，師范專業(yè)和非師范專業(yè)在總分上沒有顯著性差異。僅在“科學的相對性”、“社會文化的影響和滲透”上，F(xiàn)=1.114，P=0.292>0.05；F=1.511，P=0.220>0.05，專業(yè)組之間具有方差齊性。并且t=2.389，P=0.018<0.05；t=2.538，P=0.012<0.05師范專業(yè)與非師范專業(yè)具有顯著性差異。其中，師范專業(yè)與非師范專業(yè)在“科學的相對性”上的平均分分別為71.65分、68.60分，師范專業(yè)平均得分顯著高于非師范專業(yè)，高出3.05分。在“社會文化的影響和滲透”上，師范專業(yè)平均分為74.08.非師范專業(yè)平均分為70.14，師范專業(yè)平均得分顯著高于非師范專業(yè)3.94分。

由此可知，師范專業(yè)與非師范專業(yè)的學生在科學本質觀上沒有顯著性差異，認識水平均處于較樸素階段，亟待提高。并且接受過物理師范教育的師范生在科學本質觀上與非師范生并無顯著性差異，調查結果與預期完全相反，可見在現(xiàn)今的師范教育中對于科學本質的傳授仍有欠缺，無論是在教學目標的制定中還是在教學實施的過程中，均存在不足。

3 結論與建議

3.1 結論

（1）職前物理教師的科學本質觀整體處于較樸素水平，尤其是在“科學的主觀性和客觀性”、“科學理論與定律的區(qū)別”上認識最為樸素。

（2）物理師范教育中對于科學本質的教學有效性不高。

3.2 建議

3.2.1 開設HPS顯性課程

HPS課程是一種以建構主義為指導思想，把科學史、科學哲學和科學社會學的有關內容引入課程，以期促進學生對科學本質的理解。而HPS顯性課程是在其基礎上，通過討論、有引導的反思，對活動背景下的特殊問題進行調查，或從歷史的事例中增進學習者對科學本質的理解，強調顯性和反思性教學。將其納入高等師范院校的課程之中，才能保證科學本質教育在教學層面被重視和實施，有利于培養(yǎng)和發(fā)展職前物理教師的科學本質觀。[9][10]

3.2.2 重視科學探究教學

當代建構主義認為科學的本質在于科學探究?？茖W探究教學的主要目的是使學生通過經(jīng)歷科學探究的過程，提高學生對于科學本質的認識，掌握科學的思維方法，陶冶學生的科學情感、態(tài)度和價值觀，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。職前物理教師首先應該理解科學探究教學，認識到科學探究中的科學本質教育功能，然后熟練掌握探究教學的技能，提高自身對于科學本質的認識。[2]

3.2.3 滲透人文科學教育

由于一些課程設置的原因，職前物理教師受到人文學科的熏陶較少，人文素養(yǎng)普遍不高，對于科學本質的理解偏向于對自然科學的理解，他們對于科學的客觀性、實證性認識深刻，卻對科學的經(jīng)驗性、主觀性認識不足，在科學研究的過程中缺乏想象力和創(chuàng)造力。為了讓職前物理教師正確認識科學的本質，物理師范教育需要滲透人文科學的教育。 （下轉第107頁）（上接第71頁）

3.2.4 專業(yè)課教師以知識為載體進行顯性教學

相關專業(yè)課教師可以在教學過程中，借助某門課程的具體知識，突出科學事實的理論負載性，強調科學概念形成過程的創(chuàng)造性，關注科學知識產(chǎn)生的過程。不僅開展?jié)B透教學，而且還需要進行顯性教學來明確和鞏固職前物理教師對于科學本質的認識。需要明確的是，“顯性”不是指說教的策略，而是突出一種意圖，即理解科學本質應該被有意地確定為目標和計劃，而不僅僅是把它附在其他教學活動中，作為其他教學活動的“副產(chǎn)品”。

江蘇省研究生科研與實踐創(chuàng)新計劃項目，項目編號SJCX17_0076，項目名稱：基于近紅外成像技術的師生交互腦機制研究

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2017.

[2] 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

[3] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗稿）[M].北京：北京師范大學出版社，2016.

[4] Lederman N G. Students and teachers conceptions of the nature of science： A review of the research[J].Journal of Research in Science Teaching，1992.29（4）：331-359.

[5] Abd-El-Khalick F， Lederman N G. Improving science teachers conceptions of the nature of science： A critical review of the literature[J].International Journal of Science Education，2000.22（7）：665-701.

[6] Lederman N.G. Teachers Understanding of the Nature of Science and Classroom Practice： Factors That Facilitate or Impede the Relationship [J]. Journal of Research in Science Teaching，1999.36（8）：916-929.

[7] 蔡鐵權，姜旭英.新編科學教學論[M].上海：華東師范大學出版社，2005.

[8] 陳維霞.科學本質觀的調查研究及對理科師范教育的啟示[D].南京：南京師范大學，2006.

[9] 丁邦平.HPS教育與科學課程改革[J].比較教育研究，2000（6）：6-7.

[10] 李艷梅.科學哲學視域下反映真實科學的理科教學策略研究[D].長春：東北師范大學，2009.