全球中学生科学教育透视

12月6日，经济合作与发展组织(OECD，简称经合组织)在英国伦敦发布了最新的国际学生评估项目(PISA 2015)调查报告。2015年的评估项目测试了全球72个国家和经济体中大约54万名15岁学生的科学、数学与阅读及合作解决问题的能力。其中，新加坡成绩超越全球其他国家，名列第一。表现最优的经合组织成员方有日本、爱沙尼亚、芬兰和加拿大。

科学教育——像科学家那样思考。CFP供图

　　在过去10年，国际学生评估项目已经成为全球评估学校系统质量、公平与效率的首要尺度。该项目通过甄别优秀教育系统的特征，确保各国政府和教育者找到能够应用于他们当地背景的有效政策方案。

　　2015年评估的重点领域是科学素养。通过该报告，全球科学教育水平和存在问题就能清晰呈现。

　　学生科学素养有待提高

　　报告显示：经合组织超过1/5学生没有达到基准水平

　　“10多年来的科学突破没有转化为学校科学成绩的突破。” 经合组织秘书长安赫尔·古里亚6日在英国伦敦发布2015年国际学生评估项目调查报告时表示，每个国家的成绩都有改进空间，即使是那些表现最优的国家。在许多国家，随着年轻人失业率高居不下、日益不公平、显著的性别差距及促进包容性增长的迫切需要，他们必须出台更多措施，才能确保每个孩子都获得尽可能最好的教育。

　　2015年报告显示，尽管仅经合组织成员方的小学与中等教育生均支出从2006年以来就增长了几乎20%，但是在参与2015年测试的72个国家和经济体中，有可比数据的大多数国家和地区的科学成绩自2006年以来没有实质性变化。在2006年至2015年间，只有12个国家和地区的科学成绩有所提高。其中包括一些表现最优的教育体系，如新加坡和中国澳门，以及表现较差的国家，如秘鲁和哥伦比亚。同期，中国澳门、葡萄牙和卡特尔达到五级及以上精熟度水平学生比例有所提高，并相应降低了低于基准精熟度水平的学生比例。

　　经合组织成员方大约有1/10的学生(新加坡有1/4的学生)科学素养达到最高水平(五级或六级精熟度水平)。达到这一水准的学生有足够的技能，非常了解科学，具有创造性，能够自动将他们所学的知识和技能应用到各种情境，包括不熟悉的情境。

　　在国际学生评估项目测试中，二级精熟度是科学素养的基准水平。处于这一水平的学生能够吸收基本的科学内容知识和程序，然后给出适当的解释，并能解释数据和甄别简单实验中的问题。这意味着，所有学生都应该在义务教育完成之时达到二级精熟度水平。然而，经合组织成员方中有超过1/5的学生没有达到基准精熟度水平(二级)。只有加拿大、爱沙尼亚、芬兰、中国香港、日本、中国澳门、新加坡和越南，至少有90%的15岁学生在完成义务教育之前掌握了应该知道的基础科学知识。

　　以上数据突显了所有国家和经济体，在2030年实现可持续发展目标四，即实现包容性、公平优质的教育，促进所有人的终身学习机会等方面都面临的挑战。

　　科学教育形式应该多样

　　报告显示：多数学校只关注学生基于科学事实和理论的学习

　　“科学不应该只是科学家的领域，在大规模信息流动及快速变革的背景下，每个人都需要能够像科学家一样思考，能够权衡各种证据，得出结论;能够理解科学真理可能随着时间变化，随着新的发现取得，随着人类更深入理解自然的力量，以及技术的能力和局限性等发生变化。”安赫尔·古里亚在2015年国际学生评估项目报告的序言中写道，科学不仅是试管和周期表，它是我们使用的每一个工具(从简单的开瓶器到最高端的空间探测器)的基础。

　　因此，在科学日益与经济增长相联系、日益成为找到应对复杂的社会与环境问题的解决方案所必须的工具的时代，所有公民，不仅仅是未来的科学家和工程师，都需要有意愿并且能够面对科学相关的难题。

　　2015年国际学生评估项目调查报告发现，学校的科学课程，尤其是高中教育阶段的科学课程，通常只为培养少量科学家和工程师打基础。大多数的科学课程仅以一种形式(为学生提供与不同科学学科相关的基本事实、科学定律或理论)来呈现科学，而不是向学生提供广泛的科学探究概念，让学生明白科学真理不断演变的性质。教育者通常基于学生掌握这些事实和理论的能力来甄别谁能在义务教育之后能够继续学习科学，而不是鼓励每名学生都积极投入科学课程的学习中。

　　报告认为，建立科学课程积极、包容的形象非常重要。当前，学校中的科学课通常被看作筛选科学家和工程师人选的第一道工序。这不仅低估了科学家实现其职业目标走过的许多成功路径，也向那些最终没有成为科学家和工程师的人传达了非常负面的科学课程形象。科学知识和科学理解不仅对于科学家有用，而且对于所有希望参与世界挑战的人们也非常必要。学校中的科学教育应该作为一个学生新的兴趣源和乐趣源的跳板，被更积极地推动。

　　经济因素影响科学教育

　　报告显示：经合组织6%的学生未参加正规的科学课

　　本次调查报告显示，在大多数参与测试的国家和经济体中，社会经济地位和移民背景与学生成绩显著差异相关。

　　经合组织各成员方处境不利学生科学平均分数比处境优越学生低88分;在未达到科学基准精熟度水平的学生中，社会经济处境不利的学生比处境优越学生比例高出3倍;在超过40个参与测试的国家和经济体中，在考虑了学生的科学成绩之后，与处境优势的同龄人相比，处境不利学生希望自己将来从事科学相关职业的可能性仍然较小。但是大约有29%处境不利学生被认为具有“抗逆性”——他们达到了最高精熟度水平。

　　在性别差异方面，学生科学成绩的性别差距通常比阅读和数学小，但是平均而言，在参与测试的33个国家和经济体中，科学表现最优的男生比例超过女生。而芬兰是唯一一个女生比例超过男生的国家。

　　平均而言，经合组织各方有25%的男生和24%的女生表示，他们希望未来从事科学相关职业。但是男生和女生通常会考虑选择在不同的科学领域就业。例如，女生更可能构想自己将来成为健康方面的专业人士，而男生更希望未来成为信息与通信技术方面的专业人士、科学家或者工程师。

　　报告认为，有关科学家和科学相关职业的刻板印象，如计算机科学是男性领域，生物为女性领域，科学家取得成功是靠天生才华而不是努力工作等，都可能挫败学生进一步投入科学领域的积极性。家长、教师和政策制定者应该挑战这些刻板印象。此外，家长和教师应该帮助学生意识到科学和技术方面广泛的职业机会，帮助学生积极投入科学学习。

　　与科学教学部门配备齐全、教师充足及科学教师资质相比，学生投入科学课程的时间和科学课程教学方式，与学生的科学成绩，以及未来追求科学相关职业的期望相关性更强。

　　然而，报告显示，经合组织成员方大约有6%的学生报告没有参加过任何正规的科学课，他们的科学成绩比报告至少参加了一堂正规科学课的学生低25分，并且在考虑了学生和学校的社会经济情况之后也是如此。在34个学校系统中，尤其在奥地利、比利时、克罗地亚、德国、法国、斯洛伐克和中国台湾，报告没有参加过正规科学课学习的学生更可能存在于社会、经济处境不利学校。而且，在经合组织各成员方，社会、经济处境优越的学校可能会为学生提供更多科学竞赛和科学俱乐部活动。

　　根据学生报告，处境优越学校的教师在教学中会更频繁地展示科学观点。而报告他们的科学教师更频繁使用这些教学方法满足学生需求的学生，在测试中的科学成绩更好，对于科学探究的价值也更认可，更可能期望追求科学相关职业。

　　(唐科莉作者单位：北京教育科学研究院国际教育信息中心)

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　　PISA科学测试关注什么

　　记住自由落体加速度或者细菌与病毒的差异的学生，不一定能在国际学生评估项目(PISA)测试中得高分。

　　在该评估项目中，“科学素养”被界定为学生作为具有反思精神的公民、参与科学相关问题的能力和拥有科学方面的理念。科学素养强调的是“科学通”(science-literate)，能够使用知识驾驭当今世界，能像科学家那样思考、权衡证据、得出结论并理解科学真理可能随着时间而改变。在科学测试中取得高分的学生必须具备三项技能：科学地解释现象(基于科学事实与观点的了解)，评估和设计科学探究，科学地解释数据和证据。

　　国际学生评估项目的科学素养测试，要求学生阅读或者讨论科学相关主题时，能够将科学从假象中分离出来，能够甄别对科学现象的歪曲理解，能够评价与特定主张相关的不确定性或者可信度。这要求学生不仅能掌握科学事实的知识，还能掌握科学知识的特征和缘起。国际学生评估项目的科学素养测试更关注后者，要求学生能够从数据中得出适当的结论，能够开展并评价科学探究，在解释数据时能够反思测量的不确定性等。