第五届世界教育科学大会 小学生科学素养的特征诊断外文翻译资料

第五届世界教育科学大会

小学生科学素养的特征诊断

原文作者：Lertpoen Udomgpong， Suwimon Wongwanich

作者单位：朱拉隆功大学教育研究与心理学系，泰国曼谷

摘要：本研究旨在开发一项对小学生科学素养特征的诊断性测试。样本组为2012年第一学期的30名六年级学生。该工具是在PISA科学评估应用中开发的科学素养特征诊断测试，由3种验证性因子分析组成。研究结果表明，诊断测试能够很好地评估科学素养，模型是根据实证数据建立的。研究发现，样本群体在知识和背景方面对科学素养特征存在误解。

关键词：科学素养，诊断，PISA

1 引言

在现代知识社会，科学是文化的一个重要方面。因此，许多国家都把发展认知科学作为本国人民的优先事项。科学在现在和未来的社会中扮演着非常重要的角色，因为它与每个人的日常生活和工作有关，包括技术、设备和产品，正被用来促进人类的生活和工作。所有这些都是一系列科学结合创造力和其他规律的结果。科学帮助人类发展思维的方式，具有合理性，创造性，分析性，批判性，发展知识研究的重要技能，系统地解决问题的能力，并以可验证的证据形式做出信息决策（教育部，2008）。因此，现代国际教育的重点是识字的重要性，正如联合国教科文组织指定的全民教育目标所阐明的那样。联合国教科文组织认为，有文化的人将减少各种问题，并将导致可持续发展。此外，当今社会的动态变化需要基本能力和生活的复杂性之间的联系。21世纪学习者的21世纪技能代表了数字时代素养的重要因素，而科学素养作为学生八个重要素养主题之一（NCREL， 2003）。

经合组织（经济合作与发展组织）是一个表示有兴趣发展其公民身份以应付这种情况的发达国家集团。有一项成员国教育系统的有效性研究，提供了结果的反馈，作为其教育系统是否足以为学生在未来发展做准备的依据（经合组织2003）。在过去十年，经合组织一直在研究这个主题，并开发了一个重要的评估项目，称为“国际学生评估项目”（program for International Student assessment， PISA），旨在评估教育系统对学生的准备情况，以便让他们茁壮成长并参与未来的社会。科学素养和阅读及数学一起，作为评估的重要领域之一（教育科学与技术促进研究所，2006）。自2000年以来，泰国一直与另外65个参与国一起参与PISA Plus项目。然而，2009年的评估显示，15岁的泰国学生在科学素养方面的平均得分为47～49，低于经合组织的平均水平，这意味着它低于标准（促进教育的科学和技术的制度， 2011）。

国际学生评估项目的结果反映了这样一种情况，即在培养学生与其他国家学生的竞争能力方面，泰国的科学教育是不够的。因此，《泰国教育改革第二个十年（2009～2018年）》制定了战略目标，提高泰国的人员素质和教育质量，达到国际标准。根据PISA（教育委员会办公室，2012），该成就旨在提高数学和科学教育，至少提高至国际平均水平。因此，要从小学开始培养学生的科学素养，为学生在高等教育中发展能力奠定基础。为了让教师更有效地培养学生，他们应该了解学生在课堂上的基本信息，并能够对学生进行个别诊断。这种诊断将涉及评估学生获取特定知识和技能的学习信息，或学生对来自教师的概念或内容的误解。这样的信息可以用于教师改进教学。因此，诊断技能的发展是必不可少的，它可以作为帮助教师识别学习者在学术和心理上的错误、弱点和需要改进之处的一种工具（Sucheewa， 2007年）。因此，在这项研究中，研究人员研究了PISA所使用的科学评估，并将其作为一个框架来开发小学生科学素养特征的诊断测试。评估结果将为教师提供课堂上学生科学素养的信息和特点，以便根据学习者的能力和特点来规划和设计合适的教与学。

2 研究的目的

制定并检验小学生科学素养特征诊断测验的质量。

3 研究中使用的定义

发展小学生科学素养特征的诊断测试的目的是根据PISA(2009)制定的科学评估框架，根据小学六年级学生的科学素养特征开发和检查评估工具，如表1所示。

由于科学素养诊断测试是针对小学六年级学生开发的，研究人员研究了附加的文献来下定义，以符合国际学生评估组织（2009）公布的科学评估框架。根据基础教育的核心课程B.E.和4到6年级科学教科书，通过研究完成了科学物质质量第二个层次的4～6年级学生，依据诊断测试的设计原则（国家教育考试服务中心，1996）问题选项相对简单。此外，研究人员旨在开发这个工具来评估学生，让教师了解其学生在课堂上的基本科学素养特征，并能及时利用信息。因此，诊断测试中各因素的题数并不像诊断测试设计原则所建议的那么多。

表1. 科学素养的诊断测试因素关键因素

4 研究方法

本研究以六年级小学生为研究对象。样本组为30名学生，采用简单随机抽样法。研究工具为科学素养诊断测验（3道多项选择题）。研究人员主要根据PISA（2009）的科学评估框架开发诊断性测试。这包括3个因素：知识、态度和环境。每个因素由5个问题组成，在诊断测试中总共做了15道题。

5 研究结果

5.1 在工具的可信度、难度和辨识度方面的结果

对小学生科学素养特征按知识、环境和态度三个因素进行诊断检验，结果显示，Cronbachrsquo;s的alpha系数分别为0.506、0.614和0.325。每个因素的测试都相对比较简单，研究人员能够将受访者分类在一个范围内，从适度到非常好。知识因素的难度指数在0.67～0.93之间，识别指数介于0.40～0.47之间；环境因素的难度指数在0.70～0.93之间，识别指数在0.25～0.47之间；态度因素的难度指数在0.57～0.87之间，识别指数在0.27～0.60之间。如表2所示。

表2. 对科学素养特征诊断测试的难度和判别指标进行了各问题各因素的分析

5.2工具的结构有效性结果

验证性因子分析工具的结构有效性结果显示，小学生科学素养诊断测试具有良好的结构有效性，如图1所示。

图1. 科学素养诊断测验的结构有效度

5.3 样本组科学素养特征的结果

对30名六年级学生的科学素养特征进行了测评，结果表明：科学素养各因素的综合得分均在中等到良好的水平。然而，通过对各因子得分的分析发现，环境因子与知识因子一样，平均得分最低，属于中等水平；态度因子平均得分最高，属于良好水平，如表3所示。

表3. 算术平均数、标准差与学生科学素养水平

6 总结和讨论

本研究针对小学生科学素养的诊断，目的在于开发并检验科学素养特征的诊断测验的质量。根据PISA（2009）提出的科学评价框架，这个测试被开发出来了，由3个科学素养因素组成：知识、环境和态度。诊断测试总共包含15个问题。诊断性测验的可信度、难度、辨识度、结构有效性均较好。样本组的科学素养评估总体为中等水平。态度因子的平均得分高于知识因子和环境因子。研究结果表明，小学生理科教学对基础的重视程度不够，在PISA框架下对科学素养的提升作用不大。这些发现可能与泰国15岁学生在PISA科学素养评估中相对较低的水平有关。因此，小学科学素养的准备工作应得到教师和校长更多的协力关注，利用诊断测试的结果以推动和促进这一目标。促进泰国小学生学习活动以提高他们的科学素养能力的方法仍然有限，因为唯一的研究是Marakrong（2010）所做的，这是一个基于STS方法的六年级学生的科学素养模型，关于科学素养发展的研究大多集中在初中生身上。

研究人员从诊断测试评估中发现的另一个有趣的结果是：行为问题提供了有趣的信息，即科学教师使用的教学和学习方法可以在小组活动中建立积极的态度。80%以上的学生喜欢集体活动而不是个人活动，思考如何将科学知识应用到日常生活中，欣赏科学家及其对人类有益的创造。然而，研究结果也表明，学生在知识和环境因素方面的科学素养的适度水平可能是学生对这两个因素的误解的结果。例如，其中一个语境语句是：“教室是比峰值区域压力更大的区域”，在回答这个问题时，80%的学生不同意这个语句，即使它是正确的。尽管有其它方式对真知的描述：“铁轨遵循的原理：固体热胀冷缩”和“地球绕轴转需一天时

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第五届世界教育科学大会

小学生科学素养的特征诊断

原文作者：Lertpoen Udomgpong， Suwimon Wongwanich

作者单位：朱拉隆功大学教育研究与心理学系，泰国曼谷

摘要：本研究旨在开发一项对小学生科学素养特征的诊断性测试。样本组为2012年第一学期的30名六年级学生。该工具是在PISA科学评估应用中开发的科学素养特征诊断测试，由3种验证性因子分析组成。研究结果表明，诊断测试能够很好地评估科学素养，模型是根据实证数据建立的。研究发现，样本群体在知识和背景方面对科学素养特征存在误解。

关键词：科学素养，诊断，PISA

1 引言

在现代知识社会，科学是文化的一个重要方面。因此，许多国家都把发展认知科学作为本国人民的优先事项。科学在现在和未来的社会中扮演着非常重要的角色，因为它与每个人的日常生活和工作有关，包括技术、设备和产品，正被用来促进人类的生活和工作。所有这些都是一系列科学结合创造力和其他规律的结果。科学帮助人类发展思维的方式，具有合理性，创造性，分析性，批判性，发展知识研究的重要技能，系统地解决问题的能力，并以可验证的证据形式做出信息决策（教育部，2008）。因此，现代国际教育的重点是识字的重要性，正如联合国教科文组织指定的全民教育目标所阐明的那样。联合国教科文组织认为，有文化的人将减少各种问题，并将导致可持续发展。此外，当今社会的动态变化需要基本能力和生活的复杂性之间的联系。21世纪学习者的21世纪技能代表了数字时代素养的重要因素，而科学素养作为学生八个重要素养主题之一（NCREL， 2003）。

经合组织（经济合作与发展组织）是一个表示有兴趣发展其公民身份以应付这种情况的发达国家集团。有一项成员国教育系统的有效性研究，提供了结果的反馈，作为其教育系统是否足以为学生在未来发展做准备的依据（经合组织2003）。在过去十年，经合组织一直在研究这个主题，并开发了一个重要的评估项目，称为“国际学生评估项目”（program for International Student assessment， PISA），旨在评估教育系统对学生的准备情况，以便让他们茁壮成长并参与未来的社会。科学素养和阅读及数学一起，作为评估的重要领域之一（教育科学与技术促进研究所，2006）。自2000年以来，泰国一直与另外65个参与国一起参与PISA Plus项目。然而，2009年的评估显示，15岁的泰国学生在科学素养方面的平均得分为47～49，低于经合组织的平均水平，这意味着它低于标准（促进教育的科学和技术的制度， 2011）。

国际学生评估项目的结果反映了这样一种情况，即在培养学生与其他国家学生的竞争能力方面，泰国的科学教育是不够的。因此，《泰国教育改革第二个十年（2009～2018年）》制定了战略目标，提高泰国的人员素质和教育质量，达到国际标准。根据PISA（教育委员会办公室，2012），该成就旨在提高数学和科学教育，至少提高至国际平均水平。因此，要从小学开始培养学生的科学素养，为学生在高等教育中发展能力奠定基础。为了让教师更有效地培养学生，他们应该了解学生在课堂上的基本信息，并能够对学生进行个别诊断。这种诊断将涉及评估学生获取特定知识和技能的学习信息，或学生对来自教师的概念或内容的误解。这样的信息可以用于教师改进教学。因此，诊断技能的发展是必不可少的，它可以作为帮助教师识别学习者在学术和心理上的错误、弱点和需要改进之处的一种工具（Sucheewa， 2007年）。因此，在这项研究中，研究人员研究了PISA所使用的科学评估，并将其作为一个框架来开发小学生科学素养特征的诊断测试。评估结果将为教师提供课堂上学生科学素养的信息和特点，以便根据学习者的能力和特点来规划和设计合适的教与学。

2 研究的目的

制定并检验小学生科学素养特征诊断测验的质量。

3 研究中使用的定义

发展小学生科学素养特征的诊断测试的目的是根据PISA(2009)制定的科学评估框架，根据小学六年级学生的科学素养特征开发和检查评估工具，如表1所示。

由于科学素养诊断测试是针对小学六年级学生开发的，研究人员研究了附加的文献来下定义，以符合国际学生评估组织（2009）公布的科学评估框架。根据基础教育的核心课程B.E.和4到6年级科学教科书，通过研究完成了科学物质质量第二个层次的4～6年级学生，依据诊断测试的设计原则（国家教育考试服务中心，1996）问题选项相对简单。此外，研究人员旨在开发这个工具来评估学生，让教师了解其学生在课堂上的基本科学素养特征，并能及时利用信息。因此，诊断测试中各因素的题数并不像诊断测试设计原则所建议的那么多。

表1. 科学素养的诊断测试因素关键因素

4 研究方法

本研究以六年级小学生为研究对象。样本组为30名学生，采用简单随机抽样法。研究工具为科学素养诊断测验（3道多项选择题）。研究人员主要根据PISA（2009）的科学评估框架开发诊断性测试。这包括3个因素：知识、态度和环境。每个因素由5个问题组成，在诊断测试中总共做了15道题。

5 研究结果

5.1 在工具的可信度、难度和辨识度方面的结果

对小学生科学素养特征按知识、环境和态度三个因素进行诊断检验，结果显示，Cronbachrsquo;s的alpha系数分别为0.506、0.614和0.325。每个因素的测试都相对比较简单，研究人员能够将受访者分类在一个范围内，从适度到非常好。知识因素的难度指数在0.67～0.93之间，识别指数介于0.40～0.47之间；环境因素的难度指数在0.70～0.93之间，识别指数在0.25～0.47之间；态度因素的难度指数在0.57～0.87之间，识别指数在0.27～0.60之间。如表2所示。

表2. 对科学素养特征诊断测试的难度和判别指标进行了各问题各因素的分析

5.2工具的结构有效性结果

验证性因子分析工具的结构有效性结果显示，小学生科学素养诊断测试具有良好的结构有效性，如图1所示。

图1. 科学素养诊断测验的结构有效度

5.3 样本组科学素养特征的结果

对30名六年级学生的科学素养特征进行了测评，结果表明：科学素养各因素的综合得分均在中等到良好的水平。然而，通过对各因子得分的分析发现，环境因子与知识因子一样，平均得分最低，属于中等水平；态度因子平均得分最高，属于良好水平，如表3所示。

表3. 算术平均数、标准差与学生科学素养水平

6 总结和讨论

本研究针对小学生科学素养的诊断，目的在于开发并检验科学素养特征的诊断测验的质量。根据PISA（2009）提出的科学评价框架，这个测试被开发出来了，由3个科学素养因素组成：知识、环境和态度。诊断测试总共包含15个问题。诊断性测验的可信度、难度、辨识度、结构有效性均较好。样本组的科学素养评估总体为中等水平。态度因子的平均得分高于知识因子和环境因子。研究结果表明，小学生理科教学对基础的重视程度不够，在PISA框架下对科学素养的提升作用不大。这些发现可能与泰国15岁学生在PISA科学素养评估中相对较低的水平有关。因此，小学科学素养的准备工作应得到教师和校长更多的协力关注，利用诊断测试的结果以推动和促进这一目标。促进泰国小学生学习活动以提高他们的科学素养能力的方法仍然有限，因为唯一的研究是Marakrong（2010）所做的，这是一个基于STS方法的六年级学生的科学素养模型，关于科学素养发展的研究大多集中在初中生身上。

研究人员从诊断测试评估中发现的另一个有趣的结果是：行为问题提供了有趣的信息，即科学教师使用的教学和学习方法可以在小组活动中建立积极的态度。80%以上的学生喜欢集体活动而不是个人活动，思考如何将科学知识应用到日常生活中，欣赏科学家及其对人类有益的创造。然而，研究结果也表明，学生在知识和环境因素方面的科学素养的适度水平可能是学生对这两个因素的误解的结果。例如，其中一个语境语句是：“教室是比峰值区域压力更大的区域”，在回答这个问题时，80%的学生不同意这个语句，即使它是正确的。尽管有其它方式对真知的描述：“铁轨遵循的原理：固体热胀冷缩”和“地球绕轴转需一天时

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