袁 媛 朱宁波

（1.辽宁师范大学教育学院，辽宁 大连 116029；2.河北师范大学物理学院，河北 石家庄 050024）

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确“树立以提高质量为核心的教育发展观”.［1］党和国家教育政策对教育质量问题的高度关注，充分显示了提高教育质量的重大意义.《高中物理课程标准（2011）》指出高中物理的培养目标是“进一步提高学生的科学素养，……为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础”.基础教育质量的核心就是提高学生的能力素养，而能力素养的发展是学生终身发展的基础.鉴于能力素养培养的重要性，笔者以科学素养为研究的切入点，借助工具软件CiteSpace动态、量化地分析我国自2002—2012年10年中科学素养教育的研究热点和演进路径.希望本文的研究能为提高我国基础教育界对包括物理等学科在内的科学教育的重视，为编制科学素养能力模型以及进一步研制具有国际视野、符合我国国情的基础教育质量评价体系提供参考.

1 科学素养教育知识图谱的构建

笔者以科学素养为主题词，检索范围为教育类核心期刊，在CNKI数据库内进行检索，获取了2002—2012年连续10年的文献题录，共计1039篇文献（2014年1月检索）.本文利用这1039篇文献作为图谱分析的数据源，利用美国德雷赛尔大学陈超美教授研发的知识图谱可视化工具软件CiteSpace来绘制科学素养教育的关键词共现网络图谱（见图1）.

为提高图谱的辨识度，对高频关键词科学素养进行了隐蔽.当前图谱包括节点37个，连线59条，突现节点2个.节点通常表征为引文年轮，节点向外延伸的圆圈描述了关键词共被引的时间序列.圆圈相应颜色的宽度代表对应年份节点关键词被引用次数的多少.连线的宽度和其相应的共引系数成正比，连线的颜色代表共引值首次达到所设定的阈值的时间年份.通过导出关键词信息汇总表（Network Summary Table）获得了节点的详细数据信息，并依据被引频次将前20项列表显示（见表1）.

图1

表1

续表

2 科学素养教育知识图谱的分析

2.1 科学素养教育的研究热点

笔者运用CiteSpace的知识聚类自动识别功能对科学素养教育的研究主题进行初步探察，得到自动标识为#0、#1、#2的3个聚类.图谱的模块性q（Modularity）为0.2664，q＞0.1，说明图谱具有一定的模块板，聚类具有一定区分度，但q数值不大说明模块性不大，聚类节点相对集中，即施引文献研究的问题相对集中.除聚类外，关键词是捕捉某一领域研究热点的另一个判据.参考自动产生的3个聚类，再根据表1中高频和强中心性关键词进行同义词、近义词的合并处理，剔除外延较大无专指性的关键词后，进一步结合二次文献内容分析，确定研究热点集中于3个领域：科学素养教育的现状研究、科学教育与科学课程的理论研究、公民科学素养培养及大众科学传播研究.

我国科学素养教育在研究对象方面主要分为基础教育阶段学生科学素养和公民科学素养两方面.下面从不同研究对象的视角展开对研究热点的分析.

（1）以基础教育阶段“学生”科学素养为研究对象的热点分析.

19世纪下半叶随着初等义务教育在西方国家的普及，及工业经济发展和科学技术进步的需要，科学教育进入中小学，成为学校教育内容的一个必要组成部分.1978年3月全国科学大会上，邓小平同志指出“必须大力发展科学研究事业和科学教育事业，大力发扬科学技术工作者的革命积极性”.［2］自此，开启了我国教育界对科学教育本体论、认识论、方法论研究的大幕.

20世纪国际科学教育改革将人们引向科学课程体系的研究和反思.科学课程是科学教育的载体.自19世纪斯宾塞倡导实现“完满生活”为目标的科学课程，到赫胥黎“科学都是从经验开始”的以实验为主、重视科学方法的科学课程，再到杜威“方法优先于事实材料”思想指导下的发展儿童反省思维的科学课程，以至20世纪后半叶基于“探究”和“过程”思想的建构主义科学课程，它们都对我国科学课程体系的建设产生过重要的影响.自2001年我国新一轮基础教育课程改革之始，科学课程的价值取向、科学课程的模式选择、科学课程的目标变革、科学课程的内容革新、科学课程的结构发展、科学课程学习方式的改进，无不牵动着我国科学教育研究者和实践工作者的研究兴趣.然而，通过知识图谱的分析，发现科学课程热烈研究的背后，却呈现出只关注理论思辨，缺乏实践跟进的窘迫.

科学素养评价是科学教育质量监控的重要方法与手段.国际教育成就评价协会（IEA）实施的第3次国际数学和科学研究项目（TIMSS）以及经合组织（OECD）发起的国际学生评价项目（PISA）是国际上最具影响力的未成年人科学素养测评项目.我国学者对这两个项目有较多的研究，然而，笔者发现这些研究多集中在对评价体系的解读与引鉴上，而在此基础上的本土化实践研究非常少.这与我国在相关领域成果积累少，缺乏大型教育研究项目的规划、管理、实施以及质量保障方面的科学管理和实施经验有关.

（2）以公民科学素养为研究对象的热点分析.

2006年，国务院颁布《全民科学素质行动计划纲要（2006—2010—2020年）》（简称《科学素质纲要》），明确提出“科学素质是公民素质的重要组成部分…….提高公民科学素质，对于增强公民获取和运用科技知识的能力、改善生活质量、实现全面发展，对于提高国家自主创新能力、建设创新型国家、实现经济社会全面协调可持续发展、构建社会主义和谐社会，都具有十分重要的意义.”［4］除了明确公民科学素养培养的重要性之外，《科学素质纲要》还提出制定《中国公民科学素质基准》的设想，这使公民科学素养评价体系的建设工作成为一个时期的研究重点.通过二次文献分析，发现在教育学领域内对公民科学素养培养的主要兴趣点集中在社区和家庭对提高未成年人科学素养作用的研究上，重点关注两个议题——推进校内外未成年人科学教育整合和关注提高农村未成年人科学教育水平和质量.而目前分析来看，无论是公民科学素养的监控评估，还是基础教育学生科学素养的评价都还没有完整的评价指标体系，这方面需要充分关注，进一步加快研究步伐.

2.2 科学素养教育的研究演进

通过对关键词的出现频次、中心性与突现率的综合考察，笔者将9个具有代表性的关键词进行演进分析，分别为科学知识、科学教育、科学课程、培养学生、学生、引导学生、小学生、实验教学、实践能力.通过引文历史（Citation history）输出这9个关键词的“频次——时间”变化图线，结合二次文献法，厘清我国科学素养教育的研究演进和发展路径.

突现词是指出现频次突然增长的专业术语，从表1可知图谱中有两个突现词——“学生”（Burst＝2.49）和“实验教学”（Burst＝2.86）.突现词是某个研究领域前沿问题的突出代表，笔者结合“学生”和“实验教学”两个突现词的施引文献进行分析，探测科学素养教育研究的前沿演进.

（1）围绕突现词“学生”的研究.

以突现词“学生”为中心，将关键词“培养学生”、“引导学生”、“学生”及“小学生”综合考察，发现这些关键词几乎都出现在2007年之后（图2所示）.这在一定程度上反映出，学界对于科学素养研究的关注点向教育要素中的学生要素转向.随着课程改革的深化，课程理念、教育关系等方面都在发生着变化.在教育的众多微观关系中，师生关系是教育关系的核心，权利模式的师生关系向教育意向的师生关系的转变意味着学生“身份”得到确认，为了顺应这种教育范式的转变，教育学界也更多地从学生的视角观察和思考科学教育的问题.

除了由于教育范式的转变造成关键词突现的原因外，笔者分析这一情况还可能是软件算法引起的.以篇名为科学素养并包含学生字段，在CNKI中检索2002—2012年间的教育类核心期刊论文，检索结果为27篇，通过人工筛选发现其中7篇文献出现在2007年以前，说明对学生科学素养教育的关注早在2007年以前就有，但没有侦测到.这可能是由于关键词（Author Keywords）中没有出现学生字段，则无法绘制出相应年份的引文历史曲线，从而有一定的数据遗漏.

图2

（2）围绕突现词“实验教学”的研究.

“实验教学”是突现率最高的关键词，这说明近期对实验教学的研究增长速度很快（如图3）.面对科学技术的高速发展，各国都在不断地审视和反思本国的科学教育.虽然各国的具体国情和文化背景不同，但基本目标都是将科学教育从以知识为中心转向以能力为中心，特别是动手操作能力和实践能力拓展.美国著名物理学家、诺贝尔奖获得者费因曼（Richard Feynman）认为：“在对科学的学习中，你学会通过实验和误差来处理问题，养成一种独创精神和自由探索精神，这比科学本身的价值更大.”［5］无论是近代科学由实验归纳科学理论；还是现代科学由实验验证科学理论；虽然科学研究方法不同，但实验始终是科学最重要的部分.由此可见，加强实验教学、发挥实验教学的功能和优势是培养学生科学素养的核心课题.

图3

3 反思和建议

基础教育阶段正是学生身心发展的关键期，是接受科学教育，形成正确科学观的重要节点.分析科学素养教育的研究热点与演进是各国科学教育改革的旨趣.尽管提高科学素养已成为我国科学课程及各理科课程教育改革的核心目标，而目前我国仍未取得显著的研究成果.通过本文研究，笔者认为要提供我国基础教育阶段科学教育水平以及学生科学素养，就必须关注以下几个方面内容.

3.1 重视学生认识的价值

今天科学教育正逐渐确立“学生认识的价值具有重要地位”的观念.这一认识取向的转变也必然促使科学教育中的师生关系的转向.有研究发现，师生关系是影响学生科学素养提高的核心要素，“师生关系差”严重阻碍了学生科学素养的发展.［6］在传统的科学教学活动中，经常可见教师单向的语言独白，缺乏学生对认识的表达，学生对世界“建构”的价值被忽视.这严重阻碍了学生对他们所际遇的世界的理解，阻碍了师生交往的实现，更谈不上共同发展.保罗·弗莱雷（Paulo Freire）认为“没有对话就没有交往，而没有交往就不可能有真正的教育”，对话是人性化关系最好的体现.科学教育应通过对话，使教师和学生相互理解并集体创造学科与生活，应不断强化学生的认识的表达和教师对学生的沉默倾听，从而使教师更多地理解学生，学生更多地理解身处其中的生活世界，并基于自身价值对科学世界进行建构，从而拥有更多可以拓展其生活机会的科学能力.

3.2 关注学生的生活体验

当前科学教育目标取向由单纯强调学生对特定课程内容的掌握转向关注学生应用所学的知识与技能在新情境下解决现实问题的能力.而这种将所学推及其他的能力，需要在以生活世界为根基的科学世界中逐步构建形成.生活世界是一个最基础的、最有活力的世界，是人类一切知识和认识的前提和基础.科学世界源于生活世界，却又独立于生活世界，它在发展中逐渐形成自身的逻辑，但它反过来会影响生活、改变生活.既然学生的生活世界和科学世界水乳交融，科学教育就不能忽视学生所面对的生活问题，忽视学生自我心灵世界.科学教育必须从与学生关系密切的生活世界、学生关注的实际问题出发，将科学知识转换为学生所感兴趣的生活经验，把科学问题变成学生的个人问题，通过这种方式激发学生的认知兴趣.

3.3 聚焦“关于科学的知识”的教育

笔者发现科学素养与高频关键词“科学探究”（Freq＝61）、“科学精神”（Freq＝47）、“科学方法”（Freq＝29）、“科学态度”（Freq＝16）等密切相关，也就是说科学素养的内涵应囊括以上关键词所涉及的内容要素.PISA2006认为科学素养应同时包含“科学知识”和“关于科学的知识”，前者是对基本科学概念和科学理论的理解；后者是对科学本质的理解.对科学本质的理解是科学素养的核心内容之一，培养学生对科学本质良好的理解可以促进科学素养的发展.将科学史、科学哲学和科学社会学融入科学教学，使学生了解科学知识形成的过程、理论变革的因素与社会文化的贡献等，有利于启发学生思想的情境脉络，促进学生对科学本质内涵的理解，提高学生的科学素养.

1 国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）［DB/OL］.教育部门户网站http：/www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe- 177/201008/93785.html，2013.12.

2 全国科学大会（1978年3月18－31日）［DB/OL］.中国共产 党 新 闻 网 http：//dangshi.people.com.cn/GB/151935/176588/176597/10556237.html，2013.12.

3 王素.联合国教科文组织对科学教育若干重要问题的政策建议［J］.教育发展研究，2009（12）.

4 全民科学素质行动计划纲要（2006—2010—2020年）［J］.时政文献辑览，2007（5）.

5 邢红军，陈清梅.从知识中心到方法中心：科学教育理论的重大转变［J］.首都师范大学学报（自然科学版），2011（12）.

6 赖晓琴.广西少数民族地区高中学生科学素养研究［D］.西南大学，2007：111.