化学素养:这对科学家和学校教师意味着什么?外文翻译资料

化学素养:这对科学家和学校教师意味着什么?

原文作者 Yael Shwartz, Ruth Ben-Zvi, and Avi Hofstein* 单位 eizmann科学研究所科学教学部

高中科学教学的主要目标已经为所有学生的科学素养，这体现在发布了关于内容、教学方法和评估的新标准和基准(1-3)，并努力界定生物素养(4)和化学素养(5-6)。这一目标与培养未来科学家和工程师的传统目标形成鲜明对比(7)。根据一些批评家的说法，新的倡议不能促进所有学生的科学素养，这种类型的素养甚至不是人们在社会中良好运作所必需的(8)。芬沙姆(9)声称，专家之间缺乏共识导致了妥协，这导致了过载和传统结构的课程。关注全民科学素养涉及改变高中科学学习目标和内容的范式。

教师在教育改革中的角色定位

美国20世纪90年代颁布的《国家科学教育标准》(1)和《科学素养基准》(2)也对教师在教育改革中的角色提出了不同的看法。它已经从作为执行主体的教师(“自上而下”方式)转变为协作方式(“自下而上”方式)。越来越多的证据表明，让教师参与决策和课程开发过程对于完成每一项教育改革都是至关重要的(10-12)。在以色列和其他国家，除了课堂实践之外，科学教师还参与教学大纲委员会，参与新课程的设计和开发，并指导年轻教师(职前和在职专业发展)。然而，尽管采取了这种更具协作性的方法，科学家在制定课程决策方面仍然发挥着重要作用。

本研究概述

在以色列，确定高中化学教学大纲的委员会通常由科学家组成，科学教育工作者和化学教师较少。因此，评估那些负责规划和进行教育改革的人是否真的能够考虑普通公众的需求，而不是大学理科新生的传统需求，这一点很重要。本研究的目的是考察教师和科学家对化学素养的看法，并分析这些观点对高中化学的影响。科学家和教师的看法存在重大差异，可能会导致争论和沟通不畅。这两个群体可以持有完全不同的观点，但他们也可能会以非常不同的方式表达相似的观点，并进行不必要的争论。

教师和科学家对化学素养的看法作为检验构建化学素养理论定义的努力的一部分，这样的定义可能是改革高中化学的建设性一步。

定义“化学素养”包括以下几个阶段：

1. 访谈化学家和科学教学研究者。在这些采访中揭示的不同观点引发了进一步的深思熟虑。
2. 为化学教师进行为期一年的专业发展计划，讨论有关科学素养、化学素养和化学教学的各种问题。
3. 检验前几个阶段产生的定义内容的一致程度。

访谈科学家

我们进行了八次深入访谈，以研究科学家们对化学素养的看法。三位化学家、四位科学教育研究者和一位哲学家就高中的科学素养、化学素养和科学教育发表了自己的观点。访谈是个人的和半结构化的，这意味着，总的来说，这是一次由一些引导性问题指导的开放式对话(可在补充材料W中找到)。

举办教师工作坊

认识到教师专业知识的价值，决定化学教师将成为确定化学素养内容的主要合作伙伴。一个长期讲习班为教师和科学教育研究人员之间的合作提供了框架。

为了建立一个广泛的框架，支持公众对“化学素养”的需求，参与的教师采访了来自不同群体的人：教授非科学学科的学校同事，他们被问及教授普通科学，特别是对所有学生教授化学是否重要；对需要化学知识的专业人士(如营养师、理发师和电工)，他们被问及每个公民都需要哪些最重要的“化学素养”要素，以便与他们进行交流。最后，老师们向他们的学生讲述了化学研究的贡献，因为学生们对他们的看法是这样的。此外，研讨会还包括各种学习、研究和实施活动(13)。

研讨会的产品包括一份详细的化学素养定义草案(在Textbox 1中作了简要描述)，一份提交给教学大纲委员会的立场文件，以及各种学习材料。

关于“化学素养”的测量协议

这一阶段的目标是根据教师在研讨会上的工作，衡量化学社区对化学素养定义内容的一致程度。设计了一份调查问卷，来衡量与建议化学素养定义的一致性程度。在“化学素养”定义中表达的思想被表述为单独的项目。问卷由四个不同的部分组成：中心思想、具体概念、背景和高级学习技能。关于中心思想，受访者被要求根据其重要性对这些想法进行评级。会议决定，所有被评为显著高于理论中位数的想法都将被认为是“化学素养”的关键，而那些被评为低于理论中位数的想法将被认为不那么重要。问卷的其他部分由Likert类型的量表组成，范围从1(“不必要”)到5(“必要”)。此外，问卷中还包括了一些在研讨会讨论中引起争议的具体化学概念(如反应速率)，以提供对这些概念的更广阔的视角。这份问卷随后发给了以色列化学协会的成员和一大批高中化学教师(参加过研讨会的教师除外)。我们收到了78名从事基础和应用研究的教师和79名化学家的回复，回答问题的化学家代表了以色列化学学会约20%的成员。

方法论

数据收集和分析分两个不同的阶段进行：

1. 在“定义阶段”，对科学家进行了访谈，并举行了教师研讨会。在这一阶段，数据收集主要以定性方法为主。
2. 在“后定义阶段”，测量了广大教师和科学家的认同程度。

数据分析

所有定性数据(讨论、访谈方案)均按照扎根理论方法论(14-15)进行分析。基于这种方法，没有先验理论的形成和检验。这些断言，然后是一个更普遍的理论，是从分析过程中的数据演变而来的。定量分析包括科学家和教师之间的差异，以及具体项目对化学素养的重要性。采用多变量方差分析检验(MANOVA)，测量不同组间各领域总体差异的统计学意义。此外，t检验程序提供了科学家和教师的平均分数有显著差异的特定项目的数据。

每个项目对化学素养的相对重要性是通过t检验程序确定的，即每组的实际平均分与理论中值进行比较，理论中值被定义为“重要”。

结论

在接下来的部分中，介绍了科学家和教师关于化学素养的必要性、总体框架和具体组成部分的观点的结果。将科学家的看法与教师的看法进行比较的统计分析的详细结果可作为补充材料获得。

化学素养的必要性

科学家和化学老师认为化学素养很重要。他们提出了实践原因(即更好地应对科学技术世界)、民主原因(即对科学持支持态度)，最后是文化原因(即承认科学是人类的一项主要智力活动)。然而，化学教师提到的是学生的直接利益，而科学家们更关注社会是他们的主要目标，正如教师讨论中的这两句话所表明的那样：

学生应该感觉到化学是有趣的，它在解释我们世界上的各种现象方面是强大的。教育人们在不同的兴趣领域独立思考和学习是很重要的。

一位科学家采访中的一句话就是例证：

科学，包括化学，应该被视为一种教育人的方式，作为人类文化hellip;的一部分。目的不应该是获得化学或生物知识，而是科学研究如何帮助社会提供开明的成年人。

不同观点的原因和这种差异的含义在讨论部分中提出。然而，无论是科学家还是教师都不认为科学和化学素养对成年人的机能至关重要。重要吗？是。丰富？是的，但不是必要的，正如下面的引语所表明的那样：

科学家：我想知道他们(公众-Y.S.)有什么需要吗。我有几个朋友，他们的科学背景很差，但他们的生活却过得非常好hellip;

老师：“有必要”吗？不，没有它你也能活下去hellip;

化学素养的总体框架

从科学家的访谈和教师研讨会中得出的化学素养的定义框架包括相似的维度：化学思想(内容)、背景、学习技能和情感方面。文本框2提供了科学家和教师对每个维度的引用的例子，这些引用都是用来建立这样一个断言的。

关于化学素养组成部分的协议

在这一阶段，我们使用问卷来衡量更广泛的化学家和化学教师对建议定义的具体项目的一致程度。

多元方差分析(MANOVA)检验结果表明，教师和科学家对化学素养定义的四个领域中的三个领域的具体内容有不同的看法。为了对两组不同意见的项目有更具体的了解，进行了t检验。

在某些情况下，科学家和教师的平均得分明显不同；然而，两组人都认为这些项目对科学素养很重要。例如，科学家和老师都把“化学从微观结构上解释物质的性质”列为最重要的观点。然而，科学家的平均得分为6.23(SD=2.72)，教师的平均得分为7.02(SD=2.30)，差异有显著性(t值=1.98；p=0.05)。因此，通过将每组的平均得分与理论中值进行比较，来衡量每个组成部分的相对重要性。

中心思想

向科学家和教师介绍了反映化学主要思想的九个陈述。将每个想法(陈述)的平均评分与理论中值进行比较，发现老师给六个想法打了特别重要的分，而科学家只给三个想法打了这样的分。

两个小组都认为最重要的思想是“化学从微观结构的角度解释物质的性质”，以及“化学描述与物质有关的变化和过程”。两个小组还一致认为最不重要的观点是：“化学有一种独特的语言”和“化学解释结合了大小的尺度”。

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