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科学态度:性别差异与年级水平研究

期刊:European Journal of Educational ResearchDOI:10.12973/eu-jer.11.2.599

研究报告:学生对科学态度的性别与年级差异研究

一、 研究概况

本研究题为《对科学的态度:一项关于性别差异和年级水平的研究》(Attitudes Towards Science: A Study of Gender Differences and Grade Level),由来自印度尼西亚的学者Susilawati(第一作者兼通讯作者,隶属于Syiah Kuala大学和日惹国立大学)、Nurfina Aznam(日惹国立大学)和Paidi(日惹国立大学)共同完成。该研究成果于2022年发表在《欧洲教育研究期刊》(European Journal of Educational Research)第11卷第2期,页码为599至608页。

二、 研究背景与目的

本研究属于科学教育(Science Education)领域,旨在探究学生的性别和就读年级对其科学态度(Attitudes Toward Science, ATS)的影响。研究的出发点在于一个公认的教育理念:学习成果并非学生唯一的成就,态度也是学习过程中的主要产出。已有文献指出,学生对科学的积极态度在9至14岁之间,即从小学(Primary School)升入中学(Secondary School)的过渡阶段,会出现显著下降。许多学生在这一时期发现科学枯燥乏味,难以将科学知识与现实世界联系起来,导致学习兴趣迅速减退。

然而,先前关于性别对科学态度影响的研究结论并不一致。一些研究发现男生对科学更有热情和天赋,而另一些研究则表明女生对科学持有更积极的态度。这种差异表明,性别刻板印象(Gender Stereotyping)是影响学生科学态度的一个重要因素。此外,目前大部分相关研究集中在西方国家,对非西方国家,尤其是东南亚地区的研究十分有限。基于此背景,本研究选择在印度尼西亚亚齐省(Aceh)展开,该地区有着独特的、以宗教和伊斯兰教法为基础的文化背景,且学生的科学成绩在全国排名靠后。当地教师往往更注重学习成绩,而忽视了培养学生积极的科学态度。因此,本研究旨在填补这一空白,具体目标包括:1. 探究性别差异对学生科学态度的影响;2. 探究年级水平(小学六年级与初中八年级)对学生科学态度的影响;3. 分析性别与年级水平在对科学态度影响上的交互作用。

三、 研究设计与方法

本研究采用了定量研究设计(Quantitative Research Design),通过问卷调查法收集数据,并以访谈法作为辅助,以更深入地解释定量结果。

  1. 研究对象与样本量:研究采用分层随机抽样(Stratified Random Sampling)方法,在印度尼西亚亚齐省选取了来自8所小学和8所初中的共计1023名学生。参与者均为11至14岁之间的学生,包括小学六年级学生507人(男生238人,女生269人)和初中八年级学生516人(男生191人,女生325人)。

  2. 研究工具:研究采用的主要工具是《科学相关态度测试》(Test of Science Related Attitudes,简称TOSRA)问卷。该问卷最初由Fraser于1981年设计,本研究采用了经Chaerul (2002) 改编和简化的版本。问卷包含五个维度(Scale),共25个项目,采用李克特五点量表(Likert Scale)计分,从“非常同意”(Strongly Agree, SA)到“非常不同意”(Strongly Disagree, SD)。这五个维度分别是:

    • 对科学生涯的兴趣(Career Interest in Science):衡量学生未来从事科学领域职业的意愿。
    • 对科学的休闲兴趣(Leisure Interest in Science):衡量学生在课余时间参与科学相关活动的兴趣。
    • 对科学探究的态度(Attitude to Scientific Inquiry):衡量学生对采用科学探究方法进行实验和调查的偏好。
    • 科学的社会影响(Social Implications of Science):衡量学生对科学对社会所产生的积极或消极影响的看法。
    • 对科学课程的享受度(Enjoyment of Science Lessons):衡量学生对学校科学课程学习的喜爱程度。 问卷各维度的内部一致性信度(Internal Consistency Reliability)通过克隆巴赫α系数(Cronbach’s Alpha Coefficient)检验,分别为:对科学生涯的兴趣0.80,对科学的休闲兴趣0.80,对科学探究的态度0.82,科学的社会影响0.83,对科学课程的享受度0.75,表明问卷信度良好。
  3. 数据分析流程:数据收集完成后,研究人员进行了以下步骤的分析:

    • 描述性统计:计算不同性别和年级组学生在各维度上的平均分和标准差。
    • 前提假设检验:进行正态性和方差齐性检验,以满足参数检验的条件。
    • t检验(t-test):用于比较不同性别(男、女)以及不同年级(小学、初中)学生的总体科学态度及在各维度上的得分是否存在显著差异。同时计算了效应量(Effect Size, d)以衡量差异的实际大小。
    • 双因素方差分析(Two-way ANOVA):用于同时分析性别和年级两个自变量对学生科学态度的主效应及它们的交互效应(Interaction Effect)。当交互效应显著时,进一步进行简单主效应(Simple Main Effect)分析。
    • 访谈数据分析:在问卷调查后,研究人员根据态度得分(低、中、高)筛选了88名学生(42名男生,45名女生)进行个人访谈,每次约10分钟,问题涉及对科学课、课外科学活动、未来科学家职业和科学社会影响的看法。访谈结果用于支撑和解释定量发现。

四、 研究结果

研究结果从性别、年级以及两者的交互作用三个方面揭示了学生的科学态度状况。

  1. 基于性别的科学态度差异:t检验结果显示,女生的总体科学态度显著高于男生,并且这种差异达到了中等效应量。具体来看,在TOSRA的所有五个维度上,女生的平均分均显著高于男生。其中,“科学的社会影响”维度得分最高,表明无论男女,学生都普遍认同科学能让生活更美好,但女生的认同感更强。得分最低的维度是“对科学探究的态度”,这意味着学生对进行实验和独立探究感到陌生和不自信。有趣的是,女生在“对科学生涯的兴趣”上得分也显著高于男生。后续的访谈数据提供了佐证:女生表示希望成为医生、实验室工作人员或科学讲师,而男生则更倾向于成为警察、士兵或运动员,这表明男生更偏好体力活动相关的职业。在“对科学的休闲兴趣”和“对科学课程的享受度”上,女生同样表现出更高的热情,她们喜欢看科学类电视节目、与朋友讨论科学,并认为科学课很有趣,而男生则更容易对此感到无聊。

  2. 基于年级水平的科学态度差异:t检验结果表明,总体而言,小学六年级学生与初中八年级学生的总体科学态度并无显著差异,尽管小学生的平均分略高于初中生。然而,对各维度的深入分析揭示了一个关键的、高度显著的差异:在小学生“对科学课程的享受度”得分显著高于初中生。这直接证实了文献中提到的学生升入中学后学习科学的乐趣会下降的现象。学生们在访谈中表示,中学的科学课变得更复杂和具有挑战性,且教学方法单一,导致课程枯燥。在“对科学生涯的兴趣”、“对科学的休闲兴趣”、“对科学探究的态度”和“科学的社会影响”这四个维度上,两个年级的学生之间没有发现显著差异,表明他们的职业向往、课外兴趣、对探究的偏好以及对科学社会价值的认同度在小升初阶段保持了相对稳定。

  3. 性别与年级的交互效应:双因素方差分析结果显示,性别与年级水平对学生科学态度的交互效应不显著。这意味着性别对科学态度的影响在小学和初中两个阶段是一致的,反之亦然。简单主效应分析进一步指出,无论是在小学还是在初中,女生对科学的态度均显著比男生更积极。同时,从年级角度看,女生在小学阶段的科学态度比在初中阶段更积极,表现出轻微的下降趋势;而男生的科学态度在小学和初中之间则没有显著变化。

五、 研究结论与价值

本研究得出以下主要结论:第一,在印度尼西亚亚齐省,女学生比男学生对科学持有显著更积极的态度,这颠覆了传统上“男生更擅长和热爱科学”的性别刻板印象,可能与当地文化背景或女生在学习上更勤奋有关。第二,尽管小学和初中学生的总体科学态度看似持平,但一个不容忽视的危机是,学生对科学学习的乐趣在升入初中后显著下降。这一发现具有巨大的教学实践意义,为科学教师敲响了警钟,提示他们必须关注并努力维持高年级学生对科学的内在兴趣。本研究的科学价值在于,它丰富了非西方国家,尤其是具有独特宗教文化背景的东南亚地区的科学态度研究文献,提供了与多数西方研究不同的实证证据。其应用价值在于,研究结果为教育者和课程设计者提供了明确的方向:需要制定和实施能够提升学生,特别是男生,对科学的参与度和热情的教学策略,并重点关注如何防止学生在升学过渡期失去对科学课程的兴趣,例如采用更具建构主义和趣味性的教学方法,创造生动活泼的课堂氛围。

六、 研究亮点与局限

本研究的亮点在于:其一,其研究背景特殊,聚焦于文献研究中罕见的、基于伊斯兰文化的印度尼西亚亚齐省,揭示了与很多西方研究结论相反的性别差异模式(女生态度更积极),挑战了普遍认知。其二,将性别和年级两个关键变量结合起来,通过分层抽样的大样本数据,系统地分析了它们对科学态度不同维度(认知、情感、行为倾向)的影响,结论具体而深入。其三,采用定量(问卷)与定性(访谈)相结合的混合研究方法,使数据分析的结果得到了有力的解释和支撑,增强了研究结论的深度和说服力。

同时,作者也指出了研究的局限性,即样本区域仅限于亚齐省,可能限制了研究结论在全国乃至更广范围的推广性,未来研究应扩大取样区域。此外,研究也建议未来进一步探索导致中学阶段科学乐趣下降的根本原因,并制定和检验有效的干预策略。

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