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科学素养的概念及其测量



金兼斌

清华大学新闻与传播学院



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Fax.: 62771410
E-mail: jinjb@tsinghua.edu.cn



提交“中国科技新闻学会第七次学术年会”论文

2002年8月，大连







论文摘要



在科技传播特别是在科学普及研究中，科学素养是一个重要的概念，与科学普及的目标、意义等密切相关。科学素养成为日常论域中国民素质的重要方面，已成为一个深入人心的教育口号。大到一个国家和社会的健全发展，小到公民个人丰盛人生的获得，都通过或实证或想当然的方式，和科学素养联系在一起。然而科学素养却不是一个简单而明确的概念。相反，它一度是一个被滥用得几乎失去任何学术使用价值的概念。对科学素养进行概念定义和操作定义于是成为一项十分重要的基础研究，因为它是我们探讨和测量公众科学素养的基础，也是制定有关科学教学和科学普及政策的基础。本文在有关科学素养研究和实际调查方面的文献探讨基础上，对科学素养概念的演变及其测量方法进行了系统的梳理。本文认为，虽然在实践上，Miller的科学素养模型成为当今世界各国进行科学素养调查的蓝本，但科学素养概念从本质上说是一个需要与时并进的概念。因此，我们必须以动态的、历史的和开放的观点来看待和关注科学素养这一概念。



关键词：科学素养，概念定义，操作定义，测量



科学素养的概念及其测量





绪言



在科技传播特别是在科学普及研究中，科学素养是一个重要的概念，与科学普及的目标、意义等密切相关。科学素养成为日常论域中国民素质的重要方面，已成为一个深入人心的教育口号（Laugsksch, 2000）。大到一个国家和社会的健全发展，小到公民个人丰盛人生的获得，都通过或实证或想当然的方式，和科学素养联系在一起。

然而科学素养却不是一个简单而明确的概念。相反，它一度是一个被滥用得几乎失去任何学术使用价值的概念。科学史专家、美国国会议员Bob Filner博士曾生动地类比道：“科学素养就像色情。你见到时你就知道是它。”（Maienschein et al., 1999）。的确，无论是大众媒体还是日常交流，在同样一个“科学素养”词汇下，我们的所指可能（或可以）是很不相同的。含义和解释上的随意性和差异性，使得科学素养成为一个定义欠周的含糊概念（如Champagne & Lovitts, 1989）。

通过多年的努力，现在，学术界对科学素养的表述已有一个大致的共识，即科学素养指公众对科学所应了解的程度。通常，这一概念还包括对科学的本质、目标和一般局限的认识，以及对更为重要的科学思想和方法的理解和认同（Jenkins, 1994）。在英文中，科学素养（scientific literacy）通常和另一说法“公众理解科学”（public understanding of science）同义。前者多用于美国，后者多见于英国学者或媒体的写作中。

在美国，公众理解科学的经验研究始于1957年的全美调查。但真正系统地对公众科学素养进行调查，则要到1979年的全美Science & Engineering Indicators调查。在科学素养研究方面最具影响力的学者Jon Miller的建议下，美国首次在该调查问卷中包括了科学素养概念三个维度（dimensions）的测量题项（items），并在其后两年一次的这一全美调查中一直进行公众科学素养的测量。而Miller提出的科学素养三维度模型（three constitutive dimensions model）也已成为世界上包括中国在内进行成人科学素养测量的基础。除了美国以外，据有关资料，科学素养的调查，在欧洲也很受重视，在Miller思想和方法的影响下，1989年，欧共体国家在英国学者杜兰特博士的带领下，开展了欧洲15个国家的公众科学素养调查，取得了重要的数据和研究结果。（李大光，2001）

我国于1989年首次在北京开展公众科学素养抽样调查。1990年，中国科协开始策划全国性的科学素养调查，作为第一步，1991年首先在上海进行全国调查试点。1992年，在中国科协和国家科委有关部门的共同组织下，全国首次正式的公众素养情况调查在我国进行，1994年进行了第二次调查（姚昆仑，李象益，张仲梁，1995），1996年进行了第三次调查。从2000年下半年开始至2001年上半年，中国科协对我国公众（18-69岁）科学素养状况及其影响因素进行了第四次调查。调查显示，2001年我国公众具备基本科学素养的比例为1．4％（每千人中有14人具备基本公众科学素养），比1996年的0．2％提高了1.2个百分点。作为对比，美国公众在1985年达到基本科学素养水平的比例为5％，到1990年时，这个数字已经达到6.9%。本次调查结果还显示，我国具备基本科学素养的公众在性别、职业、学历、年龄、城乡、经济发展区域的分布上存在较大的差异（中国教育和科研计算机网，2001）。值得指出的是，我国自1990年开始的公众科学素养调查，对美国和欧洲有关公众理解科学的研究方法和对公民科学素养的研究方法进行了重要借鉴，包括对科学素养的概念定义和具体测量（李大光，2001b）。

本文将在有关科学素养研究和实际调查方面的文献探讨基础上，对科学素养概念的演变及其测量方法进行梳理。根据笔者对中文文献的较为全面的检查（包括学术期刊和大众媒体上的文章和报道），对科学素养的概念及其测量方法作深入全面总结的论文很少。中国科普研究所李大光先生有关科学素养概念的论述（李大光，2000a, 2000b；2001a, 2001b）是国内对科学素养理论研究的主要成果，但主要限于对当今主流的科学素养概念定义（即Jon Miller派的观点）进行介绍，较少涉及围绕科学素养概念而展开的丰富学术碰撞和实践探索历程，对科学素养的操作定义（operational definition）的多样性也缺乏深入的探讨。另有一些学者从科学素养与科学教学的角度对科学素养的概念作过介绍（如魏冰，2001；王素，1999；等），多以国外科学教学经验为借鉴蓝本，以科学教学改革特别是中学理科教学的课程改革为研究目标，缺乏真正在理论上对科学素养进行总结和探讨的研究性论文。

另一方面，对科学素养进行概念定义和操作定义又是十分重要的一项基础研究，因为它是我们探讨和测量公众科学素养的基础，也是制定有关科学教学和科学普及政策的基础。虽然在实践上，Miller的科学素养模型成为当今世界各国进行科学素养调查的蓝本，但科学素养概念从本质上说是一个需要与时并进的概念。例如，西方国家的科学素养研究正显示出新的发展趋势，研究的重点倾向于现代科学技术对人类的影响，以及公众对这些现代技术的认识。公众对诸如信息技术、生物技术对人类的生活和工作的影响的看法和对发展这些技术的态度，正成为公众科学素养调查的重要内容（李大光，2001b）。因此，我们必须以动态的、历史的和开放的观点来看待科学素养这一概念。对科学素养的概念及其测量方法作一相对全面的梳理和回顾，因此具有重要的意义。



科学素养的概念定义



任何一个概念要想具有学术使用价值，一个重要的前提是有其相对明确的内涵和外延。在社会科学中，一个概念的提出和运用，首要的任务是给出其概念定义（conceptual definition），即此概念包含哪些方面的基本特性（essential qualities）。本节探讨科学素养概念的形成和演变过程。

科学素养中的“素养”，英文为literacy，来自另一词汇literate，而后者又来源于拉丁语litteratus，即有文化。这个产生于西塞罗（Cicero）时代的拉丁词，原意并非一个人有读写拉丁语能力，而是表示他有学问(learned)。但正如Kintgen (1988)和Venezky (1990)所指出的，litteratus的含义也是随时间变化的。在现代语境中，literacy通常指读写能力。但是其扩展用法，如计算机素养，文化素养，包括科学素养，其含义往往和“素养（literacy）”当初的含义有很大不同，可以生发出许多新的含义出来。

在英文中，就词面意义言，与“科学素养”对应的词有两个：scientific literacy和science literacy. 这两个词在含义上是有差别的。简单地说，scientific literacy指的是一种长期积淀下来的习惯、素养，是一种内在品质，其重点在于对科学的态度，观察和思考问题的科学性以及批判精神；而science literacy指的是一种短期的实用技能，解决实际问题的具体知识和办法，因此，它的重点在于获得知识、技能而非抽象的批判精神和科学的思维习惯。（Maienschein et al., 1999）。与中文“科学素养”含义对应的，通常指scientific literacy，但我们将看到，由于科学素养是一个有多个方面含义（我们称之为多维度，即multi-dimensional），因此，现在的科学素养概念，通常也包括了science literacy所指的内容。

在这节的余下部分，我们首先介绍影响科学素养概念形成的几个重要组织，然后大致按时间顺序回顾科学素养概念的形成和不同表述，最后我们对科学素养的概念作一总结。



1．影响科学素养概念形成的三大组织

根据Maienschein et al. (1999)的评述，在美国，在科学素养概念的形成和发展过程中，三个重要的组织，包括美国科学促进会（the American Association for the Advancement of Science, 简称AAAS）、国家科学院（the National Academy of Science, 简称NAS）以及国家科学基金（the National Science Foundation, 简称NSF）等起着主要作用。

AAAS从1985年开始发起了一个旨在通过长期的科学教育提高全美民众的科学素养的计划，即著名的2061计划（Project 2061）[1]。在试图说明科学素养这一概念的含义时，AAAS通过对一个具有科学素养的人（a scientifically literate person）的描述来界定：一个有科学素养的人，

“知道科学、数学和技术是相互联系的人类智慧的创造物，伟大但仍有局限；明白科学中的一些关键性概念和原理；对世界和自然了解，并认识到世界的多样性和统一性；在个人和社会生活中，能运用科学知识和科学的思考方式。”（Rutherford & Ahlgren, 1990, ix）

对科学素养概念的界定有重要影响的第二个组织是国家科学院。在介绍《国家科学教学标准》（National Science Education Standards）时，NAS表达了以下观点：

“科学素养是人们在进行个人决策，参与社会、文化和经济事务时所需要了解的科学知识、概念及过程，……科学素养有不同的层次和形式，科学素养的提高和扩展是一生的事，而非仅仅在校期间。”（National Research Council, 1996: 5）

美国国家科学基金对于科学素养也有自己的描述。在其报告《影响未来：在科学、数学、工程和技术方面的本科生教育的新期待》（Shaping the Future: New Expectations for Undergraduate Education in Science, Mathematics, Engineering, and Technology）中，NSF认为，一个有科学素养的学生应该知道，

“广义的科学到底是什么，科学、数学、工程和技术方面的专家们的工作内容和性质，如何评估所谓的‘科学’信息，社会如何作出关于科学和工程方面的理性决策。”（National Science Foundation, 1996: 55）。

从上述三个对美国社会具有重要影响力的组织对科学素养的表述中，可以看到，对科学素养的理解和定义，不同的组织之间，同中有异，异中有同。事实上，虽然2061计划主任F. James Rutherford在1998年一次国会科学委员会的听证会上说，关于科学素养的目标和达成这种目标的方法有广泛共识，但NSF则强调，关于科学素养到底是什么，迄无定论（Maienschein, et al., 1999）。这从上述它们各自对科学素养的定义的侧重点也可见一斑。Brossard et al. (2001)也指出，如果说公众对科学素养的重要性和必要性基本无异议的话，对科学素养的内容和测量方法，则仍有众多不同看法。对科学素养概念形成的历史作一回顾，似乎是必要的。



2．科学素养概念形成的历史回顾

Laugsksch (1999)在其《科学素养：概念综述》（Scientific Literacy: A conceptual Overview）一文中，对科学素养概念的形成作了说明。他认为，虽然有关科学素养的思想在20世纪初就已有萌芽，但“科学素养”作为一个词汇出现在日常和学术交流中，却是20世纪50年代后期的事，第一个使用这一词汇的很可能是Paul Hurd在其文《科学素养：它对美国学校的意义》（DeBoer, 1991）。

50年代后期之所以对科学素养感兴趣，外部的催化剂是苏联发射Sputnik卫星的成功对美国朝野造成的冲击。美国科学界感到，科学的进步，很大程度上取决于公众对科学教学和研究持续的理解和支持。同时，美国公众对于教育能否让他们的孩子在一个技术社会中应对自如也忧心忡忡（Hurd, 1958）。提高公众的科学素养，于是成为应因上述两个重要关注点的根本性战略举措。

Roberts (1983，cf: Laugsksch, 1999)把1957－1963这一阶段称为科学素养概念的正名阶段（period of legitimation）。然而，倡导这一概念的人，却没有给出其明确的定义，因此，紧接着正名阶段而来的，是“认真解释阶段”（period of serious interpretation），这一阶段出现了有关科学素养的许多定义和解释。然后是进一步解释阶段。1976年，Gabel 基于其对当时为止众多有关科学素养的含义的概括和分析，指出这一概念含义之庞杂，足以表示任何和科学教育有关的事（Roberts, 1983）。由于各种说法长期无法达成共识，这一概念实际上一度丧失了其使用价值。

如前对三大组织有关科学素养的理解之介绍，在科学素养概念的形成和发展中，有些理解基于对概念本身的解析和研究，有些则基于人们对一个具有科学素养的人所应具有的品质的设想。两种不同的定义方式在科学素养概念的形成中相辅相成。

Laugsksch(1999)认为，Pella et al. (1966)的工作代表了有关科学素养经验研究的最早努力。Pella和同事的方法是，仔细而系统地挑选100种报刊文章，这些文章的出版时间为1946年到1964年之间。他们在这些文章中检查各种和科学素养有关的主题的出现频率。这些主题被称为“参照物”。他们认为，一个具有科学素养的人应了解以下这些方面的内容（即所谓的“参照物”）：（1）科学和社会的相互关系；（2）知道科学家工作的伦理原则；（3）科学的本质；（4）科学和技术之间的差异；（5）基本的科学概念；（6）科学和人类的关系。其中，头三个方面的内容尤其重要。

Showalter (1974) (见Laugsksch, 1999)进一步深化了Pella等的工作。他们总结自50年代末到70年代初近15年间有关科学素养的文献后，认为科学素养有以下七个方面的含义（seven dimensions）：

（1） 具有科学素养的人明白科学知识的本质；

（2） 有科学素养的人在和环境交流时，能准确运用合适的科学概念、原理、定律和理论；

（3） 有科学素养的人采用科学的方法来解决问题，作出决策，增进其对世界的了解；

（4） 有科学素养的人和世界打交道的方式和科学原则是一致的；

（5） 有科学素养的人明白并接受科学、技术和社会之间的相关性；

（6） 有科学素养的人对世界有更丰富、生动和正面的看法；

（7） 有科学素养的人具有许多和科学技术密切相关的实用技能。

（p.450）

上述Pella等学者和Showalter对科学素养的定义有两点值得注意：一是都认为科学素养是一个多维度概念（multi-dimension concept）；二是两者对科学素养的定义，都是通过对“一个具有科学素养的人”的定义来进行的。其中，对科学素养概念所包含的不同维度（dimensions）的归纳和区分具有重要的意义，因为这些维度正是这一概念的基本特性（essential qualities）。

Shen (1975)把科学素养区分为三类：实用的（practical），社会生活的（civic）和文化的（cultural）。这三类并不互斥，但在目标、对象和内容、方式及普及方法上各有特色。实用科学素养指一个人用科学知识和技能解决生活中遇到的实际问题的能力，如消费者的自我保护；社会生活方面的科学素养旨在提高公民对科学与科学相关议题的关注和了解，以便让公众参与到社会的相关决策中，包括健康、能源、食品、环境等方面的公共政策；而文化方面的科学素养，指把科学作为一种人类文化活动的理解和认同。Shen (1975)对科学素养不同类别的区分，进一步拓展了人们对这一概念丰富内涵的认识。在20世纪90年代初前后，Shamos (1989, 1995)对科学素养也作了类似区分，认为科学素养有文化性的（cultural scientific literacy）、功能性的（functional scientific literacy）和真正的科学素养（true scientific literacy）。

1983年，美国艺术和科学学院（American Academy of Arts and Sciences）的会刊Daedalus发表了一期关于科学素养方面的研究专刊，许多作者就科学素养问题及美国面临的挑战发表意见。其中，Jon Miller对科学素养的概念和经验测量的论文影响最为深远，因为他不仅提出了对科学素养的多维度定义，而且也提出了一套实际可操作的测量方法（Miller, 1983）。他并提供了基于这一框架的美国成人科学素养状况的数据。

Miller认为，科学素养是一个与时并进的概念，时代不同，科学素养的内涵也会发生变化。他在“当代情景下”（contemporary situation）[2]，定义了科学素养概念的三个维度如下：

（1） 对科学原理和方法（即科学本质）的理解；

（2） 对重要科学术语和概念（即科学知识）的理解；

（3） 对科技的社会影响的意识和理解。

Miller所界定的科学素养概念的三个维度，各有独特而明确的内容，概括精炼，包容性强，逐渐为世人所公认。

我们在前面已经简单介绍了美国科学促进会（AAAS）对科学素养的定义。由于其发起倡导的2061计划涉及面广，其对科学素养的定义也影响深远。AAAS进一步认为，一个有科学素养的人所应掌握的知识范围不应局限于物理、化学、生物等学科中的传统概念和原理，还应包括数学、技术和社会科学知识。其中，把社会科学包括在科学知识中是全新的观点。AAAS尤其强调一个有科学素养的人所应具有的价值取向、科学态度及思维习惯（habits of mind）。（AAAS, 1989）

Hazen & Trefil (1991)认为，在有关科学素养的讨论中，必须注意“从事科学”和“使用科学”（doing and using science）之间的重要区别，这涉及到科学素养的对象问题。他们认为，对公众而言，科学素养只涉及后者即使用科学，因此，对其科学素养的要求，也应只限于后者。这正如对于公众而言，计算机素养只要求会用计算机做自己想做的事就够了，不必了解计算机的工作原理和各种编程技巧。鉴于此，他们对科学素养的定义为“了解各种公共议题所需的知识，包括各种事实、词汇、概念、历史和基本哲学思想”（p.19）。显然，就科学素养的内容而言，这里所讨论的基本上属于Miller模型中的第二维度的内容。

Hazen & Trefil (1991)对科学素养概念的上述看法具有重要意义，因为它直接关系到科学素养的内涵和测量方法。即科学素养的一般性和特殊性，或者说绝对性和现对性问题。是否存在或应该存在一种普适的科学素养？抑或科学素养也要因人因地而异，注意具体场景？这都是仍待探讨的重要问题。



3．对科学素养概念的总结

现在我们对科学素养这一概念作一总结。

从上述美国三大组织对科学素养的描述，到各个学者对科学素养的概念定义，可以看出，在各种不同的定义后面，是对“素养”和知识本质的不同理解，特别是对科学素养的绝对性和相对性的不同理解。以影响最为深远的Miller模型为例，它对科学素养的定义，包含三个维度，即科学本质的了解、科学知识的了解以及对科技的社会影响的了解。其中，对科学知识的了解，就必然会涉及这样一个问题：如何界定科学素养概念所指的知识的范围？是一般学科科学知识（如物理、化学、生物、数学等）呢，还是那些公众在日常生活中需要了解的科学知识？谁来确定哪些知识是公民应该知道的或者不需要知道的？根据什么来确定？

Laugsksch (2000)认为，在美国，至少有4类人关心公众的科学素养，这四类人也可称为科学素养定义中不同的利益集团。出于不同的立场和视角，他们对科学素养的理解和解释自然也有不同：

第一类是科学教育界（the science education community）。他们主要关心学校正规教育和科学素养的关系，尤其关心中学教育。

第二类是社会上的科学家和舆论研究者，关心的是科技政策问题。他们关注公众对科技的支持，对有关科技政策相关活动的参与等；

第三类是社会学家，应用社会学方法来界定科学素养概念，把它作为一个社会学概念加以关注；

第四类是非正规的科学教育团体（informal and nonformal science education community），以及那些参与一般科学传播的人，包括科学记者、编辑、作家、科学博物馆、科学中心、动植物园工作者，等等。公众的日常科学信息和知识，很多依赖这部分人的工作。

在上述四类利益主体中，前三类对于科学素养的含义及其测量具有重要影响。第四类人比较分散，而且主要关心科学传播中的具体实务，对科学素养概念本身的探讨相对参与较少。

从这里我们可以看到，科学素养这一概念的含义和解释，从本质上是相对的而非绝对的，人们对其的理解和了解，实际上是各种不同含义和解释之间“争霸”的结果。科学素养应包含哪些维度，不同的利益集团可以有不同的看法。如以Miller为代表的舆论研究者们强调科学素养概念的多维度特性，但科学教育者却很少用这种组合方式来定义和测量科学素养。相反，后者常常通过对某一维度的测量（如科学本质、科学知识、对科学的态度、科技的社会影响等）来代表对科学素养的测量（Laugksch, 2000）。而社会学方法对科学素养的理解和测量，更是一种基于背景（contextual）的考量，认为没有什么一般的或通用的科学素养，而只有具体场景下针对特定目的而言的科学素养。正如Rutherford & Ahlgren (1990) 所说，科学和科学家都是一定社会环境下的产物。当科学家，包括社会科学家，为公众的科学素养作出定义时，他们必然要受到个人的、机构的、社区的利益考虑之影响。从某种意义上，他们都是不同利益的代言人。那么，是否就没有一个公认的科学素养定义了呢？我们认为，对科学素养的概念的理解和界定，尤其说是一个理论问题，不如说是一个实践问题。对公众科学素养的研究，最终要落实到具体的测量，以及对测量结果的评估，乃至随后的政策建议。在这个意义上，Jon Miller对科学素养的多维度模型显然是一个受到广泛认可的概念定义，因为自1979年开始，基于Miller模型的科学素养调查在美国一直延续下来，并为欧美以及亚洲许多国家所借鉴。Miller模型已经成为科学素养研究中该定义事实上的“工业标准”。如前所述，根据Miller模型，科学素养基本上包括三个方面的含义：对科学本质的理解，对科学知识的了解，以及对科技的社会影响的了解和意识。



科学素养的操作定义（operational definition）



所谓一个概念的操作定义，就是设计一组指标来度量或测量这一概念。科学素养是一个抽象的概念，要真正测量它，必须把它具体化为一系列指标（indicators）。操作定义就是这一具体化过程。操作定义以概念定义为基础。概念定义对概念的基本特性（essential qualities）即所包含的维度作出规定。操作定义在概念定义的框架下，对概念每一维度的含义进行具体化，或可操作化（operationalization）。通常，为了保证测量的效度(validity)和信度（reliability），对维度的测量都采用多题项量表（multiple-item scales）。

由于操作定义以概念定义为基础，因此，我们在进行这一部分的讨论时，基于我们上一部分讨论的结论，即以Miller模型为科学素养的概念定义：



1． 对科学知识的了解

对科学知识的了解是Miller科学素养模型中的重要维度，也和上一节中提到的不同层次的科学素养的含义，如实用的科学素养（practical scientific literacy）和另外一个词science literacy的含义比较对应。就测量的可操作性而言，这一维度的测量设计是比较成熟的。我们首先介绍以NSF调查为基础的科学知识测量方法，这毫无疑问是当今世界各国有关科学素养测量中的主流测量工具。随后，我们也将介绍另外一种对科学知识了解程度的测量思路，极具启发性。

（1）基于NSF全美调查的科学知识测量

为了对公众的科学知识了解程度进行测量，必须设计相应的测量工具即问卷问题。问题是，如何保证这一测量工具的有效性？

对科学素养的测量工具基本上基于Miller所提供的框架。Miller在设计最初的测量工具时，参考了2061计划中所阐述的对科学素养概念的多维度描述（Miller, 1998），并会同其同事，设计了许多测量条目，形成一套基本的科学概念，如原子构造、DNA等。这些概念是阅读和了解当代许多问题的知识基础。这些知识概念不断充实改进，逐渐成为所有有关科学素养调查的基础（Laugsch & Spargo, 1996）。这些知识概念通过是非题、多选题和问答题的方式成为公众科学知识了解程度的一个衡量尺度。虽然Miller认为在一个科学知识测量工具中可以有100多个在2061计划中提到的概念，但最终出现在NSF调查问卷中的概念是有限的，最近一次调查（2001年调查）为18个。至于这大约20个题目是如何确定的，基本上基于专家的经验和意见。（Brossard et al., 2001）。

在最新一次（2001年）的NSF全美调查中（Science & Engineering Indicators, 2002），有关公众对科学知识了解程度用18个问题来加以测量，其中13个为是非题，3个多选题，2个问答题。

13个是非题为：

l 辐射是认为造成的。（错）

l 电子比原子小。（对）

l 千百年来我们生活的大陆一直在漂移并将继续漂移。（对）

l 早期人类和恐龙生活在同一时代。（错）

l 地心是热的。（对）

l 我们呼吸的氧气来自植物。（对）

l 父亲的基因决定孩子的性别。（对）

l 激光由汇聚声波而产生。（错）

l 抗生素能杀死细菌和病毒。（错）

l 宇宙始于大爆炸。（对）

l 就我们目前所知，人类是从早期生命进化而来的。（对）

l 吸烟导致肺癌。（对）

l 被辐射过的牛奶经过煮沸后可以饮用。（错）

三题多选题为：

l 光速和声速哪个快？（光速）

l 地球绕太阳转呢，还是太阳绕地球转？（地球绕太阳转）

l 地球绕太阳一周需要多长时间：一天，一个月，还是一年？（一年）

两个问答题是：

l 请用自己的话回答：什么是DNA?

l 请用自己的话回答：什么是分子？



以上就是2001年美国的NSF所做的科学素养调查中对公众科学知识维度的测量工具。具体的测量工具每次调查可能稍有出入。例如，比较2001年和1999年两次调查问卷可以发现，两次所选用的是非题完全一样，多选题也完全一样，至于问答题，1999年那次调查有4题，除了问“分子”和“DNA”以外，还问“什么是互联网”以及“什么是辐射”。而比较1999年和1997年两次调查问卷则发现，用来测量公众科学知识的题目完全一样。总体而言，经过多年的发展和完善，用来测量公众科学知识的测量工具已经比较成熟和稳定。

这些测量工具，包括具体的问题和问题涵盖的范围和形式，被广泛借鉴，或移植或经简单改造后，成为不同国家和地区用来测量公众科学知识的工具。在中国，纵观近年来各地的科学素养调查和全国的科学素养调查，NSF对科学知识的测量工具，也是问卷设计的基础，但加进了不少新的指标。例如，宁夏公众的科学素养调查问卷，测试科学基础知识的指标有25个问题，涵盖物理、生物、医疗保健、地理、天文、数学、概率等学科方面的知识，而科学术语的问题，则有3个，请答题者回答什么是“分子”、“计算机软件”和“DNA”（徐一多，张乃中，2001）。我国1996年的全国科学素养调查，用来测量公众科学知识的是非题有16题，不少也是直接借用NSF问卷中的题目，而测试的科学术语问答题是“分子”、“计算机软件”和“DNA”（李大光，1998）。而湖北省所做的科学素养调查中，所选的科学术语则为“DNA”，“电脑软件”和“臭氧层”，略有不同（刘中起，风笑天，2002）。这三个术语也是我国2001年全国科学素养调查中所选用的科学术语问答题。

总之，有关科学知识的测量工具已经相对比较稳定成熟，虽然不同国家和地区根据本地实际情况，在具体的题目组合上会有增减调整，但基本的结构框架则和NSF问卷一致，使得测量结果具有可比性。另外，随着新科技的不断出现，新的学科知识和科技术语会相应地进入测量题目中去。

（2）对“科学知识”维度的另类测量

这里要介绍的另外一种对科学知识的了解程度的测量，基于这样一种看法：在上述NSF问卷的有关题目设计中，那些测量问题的确定和措辞，都是基于专家的意见，换言之，是基于专家认为公众应该知道哪些科学知识。Brossard et al.(2001)认为，这样的假设未必合理。因为公众需要了解什么，专家的意见可能带有很大片面性。当专家决定选中某些概念和术语而不选另外的，科学共同体所存有的偏见[3]可能会影响科学素养概念的实际内容。正如前述，如何确定问卷中用来测试的有限问题，是一个颇具意识形态色彩的重要问题：专家为公众设定所应了解的科学知识是否合理？

Brossard et al. (2001) 于是提出了另外一种测量思路，即不是从专家的角度问人们应该知道什么，而是问人们“实际上”需要知道什么。Brossard及其同事认为，许多科学知识，其实对于普通公众而言，对他们的个人生活、社会生活和文化生活并没有太大相关性。换言之，许多科学知识对于人类的文明可能重要，但对于公众的日常生活却并不重要。这和前述Hazen & Trefil (1991)对“从事科学”和“使用科学”的区分有异曲同工之妙。他们认为，在现代社会中，一个人最重要的两种角色是作为公民和消费者。作为公民，一个人需要具备基本的科学知识以有效参与各种社会、政治活动，如对公共政策议题发表看法和投票等；作为消费者，一个人需要具有起码的科学知识以使自己在商品社会里，个人的利益能够得到有效维护。而在现代社会中，大众媒体是公众获取科学信息的主要渠道（Friedman, Dunwoody & Rogers, 1986; Nelkin, 1987）。大众媒体是各种公共论坛的场所。基于此，Brossard和他的同事们认为，如果人们知道经常出现在大众媒介上的科技术语，他们应该被认为是具有科学素养的人。换言之，科学素养测试中有关科技术语的选择，应基于对媒体中出现的科技词汇频率的分析，那些最常出现的词汇理应构成测量公众科学素养的词汇。测那些不可能或很少在媒体上出现的科学术语是没有什么意义的。

基于上述理由，Brossard et al. (2001)设计了一套测量公众科学知识的工具。其方法分以下几个步骤：

首先，参考科学术语的一个标准而权威的来源，以作为挑选各种科学术语的

基础。他们选择的是《牛津科学词典》（1999年版）。该词典提供了9000个候选词条，涉及生物学、化学、物理、地球科学、天文学等学科。

第二步，采用等距抽样的方法（systematic sampling），通过随机数方法每页选取一词，共取得896个词。然后，看每一词条在Lexis-Nexis数据库中的出现程度，即包含该词条的文章数。Lexis-Nexis是一个收录主要大众报纸内容的大型数据库。根据各词条的出现程度，选择最常出现的10％词条，以得到一组在媒介上有显著采用率的科学词汇。通过这一方法选出来的科学词汇，排除了少数专家的主观选择，相反，它是一种社会选择或媒介选择。通过排除一些容易引起歧义的词汇，最后得到72个词条。为了使各个词条在媒体中的出现具有可比性，他们计算了从1985年到2000年这段时间中随机组成的一周中，各词汇在大众媒体上的平均出现程度，以消除某些特殊事件对一个词出现频率的影响，最后得到一个排序结果。

第三步，设计一种方式以测量人们对这些词的了解。Brossard和他的同事们选择的是填空方式，即按照《牛津科学词典》对这些词的解释，请人们填入相应的科学词汇。72个题目都用填空形式，在问卷中随机排序。

以上就是Brossard等提出的测量公众科学知识的另外一种方法。我们认为这种方法在出发点和设计思路上自有其合理性，至于具体的选词策略和方法，则可以作进一步的探讨。



2． 对科学本质，即科学研究方法和过程的理解。

为了测量公众对科学本质的了解，NSF问卷设计了三组问题，这三组问题为：

（1）报刊上经常会出现“科学研究”（scientific inquiry）这个词，你对这个词的含义是完全了解呢，还是只有一个大概了解，或者了解很少？如果是完全了解和大概了解，请用你自己的话对它进行一下解释。

（2）假设有两个科学家都想通过实验方法了解一种治疗高血压的药的疗效。第一个科学家采取让1000位患了高血压的病人服用这种药，观察其中有多少人降低了血压的方法；第二个科学家采取让500位患高血压的病人服用这种药，另外500位不服药，然后比较两组中各有多少人降低了血压的方法。你认为，这两种方法哪个较好？

（3）如果一个医生告诉一对夫妇，他们生育一个孩子，这个孩子得遗传病的机会为1/4，这是否意味着如果他们的头三个孩子健康，第四个将得遗传病？是否意味着如果第一个孩子得遗传病，他们的下面三个孩子将不会得病？是否意味着这对夫妇的每一个孩子得病的机会均等？是否意味着如果他们只生三个孩子，则三个孩子都会是健康的？

上述三个题目的设计是独具匠心的。第一题可以看作是对科学本质了解情况的直接问询和测量，第二题和第三题则是间接测量，其中第二题测对科学方法的了解情况，第三题考对概率概念的理解情况，因为概率概念在科学研究中具有特殊重要的地位。这三个问题组成的测量工具，也成为各国测量公众对科学本质理解情况的标准工具。在我国进行的多次科学素养测量中，也都采用上述问题来了解我国公众对科学本质的理解情况（如刘中起，风笑天，2001）。

在上述三个题目中，一个人要想被认为是了解科学本质的，他必须能正确回答第三题概率题的所有问题，同时，要么能够回答“提出理论进行检验”这一对科学研究的理解，要么能够正确回答第二题，即解释为什么第二个科学家采用的控制组的方法更好。



3． 维度三：对科技的社会影响的理解

从资料看，测量公众对科技的社会影响的理解，是科学素养三个维度测量中比较有争议的（Brossard et al., 2001）。按照我们的理解。之所以在这个维度的测量上难有共识，大概是因为对科技的社会影响的理解，本质上是一种态度或看法，而态度是无谓对错的，公众有权保留自己的看法。鉴于此，对于这一维度的测量就比较困难。更多的也许是对公众在科技的社会影响问题上的看法进行描述和总结。在NSF的2001年全美调查中，以下题目被用来测量公众对科学技术的社会影响的看法：

关于科学的好处：

l 科学和技术正把我们的生活变得更加健康、轻松、方便。

l 大多数科学家致力于从事那些使普通人生活得更好的事情。

l 随着科学和新技术的不断应用，工作将变得越来越有趣。

l 科学和技术的发展给下一代创造了更多的机会。

对科学的作用持保留态度

l 我们过度依赖科学而忽视了信仰。

l 在我的日常生活中，知不知道科学无关紧要。

l 科学使得生活变化得太快。

科学对社会的好处和害处权衡

l 科学研究带来的好处和害处想比，哪个更大？

这些题目也广泛用在英国、日本等国家的科学素养调查中（Science & Engineering indicators, 2002）。

我国的科学素养调查中，对这一维度的测量也有自己的特色。根据刘中起、风笑天（2001）的一份研究论文，他们测定公众对科学技术社会影响的理解程度的问题有4道：抗生素能杀死病毒（错）、所有放射性现象都是人造成的（错）、了解计算软件、正确回答1/4概率问题（见前面“科学本质”维度测量题目）。他们并称，“根据国际标准，这4道题正确回答3道以上问题，则认为达到了对科学技术之于社会影响的基本理解程度”。（页32）。然而从上述4道题目看，了解计算机软件和正确回答1/4概率问题，很难作为“理解科学技术的社会影响”指标。相反，我们认为上述欧美普遍采用的题目能够更加全面地测量人们对这一问题的认识和理解。





结语



以上就是我们对科学素养概念之概念定义和操作定义的回顾与总结。值得指出的是，虽然我们在众多的概念定义中，从其社会影响大小出发，选择了Miller的多维度模型，但并不意味着对其他定义的排斥；而在对科学素养概念进行操作定义时，虽然我们详细给出了各个维度的测量指标，但显然，如何才算达标，即达到某一维度的基本要求，并且在总体上可以被认为具有科学素养，仍是一个有待深入探讨的问题。虽然现在各国有大致一致的“达标”标准，但这种标准的确定，本质上是人为的、任意的，取决于我们的研究和调查的目的，也取决于研究者对科学素养概念的不同理解。关于科学素养概念的测量还有另外一个重要的问题，本文限于篇幅没有展开讨论，而文献中似乎也鲜有涉及的，是不同指标的相对重要性。根据常识，不同的知识点，其重要性应该是有区别的。这正如我们在介绍科学知识测量的另类方法中所揭示的，不同的科学词汇在日常生活中出现的频率是不同的，其对于人们的重要性自然也不一样。因此，一个理想的科学素养测量方案，除了要确定一套指标体系外，还应该包括对各个指标的权重或相对重要性的指定。在目前的测量方法中，对科学知识测量的各指标，相对重要性并未作区分，即假设其相对重要性是一样的；对科学本质测量的3个题目，第一个题目的重要性显得比第二和第三个大（因为答者必须答对第一题才有可能被认为基本了解科学本质），对于科技的社会影响的测量指标，也未见相对重要性的区分。也许，这种区分，必然带来更多的争议，给本来已经非常复杂的科学素养概念的界定和测量“添麻烦”。但理论上，一套合适的指标体系，必然应该包括对各个指标权重的定义。

最后需要指出的是，科学素养是一个与时并进的概念，无论其概念定义还是操作定义，都需要应因科技和文明发展而作出适时调整，这从最近几年各国的科学素养调查的题目变迁中已经可见。无论是中国还是美国，新科技对社会的影响，人们对新科技的看法，都正成为此类调查普遍关注的重点。所有这一切说明，科学素养是一个重要而富有生命力的概念，值得我们不断地加以关注和研究。



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[1] 2061为下一次哈雷彗星经过地球的时间。

[2] 所谓当代情景，即是指当时的社会、经济、文化特别是科学技术的发展程度和水平。

[3] 偏见在这里是一个中性的词，即每个人的看法和判断都有主观性，都受到一定利益考虑的影响。