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1979年，在米勒的建议下，美国首次在公民科学素养调查中按照公众科学素养的三个维度（公众理解科学研究过程、学科中基本的科学概念和命题、涉及科学技术的当代政治问题）编制试题，并在其后两年一次的调查中一直利用这一模型进行公民科学素养调查。1989年，米勒等将这三个维度表述为：(1)掌握足以阅读报纸和杂志上相互竞争观点的基本科学术语；(2)理解科学探究的过程和本质；(3)理解科学技术对于个体和社会的影响。因其长时段稳定性和国际可比性，这一调查方案一直被使用至今。

1992年，经国家统计局批准，中国科协正式组织了我国第一次“中国公民对科学技术的态度抽样调查”。此后，中国科协分别在1994年、1996年、2001年、2003年、2005年、2007年、2009年进行了公民科学素养调查。一方面，这些调查根据米勒的模型，从“科学知识”、“科学方法”、“科学与社会之间的关系”三个方面，考察公众的科学素养；另一方面，这些调查也考察了公民获取科技信息的渠道、对科学研究人员的看法、对科学技术发展的看法、对科学技术的评价和态度等内容。

国务院于2006年颁布的《全民科学素质行动计划纲要（2006－2010－2020年）》提出，“公民具备基本科学素质一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。”这一文件对科学素养的解读中，科学知识、科学方法、科学思想大致对应米勒模型的三个维度，而科学精神、处理实际问题的能力、参与公共事务的能力则是新增加的内容。这一解读被称为“四科二能力”模型。虽然米勒的模型主要针对18岁以上公民的科学素养调查，但一些学者也将这一模型用于青少年科学素养调查中；而“四科二能力”模型也对青少年科学素养调查的内容产生了一定的影响。下面分三个时间段对2000-2014年基于米勒模型的青少年科学素养调查项目加以简要介绍。

（一）基于米勒模型的科学素养调查：2000-2004 年

2002年，韩克茵参照公民科学素养的调查内容编制调查试题，对甘肃省五个地州12所中学的877名初二学生进行了科学素养调查①。调查内容包括科学基本观点、获取科学信息的渠道和手段、使用信息技术、对科学的社会价值的认同程度。在“科学基本观点”方面，调查结果表明：在一些知识层次浅、相对容易的科学知识上，回答正确率较高；而对于有一定难度、需要阅读更多的书刊获取的科学知识，回答的正确率较低。在“获取科学信息的渠道和手段”方面，学生参加校外科技活动的比例非常少：经常去图书馆的仅有27.6%；经常去青少年科技活动场所的只有14.3%；经常参加科技活动的只有13.9%；参观博物馆的只有10.7%。在“使用信息技术”方面，只有40.6%的学生回答学校有电脑，只有7.9%的学生回答家里有电脑，而使用教育软件学习功课的学生只有45.2%。在“对科学的社会价值的认同程度”方面，只有9.24%的学生羡慕工程技术人员，只有9.5%的学生羡慕科学家。显然，这一调查没有包含“基本科学方法”这一维度的内容。

2003年，黄国雄按照公民科学素养调查的内容，在湖南株洲一所中学随机抽取1823名学生进行了科学素养调查②。“基本科学知识”这一维度包括科学术语和科学观点两个方面，了解全部5个基本科学术语的学生为“了解基本科学术语的学生”，占全部学生的39.8%；答对9道基本科学观点题中的6道及以上的学生为“了解基本科学观点的学生”，占全部学生的86%；既了解基本科学术语、又了解基本科学观点的学生为“了解基本科学知识的学生”，这类学生占全部学生的35.9%。“基本科学方法”这一维度包括一个对比法问题和一个概率问题，两个问题都回答正确的比例约为69.1%。“科学与社会之间关系”这一维度，认为算命完全不科学，从来不读算命、占卜方面的书籍、杂志或报纸，并且能够正确回答被辐射过的牛奶经过煮沸后不可以安全饮用的学生为“基本了解科学与社会之间关系的学生”，占全部学生的34.6%。综合以上三个方面的结果，具备基本科学素养的中学生的比例为11.1%，大大高于2003年公民具备基本科学素养的比例（1.98%）。

黄国雄考察了中学生科学素养的性别差异后发现：在“了解基本科学知识”方面，男生比女生高出11.1%；在“了解基本科学方法”方面，男生和女生的差异很小；在“了解科学与社会之间关系”方面，男生的比例（38.7%）略高于女生（31.4%）。综合来看，男生具备基本科学素养的比例比女生高6.93个百分点。在公民科学素养调查中，具备基本科学素养的男性也略高于女性。

（二）基于米勒模型的科学素养调查：2005-2009 年

2006年，卢春等参照我国公民科学素质调查中所使用的指标体系，并考虑中学科学课程标准对科学素养的解释，从科学知识、科学研究过程和方法、科学兴趣、科学精神、科学价值观五个方面，编制了《南昌市中学生科学素养调查问卷》，从科学知识、科学研究过程和方法、科学兴趣、科学精神、科学价值观五个方面，对南昌市318名高二学生的科学素养进行了调查③。从内容看，这一测评框架中的“科学知识”、“科学研究过程和方法”、“科学价值观”大致对应于米勒模型的三个维度，并增加了“科学兴趣”和“科学精神”两个要素。

在科学知识（“基本科学概念”）方面，高中学生在10道科学概念试题中的平均正确率为82.4%，性别差异很小；在科学方法（“科学研究方法与过程”）方面，正确回答对比法问题的学生只占50.3%；在科学与社会之间的关系（“科学价值观”）方面，有68.5%的学生不相信算命，85.6%的学生基本同意或完全同意“科学技术使生活更方便、舒适和健康”的看法；在科学兴趣方面，69.9%的学生对克隆技术等新名词很有兴趣，49.7%的学生对科技新闻和话题很关注；在科学精神方面，59.7%的学生在实验中有实事求是的精神，83.8%的学生在小组实验中有团队合作精神。

2009年，关婉君参照基于米勒模型的科学素养调查问卷，并结合我国中学的课程目标和中学生的实际情况，自编问卷，从科学基本概念和原理、科学研究过程与方法、科学与社会之间的关系三个方面，对广州市四所中学的1400名初中生进行了科学素养调查④。调查内容包括科学基本概念和原理、科学研究过程与方法、科学与社会之间的关系三个方面。

在“基本科技知识与原理”方面，利用26道基本科学观点的试题考察学生的理解情况，发现初中生对贴近生活实际的基本科学观点的回答正确率较高（超过85%），而对与日常生活较远的问题，则回答正确率较低（不足50%）；利用4道题考察学生对基本科学术语的了解，发现只有35.4%的学生能全部回答正确。

在“研究过程与方法”方面，只有5%的学生能够正确回答对“科学研究”一词的理解（低于2005年广东公民对科学研究的理解比例），在回答“如果实验中学所做的结果与书本上的结论不一致时”，88.7%的学生回答“重复试验遵照原因后，如实写入实验报告”。

（三）基于米勒模型的科学素养调查：2010-2014 年

2010年，教育部和科技部联合开展中国青少年科学素养监测调查，课题组编制了初中生问卷、小学生问卷和家长问卷三套问卷。学生问卷的设计按照米勒模型的三个维度设置，包括填空题、单选题和多选题三种题型，其中，填空题用于了解学生的基本情况；单选题用于考查客观性内容，采用判断题、连线题、排序题等；多选题主要考察学生的主观性表达和认识，如学生对一果多因的判别、对科技现象的多元解读、个性化的认知体验等。

2011年，顾长明利用课题组的调查问卷，对江苏省连云港市518位小学生和766位中学生进行了科学素养调查⑤。调查结果表明：（1）对于基本科学知识，学生回答贴近生活实际的问题的正确率超过90%，而回答与日常生活较远领域或抽象内容的问题的正确率不足50%；（2）对于基本科学方法，只有9.8%的学生能够正确回答变量控制的问题，只有12.8%的学生能回答探究分析的问题，反映学生对科学探究的理解和运用比较薄弱；（3）对于科学与社会之间的关系，一方面，有78%的中学生和69.2%的小学生回答不相信“求签算命”，另一方面，在回答“如果有人根据‘求签算命’的结果说你最近将有灾难”的态度时，有65.9%的初中生、35.9%的小学生认为应该“多加小心”，说明学生对迷信的主观态度与实际行为存在着不一致的现象。

2014年，中国青少年研究中心组织实施“中国青少年科技创新状况研究”课题，并对8个省市的4000多名中学生和大学生开展了“中国青少年科技创新状况”问卷调查，其中包含科学素质的调查。课题组从对科学知识的了解、对科学方法的理解、对科学与社会关系的态度三个方面调查青少年科学素质。其中，“对科学知识的了解”包括科学概念、科学原理的了解、科学了解三个方面。调查结果表明：在科学概念方面，30%的青少年能正确理解“分子”概念，61%的青少年理解“DNA”概念；在科学原理方面，82%的青少年了解传统水银温度计的工作原理，78.3%的青少年了解电脑软件的工作原理，63.5%的青少年了解微波炉和电磁炉的工作原理；在15道有关科学观点的判断题中方面，85.5%青少年知道“吸烟容易导致肺癌”这一观点是正确的，只有40.9%的青少年知道“激光是由汇聚声波而产生的”这一观点是错误的，只有39.9%的青少年知道“抗生素能杀死病毒”这一观点是错误的。

调查从对科学方法的理解包括对“科学研究”的理解和对对比试验的理解两个方面调查青少年对科学方法的理解。调查结果表明：61%的青少年能正确回答关于科学研究的问题，有45.2%的青少年能正确回答对比实验的试题。

调查从对科学与社会关系的态度主要考察了青少年有无迷信行为的情况调查青少年对科学与社会关系的态度。调查结果表明，65.4%的青少年有过至少一种迷信行为。具体来说，36.4%的青少年有过“烧香拜佛”的行为，31.5的青少年相信星座，13.7%的青少年有过“挑选黄道吉日行事”的行为，12.8%的青少年有过“找人算命”的行为，有10.9%的青少年有过“求签解签”的行为。

（四）对基于米勒模型的科学素养调查结果汇总

综合以上调查结果可以发现，在各类期刊中发表的青少年科学素养调查项目中，除了顾长明开展的调查外，基于米勒模型的青少年科学素养调查大多是针对初中生和高中生的。表1列出了几个主要的调查在米勒模型各个维度所得到的调查数据。

由表中数据可以看出，由于调查对象不同，不同调查所得到的结论有较大的差异，有的几乎是矛盾的。下面分别对各维度的情况加以简要说明。

对科学知识的调查大多包括科学术语和科学观念两个方面。在科学术语方面，2003年黄国雄对株洲市中学生的调查结果表明，39.8%的学生了解全部5个术语；2009年关婉君对广州市的初中生的调查结果表明，35.4%的学生了解全部4个术语。在科学观念方面，2003年黄国雄的调查表明，86%的中学生答对9道基本科学观点题中的6道及以上；2006年卢春对南昌市318名高二学生的调查结果表明，学生在10道科学概念试题中的平均正确率为82.4%；2009年关婉君的调查结果表明，学生对贴近生活实际的基本科学观点的正确率超过85%，对与日常生活较远的问题的正确率不足50%；2014年中国青少年研究中心对全国青少年的调查结果表明，学生在15道科学观点试题中，熟悉观点的正确率为75-85%，不熟悉观点的正确率为40%-60%。

科学方法的调查大多包括科学探究、对比实验问题、概率问题三个方面。在科学探究方面，2009年关婉君的调查结果表明，学生回答贴近生活实际的问题的正确率超过85%，回答与日常生活较远的问题的正确率不足50%；2014年中国青少年研究中心对全国青少年的调查结果则表明，学生在15道科学观点的问题中，熟悉观点的正确率为75%-85%，不熟悉观点的正确率为40%-60%。存在这么大的差异，是因为前者采用的问答题，后者采用的单选题。在对比实验问题方面，2003年黄国雄的调查结果表明，84%的高中生能正确回答对比试验问题；2006年卢春的调查结果表明，50.3%的高中学生能正确回答对比实验问题；2011年顾长明对江苏省连云港市小学生和初中生的调查结果表明，只有9.8%的学生能够正确回答变量控制问题；2014年中国青少年研究中心的调查表明，45.2%的青少年能正确回答对比实验问题。这里存在的差异除了调查对象不同外，还因为考察对比实验方法的问题情境不同。

对科学与社会之间关系的调查主要包括对迷信的态度、迷信行为、对科学作用的认识等。在对迷信的态度方面，2006年卢春的调查表明，68.5%的高中生不相信迷信；2011年顾长明的调查表明，78%的初中生不相信迷信。在迷信行为方面，2011年顾长明的调查表明，65.9%的初中生在遇到灾祸预测时会出现动摇；而2014年中国青少年研究中心的调查表明，65.4%至少有一次迷信行为。

根据米勒模型，科学素养包括科学知识、科学方法、科学与社会的关系三个维度；然而，除这三个维度的内容外，我国公民科学素养调查和青少年科学素养调查还考察了公民或青少年的科学兴趣、科学态度、科学精神。显然，米勒模型的三个维度不能满足青少年科学素养调查的要求。

①韩克茵：《中学生科学素养的调查与分析》，《甘肃教育》2002年第3期。

②黄国雄：《中学生科学素养调查报告》，《株洲工学院学报》2014年第18卷第6期。

③卢春、周玲、万永红：《南昌市高中生科学素养现状调查报告》，《社会工作》2007年第4期下半月。

④关婉君：《广州市初中生科学素质调查评估》，《科技管理研究》2010年第14期。

⑤顾长明：《中小学生科学素养发展的实证研究----基于江苏省连云港市的监测数据》，《教育测量与评价》2014年第5期。

作者：李亦菲 周立军

来源：节选自《科普教育蓝皮书：中国科学教育发展报告（2015）》（主编：罗晖 王康友；社会科学文献出版社）调查篇《青少年科学素养调查（2000-2014年）》