李大光

公眾的科學素養(yǎng)是衡量國家科技發(fā)展水平的重要因素之一，國際上關于公眾科學素養(yǎng)概念與內涵經歷了長達半個多世紀的討論，本文有關科學素養(yǎng)的概念、維度、標準，以及社會調查方法的確定，展示了國際相關領域的發(fā)展歷程，也為制定與國家整體發(fā)展趨勢相適應的中國公眾科學素養(yǎng)基準提供參考。

公眾的科學素養(yǎng)（Public Scientific Literacy）是關于公眾理解科學的重要研究領域，也是科學家和教育家一直關注的話題，學術界和科學傳播界對科學素養(yǎng)的研究至1980年代達到了頂峰。公眾理解科學的研究不僅僅限于對科學素養(yǎng)概念和定義的解釋，也不限于調查指標體系的研究和實驗，更不限于各個國家公眾科學素養(yǎng)的比較研究，相關學術研究對科學教育和社會傳播領域也產生了巨大影響，進而導致教育界和媒體的科學傳播模式發(fā)生改變。公眾科學素養(yǎng)的提升更是人類文明進程的重要一步。

關于“科學素養(yǎng)”的討論與發(fā)展

對任何社會現象、文化現象研究，一般都是學者首先對某一個社會群體的隱性或者顯性現象進行觀察，然后提出一種或者幾種概念。這些概念經過長時問學者的討論，逐步形成多數人認可的概念，這樣的概念由術語作為象征符號。但是，社會學研究是在社會和文化的特定語境中進行的，因此，社會學家、文化現象研究學者一定會受到其生活語境、教育背景和特定的政治文化環(huán)境的影響，從而影響其對某個術語所賦予的概念的形成?？茖W素養(yǎng)是近50年來，從事科學技術傳播、科學教育和科學哲學的學者關心和討論的題目。同時，由于各個國家的重視，幾乎成為一種口號。但是，由于各個國家特定的國情差異，甚至教育思想、科學傳播思想和政治制度的差異，對科學素養(yǎng)的解釋都是不同的。

現代對科學素養(yǎng)概念的討論始于1950年代末，起因是蘇聯的第一顆人造衛(wèi)星“Sputnik”發(fā)射成功，由此引發(fā)了美國關于科學技術教育危機、科學技術落后，以及公眾對科學技術的支持程度的擔憂。同時，日本等國家戰(zhàn)后的迅速發(fā)展，也引發(fā)了美國的擔憂。1960年，美國科學家沃特曼（Alan T.Waterman）認為：“科學的進步在相當大程度上取決于公眾的理解和對持續(xù)不斷的科學教育和研究計劃的支持?！?/p>

同一時期，在太空競爭的刺激下，美國人對本國下一代的科學素養(yǎng)水平開始擔憂，認為美國的后代在各種國際科學競賽中成績低下預示著未來美國人無法在科學技術的競爭中取勝。在此期間，美國的經濟地位受到新的國際形勢的挑戰(zhàn)，尤其是受到日本、韓國、新加坡、中國臺灣地區(qū)經濟發(fā)展的挑戰(zhàn)。美國人認為，美國的工業(yè)地位和經濟大國地位正受到威脅。另一個挑戰(zhàn)主要是美國科學和工程學研究基礎開始出現薄弱化趨勢。

在過去的長達半個世紀的科學素養(yǎng)概念與內涵的討論中，1970—1980年代處于概念漏斗（conceptual funnel）的中部，概念出現分散化趨勢。人們普遍認為，西方國家和其他某些國家對科學素養(yǎng)的關注和持續(xù)研究從1980年代初開始就未中斷過。在過去的40年時間內，討論科學素養(yǎng)問題的論文和文章呈現上升趨勢。從1974年到1990年，與科學素養(yǎng)有關的期刊論文、研究報告、會議論文、項目計劃文章、項目報告和期刊社論等各種文獻多達300多篇。

對科學素養(yǎng)概念的構建經歷了復雜和困難的認識過程。從赫德（Paul Hurd，1958）開始，到耶格爾（Robert E.Yager，1983）、德博爾（G.E.DeBoer.1991）、沙莫斯（M.H.Shamos，1995）、杜蘭特（JohnDurant，1992）以及米勒（Jon D.Miller，1992）等人的討論，“科學素養(yǎng)”這個術語的內涵出現了多元化解釋。南非學者勞克什（Rudiger C.LauRksch）對1960年代到1990年代這個術語的演變過程進行分析后發(fā)現，在“科學素養(yǎng)”概念化過程中受到多種因素的影響，其中最主要的因素就是學者的興趣，感興趣學者大概分為以下四種。

其一是科學教育家。這個群體對教育制度的本質、教學質量和改革感興趣。他們關注的是正規(guī)教育與科學素養(yǎng)之間的關系。

其二是社會科學家和輿論研究學者。他們關注的是公眾參與科學技術政策決策的能力，公眾獲得科學技術信息的渠道和信息流動的自由程度，公眾的科學知識程度和對科學的局限性的理解程度，以及公眾對科學技術發(fā)展的一般態(tài)度和對特別技術發(fā)明的特別態(tài)度等。

其三是科學社會學家和采用社會學方法促進科學素養(yǎng)研究的學者。這個群體的學者喜歡用社會學的方法研究科學知識的社會建構或者“語境中的知識”（knowledge in context）。他們研究日常生活中的個人對科學知識的解釋，科學信息與態(tài)度之間的關系，公眾對科學的理解的變化規(guī)律，以及分辨共識與個別科學觀點的差異等。

其四是非正規(guī)科學教育學者和科學傳播學者。這個群體大多數在科技館、科學中心、植物園和動物園、媒體等機構工作。這個群體強調的是為公眾提供各種機會，通過事物的展示和講解，報道和撰寫科學事件等解釋和教育的方式使公眾熟悉科學。

1983年，米勒在美國藝術和科學院出版的期刊《代達羅斯》（Daedalus）發(fā)表文章：“科學素養(yǎng)：概念及實證回顧”（Scientific Literacy：a conceptual and empirical review），從概念和經驗角度對科學素養(yǎng)概念進行審視，具有非常重要的影響。他認為概念的形成應該符合“當代形勢”（contemporary situation），當代的美國社會是“科學技術社會”。按照這個社會形態(tài)的需要，他提出科學素養(yǎng)的三個維度：科學的準則和方法；科學的主要術語和觀點；科學對社會的影響。在后來的研究中，他對這三個維度做了一些修改，并逐步建立采用社會學的方法進行測度的評估體系。米勒在這個領域的貢獻主要在于：在認真總結前人研究的基礎上，進一步確定了科學素養(yǎng)的定義和內涵。他1983年的文章不僅兼顧到科學素養(yǎng)的各種觀點，并對其進行融會貫通，同時提出了科學素養(yǎng)的多維性。他不僅確定了概念，而且在后來通過開放和定性研究確定了測度方法和題目。這是因為他比任何人都更敏感地意識到科學素養(yǎng)的社會維度和文化維度。米勒目前在這個領域仍然是得到普遍肯定的重要學者，一共有40個國家采用他的維度和指標，以及測試題目進行本國的公眾科學素養(yǎng)調查，他的貢獻是毋庸置疑的。

1989年，米勒在舊金山美國科學促進會（AAAS）年會上的發(fā)言中將科學素養(yǎng)定義為：“在某個社會中為滿足一些角色功能所需要的基本可以接受的知識和技能水平?！彼倪m應于美國社會的科學素養(yǎng)的定義得到普遍的接受和認可。

縱貫各種觀點，大概可以看出公眾科學素養(yǎng)的概念的形成是一個長期演變的過程，是一個歷史條件要求所導致的概念的討論，最后形成大家共識的過程。共識并不是說大家必須共同遵守一個標準，由于對科學素養(yǎng)這個術語進行定義的人目的和背景的不同，所賦予的概念和內涵也不同。從表面效度來看，科學素養(yǎng)的絕對定義要求每個人都具備科學知識、科學技術技能和對科學的支持態(tài)度。但是，要確定一個絕對的科學素養(yǎng)的定義的想法本身是不現實的。用米勒的話說，科學素養(yǎng)的目的取決于其將要發(fā)揮作用的社會語境，“其固有的特性與其應用的社會相一致”。如果“科學素養(yǎng)是由社會決定的”這個觀點是可以接受的話，那么，科學素養(yǎng)的定義將會因時代、地理區(qū)域（工業(yè)化地區(qū)或農業(yè)地區(qū)等）、社區(qū)人群和社會條件的不同而不同。

任何一個不認為社會是真空的人都會認識到這個問題，任何一個有效的定義和概念的產生及有效使用都是社會需要和長期討論自然形成的。

科學素養(yǎng)的概念與維度

米勒教授認為，科學素養(yǎng)是多維的概念（multi-dimensional）。界定科學素養(yǎng)的概念不是一門精確的科學，而是一種評價?？茖W素養(yǎng)應該被看作是社會公民和消費者所應該具備的最基本的對于科學技術的理解?？茖W素養(yǎng)的概念并不是指公眾對科學已經達到很好的理解程度，而是指一種基本程度。他認為，科學素養(yǎng)具有以下幾方面的內容：（1）理解基本的科學技術術語和概念；（2）理解對現實的設計進行科學檢驗的過程和方法；（3）理解科學技術對社會的影響。

米勒的觀點是在總結其他重要觀點的基礎上形成的。其中，申（Benjamin Shen）的觀點具有重要價值。他認為，科學素養(yǎng)概念大致分為三類：一是實用的觀點（practical），就是能夠使用科學知識和信息解決自己日常生活的問題。他認為，這種觀點適合于發(fā)展中國家。目前，印度在根據這個觀點發(fā)展自己的科學素養(yǎng)教育。發(fā)達國家公民可以采用這個觀點發(fā)展消費者利益保護的素養(yǎng)教育。二是公民權利觀點（civic）。他認為，這是公民參與科學決策議題的里程碑。在民主國家里，公民有權在獲得足夠的信息的基礎上，參與科學技術的決策，作為納稅人有權知道自己的錢的投資與產出的結果。這是民主國家民主決策的重要保證。三是文化的觀點（cultural）?？茖W是人類文化的重要成果，具備科學素養(yǎng)的公民應該理解。他認為，雖然這種素養(yǎng)僅限于一小部分人，但是，這仍然是很重要的，不可忽視的。任何一個國家中都要有一部分這樣的輿論領袖和決策者。

米勒的關于公眾科學素養(yǎng)的三維模式提出后引起爭論。爭議比較小的是第一維：科學知識（由科學術語和科學基本觀點構成）。這也是目前國際比較僅有這個領域的數據的主要原因。第二維是對科學方法的理解程度。參與討論的各國學者認為，科學方法受到各個國家的文化，尤其是傳統(tǒng)文化和地方知識的影響，對于科學探究的途徑也不盡相同，并不能僅僅用西方主流觀點替代世界各種文化中可能有價值的認識世界的方式。最有爭議的是第三維，即科學對社會的影響。在米勒“美國1990年公眾理解科學技術狀況”的調查中，將科學知識中有關電腦軟件、輻射和抗生素等知識分離出來進行分析，獲得科學技術對社會的影響的理解程度。但是，在后來調查過程中逐步演變?yōu)閷Ψ强茖W和偽科學的信息的識別能力測試。很多國家學者認為，這種識別能力與對科學技術的理解沒有必然聯系。

在目前國際關于公民科學素養(yǎng)的主要四個觀點（民主的觀點、經濟的觀點、文化的觀點、實用的觀點）中，米勒設計的明顯是適合西方發(fā)達國家使用的指標體系。他的“公民義務科學素養(yǎng)”（civic scientific literacy）概念，即公民在參與科學技術決策和含科學議題的公共政策決策中所具有的義務和責任。這個概念符合他提出時的基本思想，即科學素養(yǎng)內涵應該符合“現代形勢”，符合西方發(fā)達國家已經進入科學技術社會（todays scientific and technological society）的社會形態(tài)特征，以及美國的政體性質和科學決策民主化的制度要求。

公眾科學素養(yǎng)的基準如何確定

1989年，美國科學促進會提出“2061計劃”（Project 2061），計劃的主要報告是《面向全體美國人的科學》（Science for All Americans）。兩位科學家拉瑟福德（James Rutherford）和阿爾格倫（Andrew Ahlgren）認為，美國的科學技術教育落后于其他國家，對美國超級大國的地位形成了威脅。他們起草了美國科學技術教育改革的報告，以哈雷彗星下一次飛臨地球的2061年為改革實行計劃日期，命名改革計劃。從1985年提出改革計劃到2061年的77年時間內，用整個一代人的時間，將美國公眾的科學素養(yǎng)提高到世界最高水平。

這個報告同時也是2061計劃的主要綱領性文件。在這個報告中，作者以未來的發(fā)展情況和未來的工業(yè)化發(fā)達社會的需求為基礎提出了科學素養(yǎng)的概念。報告援引了美國在歷次科學技術競賽中的落后地位，再次強調：“除非公眾對科學、數學和技術具有基本理解，掌握了科學思維習慣，否則公眾終生提高科學技術潛力是不可能的。沒有具備科學素養(yǎng)的公眾，更為美好的未來是沒有指望的?！?/p>

美國科學促進會的著名學者建議使未來的公民通過學校教育對“科學、數學和技術的事業(yè)”獲得廣泛而完全的了解。他們認為，一個具備科學素養(yǎng)的公民，應該“了解科學、數學和技術是人類共同的事業(yè)，認識它們的長處和局限性；理解科學重要的概念和原理，熟悉自然世界并承認其多樣性和統(tǒng)一性；能夠運用科學知識和科學思維方式考慮和處理個人和社會的問題。”

《面向全體美國人的科學》所建議的是，所有參加課程學習的人達到對科學的本質（科學的世界觀，科學的探究精神，科學的事業(yè)），技術的性質（技術與科學，設計與系統(tǒng)，技術的問題）以及數學（規(guī)律和關系，數學、科學和技術，數學探究）的全面了解的程度。課程改革將科學課程設計為12部分：（1）科學的本質；（2）數學的本質；（3）技術的本質；（4）自然環(huán)境；（5）生存環(huán)境；（6）人類機體；（7）人類社會；（8）被改造的世界；（9）數學世界；（10）歷史視角；（11）通用概念；（12）思維習慣。

在“自然環(huán)境”中涉及宇宙、地球、構成地球的力、物質的結構、能量的轉換、物體運動和自然力。在“生存環(huán)境”課程中，有生命的多樣性、遺傳、細胞、生命的相互依存、物質流和能量流，以及生命的進化等內容。在“人類機體”中，包括人類的特性、人的生長、人體系統(tǒng)的基本功能、人類的學習，以及身體和精神的健康等?！叭祟惿鐣眱热萆婕拔幕瘜π袨榈挠绊?、群體行為、社會變革、社會的協(xié)調平衡、政治和經濟體制、社會沖突和全球社會系統(tǒng)等。“被改造的世界”涉及人類農業(yè)、材料與制造、能源和利用、交流和信息處理，以及保健技術。“數學世界”中不僅包括常規(guī)的數和形，還有符號間關系、形狀、不確定性，以及推理等。在“歷史視角”方面，包括“地球中心論”的改變，天人合一，物質與能量，時間和空間的關聯，大陸板塊的運動，火的認識，原子的分裂，對生命多樣性的解釋，以及發(fā)現細菌等。在科學、數學和技術的整個教育課程中，整體貫穿了系統(tǒng)、模型、恒定與變化、規(guī)模等科學技術中通用的概念。

在這個報告中，科學素養(yǎng)包括科學態(tài)度和科學技能（思維的習慣），報告認為，科學教育應該培養(yǎng)好奇心、對新觀點的公開接納和懷疑精神等科學態(tài)度。應該培養(yǎng)公眾用積極批判但不是對抗的方式看待科學的價值。科學的基本技能中應包括諸如計算機和計算器的使用、計算和估算、操作與觀察、交流，以及批判和反應等能力。

“2061計劃”對世界的科學技術正規(guī)教育的改革具有重大影響。雖然其改革內容主要是從4歲幼兒到12年級（高中3年級）學生的正規(guī)科學技術教育，但是，美國非正規(guī)教育的專家同時也認為可以作為大眾科學素養(yǎng)的基準。因此，其科學技術教育內容逐步進入到科學傳播領域，比如作為媒體和社區(qū)的科普活動中傳播科學知識的參照版本。

為了有效地實現美國科學技術教育改革方案，美國科學促進會組織科學家和教育家共同制定了《科學素養(yǎng)基準》（Benchmarks for Science Literacy），以幫助教育家和科學教師設計從幼兒園學前教育到12年級（K—12）的科學教育課程。這本書幫助讀者更好地理解課程改革的意義以及《面向全體美國人的科學》中提出的科學素養(yǎng)目標，同時清晰地闡述了科學重要觀點之間的相互關聯以及在各個不同的教育階段應達到的目標。為達到科學素養(yǎng)基準的K—12步驟。將K—12分為四個年齡段（K—2，3—5，6—8，9—12），在每一階段都需實現一定基準學習目標，以促進全體公民的科學素養(yǎng)的提高。

“2061計劃”的基準出臺后，米勒在設計科學素養(yǎng)知識部分時選取2061計劃“基準”中的120個知識概念進行了復雜的“項目反應理論”（IRT）實驗。該理論基于這樣的假定：所有受訪者都可以根據其在被調查領域的知識水平進行排序。所以，IRT的構想是：對某個知識項目的反應將會形成一條項目一反應曲線，這條曲線是對每個項目的反應的概率分布。項目一反應曲線表明，在某個題目上，知識水平很低的人中，幾乎沒有人能回答這個假設性問題；而知識水平很高的受訪者中，大多數人都能回答同樣的假設問題。米勒運用BILOG-MG程序計算出三個獨立的IRT參數（一個難度參數、一個區(qū)分度參數和一個猜測度參數），以此來區(qū)分不同主題的知識水平。這個難度系數適合工業(yè)化國家的社會形態(tài)和公眾的知識程度。在經過社會學預調查實驗后，確定其中的16道知識題目可以用于公眾科學素養(yǎng)中科學知識部分的調查。在其后的各國的調查中，逐步形成9道題。目前。世界共有40多個國家采用這些調查題進行本國公眾的科學素養(yǎng)調查。提供調查數據的國家的排名在兩年一次的《美國科學與工程學指標》（American Science&Engineering Indicators）第七章“公眾對科學技術的理解與態(tài)度”（Public Understanding of and Attitudes Towards to Science and Technology）中發(fā)布。

中國正在制定“中國公眾科學素質基準”，在制定的過程中，要經歷這樣幾個階段：（1）長時間的學術界的討論，形成學術共識；（2）在共識的基礎上設計理論；（3）在理論的基礎上設計“基準”；（4）為完成“基準”而設計執(zhí)行計劃，包括長期的和短期的；（4）在設計科學素養(yǎng)調查維度和指標時，必須考慮國情。中國要在2020年達到“小康社會”，制定能夠有針對性的促進本國公眾提升科學素養(yǎng)的“基準”十分重要。但愿不久將來，中國有自己的“公眾科學素養(yǎng)基準”，穩(wěn)步提升本國公民的科學素養(yǎng)，使其與國家的整體發(fā)展趨勢相適應 。