非正式环境中的科学学习及其评价模型建设

　在终身教育的背景下，发生在非正式环境中的科学学习逐渐受到国内外研究者们的重视。相比课堂上的科学课程的学习研究，目前国内关于非正式科学学习的研究还处于起步阶段。欧美研究者对于非正式环境中科学学习的目标、特征以及评价做了系统研究，本文主要通过梳理文献概述非正式环境中所关注的结果的种类及其评价，为我国的相关研究提供资源，为我国在此领域的研究提供借鉴。 　　[关键词]非正式环境;科学学习;结果;评价 　　[中图分类号]TH132[文献标识码]A[文章编号]1005-4634（2015）02-0014-03 　　科学对于人类生活的重要性不言而喻。学习不仅仅是知识的获得，还是一种社会历程，科学家会因为新证据的发现不间断的更新科学知识使得科学学习更加复杂，它的发生不应该局限于学校、培训机构。以往片面地重视通过学校里的科学课程增进学生的科学知识和科学理解，往往忽略了存在于非正式环境中的隐性科学知识。为此欧美研究者成立了非正式科学研究协会，通过研究在非正式环境中有可能产生的学习结果以及如何评价这些学习结果，来识别良好的科学学习经验的来源。 　　1在非正式环境中科学学习结果的范围 　　至今，相关领域的研究者发现许多可测量的学习结果。同一层次水平上的结果可能被分为：认知（知识和理解）、情感（态度和理解）、社会交际能力以及具体的物理行为。Rickinson通过大量实证研究认为有更深层次的结果，如在户外冒险活动中能积极影响青少年的态度、信念和自我认知（自立、自信、自尊）的一系列学习结果[1]。 　　以上描述了非正式环境中可能产生的学习结果，但由于一些因素的限制无法深入了解非正式科学学习，大量潜在的结果是观察不到的。本文主要借鉴了美国国家研究理事会的观点，认为非正式环境中的科学学习有六种学习结果[2]，主要如下：（1）产生经验、兴趣与动机学习;（2）理解科学知识;（3）验证科学推理;（4）在学习过程中能够积极反思科学;（5）参与科学活动，并使用科学语言工具的能力;（6）发展科学学习者的自我认同能力。 　　在非正式环境中，这六种结果关系紧密，随着参与科学学习活动的深入层层递进。身份认同作为一种特殊的结果是值得再深入讨论的，一些关于身份的概念强调个人信念和态度，例如这些信念和态度通常用在何种程度上认可诸如“我对科学有种正面的情感”、“我可以成为一名优秀的科学家”之类的说法;其他关于身份的概念聚焦于通过对话和即时交互的其他特征来建立身份的方式，这些交互将参与者定位在特定情境的角色中和可获得的身份地位上。后者被广泛认为经历了一个特殊的阶段，学习者参与到科学活动中，从刚开始的感觉（相对不稳定）过渡到形成一定的态度和价值（稳定一点）再发展到树立信念（非常稳定）。研究者们认为从这个维度上来说，身份认同是一个重要的情感结果，在特殊的学习环境和经历中主要包括经历个人心理的发展、社会技能的熟悉、知识的掌握这一阶段。同时研究者们主张非正式学习中有可能产生的身份认同和相关的情感结果不应该简单的从认知或者技能分离出来，而是两者相结合进行分析。发展科学学习者的身份认同与其参与的科学活动密切相关，如博物馆环境中学习者的身份建构，Rounds[3]认为学习者即使没有全心全意欣赏展品，只是有限地注意到一部分，但是毫不影响学习者的身份认同，因为非正式环境提供了一个不用深度认知参与的特殊领域也能参与身份建构的机会。Hull and Greeno[4]描述了一个电路板工厂工人的身份变化，这些变化随着其在工作场所长期接触的新符号特征、交流方式、管理系统以及个人认识而不断变化。 　　2评价非正式环境中科学学习所面临的挑战 　　评价通常被认为是用来测评个体是否掌握了某一项技能或者知识的一种手段，在学校环境中，大体上使用考试和测验来判断个体学习的成效。在非正式环境中，如何有效评价参与者的学习成效？与学校测评又有何不同？面临什么样的挑战呢？ 　　首先，发生科学学习的非正式环境是多样化的，如博物馆、科技馆、水族馆等非正式场馆;其次，参观博物馆和其他经过设计的非正式情境，这些活动都比较短暂和孤立，将一次参观的效果从促进正态的学习结果的总体因素中分离开来比较困难;再次，这些环境中发生的科学学习都是在参观过程中出现的，并且是事先无法预定的。这就使得人们很难系统控制情境中的参与者在活动过程中的参与度以及他们是否掌握预期目标。而且在非正式环境中进行科学学习的参与者所获取的学习结果受到性别、年龄、家庭情况、教育水平等各种因素的影响，这也需要长时间的了解和探究。 　　人们通常鼓励非正式环境中的参与者利用情境中可获得的资源来达成其学习结果。如果单独评估个人的表现那就低估了其他因素在非正式科学学习活动中所起到的作用，因为它没有考虑到环境中的物质材料和人类创造的资源，同时在学习过程中起着合作和问题解决作用的同伴角色也是不容忽视的。 　　尽管对结果的评价存在困难，但是欧美研究者已经开始着手并成功地克服了这些困难而做出了很多有价值的工作。作为一项整体工作，对非正式环境中学习的评价采用了多种教育和社会科学方法来记录数据，包括问卷调查、结构化和半结构化访谈、小组讨论、参与观察、日志、出声思考、视觉记录、录影和录音等方法。 　　3开发合适的评价 　　3.1评价的三个标准 　　开发评价方法的第一步是确定预期的学习目标。在非正式环境中，首先要确定目标群众即学习者，但不能简单的采用人口统计学的方法，同时要理解目标群众在非正式学习环境中有可能带来什么样的知识、技能和信念。事实上，确定结果和目标群众在评价过程中是最具挑战性的任务，因为它要求深入理解目标群众过去相关的非正式经历以及在将来的非正式经验中有可能获得的能力。 　　一旦学习目标和目标群众确定了，接下来就是设计测量这些目标的方法，学者们根据大量实验提炼出评价方法的三个标准。首先，评价过程中必须陈述科学活动设计者预期想得到的结果，评价不仅要指出认知结果，还必须指出非正式环境能有效促进参与者智力、态度、行为、社会参与等能力的范围，可以参考上文所提到的美国国家研究理事会提出的六种结果;其次，评价方法应该与参与者经历的种类相符合，即非正式情境中采取的任何评价活动 都不应当削弱有效学习的特征;第三，使用的评价必须是有效的，能够测量预期设置的目标或者结果。总之，评价方法必须捕捉到目标群众可能经历的所有学习范围，并且根据学习经验的本质特征，以正确可靠的方法证明学习的确发生过。Goldman[5]等研究者针对青少年设计出一种在线互动教育游戏：“狼的追逐——玩中学”（WolfQuest），即参与者只有了解狼的生活环境及行为特征才能打败狼，为此想获胜的参与者就必须学习相关知识。这款多人在线游戏的设计者根据学习目标使用在线问卷调查，在不打扰参与者参与的基础上搜集数据进行评价，正是体现了以上三个标准。　　3.2评价方法的多样性 　　为了使不同的评价方法论和数据搜集方法有意义，研究者必须考虑到研究什么（本体论）、怎样研究（认识论）以及为什么研究（价值论）这三个问题，这个思路能够间接反映情境、课程、教育学和非正式环境下的科学学习的相互关系。本文主要从几个案例来呈现在非正式环境中科学学习评价方法的多样性。 　　研究者们在设计非正式科学学习经历时，通常使用一种被广泛认为是“黄金标准”的随机分配原则。Lebeau及其同事[6]组织中学生到科学研究中心参观，前提是给学生预设了目标，在目标设定的情况下学生展开自主学习。27所中学学生被随机分配到三个实验组，提供给第一个实验组一副地图让他们自己参观科学中心;给第二个实验组一副地图和一个工作单活动表，他们会被问及哪三个地方是他们最想看的，哪两个地方不感兴趣以及哪个地方是想驻留时间最久的;为第三个实验组提供一副地图和工作单，但是要求学生在参观过程中提出一个问题。三个组的学生们完成了一份前后测的调查问卷，研究者在活动结束后使用随机的、前后测的评价方法发现在参观科学研究中心之前，为学生们提供科学研究中心环境、展品等相关信息后，会严重影响学生在参观中所表现的好奇心强度，同时证明目标设定对学习者在参观学习环境中能起到很好的维持探究和反思的作用，这与上文提到的评价三标准相契合。 　　非正式科学研究者经常在自由选择的学习经验中使用话语分析法研究文字话语来获得个体认知过程的深度理解。Leinhardt、Tittle和Knutson[7]调查了日记作为一种记录学习经验的工具在博物馆参观中获得的意义的研究。目标群众是15名成年人，他们可以自由选择、带着目的性参观任何博物馆，要求在参观结束后尽可能记录3～5页关于参观的经历。邀请专家研读5遍日记，根据参观的目的、环境的影响和认知过程进行编码。通过大量的叙述性分析可以发现由参观者在日记中所表现出来的对科学的理解依赖于参观的目的、参观的环境以及他们自身的认知过程。 　　在非正式环境中，聚焦于评价的实践研究通常依赖于活动期间的视频和音频记录，这些记录稍后被进行分析以作为证据来证明某些技能，比如提问、说明、推理、解释、争论以及将概念、方法或推测运用到新的情境之中。Meisner 和 Hindmarsh [8]对录像的一些片段进行了研究，揭示展览是以何种方式鼓励特定形式的合作式参与、建模以及和陌生人之间的交互。研究者使用录像分析探究了一系列有关学习者是如何理解自然和物质世界的行为，这些行为包括与物质之间的交互以及向他人展示如何去做一件事。Stevens[9] 以及他的同事使用了博物馆地面上的视频注释系统来促使参观者去反思自己及他人是如何与一台交互式科学显示器进行交互的，同时对他们的活动与反思进行视频追踪以供其他人进行探索和讨论，这些追踪可以作为后续对学习进行互动分析的数据。 　　4结语 　　尽管在非正式学习领域中人们对什么是最重要的结果以及什么是最合适的评价方法存在多种不同的看法，但是对非正式学习结果性质的一些核心假设基本达成了一致。上文提到了六种学习结果，覆盖了众多的用以研究和理解个人学习的方法，它们从关注于认知和概念变化的方法延伸到最关注参与和身份变化的方法。 　　在评价科学学习前，研究者和实践者应当问自己：评价机制与环境中的学习活动在相关方式上是否都具有相似性？情境中的学习者是否已经具有足够的机会来学习并展现预期的结果？这两点不明确的话，很难对学习者已经学到什么或者是非正式环境促进科学学习的有效性做出合理推断。 　　参考文献 　　[1] Rickinson M，Dillon J，Teamey K.A Review of Research on Outdoor Learning.[C]//London：National Foundation for Educational Research and King’s College London，2004. 　　[2] Bell P B. Lewenstein A W ng Science in Informal Environments： People，Places， and Pursuits[M].Washington DC： The National Academies Press ，2009：14-17. 　　[3] Rounds， J. Doing identity work in museums[J].The Curator， 2006，（2）： 133-150. 　　[4] Hull G A， Greeno J G. Identity and agency in nonschool and school worlds. In Z. Bekerman， N. Burbules， and D.S. Keller （Eds.）.Learning in places：The informal education reader[M]. New York： Peter Lang， 2006：77-97. 　　[5] Schaller D，Haley Goldman K， Spickelmei，G. Museums and the Web [M].Toronto： Archives& Museum Informatics ，2009.