徐海鹏 陈云奔 李天卓 | 科学教育中的科学资本：国外研究的现状与启示

作 者 简 介

徐海鹏

哈尔滨师范大学教育科学学院博士研究生，讲师

陈云奔

哈尔滨师范大学教育科学学院教授，博士生导师，英国诺丁汉大学教育学院访问学者，本文通讯作者

李天卓

哈尔滨师范大学教育科学学院

摘   要

科学资本理论以布迪厄资本理论为基础，以阿奇尔正式提出科学资本概念为标志，科学资本在教育领域的研究正式开始。科学资本理论模型涵盖科学相关的文化资本、行为与实践、社会资本三个方面，体现出整合性、丰富性、预测性、传递性四个特征。科学资本作为阐释学生科学职业理想塑造与进行科学学习的重要依据，日益成为国外科学教育研究中的核心方向。相关研究在不断明晰科学资本理论构成维度与特征的基础上，努力揭示着科学资本的作用机制和实践模式，围绕着如何构建科学资本、重塑科学资本、测量科学资本与实践科学资本四个方面展开了卓有成效的研究，为我国科学教育研究与实践提供了启发。对比国外科学资本研究可以发现，我国相关研究存在着样本信息片面化、研究过程缺乏追踪、过于依赖定量分析等不足。基于此现状，建议将科学资本作为科学教育研究中的核心方向，开展大规模研究项目以掌握科学教育中的新趋势；不断创新研究方法，从一定的理论视角出发，运用适合的测量标准、方法、技术、验证等手段对科学资本的价值进行研究；发挥学校、家庭、社会三方面合力，丰富学生科学资本构建的方式；通过教师培训，理清科学资本实践核心要义，发挥教师在科学资本教学实践中的重要作用。

关键词：科学资本；理论构建；科学资本教学模式；科学教育

科学资本（Science Capital）理论源于布迪厄（Bourdieu）的社会学理论研究，以阿奇尔（Archer）正式提出科学资本概念为标志，科学资本在教育领域的研究正式开始。作为一种概念性工具，科学资本被用来捕捉个体与科学相关的资源或倾向性。在促进学生科学职业理想塑造为导向的背景下，科学资本理论研究不仅得到了长足的发展，也应用于具体的教学实践之中。最早运用科学资本理论进行实证研究的ASPIRES项目表明，科学资本不仅影响着学生科学职业理想的塑造，同时也影响着学生科学自我认同、科学学习兴趣等方面。

科学资本作为阐释学生塑造科学理想与进行科学学习的重要依据，得到了世界范围内学者的广泛关注，在理论与实践层面开展了相关研究。在我国，有学者从理论层面对科学资本的内涵及构成维度进行了系统性的界定，认为构建科学资本有助于学生在科学教育和职业发展方面取得优势，科学资本理论为科学教育发展提供了新的视角。在实践层面，相关研究关注到了科学资本对不同区域、不同群体的科学职业理想与科学兴趣的影响，如对我国西部107所学校九年级学生科学职业理想的影响研究，对北京、上海、江苏、广东15岁学生STEM职业期望的影响研究，对南京、泰州、龙岩5所小学和5所初中的四至六年级及七至九年级学生科学兴趣的影响研究，揭示了科学资本对学生科学职业理想及科学兴趣的中介作用及复杂作用机制。在国外，对于科学资本最权威的研究莫过于伦敦国王学院（King's College London）阿奇尔教授主持的ASPIRES研究项目。该项目不仅首次提出了科学资本理论，更在研究中量化了科学资本的测量内容，在运用科学资本来阐释学生科学参与与投入模式的基础上，将科学资本理论应用于学校及其他教育环境之中，从而开启了科学资本研究的序幕。此后，国外关于科学资本的研究不断深入，对科学资本理论的构建、完善、测量、实践等方面进行了多元化的研究。

科学资本在学生科学职业理想与科学兴趣培养中的重要作用及在科学教育领域中的不断实践，使得科学资本成为国外科学教育研究中的重要议题。鉴于此，本研究尝试对国外教育领域科学资本研究的进展进行回顾与分析，以期对我国的科学资本研究与实践有所裨益。

一、科学资本理论的建立与特征

在国外，越来越多的学生在后义务教育阶段正在“逃离科学”，这使得公众对提高学生科学参与率有着强烈的期待。基于此现状，许多研究在实证主义的引领下，通过不同类型数据的分析与讨论，指出了性别、种族、社会经济背景、资本等因素对提高学生科学参与率的影响。尽管长期以来人们一直在尝试干预和解决这一困境，但科学的低参与模式仍顽强地抵御着变革。在这种情况下，关于低科学参与模式现状的研究开始将关注点转向于资本因素，并由此进入关于资本因素的多维度研究阶段，而科学资本正是该研究阶段的产物。

（一）科学资本理论的建立

科学资本理论是建立在布迪厄资本理论基础之上的。资本是布迪厄社会再生产理论的重要组成部分，他将资本定义为社会中合法的、有价值的、可交换的资源，拥有这些资源可以让个体在特定的领域内取得社会优势。布迪厄在此基础上划分了资本的四种关键类型：经济资本、社会资本、文化资本和象征资本，指出这些资本与个体所处背景下形成的品性相互作用，从而在社会中形成特权或从属关系。资本在不同场域中发挥着不同的作用，在教育场域中，资本通过多种方式影响着学术成就和优势地位的再生产。

自布迪厄划分资本的类型以后，社会也无时无刻都在发生着变化。社会发展也影响着资本理论的继承与发展，人们意识到不能继续以一种不变的形式对资本进行描述，四种资本形式之间的重叠程度极易导致它们被同义化处理，对资本的形式有必要进行重新思考。尤其是在当代社会中，科学技术有了突飞猛进的发展并影响了文化领域的各个方面，资本不能仅仅与以人文为导向的经典文化相关联，而应更广泛地与科学技术及处理各种现实问题的能力相关联。同科学在当今社会享有很高的社会地位和文化地位一样，与科学有关的资源应被视为当代社会重要的资本形式之一，这不仅是因为它在当代社会中具有很高的象征价值和交换价值，也因为它在社会关系再生产中发挥着至关重要的作用。阿奇尔认为应超越布迪厄的资本概念所概括的以知识和技能为基础的个体化认知，从而以更广泛的视角来看待科学资本。即通过承认文化和社会资本的科学形式，对现有的资本概念进行有益的补充。基于此，科学资本被重新定义：科学资本不是一种单独类型的资本，而是一种用来整理与科学相关的各种经济、社会和文化资本的概念性工具，特别是那些有可能为个人或群体提供使用或交换价值的资本，以支持和加强个人或群体在科学方面的获得感、参与感和分享的意愿。

（二）科学资本模型的构成维度与特征

在科学资本内涵不断发展的同时，关于科学资本构成维度的探讨也逐渐进入研究者的视野。阿奇尔等人在借鉴以往文献研究的基础上，以方法论的视角提出了由三个方面八个维度构成的科学资本理论模型：第一方面是科学相关的文化资本，包括科学素养、科学有关的倾向、关于科学在劳动力市场上可转移的象征性知识；第二方面是科学相关的行为与实践，包括科学媒体消费、参与校外科学学习环境情况；第三方面是科学相关的社会资本，包括认知身边从事科学工作的人、家长拥有的科学资格、日常生活中与他人谈论科学的频率与数量。与阿奇尔侧重点不同，威尔逊·洛佩兹（Wilson‐Lopez）等人则以资本性质的视角将科学资本划分为四个方面：第一方面是内在资本，包括个体科学知识、实践能力、问题解决能力；第二方面是社会资本，包括与科学机构、专家、同伴等建立的联系；第三方面是物质资本，包括拥有的科学设备、信息通信技术的使用；第四方面是制度资本，包括所获得的科学奖励、荣誉、学位。虽然不同研究根据不同侧重点所阐述的维度有所差异，但总体来看，阿奇尔所提倡的维度仍是现阶段许多研究所参考的起点和基础。

虽然没有研究单独探讨过科学资本的特征，但是随着科学资本内涵和构成维度的不断完善，可以总结出科学资本的一些特征：（1）整合性。科学资本并非一种独立形式的资本，而是与文化资本、社会资本、经济资本密切相关的，它是个体处理科学相关事物的所有知识、态度、经验和资源的集合。（2）丰富性。不论基于任何视角，科学资本构成维度并不是单一的，而是复杂且丰富的。（3）预测性。科学资本是影响个体塑造科学职业理想的重要因素，它能够预测个体是否对科学课程感兴趣、是否认同自己的科学身份、是否认为科学属于自己等。（4）传递性。家长、同伴和个体自身所拥有的科学资本具有代际转移的特性，家长拥有的科学资本可以通过知识、行为等方式传递给子女。同时，同伴所拥有的科学资本可以通过环境、交流等方式影响着个体对科学的感知、态度及所采取的行动。

二、国外科学资本理论的研究现状

在国外，科学资本理论已经成为科学教育研究中的重要指标，在衡量学生科学认知趋势方面起着重要作用，大量深刻而又丰富的实证研究不断兴起，使得科学资本在理论层面与实践层面不断完善。

（一）构建科学资本：基于多维度探讨

由于科学资本理论是基于对学生科学职业理想的探索而提出的，所以构建学生的科学资本是该领域研究的重中之重。概括起来，主要通过将正式学习情境与非正式学习情境相关联，以及构建教师和家长的代理身份两种维度来促进学生科学资本构建。

在正式学习情境与非正式学习情境相关联维度，通过课堂来构建学生科学资本是实施科学教育的首要途径。但这并不意味着单纯地依赖课堂教学，而是与学生的非正式学习情境相关联来促进课堂教学。针对小学阶段学生科学资本缺乏的现状，有研究开展了儿童工程师（Children as Engineers）项目，即将工程相关专业的大学生作为实习教师引入学校，通过课堂讲解工程项目来促进科学学习。这种方法不仅可以拉近学生与实习教师间的沟通距离，而且可以联结学生从家庭及校外经历所获得的不同科学观和经验，从而激发学生对科学和生活的热情。也有研究通过对教师定性访谈数据的主题分析，建议通过鼓励学生在实验室工作、与教师保持紧密联系以及建立科学网络共同体等方式，来构建科学领域代表性不足学生群体的科学资本。除此之外，有研究也将关注点转向作业领域。通过布置在家庭环境中寻找与科学相关的科学实例作业，架起学生与父母合作的桥梁。通过理论与实践相结合的方式，加深学生对身边现实情境的认识来增加科学资本。从广义上来讲，这些实践研究都是基于与学生所拥有的社会文化科学资本、非正式文化科学资本及现实生活背景相关联，从而构建学生科学资本。

在构建教师和家长的代理身份维度方面，研究者认为可以通过明晰教师和家长的代理身份来超越学生个体构建，从而构建学生的科学资本。为了明晰教师的代理身份，有研究将关注点放到科学教师培训方面，通过教师访谈、现场笔记和课堂观察数据进行转录，通过目的性、掌握性、反思性和自主性四个维度的数据审查，对照培训前后学生对教师变化后的定性数据分析得出教师应进行批判性代理身份审视，即反思教师自身的教学目的和实践，以公平正义的思维为所有学生提供科学参与和自我认同的机会、拓宽学习路径、提升与学生生活相关的科学教育方式与能力，从而发展学生的科学资本和科学理想。为了明晰家长的代理身份，有研究开展了家庭STEM教育项目。通过定量调查和案例研究指出，应加深家长对科学的认知、科学对家庭的影响、科学在日常生活中的作用及STEM 职业的理解和认识；通过家庭参观动物园、水族馆、博物馆和天文馆等非正式学习方式来支持学生的科学资本构建和职业理想塑造。

除学生群体外，非学生群体的科学资本构建也得到了一定的研究。在构建公民科学资本层面上，有研究指出应重新思考公民科学学习方式，因为这本身也是一种教育形式。通过公民科学项目及在线科学项目增加科学资源的提供，系统化、多元化地完善科学研究与科学实践互动模式，从而支持公民参与和了解科学领域的发展。同时，有研究对教授计算机编程课程来构建辍学学生的科学资本也进行了探讨。在2014年至2018年跟踪研究了37名辍学学生的科学资本变化情况，通过编程制作视频游戏的方式，提高参与者的参与兴趣；通过营造参与者被重视和被尊重的氛围，提升参与者的责任感。结果表明，所有参与者都成功地完成了从简单到复杂的编程项目，参与者科学资本的四个维度：知识、态度、经验和社会水平都得到了显著的提高。

（二）重塑科学资本：审视数学学科的缺失

在科学的资本理论提出后，许多研究都基于科学科目进行了深入的探讨。但也有研究者注意到关于科学资本理论的论述中很少关注对数学知识的获取和使用，从而认为有必要对科学资本进行重新认识，以弥补这一遗漏。数学是广义科学的关键组成部分，学生所拥有的数学能力是其进入STEM学科的重要门槛，学生在数学课程中较高的参与率和获得的较高分数与学生积极构建科学资本高度相关。有学者基于对50名理工专业大学生的叙事性传记研究表明，数学是影响学生选择科学相关专业的重要影响因素，数学通过与STEM学科的交互作用，凸显其在学生科学资本构建过程中的交换价值与使用价值。基于此，科学资本框架需要体现出更多的包容性，建立更多的解释概念来重塑科学资本，通过概念上的变革，从而提升学生对所学知识的使用价值和交换价值的认识来加强科学资本。在此基础上，有研究者认为数学建模教学正是这种关注数学和科学使用价值和交换价值的手段，从而探讨了在数学教学中运用建模活动来创造教师科学资本的可能性。通过对三位高级中学数学教师访谈数据的分析表明，将数学建模实践与校外实践相联系不仅可以强调数学的使用价值，也促进了数学教学模式的转变。为了发展这种建模活动模式的教学实践，既需要发展有关数学建模的科学素养，也需要提供可用的经济资本来开展校外实践，这样才能通过数学建模手段来构建教师的科学资本。除此之外，有研究对学生在非正式环境中学习数学建模的机会进行了探讨，将学生对数学建模的认知、元认知、情感、兴趣等相关资源纳入科学资本的组成部分，通过对科学博物馆中标有数学或建模关键词的展区进行实地考察及学生在展区现场活动的记录进行分析表明，展区内提供的相关活动虽然都隐含着深奥的数学建模思想，但与学生的现实生活相脱离，使学生难以发掘与数学建模的认知，对学生构建科学资本的贡献有限。从而建议科学博物馆应通过增加科学史讲解或数字博物馆资源等方式，与数学建模建立更清楚简洁的联系，以塑造学生科学资本。

（三）测量科学资本：研究方法不断创新

阿奇尔在ASPIRES项目中首先量化了科学资本的测量方法：运用李克特量表法（Likert Scale），通过12个题项测量了10－19岁学生的科学资本水平（见表1）。

在此基础上，琼斯（Jones）等人在另一个项目中运用探索性因子分析（EFA）和验证性因子分析（CFA）开发和验证了科学资本测量方法的拟合模型，从而丰富了科学资本测量方法。研究设计了基于科学期望值、科学经历、未来科学任务值和家庭科学成就值这四个因素的48个题项对科学资本进行了测量，基于心理测量、人口统计学特征、特定职业兴趣等方面创建了全面综合的评估测量方法。但也有研究者意识到相关研究过于集中于中学生而忽视了小学生，因此提出应创新小学阶段科学资本的测量方法。认为相关测量应建立在学生能够充分理解所测量题项含义的基础上进行，从而保证研究结果的准确性。为了避免学生出现认知错误，研究将问卷使用的语言和概念简化，将李克特量表法调整为以笑脸代替的图形法，同时运用九级钻石排名法（Diamond 9）测量了学生对科学家的印象及职业期望以完善科学资本的测量。

（四）实践科学资本：科学资本教学模式的运用

在科学资本理论不断完善的情况下，如何发挥科学资本的指导价值，体现科学资本的教育意义，将科学资本理论应用于实践是值得进一步思考的问题。在这种期待下，阿奇尔等人提出了科学资本教学模式，它以促进社会公正为理念、以支持教师反思现有教学模式为引领、以提升学生在科学中获得更多意义和相关性为目标，认为以科学资本为导向的科学教学模式可以为社会、教师以及学生带来益处。但科学资本教学模式并不是完全独立于其他教学模式之外，而是对原有教学模式进行了一些改进与调整，其科学资本教学模式可以概括为一个地基和三个支柱。

一个地基：拓展学生与科学相关的内容，这是教师教学的基础，其核心是承认学生拥有更广泛的经验、技能和行为在科学课堂中有其应有的地位。它承认场域的重要性，通过拓展场域来创造空间，让所有学生都能从自己的经验、兴趣和身份中作出贡献并知晓他们因此会受到重视。

第一个支柱：个性化和本地化，这是教师教学的前提。将科学内容与学生的日常生活密切联系，从而有助于学生认识到其自身的兴趣、家庭背景以及学校资源的科学价值。

第二个支柱：引导、重视和联系，这是教师教学的核心。引导是指利用问题引出学生基于个人、家庭和文化经验所获得的知识；重视是指明确和认可学生的贡献，强调这种贡献是与科学知识相关的、是值得分享的；联系是指将学生的贡献和经验与科学课程的一些方面相联系。通过这种教学思路的转变，帮助学生感到自己有能力在科学课堂中做出贡献和参与，从而树立学生的科学自信。

第三个支柱：构建科学资本的各个方面。这是教师教学的目标，是指教师可以将科学资本的八个维度嵌入科学课程中，从而帮助学生积累更多的科学资本。

研究通过对教师与学生在实施科学资本教学模式前后的现场记录，表明该模式对学生和教师都有一定的指导意义。在学生方面，该模式可以提高学生对科学内容的理解和记忆、帮助学生发现自身与科学的相关性、提高学生在科学课程中的参与度、改善学生在科学课堂上的行为、增加学生对科学的自我认同感。在教师方面，该模式增强了教师的专业身份、使命感和目的感，激发了教师在科学课程中的创造力。

除此之外，也有研究注意到教师在理解和实践科学资本教学模式中所遇到的问题。通过对教师发展培训项目中教师的访谈、课堂实践的观察及记录的分析表明，虽然教师对科学资本教学模式都有着很高的认同，但是在现实中也遭遇到了诸如概念混淆、环境限制、超越职权、同伴影响、评价缺失等方面的问题，进而建议通过更深入广泛地开展教师培训以支持和明晰科学资本教学模式。

三、国外科学资本理论研究对我国的启示

从整体上看，国外学者对科学资本的基本内涵、构成维度、涵盖学科、构建方式、计量分析和教学实践等领域开展了深刻又系统的研究。我国现阶段也正在进行科学课程的改革与整合，注重科技创新人才的培养。科学资本理论无疑对我国科学教育的研究与发展、科学人才的培养提供了深刻的启示，帮助我们审视科学教育中存在的不足，从而进行有针对性的反思和调整。

（一）将科学资本作为科学教育研究中的重要方向

科学资本作为衡量学生科学职业理想与科学学习的核心要素，应在科学教育大规模调查与研究中占据重要地位。基础教育年龄段是学生塑造科学职业理想的关键时期，学生此阶段的职业理想与今后的职业选择具有强烈的关联性。对此阶段学生科学职业理想的培养关乎国家科技创新人才的质量。已有的抽样研究结果表明，我国中学阶段学生科学职业理想现状不容乐观，所占比例低于OECD国家的平均水平。这种严峻的形势使得我们不得不重新审视我国科学教育存在的不足。以往的许多研究将这种不足归结为科学教育中科学素养的缺失，提出的干预措施主要围绕学生本体层面，把重点放在改变学生的态度、理想和价值观上，并未深入挖掘出造成这种不足的深层原因，进而导致了对学生科学资本研究的忽视。科学资本作为一种内涵丰富的理论，应在研究中给予足够的重视。我国可以在借鉴科学资本测量内容及方法的基础上，基于我国现状对测量内容进行适切性的修订，通过开展大规模的检测评估项目，全面准确地把握科学教育中的新情况与新趋势。

（二）不断创新科学资本研究方法

虽然科学资本不具有有形的货币价值属性，但它却是可以测量的。它的可测量性为衡量个体对科学的接触程度以及在科学方面所存储的知识提供了一个新的视角，从而有利于考察为何某些个体会参与及如何参与科学相关活动。在ASPIRES项目首次对科学资本进行了量化分析后，我国许多研究基于最原始问卷项目的拓展、科学资本维度的可视化分析及针对不同学生群体都进行了富有成效的可计量研究与分析。但从整体上来看，我国的相关研究仍存在着样本信息片面化、研究过程缺乏追踪、过于依赖定量分析等不足。我国科学资本测量评价方法应在以下几个方面有所创新与突破。其一是避免以功利主义认识论为基础的片面测量，而是应以建构主义认识论为导向，将“协商、过程、共同建构”纳入测量评价范畴。其二在样本信息上，应注重样本的代表性与全面性，避免样本选择上的偏差与样本数量上的缺失，从而保证研究标准的相关性。其三在研究方法上，应丰富研究方法的使用，使定量与定性方法协同共研，互相补充。也应避免局限于某一群体进行简单的单阶段横向研究，而是应将研究着眼于横纵两个坐标系内，持续地、广泛地挖掘变量特征。最后是在研究的信效度检验上，应确保研究结果的可靠性，借助多层次回归模型、结构方程模型、拟合度检验模型等理论模型对研究变量进行检验，以判别变量发展、趋同和转换的有效性。我国科学资本的评价测量应从一定的理论视角出发，运用适合的测量标准、方法、技术、验证等手段对科学资本的价值进行研究，遵循研究、构建理论、指导实践的三维体系，从而推动科学资本研究从当前简单的价值求证进入到深入的成效机制分析与现实价值反思的研究之中。

（三）不断丰富学生科学资本的构建方式

构建学生的科学资本与科学教育的终极目标是高度统一的，科学教育的主要目标在于培养学生的科学素养、引领学生的科学兴趣、提升学生的创新创造能力、塑造学生的科学职业理想，所以科学教育效果与学生科学资本水平相互影响。学生科学资本的构建是学校教育、家庭教育和社会教育共同作用的结果，这意味着学生科学资本的构建不能单一地依靠其中某一领域就能够完成。教师应重视和承认学生在科学课堂的权力主体地位，尊重每一个学生的课堂贡献及求知权利，利用课堂使学生获得科学自信和科学兴趣。同时，应重视课外科学活动的重要补充作用，鼓励学生以参观科技馆和博物馆、观看或阅读与科学有关的新闻媒介、与他人进行科学领域交流等方式，发觉、认知和关联与科学相关的一切事物。当前我国的“双减”政策，目的就是要让学生回归校园、回归生活。科学教育不仅只是停留在课堂教学中的教育活动，也应是延伸至课外活动中的亲身体验。构建科学资本是一个遵循本源动机、过程体验和实践创新共同构成的有机过程，不能囿于单一层面，而是应在重视课堂构建的基础上，通过非正式学习情境、家庭环境、社会支持等层面来丰富科学资本构建方式，形成课内与课外的积极互动。同时也应注重女生、贫困学生、移民学生等不具代表性群体的科学资本构建，将科学资本维度更好地嵌入构建体系当中，以更广泛、更公平、更深刻的视角来构建科学资本。

（四）发挥教师在科学资本教学实践的作用

教师是学生课堂学习中的直接参与者与指挥者，是影响学生科学学习效果的最重要群体。教育理念与教学方法能否贯彻与实施依赖于教师的理解与实践，这种代理角色使得教师在科学资本教学实践中起到了重要的作用。科学资本教学模式的核心特征是让教师参与持续性的反思，这种模式以教师个人的反思为基础，以同事的反思为促进。它不能单纯地以参考书的形式指导教师如何进行教学，而是应以更宽泛的视角促使教师思考如何面对不同的现实问题来完善教学。这就要求对科学教师进行系统的培训，在培训中让教师领会科学资本的内涵、了解科学资本对学生的影响和价值以及运用科学资本教学模式。引导教师通过收集学生成绩、学生学习态度、学生行为、教师观察与反思、学生科学资本调查、学生科学作品实例等方面的数据来衡量教学进展；引导教师不断地反思自己的教学实践，思考如何保持科学问题的开放性以及回答的多样性，尤其是让学生感受到在课堂中自己的价值和对课程的贡献；鼓励教师将学生的各种贡献与科学课程联系起来，以求在未来课程中可以恰当地使用这些贡献。科学资本教学实践不仅仅是一种教学模式，也是一种教学艺术，发挥教师在科学资本教学实践中的重要作用可以更好地保证实际课堂教学效果、挖掘教材中的科学价值、联结学生现有的知识从而促进学生科学资本的积累。

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● 引用本文

徐海鹏,陈云奔,李天卓.科学教育中的科学资本：国外研究的现状与启示[J].比较教育学报,2022,No.337(01):143-153.

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