伍远岳 , 郭元祥：中学生科学学习的性别差异与课程应对——基于PISA 2015中国四省市的数据分析

中学生科学学习的性别差异与课程应对

——基于PISA 2015中国四省市的数据分析

伍远岳 , 郭元祥

华中师范大学教育学院     

当前，国际大规模教育评价对各国(地区)的教育发展正产生着越来越大的影响，基于国际大规模教育评价数据库的研究成果，为各国(地区)的教育决策、课程决策和教学决策提供了事实和证据支撑。由经济合作与发展组织(OECD)实施的国际学生评估项目(PISA)主要对接近完成义务教育的15岁左右的学生进行评估，以测试学生是否掌握参与社会所需要的知识和技能。在PISA 2015中，科学素养是主要的测试领域，来自我国大陆地区的北京、上海、江苏和广东四省市共9841名15岁左右的中学生参加了此次测试。当前，关于学生在学习中性别差异的研究主要聚焦如下几个方面：第一，宏观教育中的性别差异研究，主要关注儿童性别心理的差异、学习能力的性别差异以及性别角色刻板观念的形成原因及其消除(强海燕，2000)，有研究者基于男女大脑生理差异提出男女学生在认知上存在一定的性别差异(Walker, 1850; Mosedale, 1978; Shields, 1975)，然而亦有研究者认为男女之间在认知上的性别差异并没有得到证实(Caplan, Crwford, Hyde, Richardson, 1997), 即男女学生在智力发展和一般能力发展上并不存在显著的性别差异。第二，自然科学中的性别差异研究，自然科学中的性别差异具体表现在个性行为、兴趣爱好、成就动机等方面，研究者提出了缩小和消除科学领域性别差异的对策建议(许艳丽，徐松，2005；池晴佳编译，2010；刘秀丽，2013)。第三，男女学生在科学学习上的性别差异，有研究者通过实证研究明确了学生在科学认知上的性别差异(Lee, Burkam, 1996; 胡咏梅，唐一鹏，2013；关丹丹，焦丽亚，2017)，亦有研究者研究了男女学生在科学价值观、科学学习经验、科学兴趣和态度上的性别差异(Jones, Howe, Rua, 2000；唐一鹏，胡咏梅，2013；肖巍，侯爽，2002)及其影响因素(马宏佳，陈功，等，2014)。但研究者大多认为男女学生并不存在显著的智力差异，而是社会期望与文化偏见导致了男性和女性在参与自然科学和科学教育中的性别差异，如“文化偏见不支持女性从事科学活动，不仅认为科学是‘男性职业’，而且更重要的是大众媒介把女科学家塑造成‘非典型科学家和非典型女人’形象”(Lafollette, 1988)。同时，科学课程教材与女性日常经历的脱节也是导致科学教育性别差异的重要原因，“科学课程教材对女性科学家的介绍和宣传较少，实施的教学过程多是按照男性的思维方式来呈现”(郑新蓉，2005)。本研究基于PISA 2015对科学素养的界定，利用PISA 2015数据库，从学生科学认知和科学背景两个方面对学生的科学素养进行了全方位剖析，明确了我国学生在科学素养不同维度上所表现出来的性别差异，并从课程的视角提出缩小中学生科学学习性别差异的建议，希冀提升中小学科学课程决策和课程实施的有效性与针对性。

本文为基于PISA2015的二次分析研究，相关概念与理论框架与PISA的测评框架保持一致，分析数据库亦来自OECD官方公布的数据库。

科学素养是学生参与科学相关事件的能力，以及作为一个反思性公民应该具有的科学观念与理念(OECD, 2016a, p.50)。根据PISA 2015的界定，对学生科学素养的评价不仅仅评价学生学到什么科学知识，同时关注学生能否有效地运用所学知识，能否创造性地将科学知识运用到真实的生活情境中。因此，对学生科学素养的评价包括两个主要的方面：学生的科学认知和科学学习背景。对学生科学认知的测评主要采取认知类的试题来进行，测试框架包括科学能力维度、科学知识维度和科学内容维度，每一个测试维度又细分为具体的指标，科学能力维度包括科学解释现象、评价和设计科学探究、科学解释数据和证据；科学知识维度包括内容知识、程序性知识和认识论知识；科学内容维度包括物理系统、生命系统、地球和空间系统。对科学素养的界定明确了影响学生科学素养的一个非常重要的因素，即学生对待科学的态度或者立场，而学生对待科学的态度和立场通过影响学生科学学习兴趣、科学参与和科学学习动机来影响学生的科学认知表现(Osborne, Collins, 2003; Schibeci, 1984)，在PISA2015中，关于学生科学相关背景的评价则通过调查问卷来进行。

PISA 2015采取分层抽样，在北京、上海、江苏、广东共抽取了268所学校9841名学生，其中男生5159人，占比52.4%，女生4682人，占比47.6%。由于PISA是基于年龄而开展的测试，在中国大陆地区，15岁左右的学生处于不同的年级，具体而言，学生的年级分布如下：七年级94人，占比1%；八年级667人，占比6.8%；九年级4813人，占比48.9%；高一4072人，占比41.4%；高二189人，占比1.9%；高三6人，占比0.1%。

本研究采取PISA2015官方数据库。学生科学学习背景共涉及三个类别6个变量，即科学参与(科学活动、科学职业期望)、科学学习动机(乐意学习科学、科学兴趣、科学学习工具动机)和科学自我效能。在题目设计上，每个变量由多个问题项合成，选项设计为李克特四点或五点量表，为增强评价数据的可比较性，研究设计基于项目反应理论(IRT)对学生的回答进行加权似然估计(WLE)，再运用OECD的平均值和标准差对数值进行标准化处理。因此，在每一个具体的变量上，估计数值越高，代表学生的表现越好。本文所涉及的5个变量的信度亦采取PISA2015技术报告中的数据，科学活动、乐意学习科学、科学兴趣、科学学习工具动机、科学自我效能的信度分别为0.922、0.940、0.787、0.901、0.891(OECD, 2017, p.311)，总体上看，本文所选取变量的信度达到了统计分析的要求。

在对学生的科学认知进行性别差异检验时，笔者采用的是PISA Data Explorer在线数据分析工具，进行描述统计和差异性检验。在对学生科学学习背景的性别差异进行分析时，笔者运用SPSS 24.0中文版进行男女组别的独立样本t检验，在具体分析前，采用SENWT权重为每个个案赋权，以增强结果的可比性(Rutkowski, Gonzalez, Joncas, Davier, 2010)。

为检验参与PISA 2015的我国学生在科学认知测试中是否存在性别差异以及对性别差异进行分析和解读，本部分对我国学生的科学认知整体表现和科学能力、科学知识、科学内容三大维度进行了多层次的分析，同时结合PISA 2015的结果报告，呈现并解读我国中学生在科学认知测试各维度上的表现结果和性别差异。

从科学认知的整体表现来看，我国男生的平均分为522分，女生的平均分为513分，男生的平均分比女生高9分，通过对男女学生群体的平均分进行独立样本T检验，P值为0.0019，存在统计学意义上的显著性差异。也就是说，在参与PISA 2015的我国学生中，男生的科学认知整体表现要优于女生。

为检验不同百分位上学生的科学认知表现是否存在性别差异，我们将处于不同百分位上的男女学生的科学成绩平均分进行独立样本T检验，数据分析结果显示，在低百分位(5%分位，10%分位和25%分位)上，我国男女学生的科学认知不存在统计学上的显著性差异。而从50%分位开始，男女学生在科学认知整体表现上的性别差异便凸显出来，在50%分位、75%分位和90%分位，男生比女生的平均分分别高12分、15分和11分，显著性检验的P值分别为0.0016、0.0002、0.0235，存在统计学意义上的显著性差异。然而，在95%分位，虽然男生的平均分比女生的平均分高10分(男生681分，女生671分)，但显著性检验P=0.0943>0.05，并不存在显著性差异，即男女学生在95%分位上的整体表现没有显著差异。

PISA科学素养测试将学生的素养水平分为7个层级，从水平1b、水平1a、水平2一直上升到水平6，随着水平的提升，学生在不同层次上的素养表现也螺旋上升。同时，每一个水平层级对应具体的测评最低分数，水平1b为261分，水平1a为335分，水平2为410分，水平3为484分，水平4为559分，水平5为633分，水平6为708分(OECD, 2016a, pp.68-75)。PISA 2015的结果报告显示，中国四省市学生在水平5以下及水平6不存在明显的性别差异，但是在水平5上，12.7%的男生达到水平5，而只有10.1%的女生处于水平5这一层级，存在显著性差异。同时，PISA 2015将科学素养水平低于水平2的学生认定为低表现水平者，而将高于水平5的学生认定为高表现水平者。在低表现水平者中，我国学生不存在明显的性别差异，而在高表现水平者中则存在着明显的性别差异，有15%的男生为高表现水平，而只有11.9%的女生处于高表现水平层级，处于高表现水平的男生比女生多3.1%(OECD, 2016a, p.325)，且存在统计学上的显著性差异。

具有较强科学素养的学生应该能够在关于科学和技术问题上提出理性的观点，而要做到这些，需要学生具备如下三方面的能力：科学解释现象、评价和设计科学探究、科学解释数据和证据(OECD, 2016b, p.24-25)，这三方面即是PISA科学素养测试的三大能力维度。

科学解释现象指学生能够识别一系列自然的和技术的现象并能够提出合理的解释，是学生回忆和合理应用科学知识、提出解释模型和假设、做出合理预测以及解释科学知识在社会中的应用等方面必备的能力要素。在此能力维度上，我国男生的平均得分为527分，女生为511分，男生高于女生16分，显著性分析P值为0，即男生和女生在科学解释现象这个维度的表现上男生明显优于女生。在百分位的对比分析中，除了5%和10%两个百分位上男女学生不存在差异外，在其他各个百分位上，男生普遍优于女生，P值均小于0.01，存在统计学意义上的显著性差异，从25%分位到95%分位，男生比女生平均成绩分别高10分、20分、22分、19分和17分。同样，在科学解释现象这个维度的水平层级上，男生在水平5和水平6上的表现优于女生，差异显著，而在其他其它水平层级上则不存在显著的性别差异。

评价和设计科学探究指学生能够描述和评估科学探究过程，并能够正确地提出问题，是学生批判性地评价科学发现和开展科学调查所必备的能力。评价和设计科学探究能力在学生发现科学问题、区分科学问题、提出问题解决办法以及评估办法有效性的行为中表现出来。在此能力维度上，无论是在整体表现上还是在不同百分位或不同水平层级上，我国男女学生的能力表现都不存在显著性差异，在整体表现上，男女学生平均分显著性检验的P值为0.7868>0.05，即不存在显著差异。虽然在5%和10%两个百分位上，女生的平均分比男生的平均分分别高了12分和11分，但这些分数的差异并不具有统计学意义上的显著性差异。

科学解释数据和证据指学生能够从多种立场出发分析和评估数据、言论和论点，同时能够得出科学合理的结论。具备此能力的学生能够将数据从一种立场转换为其他立场，识别那些蕴含在相关科学文本后面的假设、证据和推理，能够利用不同的信息源来对比和评价科学观点和证据。整体而言，我国男生在此能力维度上的表现要优于女生，男生平均分为520分，女生平均分为512分，显著性分析P值为0.0347，存在显著性差异。在各百分位的差异分析中，除了50%和75%分位上存在性别差异外，在其他百分位上不存在显著性差异，在50%分位上，男生平均分高于女生11分，P值为0.0173，在75%分位上，男生平均分比女生高13分，P值为0.0089，均存在显著性差异。而在不同水平层级的性别差异分析中，在水平2上，女生表现优于男生，而在水平5上，男生表现优于女生，有12.5%的男生处于该层级，而只有10.3%的女生处于该层级，在其他层级上则不存在显著的性别差异。

任何一种科学能力的形成，都需要科学知识的支撑，在PISA中，对科学知识的测评包括为如下三个方面：内容知识、程序性知识和认识论知识(OECD, 2016b, p.26-27)。在PISA 2015中，科学内容知识测评题目为98道，程序性知识测评题目为60道，认识论知识测评题目为26道。

内容知识是关于自然世界和科学世界基本事实、观点、理论、解释、信息的知识(OECD, 2017, p.43)，即学生对科学领域中基本事实和现象的认知，事实知识以符号(文字、数字)的形式呈现出来，学生学习科学内容知识的主要方式包括识记、记忆和理解等。在内容知识方面，我国学生中男生的表现优于女生，平均分高出女生17分，且P值为0，存在统计学意义上的显著性差异。在各百分位的对比分析中，男女学生的差异尤其明显，除了5%和10%两个百分位上男女学生的表现不存在显著差异，在其他5个百分位上，均存在显著的性别差异，男生的平均分比女生分别高11分、21分、23分、22分和19分，P值均小于0.05，表明男女学生的表现存在显著差异。同时，在内容知识维度上的男女表现差异也体现在不同能力水平层级上，在水平2和水平3，女生表现优于男生，而在水平5和水平6上，男生表现又优于女生，分别有14.5%和3.2%的男生达到水平5和水平6，而只有9.8%和0.5%的女生达到对应的水平层次。

所谓程序性知识，是指关于概念和程序的知识，这样的知识对于科学探究是非常重要的，是学生搜集、分析和解释科学数据的重要支撑。在学生进行科学探究时，需要掌握一定的程序和相关的概念才能获得有效的数据，如自变量和因变量的概念、减少测量误差的程序、控制变量的方法以及呈现数据的方法。认识论知识则是指学生对科学程序性知识所内含基本原理的理解，以及对程序性知识的运用进行合理性解释(OECD, 2017, p.43)，这种知识要求学生正确区分现象、事实、假设和理论，合理理解相关活动(如实验)在建构科学知识中的重要性。由于在PISA2015中关于认知论知识的测试数量有限，故将程序性知识和认识论知识合并为一个共同的指标进行分数的报告(OECD, 2017, p.278)。数据显示，我国学生在程序性和认识论知识上的表现不存在显著差异，P值为0.6266>0.05，在不同百分位的分析中，男女学生的表现亦不存在显著的差异。同样，在不同水平层级的分析中，男女学生的表现也不存在显著的性别差异。这说明在科学程序性知识和认识论知识的掌握上，我国男生和女生的表现具有一致性。

在PISA 2015中，物理系统、生命系统、地球和空间系统为科学素养测试的三大内容，对应的知识如理解物质的粒子模型、自然选择与进化理论以及宇宙的起源和边界(OECD, 2016b, p.53)。在PISA2015中，物理系统测评题目为61道，生命系统测评题目为74道，地球和空间系统测评题目为49道。

在物理系统方面，男生整体表现要优于女生，平均分高出女生15分，显著性检验P值为0，存在统计学意义上的显著性差异。在各百分位的对比分析中，男女学生的差异在高百分位上表现得比较明显，在50%，75%，90%和95%四个百分位上，男生表现均优于女生，平均分分别高出18分、21分、20分和19分，且显著性检验P值均小于0.01，差异显著。同样，在各水平层级分析中，男女学生的性别差异在高水平层级上表现得比较明显，分别有14.5%和4.8%的男生处于水平5和水平6上，而只有11.0%和3.1%的女生处于水平5和水平6上，且存在统计学意义上的显著性差异。

在生命系统方面，我国学生表现的性别差异不明显，男女学生在整体表现上和各水平层级表现上均不存在显著性差异，在百分位分析中，除了在50%和75%两个百分位上男生的表现略优于女生，在其他百分位上男女学生均不存在显著性差异。同样，在不同水平层级上，我国学生的表现亦不存在显著的性别差异。这说明在生命系统内容的学习中，我国男女学生学习表现较为一致。

在地球和空间系统方面，男生表现优于女生，平均分高12分，显著性检验P值为0.0018，存在统计学意义上的显著性差异。在各百分位的对比分析中，男生在50%，75%和90%三个百分位上的表现均优于女生，平均分差别分别为14分、16分和12分，且显著性检验P值均小于0.05，男女学生表现的差异显著，而在95%分位上，虽然男生平均分比女生平均分高10分，但差异性检验P值为0.1915，并不存在统计学意义上的显著性差异。在不同水平层次的分析中，男生只有在水平5层级上的表现优于女生，处于这个层级的男生和女生分别占13.2%和10.3%，存在显著的性别差异，而在其他的水平层级上，并不存在差异。

背景调查是PISA测试的重要组成部分，调查结果既是描述学生学习过程和学习状态的重要信息，也是解释和预测学生学业成就的关键指标。通过对学生科学参与、科学学习动机和科学自我效能进行分析，能够明确学生科学学习的过程特点，这对于优化学生科学学习过程、提升学习质量有着重要的价值。

学生的科学参与包括科学活动和科学相关职业期望两个变量，在科学活动变量的调查中，学生需要报告其在校内和校外参加科学相关活动的频率，具体包括观看科学题材电视节目，购买或借阅科学主题书籍，访问科学主题网页，阅读科学主题杂志或新闻文章，参加科学俱乐部，在计算机软件或虚拟实验室模拟自然现象，在计算机软件或虚拟实验室模拟技术过程，访问生态组织网站，通过博客跟踪相关科学、环境和生态组织的新闻，问卷项目设计采取李克特四点量表(非常频繁、一般、有时、很少或从不)。从整体来看，在参加PISA 2015的所有国家和地区中，除了极少数国家和地区外，男女学生在科学活动上都存在着显著性差异。就我国而言，男生的平均值为0.62，女生为0.40，P值为0，科学活动性别差异显著。例如，就“观看科学题材电视节目”这个题目，在所有选择“非常频繁”选项的学生中，男生占68.2%，而女生只占了32.8%；而在“购买或借阅科学主题书籍”这个题目中，所有选择“非常频繁”选项的学生中，男生占72.5%，女生只占27.5%，这种较大的差异在其他7个题目中同样存在着，整体而言，男生参加科学相关活动的频率远远大于女生。

学生对未来职业的期待，在一定程度上反映了学生的学业成就和技能，在科学职业期望的调查中，学生需要填写自己在30岁时期望从事的职业名称，PISA数据处理部根据国际职业分类标准(2008版)将学生的回答分为不同的职业类型，并从中将与科学相关的职业筛选出来进行统计和标准化处理。同样，学生在此变量的数值越高，代表着越高的职业期望。具体而言，与科学相关的职业包括如下四个方面：科学工程相关职业、健康相关职业、科学技术相关职业、信息通讯技术相关职业。在OECD所有参与PISA的国家和地区中，男生和女生在期望从事科学相关职业上的表现均衡，我国学生也未表现出明显的性别差异，男生平均值为58.08，女生平均值为58.74，P值为0.236，不存在显著差异。虽然在均值上男女学生并不存在显著差异，但是在具体职业选择方面，男女学生则表现出不同的倾向性，整体而言，男生所选择的最期望从事的五个职业依次为医生，工程师，软件、应用开发与分析，建筑设计师，牙医、药师、理疗师、营养师和其他与健康相关的工作，而女生所选择的最期望从事的五个职业依次为医生，牙医、药师、理疗师、营养师和其他与健康相关的工作，建筑设计师，兽医，护士和助产士(OECD, 2016a, p.118)。

学习动机是指引发和维持学生的学习行为，并使之指向一定学业目标的一种动力倾向，有研究表明，学习动机与学生的学业表现呈正相关关系(Zsolnai, 2010)。一般而言，学生的学习动机包括内在动机和外在动机两个方面。在PISA2015中，学生科学学习动机包括科学学习兴趣、乐意学习科学和科学学习工具动机三个方面。对于学生而言，科学学习兴趣和乐意学习科学是由学生内在自我决定的内在动机，而工具动机则属于外部动机，是学生科学课程选择、职业选择的重要影响因素。

学生科学学习的内部动机反映了学生并非是为了单纯掌握科学知识而学习，而是为了从科学学习中获得乐趣，享受科学学习过程。乐意学习科学反映了学生自愿付出时间和精力去参加科学相关的活动或选修课，学生是否乐于学习科学与学生的自我愿景以及未来职业选择都有着密切的关系，一般而言，学生乐于学习科学能够促进学生更多地参加科学学习活动。在PISA2015中，关于此变量的调查要求学生对诸如“我在学习科学时很快乐”“我喜欢阅读科学相关主题”“我很享受获取科学知识的过程”……此类的表述做出“非常不同意、不同意、同意、非常同意”的选择。数据显示，我国男生的均值为0.44，而女生为0.29，显著性检验P值为0，差异非常显著，说明我国参与PISA2015的学生中，男生比女生更乐于参与科学学习活动。在“我在学习科学时很快乐”这个题目上，在所有选择“非常同意”的学生中，男生占62.8%，而女生只占37.2%。同样，在“我很享受获取科学知识的过程”这个题目上，在所有选择“非常同意”的学生中，男生占63.2%，而女生只占36.8%，这种差异在此变量的其他题目中也同样存在。

学生的科学学习兴趣是科学学习的内部动机，也是学生乐意学习科学的重要原因，而与乐意学习科学不同的是，PISA对科学学习兴趣的调查直接指向具体的目标、活动或者知识领域。从行为上来说，有着较强烈科学学习兴趣的学生意味着其更愿意学习科学，对学生科学学习兴趣的调查聚焦于如下五个具体的科学内容领域：生物学、运动与做功、能量及其转化、宇宙及其历史、如何运用科学防止疾病，问卷题目选项分别为“不感兴趣、有点兴趣、感兴趣、非常感兴趣、我不知道指什么”。在此变量上，我国男生均值为0.58，女生均值为0.31，差异性检验P值为0，表明男生的科学学习兴趣明显强于女生。例如，在“运动与做功”这个题目上，在所有选择“非常感兴趣”的学生中，男生占69.4%，而女生只占30.6%，在“能量及其转化”题目上，在所有选择“非常感兴趣”的学生中，男生占68.0%，女生只占32.0%。

工具动机是学生科学学习的外部动机，是学生感觉到科学学习对其未来的学习或职业选择有帮助而产生的学习动机。因此，对学生科学学习工具动机的调查主要聚焦于学生在“科学学习对自己学习和未来职业前景”上的看法，问卷题目如“努力学习科学能够帮助我未来从事理想的工作”“在学校学到的科学知识是我未来工作需要的”“科学学习能够帮助我找到好工作”等。在此变量上，我国男生的均值为0.53，女生均值为0.54，显著性分析P值为0.563，男女学生在科学学习工具动机这一变量上不存在显著差异。同样，在对各个题目的百分比分析中，选择“非常同意”选项的男女学生比例也不存在显著的差异。

自我效能最早由心理学家班杜拉提出，指人对自己是否能够成功地进行某一成就行为的主观判断，描述了学生对自我的行为能否产生期望达到效果的认识与信念。学生自我效能直接影响着学生的行动以及在面对困难时的态度，自我效能感强的学生更愿意从事具有挑战性的工作，有更强的自信心，在遇到困难时也能够坚持不放弃，反之，自我效能感较弱的学生则会表现出自信心缺乏，遇到困难时容易选择放弃。

对学生科学自我效能的调查要求学生描述自己在特定背景下完成与科学相关任务能力的判断，与科学相关的任务包括识别科学问题、解释科学现象、描述抗生素在防止疾病中的作用、解释科学信息、预测环境变化对生物生存的影响等，选项分别为“我能够轻易完成”“我稍加努力能够完成”“我需要较多努力才能完成”“我无法完成此任务”。在此变量上，我国男生均值为0.01，女生均值为-0.04，显著性检验P值为0.105，说明我国男女学生对自己完成科学相关任务的认识和信念水平基本一致，不存在显著差异，即男生和女生在面对同样的科学问题或任务时，其对自我能力的估计和自信心水平没有明显的区别。例如，在“解释食品标签中的科学信息”这个任务上，在选择“我能够轻易完成”的学生中，男生占52.6%，女生占47.4%，在其他相关任务上，男生和女生也不存在较明显的差异。

根据PISA2015的数据分析结果，我们发现虽然男女学生在科学自我效能上没有显著差异，即都认为自己有能力学好科学，同时男女学生具有类似的科学学习工具动机以及类似的科学职业期望，但实际上男女学生在科学学业表现上却有着明显的性别差异，在科学学习过程中表现出不同程度的科学学习兴趣和科学活动参与。研究表明，男女学生在一般能力(以智力问题为核心的能力)发展上的性别差异尚无明确的定论，大部分研究结果倾向于支持男女无差异(强海燕，2000)，而人们对两性认知能力的态度和期望对两性认知能力的发展有着非常重要的作用(郑新蓉，2005)。在学校教育中，人们对男女学生学业上的态度和期望在科学学习中体现得尤其明显，进而影响了学生在科学学习中的自我认知，导致男女学生在科学学习中出现差异，同时，科学课程本身的性别偏见又在一定程度上加深了这种差异(Clark, Millard, 2005, p.2)。有研究者进一步提出，男女学生在科学学业上的差异在很大程度上源于学校或教育体制，男女学生科学学习策略的差异和科学课程资源中的性别差异是导致学生科学学习出现差异的主要原因(陆真，沈书君，2012)。在可能影响青少年科学素养的主要因素中，学校因素对青少年科学素养的发展起着直接的影响作用，学校教育、学校条件、自主学习与学生科学素养呈高度相关的关系，而性别因素与学生科学素养发展呈低相关关系(周立军，李亦菲，赵红，2013)。课程作为学校教育的核心要素，在很大程度上影响着学生的学习过程和学习结果，科学课程内容的选择、活动方式的实施都会影响学生的科学学习过程和学习结果，因此，科学课程的变革将有助于消解学生科学学习的性别差异。

任何知识的产生和发展固然有其自身内在的逻辑和方式，但知识的生产从来都不是价值中立或价值无涉的，任何给定时期的科学知识都并非建立在一切事实的基础之上，而是建立在经过选择的事实的基础之上，课程知识的生成性、建构性、情境性、文化性等特性无不标识着课程知识的价值负载，“不存在绝对‘纯粹’的知识，在知识的背后不仅潜藏着研究者的兴趣、爱好，而且还有社会趣味、权力、利益乃至偏见”(王金娜，2006)，课程知识本身的价值负载是知识自身所具有的基本属性。而就课程知识的选择来说，课程知识的选择亦是关涉着知识选择者的意识形态和价值观念，需要经历价值选择、判断和抉择的过程，“课程知识的选择、传递与评价具有权利关涉的价值特征”(徐洁，2017)，当不同的学生面对同样的学习内容时，课程内容的背后实质上隐含着不公正的因子，由此而使得课程知识的选择陷入公正性的困境。“课程知识选择的一个基本原则和方向应该是致力于实现最大限度的社会公正”(杨浩强, 2012, 第128页)，为凸显课程知识的公正性，就需要对课程知识的性别非公正性进行检视，消解课程内容的性别偏见。

在现代科学世界中，女生遭遇着性别不公的待遇(Sotudeh, Khoshian, 2014)是一个基本的事实，而在学校教育中，科学课程知识以教科书为载体呈现出来，课程内容的性别偏见则主要表现为如下几个方面：教科书文本选择中男女角色数量和主要角色分配比例失衡、男女两性明显的性格差异、对男女性别不同职业的定位和能力的描述、以及教科书中插图的选择和设计，均体现了女性的不利地位(刘灿，左毅，2015)。如人民教育出版社2012年出版的9册初中科学教材(物理2册，生物4册，化学2册)中，共出现128位科学家形象，其中未交待性别的为59位(46.10%)，男性58位(53.13%)，女性只有1位(0.78%)(任悦，潘婉茹，2016)。科学课程内容中的性别偏见是课程知识选择非公正性的重要体现，也是导致学生科学学习出现性别差异的重要原因，课程内容的性别偏见在无形中会影响女生科学学习的兴趣和内部动机，进而影响女生在科学学习中的自我认识和学业成就(史静寰, 2004, 第10-21页)。因此，凸显课程知识选择的公正性，消解科学课程内容的性别偏见，是从宏观的课程编制角度出发，缩小男女学生科学学习性别差异的根本举措。一方面，科学课程知识的选择要以“性别平等”为思想指导，消除性别陈规，使不同的性别角色都能进入知识选择者的视野，具体而言，可以适当增加女性角色在科学课程内容中的比例以改变当前男性角色主导科学课程内容的现状，同时，赋予男女性别平等的性别描述以及职业描述以打破对不同性别群体性格和职业的刻板印象，实际上，女生的某些特征更有助于科学学习，例如，女生比男生拥有更好的对象位置记忆(Honda, Nihei, 2009)能够有效地帮助其进行地理学科相关知识的学习；另一方面，通过课程内容的选择向学生传递性别平等理念和意识，课程内容既是学生认识客观世界的载体，亦是学生正确认识自我的媒介，通过课程内容向学生传递性别平等的理念和意识，进而帮助学生形成正确的性别自我认知和自我期望(Jansen, Schroeders, Ludtke, 2013)，消除科学学习中对优势和劣势性别群体的偏见，帮助不同性别群体的学生树立正确的科学学习认知和自我期望，以此缩小学生科学学习表现的性别差异(王俊祥，2007)。

《基础教育课程改革纲要》明确提出“改变课程管理过于集中的状况，实行国家、地方、学校三级课程管理，增强课程对地方、学校及学生的适应性”。课程的适应性是在动态课程观的视域下对课程基本属性的确认，要求课程根据学生个体的不同个性及其在课程活动过程中的状态而做出及时、有效的调整与改变，以适应和促进学生的发展。具体而言，课程的适应性表现为课程的选择性，能够满足学生多样的发展需求，创设“以学为中心的课程”；课程的适应性表现为课程的非给定性，超越了给定性课程的既定性、确定性与单一线性，具有生成性、灵活性与复杂性。彰显学校课程的适应性，应该允许学生根据自身的个性特点及学习过程和结果状况进行自我选择，体现学生参与课程的主体性；要求课程根据学生的学习过程进行及时的调整，体现学生参与课程的过程性；要求根据学生的学习结果进行课程重构，体现学生参与课程的发展性。课程的适应性属性力图超越“单回路课程”的局限，努力实现“双回路课程”，“彰显课程的适应性，是对学生学习主体个性化的关照，是对学生学习过程复杂性的回应”(伍远岳，2017)。通过彰显学校科学课程的适应性，增强科学课程对不同性别学生的性别适应，是学校课程决策和课程制度建设过程中需要充分考虑的现实问题，也是缩小学生科学学习性别差异的重要举措。

一方面，不同性别的学生在学习活动中有着不同的心理发展特点，在科学学习活动中，男女学生对科学知识有着不同的认知方式和思维方式，由此会经历不同的科学学习过程，获得不同的学习体验。因此，学校的科学课程应该充分关照不同性别学生的心理发展需求，通过建构具有性别适应性的学校课程制度，创造性地实施国家课程，实现国家课程的校本化，引导男女学生运用个性化的方式进行科学学习。另一方面，通过数据分析发现，男女学生有着不同的科学学习兴趣和动机，男生比女生更乐意开展科学学习活动，学校的课程决策需要充分考虑男女学生在科学学习兴趣和动机上的差异，通过开发更适合女生参与的科学校本课程，来提升女生的科学学习兴趣和动机，进而实现女生科学学习学业成就的提升。再一方面，当前的学校科学活动的设计存在较明显的男性倾向(Shannon, Nida, etc, 2007)，课程缺乏对女生的适应性，“由男性主导的科学课程教师亦在一定程度上影响着女生的科学学习”(Kelly, 1985)，学校科学课程中科学活动的设置应充分关照男女学生的不同生活经验和人生体验，在科学活动设计中为学生提供个性化的学习路径和学习资源。“当我们学习知识时，我们每个人都以对自己来说最合理的方式把握学习机会”(苏泽, 2014, 第136页)。彰显学校课程的适应性，增强学校课程的性别适应，是从学校课程制度建设和课程决策层面缩小不同性别学生科学学习性别差异的努力，这要求学校校长具有较强的课程领导能力，充分运用大数据、学习行为分析以及课程审议制度进行具有性别适应性的学校课程决策。

心理学研究表明，男女学生在心理发展上存在一定的性别差异，而这种差异因后天环境中的性别偏见或性别刻板印象而被强化，进而导致学生在科学学习中出现明显的性别差异。“学校的使命是教育所有学生使之具备能力并扩大个体发展的机会，而不是对学生的技能和选择进行族群的刻板模式的强化”(班克斯, 2010, 第238-246页)，无论学生在科学学习中的性别差异来自“先天”还是“后天”，在课程实践中都需要对差异性予以充分的尊重，保持性别敏感，在尊重差异的前提下，恰当处理性别平等和不同性别学生发展诉求之间的关系。通过数据分析，不同性别中学生在科学认知、兴趣和活动参与上的差异客观地存在着，这样的差异来源于多个方面。要缩小中学生科学学习的性别差异，实现性别平等，并非要求以同样的方式对待不同性别的学生，也非要求不同性别的学生达到同样的科学学习结果，恰恰相反，在科学课程的实施过程中，忽视学生的性别差异，同样地要求和对待不同性别的学生反而会抹杀不同性别的独特性，在貌似公平的过程中造成了新的性别歧视与性别不公。为此，课程实施需要保持性别敏感，对性别差异予以动态、灵活地处理，既不夸大性别差异，也不对其进行刻板化的理解。

尊重学生的性别差异，保持课程实施的性别敏感，要求教师在科学课程实施过程中做到如下几个方面。第一，扬长避短，根据学生的性别差异为男女学生设计最适合其的学习活动方式。在科学学习中，男女学生有着不同的兴趣爱好和行为模式，“女生更容易学习那些和自己的生活相联系的知识，而男生则对科学仪器、实验操作更感兴趣”(Staberg, 1994)，教师应充分认识到男女学生的差异所在，并根据差异为男女学生设计最适宜的学习活动方式，让男女学生通过不同的活动过程获得同样的学习体验和学习所得。第二，取长补短，加强不同性别学生之间的相互交流和帮助。在科学实践中，男女学生表现出不同的学习优势，教师在设计科学体验活动中，可以引导学生通过合理分组，实现两者的相互补充与帮助以实现共同进步。第三，平等机会，开发利用多元的课程资源。教师应该为每一位学生学习科学提供平等的发展机会，消解课程资源中可能隐含的性别偏见，为学生提供多元的课程资源供不同性别的学生选择学习，突破单一课程资源的单一性别倾向性。另外，在学校科学校本课程的开发和综合实践活动课程的实施中，可以基于学生性别差异开发多元的课程，为不同性别学生提供选择性的发展机会。尊重差异，保持课程实施的性别敏感，即“因性施教”，是在承认男女学生客观、真实的性别差异基础上，对课程实施性别过程公平的追求，亦是对男女学生科学学业成就公平的追求，这要求教师具有较强的课程意识与现代性别平等意识，“在科学、客观的基础上探索更加合理有效的正确措施，促进学生全面发展，真正实现教育平等的价值追求”(岳龙，2010)。

基于PISA 2015的数据和证据分析，我国中学生在科学学习的多个维度和多个层次上都存在着显著性别差异，而男女学生在科学学习上的性别差异，在很大程度上来源于学校科学课程中的性别偏见。因此，明确差异、尊重差异、缩小差异是科学课程编制、设计与实施的基本价值导向与目标，这就要求课程编制者、学校课程决策者和课程实施者基于中学生科学学习性别差异这一基本事实进行公正选择、科学决策与差异实施。

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