高中地理教材科学身份认同内容表征的比较研究

摘 要：提升科学教育质量是新时代基础教育的重要任务，增强学生科学身份认同、培养具备科学家潜质的青少年是科学教育的重要目标。本文基于PISA2025科学素养测评框架，从科学资本、认知信念、态度和倾向性以及环境能动性4个维度对2008年版和2019年版人教版高中地理必修一进行内容分析，探讨教材科学身份认同内容特征及发展趋势，并据此从教材内容完善、教学栏目应用、教师专业发展等方面为地理教学中强化科学身份认同教育提供建议。

关键词：高中地理教材；科学身份认同；科学教育

中图分类号：G633.55       文献标识码：A       文章编号：1005-5207（2025）07-0075-06

一、 研究背景

促进中小学科学素养发展是基础教育的重要功能。2023年5月，教育部等十八部门联合印发《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，以“全面提高学生科学素质，努力在孩子心中种下科学的种子，引导孩子编织当科学家的梦想”为主要目标［1］。科学身份认同是科学素养不可或缺的组成部分，是培育具有科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体的重要基础。

同年，经济合作与发展组织（OECD）发布《PISA2025科学素养测评框架》，旨在衡量面向所有学生的科学教育成果［2］。同以往科学素养测评框架相比，PISA2025框架更新了科学知识和科学能力两维度内容，还引入新的评估领域——科学身份认同（Science Identity），指出科学身份认同是达成科学学习和成就的基础，是获得科学知识和能力的决定性因素，能让学生感受到与科学有意义的联系，将自己视为对科学感兴趣并重视科学思维的个体。从当前研究来看，国内研究多着力于探究学生科学身份认同影响因素与科学身份认同测评，对于教材科学身份认同内容的研究存在不足［3］。

中学地理作为科学课程的重要组成部分，因其区域性和综合性并重、实践性和理论性兼备，在发展学生科学身份认同中的地位举足轻重［4］。教材是育人育才的重要载体，其内容设置极大程度影响学生科学素养的培育和提升。分析地理教材与提升学生科学身份认同的相关内容，可帮助教师有效利用教材达成科学教育目标。本文通过阐释科学身份认同内涵，以PISA2025科学素养测评框架为依据，构建地理教材科学身份认同内容表征分析框架，据此对2008年出版的《普通高中课程标准实验教科书·地理必修一》（以下简称“08版”）和2019年出版的《普通高中教科书·地理必修一》（以下简称“19版”）进行分析比较，以期为充分发挥地理科学教育功能提供参考。

二、科学身份认同的内涵

身份认同是一个复杂的社会文化概念，一般来说，其定义为在特定语境中被自己或他人认可的某种“类型的人”［5］。科学身份认同是科学教育中的重要概念，具有如下特征。①建构性：科学身份认同在与他人的社会建构和自我内化的过程中不断发展并改变，如布里克豪斯描述2名女性在职业高中的科学身份认同形成时，强调科学身份发展基于自身对过去和潜在未来的理解［6］；②社会性：科学身份认同不是存在于个人头脑中孤立的概念，而是与个人及周围环境密切相关，如巴顿所描述3位流浪儿童的故事均充分表明不同生活经历会直接影响个体思考科学的方式［7］；③个体性：科学身份认同是个体在科学领域中形成的自我认识和自我定位，不同的个体在同一环境中获得的身份意义存在差异。

随着对科学身份认同内涵认识的不断深化，其内涵建构突破了单一的“认可”维度并不断丰富。卡洛内认为具有强烈科学身份的人，能对他人展现科学实践能力，能展示对科学内容有意义的理解和认识，有动力科学地了解世界，并指出科学身份认同应由能力、表现和认可3个维度构成［8］。哈扎里在其基础上新增“兴趣”维度，认为科学兴趣在影响学生“想成为谁”和“想做什么”的决定中至关重要，最后确定科学身份认同框架包括：①兴趣（个人学习或了解更多科学和在科学领域自愿活动的愿望）；②能力（相信有能力理解科学内容）；③表现（相信有能力执行所需科学任务）；④认可（被他人认可为科学人）［9］。这些子结构皆在过去的理论研究中得到认可，且在物理、化学等科学学科发展中得到应用。而PISA2025科学素养测评框架为全面衡量学生科学身份认同，将其分为科学资本、认知信念、态度和倾向性以及环境能动性4个维度，在“兴趣—能力—表现—认可”四维度概念重新整合的基础上，创新性地增加“环境能动性”维度，与科学素养中要求学生具备的“应对人类世挑战的能动性”这一关键能力相呼应。“环境能动性”维度的加入，凸显了地理学科在培养学生适应和改善人类世环境并充分发挥能动性过程中的支柱性作用。

三、研究设计

1.研究对象

本文以人民教育出版社出版的高中地理教科书作为研究对象，选择08版和19版。选择理由如下：①19版使用人数多，是现行最新版教材；②两版教科书依据不同版本课程标准编写，能在一定程度上反映出我国中学地理课程目标理念的发展变迁；③地理必修一教材对应高一课程，学生处于初高中衔接阶段，是发展其科学身份认同的关键节点。

2.研究方法

基于科学身份认同内容表征分析框架，通过内容分析法，将每一段落文本作为一个分析单元分析编码、量化统计，从而认识地理教材与学生科学身份认同发展相关内容的特征及趋势。

（1）分析框架

分析框架以《PISA2025科学素养测评框架》为基础，融合地理学科教学特征而制定，使之适用于地理教材文本段落分析。①删除教材未体现的指标，如去除“科学爱好者的知识和支持”“与其他信息来源相比，信任科学家及特定领域的专家”；②将重叠指标修改合并，如将“学生在校内外共同学习科学知识”和“学生参与课外或校外活动的范围”合并。最终将科学身份认同内容表征分析框架分为4个维度和15个指标，并结合中学地理教材内容，确定各维度及指标的表现形式和操作性定义，以此作为教材分析的工具和标准（表1）。

（2）编码过程

本文着重分析教材文本，即以文字形式呈现并包含完整信息的材料。为确保分析结果的客观性和可操作性，在编码时遵循以下原则：①若文字材料同时包含不同指标，则此材料可重复编码。例如，19版第三章“自学窗”栏目中提及“法国水文学家佩罗通过3年的实地观测……这是人们首次通过定量的方法证明降水是河水的主要来源”，这一描述既蕴含了“科学领域的职业和职业价值”，也显示“科学认知的历史性发展”，在编码的过程中，在B4、C2中各记一次。②当连续文字段落均显示同一维度，且表达含义一致时，将其合并，记为一次。例如，19版第二章“活动”栏目中要求绘制海陆间大气热力环流模式图。虽用多段语言描述，但均要求“指出科学的方法和解决问题的步骤”，在编码的过程中，仅在B2中记一次。

分析过程由2位研究者独立编码，依照科学身份认同内容表征分析框架和NVivo质性分析软件对两版地理教材分析，评价结果Kappa检验值为0.786，因此，一致性较高。同时，2名编码者对编码不一致的文字材料经商讨最终确定结果。

四、两版教材中科学身份认同内容的对比分析

1.表征维度分析

依据表1中的地理教材科学身份认同内容表征分析框架，以每一段落文本为参考点，对08版及19版教材中科学身份认同各指标内容统计分析，其结果如表2所示。

（1）科学身份认同内容数量增加，维度覆盖均衡、全面

从数量来看，教材中科学身份认同内容数量增加。19版出现频次从08版的377处增加至587处；从维度比例来看，教材科学身份认同维度分布均衡性显著提升。对比两版教材维度呈现比例，08版四大维度（科学资本、认知信念、态度和倾向性以及环境能动性）分布比例分别为65.0%、6.1%、21.0%、7.9%，而19版四大维度分布比例分别为54.4%、11.9%、19.6%、14.0%，内容编排不再局限于科学资本维度，而是注意更好地平衡各维度比例和关系。从覆盖范围来看，教材指标覆盖更为全面。08版未涉及 B1、B4、D3这3个指标，而19版涉及全部指标，内容表征指标日益变广，表明19版在编写和修订时，更关注学生科学身份认同全方位发展，从多样化角度增强学生科学角色的归属感和认同感。

（2）着眼科学价值观的养成，关注激发学生对科学职业的追求

19版教材“认知信念”出现频次从23处增至70处，此维度内容的大幅增加，体现新版教材更注重培育学生用科学、爱科学的价值观，关注对科学本质的理解。教材中“引发学生批判性思考（B3）”内容，如第五章第一节导入部分，从智利北部沙漠出现花的海洋这一地理现象提出疑问，引导学生分析现象，从不同角度和层面理解问题，培养对科学现象解释的兴趣。值得关注的是，19版教材创新性加入了“显示科学认知的历史性发展（B4）”内容，帮助学生认识到科学知识不是静态的，而是通过不断探索和修正逐步发展的，为学生提供更广阔的视角认识科学探究的不确定性。

19版“态度和倾向性”内容较08版显著增多，出现频次达到115处，充分显示教材更注重发展学生科学情感和兴趣，多形态呈现科学职业内容。19版“描述科学领域的职业和职业价值（C2）”内容出现频次为08版的4倍，涉及水文学家、地理学家、天文学家和古生物学家等职业，通过展示科学职业的多样性和社会意义，为学生职业生涯教育奠定基础。19版的“要求学生自主通过网络等校外渠道获取科学信息及知识（C3）”内容也更强调培育学生收集、处理、分析信息的能力，以及拓宽其校内外自主学习范围，提升自主学习意识。

（3）聚焦科学的社会价值，强调科学与环境可持续性问题的关联

19版教材为支持和发展学生的科学资本，在编写时特别强调科学对社会的贡献及重要性，以此培养和增强学生对科学价值的认识。通过聚焦社会性科学议题（其内容出现频次从6处增至40处），拉近科技发展与学生生活的距离，突出科学本质的实用性。同时，增加科学家科学探究过程的描述，如第二章第二节“自学窗”栏目，呈现法国科学家傅里叶通过实验探索确定影响地球平均温度的要素，为学生树立探索未知、严谨治学的科学榜样，传递求真务实、开放创新的科学精神。

19版“环境能动性”内容占比从08版的7.9%增长至14%，更详尽地描绘了科学技术对环境可持续发展的贡献，推动学生发展环境意识并采取科学行动。19版“显示科学、社会等要素在实现环境可持续过程中的价值体现（D2）”内容出现频次增加14处，以此鼓励学生树立人地协调的可持续发展观，以科学视角审视环境问题，地理学科的生活情境性及环境问题的成因复杂性均得以更充分地展现，利于提升学生同科学的联系感，以批判视角认识环境问题。09版新增“显示环境和可持续生活相关的社会正义问题（D3）”内容，如第四章“问题研究”栏目，“喀斯特峰丛山地生态环境脆弱，经济发展水平往往较低”等描述，通过整合环境、科学和社会正义问题，使学生认识科学具有促进社会公平正义的功能，志愿成为具有社会责任感的“科学人”。

2.呈现位置分析

科学身份认同内容在教材不同栏目或板块均有分布。为从呈现方式的角度认识新旧两版教材科学身份认同内容的差异，在统计分析两版教材科学身份认同各指标内容的基础上，依照教材不同栏目进行二次统计，结果如表3所示。

（1）栏目科学教育价值凸显，涵盖多重指标内容

教材更关注除“教材正文”之外的科学身份认同内容，08版“教材正文”中科学身份认同内容占比45.4%，19版占比40.8%，新版教材栏目中的科学教育价值更为凸显。首先，“案例”栏目成功实现多重科学身份认同指标的增长。该栏目在08版的基础上增加“科学家实验和探究的过程（A1）”“科学同个人的联系感（A3）”“科学在实现可持续发展中的价值（D2）”等科学身份认同内容，不仅为整合和印证地理学科知识服务，且承担了增强学生科学的社会价值认同感的任务，使其对科学认知的拓展同科学情感的深化双轨并进。其次，95.5%“要求学生开展科学认知活动”指标内容位于“问题探究”和“活动”栏目。该指标在栏目中的集中分布有助于保持教材内容的连贯性，确保学生在探究活动中能系统应用所学科学知识和技能，使其学习体验结构化，推动其深入理解和掌握科学探究过程。