中国乡村青少年STEM活动的成效及其影响因素研究项目调查报告_60页_5mb

中国乡村青少年 STEM 活动的成效及其影响因素研究项目基线调查总结

核心内容

本报告为“追光行动—乡村青少年科学素养提升”项目中的基线调查结果，旨在评估中国乡村青少年在 STEM 学习方面的现状及影响因素，为后续干预措施提供数据支持。调查覆盖广西三个试点县的9所试点校，共回收2160份问卷，其中1991份为有效问卷，有效率为92.2%。

主要观点

1. 科学素养整体水平较低：乡村青少年在科学知识与能力方面表现不佳，整体平均分为40.53分（满分100分），低于全国平均水平（54.40分）。知识与能力水平差异较大，尤其在地理领域和运用概率思维方面表现最差。
2. 科学态度存在明显问题：乡村青少年的非正式科学学习方式较为单一，校内与校外科学兴趣均较低。科学身份认同、科学职业期待和科学价值认同水平也较低，未来不倾向于选择科学相关职业。
3. 性别差异显著：女生在物理学科知识上显著低于男生，但在科学态度方面表现更优，包括学习行为、学习情感和科学相关认知。因此，需关注性别差异，制定更有针对性的干预措施。
4. 家庭背景影响科学学习：家庭经济社会地位对科学素养有显著影响，家庭资产较低的青少年在科学知识和能力上表现较差，且家庭中父母学历和职业状况对科学学习有影响。

关键信息

一、调研背景

• “追光行动”项目由中国科协和联合国儿童基金会共同启动，旨在提升乡村青少年的科学素养。
• 2023年6月，北师大高潇怡教授课题组对广西三个试点县进行了实地调研，为基线调查奠定了基础。
• 基线调查于2023年9月启动，旨在为项目干预提供实证依据。

二、调研方案设计

（一）调研目标

• 评估试点县乡村青少年的科学素养现状，特别是从性别角度分析 STEM 学习情况。
• 为后续项目干预提供基线数据支持，便于评估干预效果和改进干预内容。

（二）调研内容

• 通过科学素养调查问卷测评知识与能力、科学态度及性别差异。
• 问卷内容包括科学知识测试、科学态度问卷和基本信息调查。

（三）调研方法与工具

1. 基本信息调查：

   • 调查内容包括性别、民族、家庭社会经济地位（如父母学历、职业、家庭资产）及学业成就。
   • 问卷分为三部分，分别对应人口学特征、科学知识与能力测试、科学态度问卷。

2. 科学知识与能力测试卷：

   • 试题涵盖物理、化学、生物和工程实践，共30题。
   • 基于《义务教育科学课程标准（2022年版）》和 PISA2025 框架，测试科学解释现象、探究设计、科学决策及运用概率思维等能力。
   • 信度检验显示，Cronbach α 系数为0.815，基于IRT的被试信度为0.74，整体信度较高。

3. 科学态度问卷：

   • 问卷基于态度三元理论，分为科学学习行为、科学学习情感和科学相关认知三个维度。
   • 总体 Cronbach α 系数为0.94，各分量表信度均较高。

三、调研结果

（一）乡村青少年基本情况

• 性别分布：男生占比45.81%，女生占比52.54%，性别缺失率为1.66%。各校男女比例接近1:1。
• 民族分布：壮族占比55.10%，汉族40.93%，其他民族1.56%。来宾市和崇左市以壮族为主，钦州市则以汉族为主。
• 家庭背景：72.36%的父母亲学历在中学或以下，仅5.21%和4.41%的父母亲接受过高等教育。家庭资产水平两极分化，61.9%的家庭属于低资产类别，38.1%属于高资产类别。

（二）科学知识与能力情况

• 总体表现：科学知识与能力平均分40.53分，标准差18.615，显示群体内差异较大。
• 学科表现：物理、化学、生物表现差异较大，地理和概率思维能力最差。
• 能力维度：科学解释现象、评价和设计科学探究、利用科学知识进行决策和行动表现较好，而运用概率思维能力较弱。

（三）科学态度情况

• 学习行为：非正式科学学习方式单一，且发生频率较低。
• 学习情感：校内和校外科学兴趣均较低，科学态度整体不乐观。
• 科学相关认知：科学价值认同、职业期待、身份认同和能力认同水平较低。

（四）性别差异

• 科学知识与能力：女生在物理学科知识上显著低于男生，但整体科学能力表现较好。
• 科学态度：女生在科学学习行为、学习情感和相关认知上优于男生，显示出更积极的科学态度。

调研结论

• 乡村青少年的科学素养整体处于较低水平，需持续干预提升。
• 性别差异显著，需针对性地促进不同性别学生的科学学习。
• 家庭背景对科学学习有重要影响，需关注家庭资源差异，优化资源分配。

行动建议

1. 营造重视科学的社会生态：通过提升社会对科学价值的认识，增强青少年对科学的兴趣。
2. 多方资源联动：整合校内外资源，丰富科学教育内容，促进科学参与。
3. 加强城乡交流：通过交流活动增强青少年对科学相关职业的认同感。
4. 激活竞争准备：通过科技竞赛激发科学兴趣和创造力。
5. 关注性别差异：根据性别偏好，制定差异化策略，提升女生在 STEM 领域的表现。

参考文献

• 中国科普研究所的科学素养测试题。
• PISA2025的科学素养测评框架。
• 态度三元理论及相关量表。
• 经典测量理论与项目反应理论。

表格与图表目录

• 表格1：基本信息调查题项双向细目表

• 表格2：科学知识与能力测试题双向细目表

• 表格3：可信度与 Cronbach α 对应关系

• 表格4：可靠性统计结果

• 表格5：基于 IRT 的信度结果

• 表格6：基于 CTT 的区分度计算结果

• 表格7：基于 IRT 的分离度结果

• 表格8：基于 IRT 的项目区分度结果

• 表格9：项目模型拟合度结果

• 表格10：科学态度问卷测量维度及分量表信度

• 表格11：参测学生性别分布基本情况

• 表格12：参测学生民族分布基本情况

• 表格13：科学知识与能力得分总体情况

• 表格14：科学知识与能力得分的学科领域分析

• 表格15：科学知识与能力得分的科学概念分析

• 表格16：科学知识与能力得分的能力维度分析

• 表格17：各题项难度系数

• 表格18：校内科学学习兴趣均值及标准差

• 表格19：校外学习兴趣均值及标准差

• 表格20：科学相关认知各指标均值与标准差

• 表格21：科学价值认同均值及标准差

• 表格22：科学职业期待均值及标准差

• 表格23：科学身份认同均值及标准差

• 表格24：科学能力认知均值及标准差

• 表格25：科学知识水平的性别差异（1）

• 表格26：科学知识水平的性别差异（2）

• 表格27：科学能力水平的性别差异

• 表格28：科学学习情感的性别差异分析

• 表格29：科学相关认知的性别差异分析

• 图1：标准化残差值报告

• 图2：标准残差图结果

• 图3：项目分布气泡图

• 图4：项目分布气泡图

• 图5：测试信息函数

• 图6：sl01-sl08的项目特征曲线

• 图7：青少年父亲学历分布情况

• 图8：青少年母亲学历分布情况

• 图9：青少年家庭私家车数量分布情况

• 图10：青少年家庭智能手机数量分布情况

• 图11：青少年家庭电脑数量分布情况

• 图12：青少年家庭书籍数量分布情况

• 图13：家庭资产潜在类别分析结果

• 图14：怀特图（Wright Map）