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一、问题的提出
测验一个人的科学信念系统的开放程度可以通过此人对“反例”所采取的策略来定。所谓“反例”是指科学理论不能解释的、说明的例子、事实。对中学生而言，“反例”是指与学生所学的理论或已有知识经验有冲突的现象和科学事实。本研究主要通过测试学生对“反例”所采用的策略来调查当前高中生科学信念系统的开放程度，并提出相应的教学建议。
二、研究方法
1、研究方法和被试选取
本研究主要采用了问卷调查法，为了更全面深入地获取信息，辅助使用了访谈法。被试选取城市和农村的示范高中和一般高中各一所，年级为高一和高二，共发放问卷532份，其中有效问卷482份，占问卷总数的90.6％。各年级具体人数见表2。
2、研究工具
本研究采用的“反例”试题为：一次学生实验中，学生用铝片分别跟相同体积和相同H 浓度的稀盐酸和稀硫酸反应，发现铝片与稀盐酸反应现象非常明显，而与稀硫酸几乎不发生反应，这与课本上的内容：铝能够和稀盐酸和稀硫酸反应放出氢气不符。是试剂、药品出了问题吗?为了寻找原因，某学生在教师的指导下重新用分析纯浓盐酸和浓硫酸配制一定相同体积和相同H 浓度的溶液，然后分别加入0.1×10×25mm大小、纯度大于等于99.5％的铝片验证是否存在上述现象，实验结果如下表1：(注：分析纯是指不含其他杂质)
无论用稀硫酸还是稍浓的稀硫酸与纯净的铝片反应均无明显现象，其结论还是与教材的叙述不相符。问题：为了探究铝与稀盐酸和稀硫酸反虚差异的原因，你对问题的答案能做出哪些猜测及解释?
三、结果分析
我们根据问卷调查和个别访谈中反映的情况，并结合Chinn和Brewer的分类标准，将当前高中生处理“反例”所采取的策略主要分为四种类型：拒绝反例、重新解释反例、修改理论、其他策略。我们用采取各种策略的人次占班级总人数的百分比来统计，结果见表2。
1、拒绝反例
根据问卷情况，我们发现学生拒绝反例信息主要有以下三种情况：
第一，方法论错误。这是学生最常见的拒绝反例的策略。当个体面对这些反例证据时，认为可能是药品出现问题、也可能是实验方法出现错误。
第二，随机信息。这种情况在调查中出现的比较少。采用这种策略的学生可能会做以下解释：是不是这种情况偶然也会出现，不值得大惊小怪。
第三，欺骗信息。这是最为极端的一种拒绝。在这种情况下的学生往往将反例信息看成开玩笑或是完全骗人的。
从表2中我们可以看出，各类学校各年级都有部分学生拒绝反例。采用拒绝策略最多的分别是农村一般高中的高二和高一，比被调查的全体学生平均水平高近十个百分点，而其他学校各年级差异并不大。从整个被调查的学生来看，采取拒绝反例策略的人次占被调查总人数的25.2％。在处理反例时采取拒绝策略的学生，其科学信念系统也比较封闭。这说明当前有部分高中生宁信书本，不信实验。
2、重新解释反例
在表2中，采用重新解释反例策略学生除农村一般高中高一年级占的百分比较低外，其他类型学校及年级差异并不大。这可能是农村一般中学高一学生知识基础较差。同一所学校采用这种策略占的百分比一般是高二比高一大，其原因是高二年级学习了铝在浓硫酸中易钝化的知识，而高一年级没有学习，因此，由于思维定势的作用，高二年级很多学生就采取了铝在硫酸中易钝化知识来解释了反例。重新解释反例的人次占整个被调查人数的57.6％，这说明我们有多半高中生还是认真地思考了问题的证据，对科学“反例”并没有采取消极的态度。
3、修改理论
我们从表2中可以看出，不同类型学校和年级学生采用修改理论策略的人次极少。其中，采用修改理论策略百分比最高的是农村示范高中高二，其他学校和年级差异不明显。采用修改理论策略的人次占整个被调查学生数的9.5％，即科学信念系统较开放及开放的学生很少。我们认为，造成这种现象的大部分原因是学生过分迷信书本和权威，部分原因是学生对化学变化的本质缺乏深刻认识。
4、其他
本研究的其他策略包括忽略反例、将反例排除在理论之外、持有而暂不使用反例三种情况。忽略反例是指学生根本不去考虑这些反例证据。将反例排除在理论之外的策略是指学生指出理论是有一定适用范围的，而这些反例信息超过了理论解释的范围。持有而暂不使用反例的学生可能也认真思考了这些反例信息，但又固守原有的理论，因此这些学生可能声称以后再作处理。研究者发现问卷中采用这三种策略的学生都是对“反例”保持沉默，因此，在统计时把这三种策略放在一起。采用这三种策略的学生在处理科学问题时持消极态度，因此其科学信念系统也是很封闭的。
由表2可以看出，不同的学校及年级采用这三种策略学生的百分比差异并不大。高一年级采用这三种策略百分比普遍比高二年级稍高，这说明高一更多的学生选择保持沉默，这可能与高一的学生知识量有一定关系。从总体来看，采用这三种策略学生人次的百分比平均为28％，这说明较多学生面对科学反例采取了不予理睬的做法。
四、进一步讨论及结论
通过对调查结果进行分析和对师生的访谈，我们发现造成学生科学信念系统比较封闭的原因主要有两个：一是学生宁信书本，不信实验，缺乏批判思维；二是不会从化学反应的本质来解释化学实验现象。针对调查数据中出现的农村一般高中学生的科学信念系统较其他类型学校高中生更为封闭的现象，我们特意到农村中学进行了访谈。发现农村一般高中的学生在他们初中阶段就很少做实验，甚至老师连演示实验都能省就省，对调查试题的“反例”的实验现象他们绝大多数都没有见过，而我们对其他中学的学生进行访谈发现，有部分学生见过这种实验现象，但老师并没有让他们探究出现这种现象的原因。综上所述，我们得出以下结论：
1、当前高中生科学信念系统普遍比较封闭。
2、科学信念系统开放程度与学校类型及年级无关。
五、教学建议
1、加强实验教学，培养学生的批判思维能力
如前文所述，造成当前的高中生科学信念系统封闭的原因是缺乏批判思维能力。要培养学生的批判思维能力，教师主要应加强化学实验教学，特别对常见实验中出现的异常现象，教师应认真组织学生进行探究，而不应该过分迷信书本。
2、加强对化学反应本质的教学
化学反应本质是原子的重新组合，元素原子的个数不变，是化学变化中旧键的断裂和新键的生成。化学反应的本质是解释任何化学现象的一条基本原理。因此，教师应加强对化学反应本质的教学，而不应该让学生机械记忆课本的结论。
测验一个人的科学信念系统的开放程度可以通过此人对“反例”所采取的策略来定。所谓“反例”是指科学理论不能解释的、说明的例子、事实。对中学生而言，“反例”是指与学生所学的理论或已有知识经验有冲突的现象和科学事实。本研究主要通过测试学生对“反例”所采用的策略来调查当前高中生科学信念系统的开放程度，并提出相应的教学建议。
二、研究方法
1、研究方法和被试选取
本研究主要采用了问卷调查法，为了更全面深入地获取信息，辅助使用了访谈法。被试选取城市和农村的示范高中和一般高中各一所，年级为高一和高二，共发放问卷532份，其中有效问卷482份，占问卷总数的90.6％。各年级具体人数见表2。
2、研究工具
本研究采用的“反例”试题为：一次学生实验中，学生用铝片分别跟相同体积和相同H 浓度的稀盐酸和稀硫酸反应，发现铝片与稀盐酸反应现象非常明显，而与稀硫酸几乎不发生反应，这与课本上的内容：铝能够和稀盐酸和稀硫酸反应放出氢气不符。是试剂、药品出了问题吗?为了寻找原因，某学生在教师的指导下重新用分析纯浓盐酸和浓硫酸配制一定相同体积和相同H 浓度的溶液，然后分别加入0.1×10×25mm大小、纯度大于等于99.5％的铝片验证是否存在上述现象，实验结果如下表1：(注：分析纯是指不含其他杂质)
无论用稀硫酸还是稍浓的稀硫酸与纯净的铝片反应均无明显现象，其结论还是与教材的叙述不相符。问题：为了探究铝与稀盐酸和稀硫酸反虚差异的原因，你对问题的答案能做出哪些猜测及解释?
三、结果分析
我们根据问卷调查和个别访谈中反映的情况，并结合Chinn和Brewer的分类标准，将当前高中生处理“反例”所采取的策略主要分为四种类型：拒绝反例、重新解释反例、修改理论、其他策略。我们用采取各种策略的人次占班级总人数的百分比来统计，结果见表2。
1、拒绝反例
根据问卷情况，我们发现学生拒绝反例信息主要有以下三种情况：
第一，方法论错误。这是学生最常见的拒绝反例的策略。当个体面对这些反例证据时，认为可能是药品出现问题、也可能是实验方法出现错误。
第二，随机信息。这种情况在调查中出现的比较少。采用这种策略的学生可能会做以下解释：是不是这种情况偶然也会出现，不值得大惊小怪。
第三，欺骗信息。这是最为极端的一种拒绝。在这种情况下的学生往往将反例信息看成开玩笑或是完全骗人的。
从表2中我们可以看出，各类学校各年级都有部分学生拒绝反例。采用拒绝策略最多的分别是农村一般高中的高二和高一，比被调查的全体学生平均水平高近十个百分点，而其他学校各年级差异并不大。从整个被调查的学生来看，采取拒绝反例策略的人次占被调查总人数的25.2％。在处理反例时采取拒绝策略的学生，其科学信念系统也比较封闭。这说明当前有部分高中生宁信书本，不信实验。
2、重新解释反例
在表2中，采用重新解释反例策略学生除农村一般高中高一年级占的百分比较低外，其他类型学校及年级差异并不大。这可能是农村一般中学高一学生知识基础较差。同一所学校采用这种策略占的百分比一般是高二比高一大，其原因是高二年级学习了铝在浓硫酸中易钝化的知识，而高一年级没有学习，因此，由于思维定势的作用，高二年级很多学生就采取了铝在硫酸中易钝化知识来解释了反例。重新解释反例的人次占整个被调查人数的57.6％，这说明我们有多半高中生还是认真地思考了问题的证据，对科学“反例”并没有采取消极的态度。
3、修改理论
我们从表2中可以看出，不同类型学校和年级学生采用修改理论策略的人次极少。其中，采用修改理论策略百分比最高的是农村示范高中高二，其他学校和年级差异不明显。采用修改理论策略的人次占整个被调查学生数的9.5％，即科学信念系统较开放及开放的学生很少。我们认为，造成这种现象的大部分原因是学生过分迷信书本和权威，部分原因是学生对化学变化的本质缺乏深刻认识。
4、其他
本研究的其他策略包括忽略反例、将反例排除在理论之外、持有而暂不使用反例三种情况。忽略反例是指学生根本不去考虑这些反例证据。将反例排除在理论之外的策略是指学生指出理论是有一定适用范围的，而这些反例信息超过了理论解释的范围。持有而暂不使用反例的学生可能也认真思考了这些反例信息，但又固守原有的理论，因此这些学生可能声称以后再作处理。研究者发现问卷中采用这三种策略的学生都是对“反例”保持沉默，因此，在统计时把这三种策略放在一起。采用这三种策略的学生在处理科学问题时持消极态度，因此其科学信念系统也是很封闭的。
由表2可以看出，不同的学校及年级采用这三种策略学生的百分比差异并不大。高一年级采用这三种策略百分比普遍比高二年级稍高，这说明高一更多的学生选择保持沉默，这可能与高一的学生知识量有一定关系。从总体来看，采用这三种策略学生人次的百分比平均为28％，这说明较多学生面对科学反例采取了不予理睬的做法。
四、进一步讨论及结论
通过对调查结果进行分析和对师生的访谈，我们发现造成学生科学信念系统比较封闭的原因主要有两个：一是学生宁信书本，不信实验，缺乏批判思维；二是不会从化学反应的本质来解释化学实验现象。针对调查数据中出现的农村一般高中学生的科学信念系统较其他类型学校高中生更为封闭的现象，我们特意到农村中学进行了访谈。发现农村一般高中的学生在他们初中阶段就很少做实验，甚至老师连演示实验都能省就省，对调查试题的“反例”的实验现象他们绝大多数都没有见过，而我们对其他中学的学生进行访谈发现，有部分学生见过这种实验现象，但老师并没有让他们探究出现这种现象的原因。综上所述，我们得出以下结论：
1、当前高中生科学信念系统普遍比较封闭。
2、科学信念系统开放程度与学校类型及年级无关。
五、教学建议
1、加强实验教学，培养学生的批判思维能力
如前文所述，造成当前的高中生科学信念系统封闭的原因是缺乏批判思维能力。要培养学生的批判思维能力，教师主要应加强化学实验教学，特别对常见实验中出现的异常现象，教师应认真组织学生进行探究，而不应该过分迷信书本。
2、加强对化学反应本质的教学
化学反应本质是原子的重新组合，元素原子的个数不变，是化学变化中旧键的断裂和新键的生成。化学反应的本质是解释任何化学现象的一条基本原理。因此，教师应加强对化学反应本质的教学，而不应该让学生机械记忆课本的结论。