科学リテラシー

科学的リテラシーまたは科学リテラシーには、科学、その方法論、観察、理論の理解に関連する、文章、数値、デジタルのリテラシーが含まれます。科学的リテラシーは、主に、科学的方法、測定の単位と方法、経験主義、特に相関関係や質的観察と量的観察の比較、集計統計などの統計の理解、および物理学、化学、生物学、生態学、地質学、計算などの中核科学分野の基礎理解に関係しています。

経済協力開発機構（OECD）の国際学習到達度調査（PISA）枠組み（2015年）では、科学的リテラシーを「思慮深い市民として、科学関連の問題や科学の考えに取り組む能力」と定義しています。^[1]したがって、科学的リテラシーのある人は、科学技術に関する理性的な議論に参加する意欲があり、そのためには以下の能力が必要です。

• 現象を科学的に説明する - さまざまな自然現象や技術現象に対する説明を認識、提示、評価します。
• 科学的探究を評価および設計する – 科学的調査を説明および評価し、質問に科学的に取り組む方法を提案します。
• データと証拠を科学的に解釈します。さまざまな表現でデータ、主張、議論を分析および評価し、適切な科学的結論を導き出します。

米国立教育統計センターによると、「科学的リテラシーとは、個人的な意思決定、市民活動や文化活動への参加、経済的生産性に必要な科学的概念とプロセスに関する知識と理解のことである」^[2] 。科学的リテラシーのある人とは、以下の能力を持つ人と定義されています。

• 科学的事実とその意味を理解し、実験し、推論し、解釈します。
• 日常の経験に対する好奇心から生まれた質問をしたり、質問の答えを見つけたり、決定したりします。
• 自然現象を記述、説明、予測します。
• 科学を理解した上で一般向けの新聞記事を読み、結論の妥当性について社会的な会話に参加します。
• 国家および地方の決定の根底にある科学的問題を特定し、科学的および技術的情報に基づいた立場を表明します。
• 科学情報の質を、その情報源とそれを生成するために使用される方法に基づいて評価します。
• 証拠に基づいて議論を提起し評価し、その議論から得られた結論を適切に適用する。^[3]

^{科学的リテラシーは、海洋リテラシー[4]、}地球科学リテラシー^{[5] 、気候リテラシー[6]}の定義と同様の言葉で定義することもできます。 したがって、科学的リテラシーを持つ人は次のことを行うことができます。

• 環境問題や社会問題に関連する科学を理解する。
• 科学について明確に伝えます。
• これらの問題について十分な情報に基づいた決定を下してください。

最後に、科学的リテラシーには、科学の学習と利用に対する特定の態度が含まれる可能性があります。科学的リテラシーを備えた市民は、事実を自分で調査することができます。^[7]

米国の科学教育改革は、 1957年のスプートニク衛星の打ち上げや1980年代の日本の経済成長など、戦略的な課題によって推進されてきた。 ^[8]科学リテラシーという言葉は、1958年にポール・ハードによって普及した。 ^[9]彼は、教育における差し迫った問題は「アメリカにおける科学的業績の豊かさと科学リテラシーの貧困さのギャップを埋めること」であると訴えた。^[10]ハードにとって、科学技術の急速な革新には、「出現しつつある科学革命の課題に対処するのにふさわしい」教育が必要だった。^[10]ハードの呼びかけの根底には、「科学をある程度習得することが現代生活に不可欠な準備である」という考えがあった。^[9]

科学リテラシーの初期の定義には、人々が理解すべき内容の詳細が含まれており、多くの場合、やや伝統的な流れ（生物学、化学、物理学）に従っていました。地球科学は、拡大された地質学的プロセスとしてやや狭義に定義されていました。これらの最初の文書から 10 年後に、海洋科学者と教育者は、科学リテラシーの概念を改訂し、自然界に対するより現代的なシステム指向の見方を取り入れ、海洋、気候、地球科学などの科学リテラシー プログラムにつながりました。

1950年代以降、科学リテラシーは、科学的知識が社会的に位置づけられ、個人の経験に大きく影響されることをますます強調するようになった。^{[9]科学リテラシーは}人権と見なされており^{[11] 、科学とその社会での役割に関する実用的な知識は、}責任ある社会の一員としての要件であり、平均的な人々がより良い決定を下し、生活を豊かにするのに役立つものと見なされている。^{[12] [13]}米国では、この重点の変化は、1980年代後半から1990年代初頭にかけて、「すべてのアメリカ人のための科学」^[14]と「科学リテラシーのベンチマーク」の出版によって注目される。^[15]

国家科学教育基準（1996 年）では、科学的リテラシーを「個人の意思決定、市民活動や文化活動への参加、経済的生産性に必要な科学的概念とプロセスに関する知識と理解」と定義しています。^[16]さらに、科学的リテラシーは特定の科学的内容を単に覚えるだけの問題ではないことを強調しています。重要な能力やスキルの開発が含まれます。「科学的リテラシーとは、日常の経験に対する好奇心から生まれた疑問を尋ね、見つけ、答えを決定できることを意味します。それは、人が自然現象を記述、説明、予測する能力を持っていることを意味します。」^[17]

科学的な議論やコミュニティに参加することを可能にする根底にある「倫理」の重要性を強調する人もいる。重要な規範は、科学的発見の観察と仮説は共同で共有されるプロセスの一部であること、アイデアは重要であり、それを表明する人の地位ではないこと、重要なのは望ましい結果ではなく公平な証拠であること、観察を超えた発言は検証の対象となるべきである、などである。^[18]

最近では、「科学的リテラシー」を求める声の中で、誤報や偽情報が危険であると指摘されています。彼らは、民主的な社会において個人が科学的知識を持ち、個人的および集団的な意思決定を行うためには、市民科学リテラシー、デジタルメディア科学リテラシー、認知科学リテラシーがすべて教育の重要な要素であると示唆しています。^[19]

ピュー研究所による市民と科学者の見解の比較では、科学、工学、技術関連のさまざまな問題に関して両者の立場が大きく異なっていることが示唆されている。市民と科学者はともに米国のK-12 STEM教育を低く評価している。 ^[20]

人間と自然環境の相互依存性は、地球システムにおける科学的リテラシーの核心である。科学者と教育者の間で全国的な合意によって定義されているように、このリテラシーには2つの主要な部分がある。まず、上記の科学的リテラシーの定義を反映する言葉で、リテラシーのある人が定義される。次に、一連の概念がリストされ、6〜9の大きなアイデアまたは必須の原則にまとめられる。この定義プロセスは、最初に海洋リテラシーについて行われ、^[4]次に五大湖、^[21] 河口、^[22]大気、^[23]気候^[6]について行われた。 地球科学リテラシー^{[5]は、地球システムに対して定義されたリテラシーのタイプの1つであり、地球}科学リテラシーのある人の資質は、すべての地球システムリテラシー定義の資質を代表するものである。

地球科学リテラシー・イニシアチブによれば、地球科学リテラシーのある人とは次のようになります。

• 地球の多くのシステムの基本概念を理解する
• 地球に関する科学的に信頼できる情報を見つけ、評価する方法を知っている
• 地球科学について有意義な方法で伝える
• 地球とその資源に関して情報に基づいた責任ある決定を下すことができる^[5]

地球システムに関するあらゆる種類のリテラシーは、上記のような定義を持っています。海洋リテラシーはさらに、「人間が海に与える影響と、海が人間に与える影響を理解すること」と定義されています。^[4] 同様に、気候リテラシーのウェブサイトには、意思決定の指針となる原則が含まれています。「人間は気候変動とその影響を軽減するために行動を起こすことができます。」^[6]そして、地球システムリテラシーの各タイプは、高校卒業時に生徒が理解すべき概念を定義します。地球システムリテラシーに関する現在の教育努力は、リテラシーの意思決定の側面よりも科学的概念に重点を置く傾向がありますが、環境活動は明示された目標として残っています。

社会的に関連性のある文脈での科学というテーマは、科学リテラシーに関する多くの議論に登場します。生命科学で登場するアイデアには、生態学的リテラシー、つまり「地球の幸福」への言及が含まれます。細胞生物学教育のライターであるロビン・ライトは、「[学部生の]科学に関する誤解や知識不足は、私たちの民主的な生活様式と国家の安全保障を危険にさらすことになるのでしょうか?」と嘆いています。 ^[24]物理学リテラシーに関する議論には、省エネ、オゾン層の破壊、地球温暖化が含まれます。^[25] 化学リテラシープロジェクトのミッションステートメントには、環境と社会正義が含まれています。^[26] 技術リテラシーは、3次元座標空間で定義されます。知識軸では、技術にはリスクが伴うこと、そして「社会の価値観と文化を反映する」ことが指摘されています。^[27] エネルギーリテラシーには、気候リテラシーに関連するものを含むいくつかのWebサイトがあります。^[6]

科学に対する態度は、科学リテラシーに大きな影響を与える可能性があります。教育理論では、内容の理解は認知領域にあり、態度は情緒的領域にあります。^[28]したがって、科学に対する恐怖などの否定的な態度は、情緒的なフィルターとして機能し、理解と将来の学習目標の妨げになる可能性があります。米国では、科学に対する生徒の態度は4年生から低下し始め、中学、高校を通じて低下し続けることが知られています。^[29]科学に対する否定的な感情の始まりは、成績重視の傾向に起因しています。生徒は、自分の達成度が低下していると感じ始め、それが教室でのモチベーションの低下や生徒の参加の低下につながります。学習に対する高いモチベーションを維持している生徒は、科目に対してより肯定的な態度をとることが十分に文書化されています。^[30]物理学の学習に対する大学生の態度に関する研究では、これらの態度は、現実世界とのつながり、個人的なつながり、概念的なつながり、生徒の努力、問題解決のカテゴリに分類できることが示唆されています。^[31]

科学リテラシーの意思決定の側面は、世界の状況、世界の幸福に対する責任、そして変化をもたらす力に対する個人の意識についてのさらなる態度を示唆している。これらの態度は、海洋リテラシーの場合に説明されているように、科学リテラシーの重要な尺度となる可能性がある。^[32]

K-12の教室では、教授戦略の開発や生徒の態度の評価が難しいため、学習基準では感情領域が取り上げられることはあまりありません。生徒中心の指導、革新的な学習戦略、さまざまな教授法の活用など、多くの現代的な教授戦略が、科学に対する生徒の態度に良い影響を与えることが示されています。^{[29] [30] [33]} プロジェクトベースの学習も、生徒の科目に対する態度を改善し、科学的処理スキルを向上させることが示されています。^[30]

教師は、リッカート尺度または微分尺度を使用して、科学と科学学習に対する生徒の態度の変化を判断および監視できます。

科学リテラシーの支持者は、生徒が高校を卒業するまでに何を学ぶかに重点を置く傾向がある。科学リテラシーは常に教育の基準運動の重要な要素であった。すべての科学リテラシー文書は、カリキュラム、指導、評価、そして最終的には全国的な学習を推進する手段として、教育基準に影響を与えるという明確な意図を持って起草されてきた。^[34]さらに、科学リテラシーは情報に基づいた社会的決定を行うための重要な基盤を提供する。科学は社会的文脈で行われる人間のプロセスであり、科学教育の一部として関連性がある。人々が証拠に基づいた決定を下すためには、誰もが科学リテラシーの向上を目指すべきである。^[35]

関連研究では、学生に科学リテラシーをより効率的に促進する方法が示唆されている。^{[36] [37] [38]}学生の科学リテラシーを促進するプログラムは数多くあり、テクノロジー企業が後援するプログラムやクイズ大会、科学フェアなどがある。そのようなプログラムの一部には、グローバルチャレンジアワード、国立海洋科学ボウル、アクションバイオサイエンスなどがある。^[39]

いくつかの組織は、異なる国の成人の科学的リテラシーを比較しようと試みた。OECDは、米国の科学的リテラシーはOECD平均と測定可能な差がないことを突き止めた。^[40] Science Newsは「2008年に実施されたアンケートに基づく米国の新しい割合は、米国を上回った唯一のヨーロッパの国であるスウェーデンより7パーセント低い。米国の数字は、デンマーク、フィンランド、ノルウェー、オランダよりもわずかに高い。そして、これは2005年の英国の割合（および欧州連合全体の割合）の2倍である。」と報告している。^[41]

大学の教育者は科学的リテラシーを測定するための信頼性の高い機器の開発を試みており、物理学、天文学、化学、生物学^[42]、地球科学^[43]の分野で概念インベントリの使用が増加しています。

• 健康リテラシー
• 国際数学・理科研究の動向
• 科学に対する国民の認識
• 科学、技術、社会、環境教育
• 科学普及活動
• 科学に対する感覚、科学技術の発展に対する証拠に基づくアプローチを奨励する
• STEM分野

• Adams, WK; Perkins, KK; Podolefsky, NS; Dubson, M.; Finkelstein, ND; Wieman, CE (2006). 「物理学と物理学の学習に関する生徒の信念を測定するための新しい手段：コロラド州の科学学習態度調査」. Physical Review Special Topics - Physics Education Research . 2 (1): 010101. Bibcode :2006PRPER...2a0101A. doi : 10.1103/PhysRevSTPER.2.010101 .
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