PISA科學(xué)素養(yǎng)的界定與測評

1、王晞等：PISA科學(xué)素養(yǎng)的界定與測評國際學(xué)生評價項目（TheProgrammeInternationalStudentAssessment,簡稱PISA）是由經(jīng)合組織（OECD潑起組織實施的，以15歲年齡為取樣，通過對閱讀素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)三個領(lǐng)域的測試以便于各國進(jìn)行比較的國際性比較評價項目。同時，也為各成員國政府研究制定教育政策提供參照。國際學(xué)生評價項目第一次在2000年進(jìn)行測試，有經(jīng)合組織成員國中的28個國家和巴西、俄羅斯聯(lián)邦等4個非成員國參加，共計32個國家的265000名學(xué)生接受測試， 以后每三年進(jìn)行一次，2000年測試重點為閱讀素養(yǎng)，2003年、2006年將分別以數(shù)學(xué)與科學(xué)素養(yǎng)

2、為測試重點。本文擬就科學(xué)素養(yǎng)的界定、測評的內(nèi)容、評估結(jié)構(gòu)等方面作簡要介紹和分析，以期對我們能有所啟發(fā)和借鑒。一、PISA對科學(xué)素養(yǎng)的界定科學(xué)素養(yǎng)是應(yīng)用科學(xué)的知識來確定問題，得出（或提出）基于證據(jù)的結(jié)論的能力，以便理解并幫助做出關(guān)于自然世界的決定，并且通過人類的活動做出調(diào)整。在PISA的上述定義中有以下幾個方面需要進(jìn)一步予以說明，以便更好的理解其內(nèi)涵?！翱茖W(xué)知識”不僅指事實、名稱、術(shù)語的知識，還包括對重要科學(xué)概念的理解以及科學(xué)知識的局限和作為人類活動的科學(xué)的本質(zhì)?！皢栴}”是指那些經(jīng)過科學(xué)的探究能夠解決的問題，以及特定問題的科學(xué)方面?！盎谡摀?jù)得出的結(jié)論”是指知道應(yīng)用選擇評價信息、數(shù)據(jù)的方法，同時

3、需要對已有的信息進(jìn)行有意識的小心的推測，因為需耍正確判斷是否存在足夠的信息來得出正確的結(jié)論?！袄斫獠椭龀鰶Q定”包含以理解自然世界本身作為目標(biāo)， 強(qiáng)調(diào)科學(xué)的理解有助于做出決定，但并不能夠直接導(dǎo)致決定。因為，現(xiàn)實的決定通常是在具有社會的、政治的、經(jīng)濟(jì)的背景等情境中出現(xiàn)的，且科學(xué)的知識通常是在與社會的、政治的、經(jīng)濟(jì)的有關(guān)的人的價值觀背景下予以應(yīng)用的。因此，在價值觀不同的地方，對科學(xué)論據(jù)的選擇和使用可能會導(dǎo)致爭議。作者：王晞等文章來源：上海教育科研點擊數(shù)：星 573 更新時間：2006-12-4“通過人類的活動做出調(diào)整”是指出于人類的目的和結(jié)果對于自然世界做出的有計劃或無計劃的調(diào)整。它強(qiáng)調(diào)對于人的

4、科學(xué)素養(yǎng)的評價，不能簡單使用有或無的兩分法，而應(yīng)是多和少的評價基于以上的認(rèn)識不難看出，PISA不僅強(qiáng)調(diào)科學(xué)的知識以及這一知識得以發(fā)展的過程對于科學(xué)素養(yǎng)是至關(guān)重要的，而且認(rèn)為這二者應(yīng)是合二為一的二、科學(xué)素養(yǎng)測驗的內(nèi)容基于以上對科學(xué)素養(yǎng)的認(rèn)識與界定，PISA將從三個角度對科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行評估。第一，科學(xué)概念。PISA認(rèn)為概念是使我們將新經(jīng)驗與已知的知識聯(lián)系起來，使我們弄清新經(jīng)驗的意思，并有助于我們弄清自然和人類世界的知識。因此，PISA主要根據(jù)以下四個標(biāo)準(zhǔn)來選擇受評估的科學(xué)概念應(yīng)是與每天日常生活、事物相關(guān)的內(nèi)容。因為，科學(xué)概念在人們每天的日常生活中的作用程度是各不相同的。例如，雖然相對論對各種長度、質(zhì)

5、量、時間和速度的各種關(guān)系做出了一個較為精確的解釋，但是，牛頓定理對我們每天遇到的力和運(yùn)動的解釋則會提供更有力的幫助。因此，相比較而言我們將更側(cè)重于選擇對牛頓定理的理解作為評估的內(nèi)容。必須選擇與未來十年乃至更長的時間的生活有關(guān)聯(lián)的科學(xué)概念和內(nèi)容。所選擇的必須應(yīng)該是與科學(xué)素養(yǎng)可以被認(rèn)證的相關(guān)內(nèi)容。所選擇的概念必須與被選擇的科學(xué)方法相聯(lián)系，而不能僅僅是書面上的或曾被提出的某種含義。以下是PISA根據(jù)這四個標(biāo)準(zhǔn)確定的主要評估的科學(xué)主題，以及與這些科學(xué)主題相關(guān)的一部分概念。HI與件單木稱w價忸關(guān)的主要的科學(xué)主題與相美抵念科學(xué)主通棚對e（念早糖的，發(fā)電的傳導(dǎo)性氣街變化牖射.透射，大氣醫(yī)化學(xué)變化和物理變化事

6、期的就親、反施的速度.分總能轉(zhuǎn)化用守恒，髭餐袞冊含作用力和運(yùn)動家衡力/不平衙力、速度.加速度自？結(jié)構(gòu)和功鱉-1以屯.骨僭、適位人提生態(tài)學(xué)M崖.衛(wèi)生學(xué)Jf器學(xué)1生理皿境泰屯第,神經(jīng)鄴胞14通力學(xué)物種.基國庫.進(jìn)化顯性、交又遺傳生態(tài)系烯食物量.生30力地球及其在宇宙中的位置太陽系，舞日及季節(jié)性變化地質(zhì)堂化板院鳳化對以上科學(xué)概念的評價，PISA要求這部分內(nèi)容應(yīng)主要來源于生命和健康科學(xué)、地球和環(huán)境科學(xué)、技術(shù)科學(xué)三大領(lǐng)域的運(yùn)用。值得注意的是，雖然這些概念比較接近于有關(guān)物理、化學(xué)、生物科學(xué)及地球和空間科學(xué)，但PISA著重測試的是那些將被用于解決現(xiàn)實生活的科學(xué)問題，而不僅僅是理論。因此，它強(qiáng)調(diào)對某些特定現(xiàn)象

7、的了解并通過人類的行為加以改變的。第二，科學(xué)方法。PISA認(rèn)為與收集論據(jù)的能力相比，使用科學(xué)知識以得出基于充分論據(jù)的結(jié)論的能力更為重要。為此，PISA更多地關(guān)注與科學(xué)相關(guān)的方法，而不是科學(xué)內(nèi)的方法。這主要包含對得出科學(xué)結(jié)論的論據(jù)的認(rèn)識、解釋以及在此之上采取行動的能力。具體而言，PISA的科學(xué)方法應(yīng)包含以下5種能力。A.科學(xué)地確定可研究的問題的能力。這包括確認(rèn)可被特定調(diào)查證實的問題或觀點；辨別出可以通過科學(xué)探究來回答的問題，或更明確地揭示某一問題在某一情境下是可以進(jìn)行科學(xué)的探究。B.確定科學(xué)的觀察所需要的論據(jù)的能力。它是指確定哪些信息對某一觀點的有效驗證是必須的。例如，我們需要確定或辨認(rèn)應(yīng)比較哪

8、些事物，變量應(yīng)如何變化或控制、需要什么附加信息，為收集相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)采取何種行為。C.得出或評價結(jié)論的能力。這包括從給定的信息、數(shù)據(jù)中產(chǎn)生結(jié)論，或者從某一范圍內(nèi)選擇適用于數(shù)據(jù)的結(jié)論； 根據(jù)提供的數(shù)據(jù)來支持或反駁某一結(jié)論， 或者確定在得出結(jié)論過程中提出的假設(shè)。D.傳播（交流）有效的結(jié)論的能力。即將有效的結(jié)論用適當(dāng)?shù)姆椒ㄇ逦貍鬟f給特定人群。其中，這些結(jié)論的形式是基于特定的情境和數(shù)據(jù)，或是基于相關(guān)的附加信息。E.論證對科學(xué)概念的理解的能力。即指在特定的情境下，運(yùn)用適當(dāng)?shù)挠^點論證對科學(xué)概念的理解。包含解釋可能導(dǎo)致既定變化的原因及各種關(guān)系，或者做出關(guān)于既定變化的作用的決定，或者使用沒有給定的科學(xué)觀念或信息

9、確定影響既定結(jié)果的因素。這里值得注意的是，以上這五個方面，就前四個方法而言并未對測試者的科學(xué)知識的儲備有任何特殊的要求，它們的主要目標(biāo)在于對被評價者在運(yùn)用收集、評估、聯(lián)系有效科學(xué)證據(jù)等方面的能力做出評價。當(dāng)然，沒有任何一種科學(xué)方法可以是在“完全無知”的狀態(tài)中進(jìn)行的。在第五個方法中，主要是對相關(guān)的科學(xué)觀念的理解的評價，理解是主要的障礙。第三，科學(xué)情境。PISA認(rèn)為要準(zhǔn)確地進(jìn)行評價，決定和控制（預(yù)期的）情境的作用范圍是很重要的。由于PISA的目標(biāo)是評價學(xué)生在數(shù)年義務(wù)教育的末期，他們運(yùn)用所學(xué)知識和技能的能力。因此，PISA要求必須將項目設(shè)置在現(xiàn)實生活的情境中，而不僅僅局限于學(xué)校。并將科學(xué)情境選擇的重

10、點放在個人和家庭（個人的）、社區(qū)（公共的）、世界生活（全球的）、與說明科學(xué)知識是如何產(chǎn)生的及科學(xué)知識如何對與科學(xué)相關(guān)的社會起決定作用（歷史相關(guān)性的）等四個層次。關(guān)注的焦點是那些與個人、家庭及社會公眾有關(guān)的事物。數(shù)據(jù)亦主要與人們的生活有關(guān)，來源于個人或私人的情境以至于更寬的公眾中，有時還包括全球的范圍。將評價任務(wù)設(shè)置在這些情境中，PISA希望能夠做到盡可能準(zhǔn)確地評價學(xué)生在科學(xué)課程中所獲得的科學(xué)知識的運(yùn)用能力（雖然有些知識可能來自其它學(xué)科或者根本不是來自校內(nèi)）0三、評估結(jié)構(gòu)PISA基于這樣兩個目的設(shè)計其評估結(jié)構(gòu)。其一，應(yīng)使任務(wù)盡可能地真實，并在一定程度上反映現(xiàn)實生活的復(fù)雜性；其二，應(yīng)有效地使用測試

11、時間，使用較少的情境，即就提供的一個情境提出幾個相關(guān)的問題，而不是就一個情境提出一個問題。因此，在形成評估結(jié)構(gòu)時，被PISA確定為具體評估任務(wù)的將由一系列項目所構(gòu)成， 每一個項目都是與一些最初的或最基本的刺激物相聯(lián)系， 其中一個任務(wù)里的項目將評價多個科學(xué)方法和多個科學(xué)概念，同時，每一個項目評價表1中的一個科學(xué)方法，各個項目獨立計分。但是值得注意的是，PISA將不包括親自實踐的任務(wù)，至少在2000年、2003年科學(xué)素養(yǎng)的次要調(diào)查年里是這樣的。下面就PISA的評估結(jié)構(gòu)作簡要介紹。1 .主要準(zhǔn)備考核的相關(guān)能力第一，科學(xué)地確定可研究的問題，并將科學(xué)知識運(yùn)用于現(xiàn)實生活相關(guān)領(lǐng)域中的能力第二，在科學(xué)調(diào)查中確

12、認(rèn)證據(jù)的能力。下面以一項題為“停止病菌”的考核內(nèi)容中的兩個問題，來具體說明對以上兩個能力的評價。被試者被要求閱讀一篇關(guān)于免疫系統(tǒng)研究歷史的精煉短文。表3：早在11世紀(jì)，中國醫(yī)生就開始進(jìn)行免痕系統(tǒng)的研究他價從天花患者芽上取到的粉碎的結(jié)疤讓病人從鼻孔吸入， 從而誘出一種較為緩和的病來阻止更為嚴(yán)重的病情在18世紀(jì)，人們?yōu)閞舫止生病、他們用干燥的結(jié)疤來擦他們的皮膚:這些筒單的方法傳入了英國及美國殖民地,在17711772年間的天花懂染病中，有個名叫ZabdiHRnykUxi的波士頓醫(yī)生弄破他六歲兒子及其它285名病人的皮朕， 將天花思者轉(zhuǎn)疤處抽取的膿汁直接注入傷口.結(jié)果，只有6個病人幸存問題hZflb

13、dg加小tw想要驗證什么觀點？問題工舉出兩條其它信息,證寞ZabdidBoykiun的孫法是否成功。問題1要求有一個建構(gòu)性的回答，學(xué)生要根據(jù)其在答案里出現(xiàn)的有關(guān)細(xì)節(jié)的數(shù)量為成績計分，以2、1、0三個等級計分。（得2分的要求是給出“弄破皮膚并將膿汁直接注Aafit管將有助于提高對天花的免疫力”這一答案。）這一項目評估的目的在于，評估被試者科學(xué)地確定可研究的問題和使用人類生物知識應(yīng)用于生命與健康的科學(xué)領(lǐng)域的能力。問題2同樣以2、1、0三個等級對被試是否提及所有信息點予以計分（如是否提及沒有經(jīng)過Boystons治療的生存機(jī)率以及得到治療的病人是否被天花感染等信息點。 以此評估被試者使用人類生物知識應(yīng)

14、用于生活和健康的科學(xué)領(lǐng)域的能力，及在科學(xué)調(diào)查中確認(rèn)證據(jù)的能力。第三，得出或評價結(jié)論的能力。值得注意的是，PISA不僅要求回答同意或不同意，而且更加重視其原因必須與所提供的信息保持一致。 即如果被試者只寫同意或不同意是不給分的， 只有給出原因、提供相關(guān)的信息才給分。第四，對科學(xué)概念的理解，并給出建構(gòu)性回答的能力。卜面以一個測驗試題為例，說明對以上兩項能力的評價要求被試者閱讀一篇澳大利J亞道路研究委員會的PeterCairney提出的文章。在該測驗試題中，刺激物就是這篇文章。表明由收集信息的另一種方法是,使用一個在13米高的柱子上的錄像機(jī)來拍攝狹窄公踣上的戈通，通過圖像.研究者可以知遭交通進(jìn)行有多

15、快.車與車之間的距虛有京大.車子一般使用公路的哪一部分， 過 段時間， 就在公路上劃出隼向行車道，研究蓍可以推續(xù)用錄像機(jī)考察這時候的交函是否逋暢？車子汗帶更快了還是但慢了？車與1之間的距離是變大了還是嫡小r?在單向行車道已劃出后,摩托車駕駛者是郡公跳旁看獨還是席路中間罵駛”在PM顆了解到這些信息后.他就可以決定是否在狹窄的公路上劃錢了,問題4：假如住一條狹窄的路上發(fā)現(xiàn)，在單初行車道劃出后，交通情況發(fā)生了如下變化：速度交通更通暢r位置軍服胳戰(zhàn)更近了攣與車的電高不變根據(jù)以上情況,決定在狹隼的公路上劃出單向行車逋.你認(rèn)為這是否是最好的決定？給出你同意或不同比的理由由問題5：要求司機(jī)在車與車之間保持叟

16、大的距離， 特別是前面的耶捌車升用比較怏時.因為開得比較快的車要花更長的時間來停車*解釋：為什么開得較快的車要比開得較慢的車花更長的時何來停車？問題4主要評價第三個能力，即在技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域使用力和運(yùn)動知識的能力，評價學(xué)生得出結(jié)論和評價結(jié)淪的能力。但只寫同意或不同意不給分，只有給出原因、提供相關(guān)信息才給分，例如，同意是因為如果車子即使在快速行駛時，仍保持靠近路邊，沖撞的可能性將被減少；如快速運(yùn)行時，被追尾的可能性也將減少。 或不同意是因為如果車子運(yùn)行快速并保持相互之間一樣的距離， 這可能意味著他們沒有足夠的空間在緊急狀態(tài)下停止。問題5主要評價在技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域?qū)τ嘘P(guān)力和運(yùn)動的科學(xué)概念的理解。這要求一個

17、建構(gòu)性的回答，根據(jù)是否提及重要的信息點來評分，計分為2、1、0分。（參考答案是：a.一輛車開得較快時，其沖力也就更大，因而需要更大的阻力來停止它；b.在同一時間一輛車開得較快的車停下會比開得較慢的車滑出更遠(yuǎn)的距離。）2 .測驗中的分布比例第一，科學(xué)方法的分值分布的建議科學(xué)方法分值的百分比（餐）科學(xué)認(rèn)打探究的同融10-15確認(rèn)科學(xué)的探究所需妾的設(shè)報15-20得出雄逵或評價靖構(gòu)15-30傳播1交流）有效的結(jié)詫1415論證對科學(xué)概念的理解力50從以上的分布比例可以看出，PISA更多地傾向于評價對科學(xué)概念的理解，對其它科學(xué)方法的評價則顯得較為次要。需要說明的是，這一分值的分布比例在2006年科學(xué)素養(yǎng)作

18、為主要評估內(nèi)容時，可能將會被重新修訂。第二，在生命、健康科學(xué)；地球、環(huán)境科學(xué)；技術(shù)科學(xué)三個應(yīng)用領(lǐng)域中其分值將各占30-40%,大致呈平均分布狀態(tài)。第三，在情境選擇方面，PISA將著眼于將項目分散在四個已經(jīng)認(rèn)可的情境即個人、社區(qū)、全球、歷史性的情境中。在任務(wù)中所呈現(xiàn)的情境將被定為刺激物，它有可能是一篇短文，或帶有表格、圖解、曲線圖、圖形之類的文章。通過應(yīng)用科學(xué)概念到應(yīng)用領(lǐng)域來展示對科學(xué)概念理解的能力，所要求的反映將與情境、刺激物里呈現(xiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)。在2000年的科學(xué)素養(yǎng)測評中，多數(shù)的任務(wù)是以書面的形式呈現(xiàn)，但是，在2006年以科學(xué)素養(yǎng)為測評重點時，將可能考慮使用其它形式的刺激物。3 .等級的記

19、錄為了達(dá)到PISA的目標(biāo)，需要確定學(xué)生成就的發(fā)展等級。為此，PISA建立了以下科學(xué)素養(yǎng)等級。第一，在熟悉的情境下，能夠使用較容易掌握的科學(xué)概念，并能做到以下幾個方面：辨認(rèn)一些能否被科學(xué)探究決定的問題；在一個變量變化而另一個受控制的情境下，為了驗證某一觀點或探索某一問題，確定必須獲取的信息；在變量本應(yīng)受到控制卻沒有被控制的情境下，回答為什么結(jié)論或觀點可以是沒有條理的；用一種可被人理解的方式將論據(jù)與結(jié)論聯(lián)系起來，提出一些主要觀點；根據(jù)易于理解的概念進(jìn)行預(yù)言和闡釋原因。第二，在更復(fù)雜的情境下，能夠運(yùn)用更高認(rèn)知要求的概念，并做到以下幾點：認(rèn)識到所有科學(xué)理解、科學(xué)事例都是暫時的，具有前進(jìn)性，他們有助于對以前所學(xué)知識的復(fù)習(xí)及更好地理解;在復(fù)雜的情境下，確定為驗證某一觀點或探索某一問題而必須收集的信息及條件；鑒定支持某一觀點的論據(jù)的適用性，支持或反對與復(fù)雜聯(lián)系下的有用論據(jù)相關(guān)的觀點、結(jié)論；使用所提供的科學(xué)知識、數(shù)據(jù)、信息，形成一個支持或反駁某一特定結(jié)論的建構(gòu)性的觀點；基于對科學(xué)概念的更復(fù)雜、更抽象的理解，進(jìn)行預(yù)測和解釋。這一等級記錄還較為粗略，在2006年如果有足夠的時間來測出學(xué)生對科學(xué)概念和科學(xué)運(yùn)用領(lǐng)域的綜合掌握程度，將得出科學(xué)概念的理解的次等級?？茖W(xué)素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的具體情況將產(chǎn)