PISA科學(xué)素養(yǎng)的界定與測評

1、王晞等：PISA 科學(xué)素養(yǎng)的界定與測評作者：王晞等 文章來源：上海教育科研點(diǎn)擊數(shù)： 妥573 更新時間：2006-12-4國際學(xué)生評價項(xiàng)目 （The Programme International Student Assessment ,簡稱 PISA ）是由經(jīng)合組織（OECD成起組織實(shí)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(xiàng)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(xiàng)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(jì)32個國家的265000名學(xué)生接

2、受測試，以后每三年進(jìn)行一次，2000年測試重點(diǎn) 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)為測試重點(diǎn)。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。 “科學(xué)知識”不僅指事實(shí)、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)。 “問題”是指那些經(jīng)

3、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。 “基于論據(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，同時需要對已有的信息進(jìn)行有意識的小心的推測，因?yàn)樾杷Ｕ_判斷是否存在足夠的信息來得出正確的結(jié)論。 “理解并幫助做出決定”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?yàn)椋F(xiàn)實(shí)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。 “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

4、世界做出的有 計(jì)劃或無計(jì)劃的調(diào)整。它強(qiáng)調(diào)對于人的科學(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(yàn)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(yàn)與已知的知識聯(lián)系起來， 使我們 弄清新經(jīng)驗(yàn)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?yàn)?，科學(xué)概念在人們每天的日常

5、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)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 與件學(xué)*幕拜曾物美的主寮的科學(xué)主席與相關(guān)魅念構(gòu)主

6、題相）（念導(dǎo)肪的發(fā)電的停導(dǎo)悻氣氏變化第射透射,大氣腰化學(xué)登化加物麋受化事房的就念、反度的速度,分牌能量守拒'鹿it顯更、光合作用力和遠(yuǎn)動宇衡力/不平穩(wěn)力速度.加速度扇亍堵構(gòu)粗功建-1使骨髓、適應(yīng)人挺生杰學(xué)陶踱.衛(wèi)生學(xué)富事生理虱赍肅.電IWsk力學(xué)物種.基因庫進(jìn)化顯性、交又遺俺生志系埼生看隹力煌母及其在宇宙中太陽系，每日及季節(jié)性蠻化域質(zhì)變化板庾.頃化對以上科學(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(shí)生活的科

7、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(shí)的問題或觀點(diǎn)； 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

8、息對某一觀點(diǎn)的有效驗(yàn) 證是必須的。例如，我們需要確定或辨認(rèn)應(yīng)比較哪些事物，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(diǎn)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

9、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，

10、PISA要求必須將項(xiàng)目設(shè)置在現(xiàn)實(shí)生活的情境中，而不僅僅局限于學(xué)校。并將科學(xué)情境選擇的重點(diǎn)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(diǎn)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)）。三、評估結(jié)構(gòu)PISA 基于這樣兩個目的設(shè)計(jì)其

11、評估結(jié)構(gòu)。其一，應(yīng)使任務(wù)盡可能地真實(shí)， 并在一定程度上反映現(xiàn)實(shí)生活的復(fù)雜性；其二，應(yīng)有效地使用測試時間，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(xiàng)目所構(gòu)成，每一個項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)目評價表1中的一個科學(xué)方法，各個項(xiàng)目獨(dú)立計(jì)分。但是值得注意的是，PISA將不包括親自實(shí)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

12、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(shí)生活相關(guān)領(lǐng)域中的能力第二，在科學(xué)調(diào)查中確認(rèn)證據(jù)的能力。下面以一項(xiàng)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1】世紀(jì)，中國醫(yī)生就升始進(jìn)行免痕系統(tǒng)的研 究"他們從天花意者身上取到的粉碎的靖癥讓病人從鼻 孔吸入，從而請出種較為緩和的躺來阻止更為嚴(yán)重的 供制.在18世紀(jì)，人們?yōu)閞防止生的.他們用干嫌的結(jié)疤 米擦他們的皮膚：這些簡單的方法傳入了英國及美國殖 民地巾在177572年間的天花傳染病中，有個名叫 Zabdiel Boyht的波

13、士槌醫(yī)生弄破他六歲兒子及其它 285名病人的皮膚，將天花愚者結(jié)疤處抽取的膿汁直接 注入傷口。結(jié)果，只有6個病人幸存，問題上如由昌要驗(yàn)證.什會現(xiàn)點(diǎn)？問題匕雄出兩條其它信息，證實(shí)Zabdid Boykiun的 辦法是否成功。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(jì)分，以2、1、0三個等級計(jì)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(xiàng)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(diǎn)予以計(jì)分

14、（如是否提及沒有經(jīng)過Boyston's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(diǎn)。 以此評估被試者使用人類生物知識應(yīng)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(yàn)試題為例，說明對以上兩項(xiàng)能力的評價要求被試者閱讀一篇澳大利亞道路研究委員會的Peter Cairney提出的文章。在該測驗(yàn)試題中，刺激物就是這

15、篇文章表4; -Mer收集信息的另神方法是使用一個在13米 高的柱子上的錄像凱來拍攝狼辛公路上的交通，通過圖 像.研究者可以知道交通進(jìn)行有多快.車與車之間的距 窟有寥大、車子一般使用公路的哪-部分：ii （ 段時 間，就在公路上刷出單而行車道，研究肴可以曜續(xù)用裝 像機(jī)考察這時候的交函是否通暢？牢子汗得更論了還是 亶慢了？車，牛之間的距離是變大了還是搖小r?在單 向行車道已劃出后,摩托車封驗(yàn)者是郡公路旁菅駛還是 導(dǎo)路中間駕駛，在Phm了解到這些信息后，他就可以決 定是否在狹窄的公路上劃雄了.問題4：假妲在一條狹卒的路k .Peter發(fā)現(xiàn)，在單痢 行車道卿出后，交通情況發(fā)生了如F變化：速度交通更通

16、情r位W車森路理更近了車與車的距離不變根據(jù)以上情況.決定在狹牽的公路上劃出單向行車 道.你認(rèn)為這是否是最好的決定？繪出你同意戒不同意 的理由。問題5二耍求司機(jī)在車與車之間保持亶大的距離，持 別是前面的那輛車開得比較快時.因?yàn)殚_得比較快的車 要花更愴的時何來停車*解卷：為什么開得較快的車要比開得酸慢的車花更 長的時聞來停車？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?yàn)槿绻囎蛹词乖诳焖傩旭倳r，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

17、將減少?；虿煌馐且?yàn)槿绻囎?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。這要求一個建構(gòu)性的回答，根據(jù)是否提及重要的信息點(diǎn)來評分，計(jì)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(yàn)中的分布比例第一，科學(xué)方法的分值分布的建議?？茖W(xué)方法分值的百分比（嗪）科學(xué),認(rèn)蝦探究的間疆10-15確認(rèn)科學(xué)的跪究所需耍的逾據(jù)15-20得出結(jié)沒噥評價緒梅15-30傳播（交流）有敗的結(jié)論

18、107 5論證對科學(xué)概念的理解W-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(xiàng)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

19、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(diǎn)時，將可能考慮使用其它形式的刺激物。3. 等級的記錄為了達(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(yàn)證某一觀點(diǎn)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(diǎn)可以是沒有條理的； 用一種可

20、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(diǎn)； 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(diǎn)： 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(yàn)證某一觀點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)、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(diǎn)； 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)生于從領(lǐng)域判斷中得出的結(jié)論分析。這些具體情況表明，如何對問題進(jìn)行歸類，及在不同觀點(diǎn)上是