第三次國(guó)際數(shù)學(xué)和科學(xué)研究的科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)體系及其啟示

作者簡(jiǎn)介：羅國(guó)忠，副研究員，生于1968年9月，廣西教育學(xué)院教研部物理教研員，兼廣西教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)。主要研究中學(xué)物理教學(xué)與科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)，在《中國(guó)教育學(xué)刊》等刊物上發(fā)表論文20余篇，在陜西師范大學(xué)出版社等主編與合編著作6本。

摘 要：本文主要介紹第三次國(guó)際數(shù)學(xué)和科學(xué)研究的科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)體系，并討論其對(duì)我國(guó)科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：TIMSS；科學(xué)探究能力；評(píng)價(jià)；工作單

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2007)6(S)-0001-2

在20世紀(jì)70、80、90年代，國(guó)際教育成就評(píng)估協(xié)會(huì)（IEA）分別進(jìn)行了三次大規(guī)模的科學(xué)研究，即第一次國(guó)際科學(xué)研究（FISS）、第二次國(guó)際科學(xué)研究（SISS）、第三次國(guó)際數(shù)學(xué)和科學(xué)研究（TIMSS），它們都包含了科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)，這里主要討論90年代的TIMSS。TIMSS評(píng)價(jià)對(duì)象是來(lái)自美國(guó)、英國(guó)、加拿大、挪威、新加坡等19個(gè)國(guó)家9歲、13歲以及初中畢業(yè)年級(jí)的學(xué)生（Garden，1999； Harris， 1999； Zuzovsky， 1999）。^{［1］［2］}

1 第三次國(guó)際數(shù)學(xué)和科學(xué)研究的科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)體系

1．1 評(píng)價(jià)目標(biāo)

TIMSS對(duì)科學(xué)探究及其能力的基本假設(shè)是：盡管科學(xué)探究能力復(fù)雜，但其包含一些要素能力，并且這些要素能力相對(duì)穩(wěn)定，可以可靠地被測(cè)量出來(lái)。因此，為了確保評(píng)價(jià)任務(wù)的開(kāi)發(fā)有據(jù)可依，以及評(píng)分可靠，TIMSS把科學(xué)探究能力解析成一系列要素能力，其評(píng)價(jià)目標(biāo)把這些要素能力分成兩部分：①常規(guī)程序；②探究自然世界。這兩部分側(cè)重點(diǎn)不同，第一部分側(cè)重于常規(guī)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，包括使用儀器、設(shè)備和計(jì)算機(jī)、做常規(guī)的實(shí)驗(yàn)操作、收集數(shù)據(jù)、組織和呈現(xiàn)數(shù)據(jù)、解釋數(shù)據(jù)；第二部分側(cè)重于探究能力，包括找出要探究的問(wèn)題、設(shè)計(jì)探究方案、做探究、解釋探究數(shù)據(jù)、從數(shù)據(jù)中形成結(jié)論。

1．2 評(píng)價(jià)任務(wù)

對(duì)于科學(xué)探究能力的評(píng)價(jià)方式，現(xiàn)場(chǎng)觀察被國(guó)際科學(xué)教育界公認(rèn)為最有效的，但其高成本卻制約了其大規(guī)模的廣泛使用，更多的國(guó)際評(píng)價(jià)項(xiàng)目則采用更低成本的工作單。所謂工作單（worksheet），即讓一群學(xué)生動(dòng)手探究，同時(shí)把探究過(guò)程和結(jié)果寫(xiě)在一張紙質(zhì)單子上，然后評(píng)分者按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行延時(shí)評(píng)價(jià)。有研究發(fā)現(xiàn)，如果學(xué)生已經(jīng)做了探究，那么其工作單能可靠地記錄其探究過(guò)程和結(jié)果（Woolnough Toh，1990）。^［3］

TIMSS也采用工作單來(lái)評(píng)價(jià)科學(xué)探究能力。TIMSS有12個(gè)探究任務(wù)，包括科學(xué)和數(shù)學(xué)各5個(gè)，科學(xué)和數(shù)學(xué)結(jié)合2個(gè)。這12個(gè)任務(wù)安排在9個(gè)工作臺(tái)，每個(gè)工作臺(tái)安排一個(gè)長(zhǎng)任務(wù)或兩個(gè)短任務(wù)，長(zhǎng)任務(wù)主要是開(kāi)放性任務(wù)，短任務(wù)主要是常規(guī)程序性任務(wù)，長(zhǎng)任務(wù)探究時(shí)間為30分鐘，短任務(wù)探究時(shí)間為15分鐘。在兩個(gè)短任務(wù)中，一個(gè)是數(shù)學(xué)任務(wù)，一個(gè)是科學(xué)任務(wù)。9個(gè)學(xué)生為一組，每個(gè)學(xué)生只需訪問(wèn)其中的3個(gè)工作臺(tái)，做4~5個(gè)任務(wù)，共需90分鐘。

每個(gè)任務(wù)的工作單包括材料單、指導(dǎo)語(yǔ)和探究框架。表1、表2給出了兩個(gè)長(zhǎng)探究任務(wù)的探究框架（材料單、指導(dǎo)語(yǔ)略）。

這個(gè)任務(wù)評(píng)價(jià)的能力包括：按照程序操作、觀察、構(gòu)建表格、記錄數(shù)據(jù)、把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖、從圖中獲取信息、概括結(jié)論。

在這個(gè)任務(wù)中，學(xué)生在前半部分并沒(méi)有經(jīng)歷自主假設(shè)、制定探究方案等過(guò)程，而是按照既定的程序進(jìn)行操作，只是在后半部分才能自主地記錄數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)?？傮w而言，這個(gè)任務(wù)的探究程度不高，類似于菜單式實(shí)驗(yàn)。

這個(gè)任務(wù)評(píng)價(jià)的能力包括：設(shè)計(jì)方案、操作、觀察、構(gòu)建表格、記錄數(shù)據(jù)、概括結(jié)論、解釋結(jié)論、方案修訂等。這個(gè)任務(wù)比上一任務(wù)更開(kāi)放些，從方案制定到得出結(jié)論、解釋結(jié)論、方案修訂等全由學(xué)生自主建構(gòu)。但是，與第一個(gè)任務(wù)一樣，都只有一個(gè)自變量，任務(wù)本身不復(fù)雜，缺乏挑戰(zhàn)性。

1.3 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

TIMSS為每個(gè)探究任務(wù)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。首先，把每個(gè)任務(wù)解析成若干探究步驟，諸如設(shè)計(jì)方案、使用器材、執(zhí)行常規(guī)程序、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)組織和轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析、概括結(jié)論、應(yīng)用等等，當(dāng)然不是每個(gè)任務(wù)都全部具有這些步驟。然后，再把各步驟解析成一些關(guān)健成分，如對(duì)于“數(shù)據(jù)組織和轉(zhuǎn)換”步驟，解析成制作表格、數(shù)據(jù)的排序、坐標(biāo)圖的標(biāo)示和單位等關(guān)鍵成分，不同關(guān)鍵成分的權(quán)重不一樣，1、2、3分不等，視其復(fù)雜程度而定。最后，預(yù)評(píng)一些抽樣出來(lái)的工作單，對(duì)學(xué)生的各種建構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行歸類，把經(jīng)常出現(xiàn)的建構(gòu)反應(yīng)類型用來(lái)做編碼，不經(jīng)常出現(xiàn)的用作“其他”。這樣，每個(gè)編碼用兩個(gè)數(shù)字表示，第一個(gè)數(shù)字表示該成分的得分，第二個(gè)數(shù)字表示學(xué)生對(duì)該成分的建構(gòu)反應(yīng)類型，包括所用的方法、錯(cuò)誤等。例如，對(duì)于某個(gè)關(guān)鍵成分，兩個(gè)學(xué)生的得分編碼分別為10和11，第一個(gè)數(shù)字1表示他們都得1分，第二個(gè)數(shù)字0和1表示不同的建構(gòu)反應(yīng)類型。

2 討論及啟示

從以上看到，TIMSS采用較低成本的工作單來(lái)評(píng)價(jià)科學(xué)探究能力。一般地，工作單可劃分為開(kāi)放性工作單、結(jié)構(gòu)性工作單和引導(dǎo)性工作單。開(kāi)放性工作單只要求學(xué)生把探究過(guò)程和結(jié)果寫(xiě)在空白的工作單上，沒(méi)有其他限制；結(jié)構(gòu)性工作單要求學(xué)生按照工作單的提示結(jié)構(gòu)寫(xiě)上過(guò)程和結(jié)果；引導(dǎo)性工作單針對(duì)具體探究任務(wù)一步步地引導(dǎo)學(xué)生探究并寫(xiě)在工作單上（Woolnough Toh，1990）。^［4］顯然，以上TIMSS的兩個(gè)工作單分別屬于引導(dǎo)性工作單和結(jié)構(gòu)性工作單。

Woolnough Toh認(rèn)為，如果工作單引導(dǎo)過(guò)多，可能有利于中下水平學(xué)生按照既定程序探究下去，也有利于他們描述探究過(guò)程和結(jié)果，但會(huì)使探究性實(shí)驗(yàn)演變成了菜單式實(shí)驗(yàn)，破壞了科學(xué)探究的整體性，難以體現(xiàn)學(xué)生真實(shí)的科學(xué)探究能力。^［5］但Germann Aram（1996）發(fā)現(xiàn)，開(kāi)放性工作單沒(méi)有給出描述的框架，給學(xué)生提供自由發(fā)揮的空間，有利于高水平學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性和靈活性，但不利于中下水平學(xué)生，中下水平學(xué)生失去了描述的框架，也難以體現(xiàn)他們真實(shí)的探究能力。^［6］因此，Donaldson Odom（2001）認(rèn)為，采用哪種類型的工作單，不僅跟評(píng)價(jià)目的有關(guān)，也跟評(píng)價(jià)對(duì)象等有關(guān)。^［7］

應(yīng)該說(shuō)，TIMSS采用引導(dǎo)性工作單和結(jié)構(gòu)性工作單，是充分考慮到了大多數(shù)學(xué)生實(shí)際探究水平的，這對(duì)我國(guó)中學(xué)生探究能力的評(píng)價(jià)無(wú)疑具有借鑒意義。受各種因素的影響，目前我國(guó)探究教學(xué)處于初級(jí)階段，學(xué)生探究經(jīng)歷少，難以獨(dú)立完成探究，讓學(xué)生自主探究的開(kāi)放性工作單顯然是不合適的。而引導(dǎo)式評(píng)價(jià)可能更適合于中下水平學(xué)生，有利于鼓勵(lì)和保護(hù)中下水平學(xué)生的探究熱情，但可能會(huì)束縛高水平學(xué)生的靈活性。相對(duì)而言，結(jié)構(gòu)性工作單處于開(kāi)放性工作單和引導(dǎo)性工作單之間，它給出描述的框架結(jié)構(gòu)而不是探究的操作步驟，讓學(xué)生按照框架把探究過(guò)程和結(jié)果描述下來(lái)，但它不引導(dǎo)學(xué)生的探究，因此能保持實(shí)驗(yàn)的探究性。可以預(yù)計(jì)，隨著探究教學(xué)的深入開(kāi)展，學(xué)生探究能力的逐步提高，可以逐步發(fā)展到適度開(kāi)放的工作單。

參考文獻(xiàn)：

［1］Garden，R.A. Development ofTIMSS performance assessment tasks. Studies in Educational Evaluation，1999，25(3):217-241.

［2］Zuzovsky，R. Problematic aspects of the scoring system of the TIMSS performance assessment:Some examples. Studies in Educational Evaluation，1999b，25(3): 315-323.

［3］［4］［5］Woolnough，B.E.， Toh，Ka. Alternative approaches to assessment of practical work in science. School Science Review，1990，71(256):127-130.

［6］Germann，P.J.， Aram，R.J. Student performances on the science processes of recording data， drawing conclusions， and providing evidence. Journal of Research in Science Teaching， 1996， 33(7):773-798.

［7］Donaldson， N.L.， Odom，A.L. What makes swing time? A directed inquiry-based lab assessment.?Science Activities， 2001，38(2):29-33.

(欄目編輯廖伯琴)