基于學科核心內容主題的小學科學學科能力表現(xiàn)測評研究

王思錦

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》在“堅持能力為重”的指導思想下，提出“著力提高學生的學習能力、實踐能力、創(chuàng)新能力”的要求。這三個能力維度具有逐漸遞進的層次關系，符合學生認知發(fā)展的規(guī)律。由北京師范大學王磊教授主持的國家社會科學基金教育學重點課題“中小學生學科能力表現(xiàn)研究”，將基于知識理解的學習能力、基于知識應用的實踐能力、基于推理想象遷移的創(chuàng)新能力，確立為各學科各年段共通的學科能力。在內容維度上，從“學科核心內容主題”和“學科特定能力活動”兩個方面刻畫學科能力表現(xiàn)。小學科學子課題組目前僅對基于學科核心內容主題的小學科學學科能力表現(xiàn)展開測評研究，并取得初步研究成果。

一、小學科學核心內容主題

小學科學課程是一門以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)為宗旨的基礎性課程。小學科學課程的知識內容非常豐富，包含物理、化學、生物、地理、天文等很多領域的知識。按照現(xiàn)行《科學（3～6年級）課程標準（實驗稿）》，科學知識包括生命世界、物質世界、地球與宇宙三大內容領域，每個領域又細致切分為3～4個二級主題

（見表1）。

二、小學科學學科能力表現(xiàn)測評框架

基于對國內外科學測試項目的分析，我們將科學學科基于核心內容主題的每一個水平維度又細分為具有遞進關系的3個能力要素，由此構成基于學科核心內容主題的小學科學學科能力表現(xiàn)測評框架（見表2）。

三、測試工具的開發(fā)

1.試卷結構

命題力圖覆蓋生命世界、物質世界、地球與宇宙三個知識內容領域，覆蓋學習理解、實踐應用、遷移創(chuàng)造3個水平維度的9個能力要素（見表3）。

從測試點分布看，學習理解維度有14個考點；實踐應用維度最多，有18個考點；遷移創(chuàng)造維度最少，有5個考點。從分值比例看，學習理解維度是基礎，占36%；實踐應用維度是考查重點，占52%；遷移創(chuàng)造維度難度最大，占12%。從內容領域看，物質世界分值最高，占40%，其他兩個內容領域各占30%。

2.測試說明

測試對象為北京市海淀區(qū)15所小學六年級一個班的學生，共500人。15所學校中一類校、二類校、三類校各5所。其中一所二類校閱卷出現(xiàn)問題，視為無效數(shù)據(jù)，下面呈現(xiàn)的是14所學校、466名學生的測試結果及分析。

四、測試結果及分析

（一）總體表現(xiàn)

參與測試的14所學校的學生表現(xiàn)出的科學能力差異還是比較大的。

測試結果顯示，學生在生命科學領域得分率最高，在地球與宇宙內容領域得分率最低。這個測試結果與教師感受到的教學難度是一致的。相對而言，小學科學課程中生命科學的內容最貼近兒童的生活，學習起來比較容易；而地球與宇宙領域中有些內容比較抽象，難度較大。不僅是學生，科學教師也普遍認為自己在地球與宇宙內容領域的專業(yè)知識匱乏，對這部分教學缺乏信心。

三類學校在三大內容領域的得分率呈逐級遞減趨勢，一類校和二類校差異不明顯，三類校與前兩類學校差異顯著。

（二）各內容領域學科能力表現(xiàn)分析

1.物質科學領域能力表現(xiàn)

題目示例：科學教師拆開一個按鈕式開關給學生看，構造如圖2所示。圖中C是按鈕，D是外殼，A、B上各有接線柱與整個電路相連。其中（ ）

A.A、B是導體，C、D是絕緣體

B.C、D是導體，A、B是絕緣體

C.A、B、C是導體，D是絕緣體

D.A、B、D是導體，C是絕緣體

題目中出現(xiàn)的是一個學生比較陌生的按鈕式開關的示意圖，將符號化的圖形在頭腦中復原為實物需要一定的空間想象能力，還要在此基礎上判斷各部分結構材料的性質和功能，對五年級學生來說有一定難度。因此，我們將能力水平設定為實踐應用之“B3設計應用”。

在課堂上，學生會親自動手檢測認識材料的導電性能，教師也會帶著他們分析一些日用電器上材料的導電性，但大多是對實物進行分析，如電燈開關、電閘等，因為教學時間有限，很少有教師會拆開用電器讓學生看它們的內部構造。

從測試數(shù)據(jù)看，12所學校的整體得分率達到或高于50%，說明多數(shù)學校在電學部分教學中聯(lián)系實際方面做的還是比較好的，多數(shù)學生達到設計應用

水平。

2.生命科學領域能力表現(xiàn)

題目示例：將A、B、C三粒完整的綠豆種子，按圖3所示捆在筷子上，放入有水的燒杯里，將燒杯置于向陽的窗臺。

（1）5?7天后，哪一粒種子最有可能率先長出葉子？（ ）

A.甲杯中的B B.甲杯中的C

C.乙杯中的A D.乙杯中的B

（2）你的理由是（ ）

A.種子萌發(fā)需要充足的空氣和陽光

B.種子萌發(fā)需要充足的空氣和水分

C.種子萌發(fā)需要充足的水分和養(yǎng)料

D.種子萌發(fā)需要黑暗的環(huán)境和適量水分

在科學課中，學生已經(jīng)學習了種子萌發(fā)需要適宜的溫度、一定水分和充足的空氣的知識。第1小題需要學生根據(jù)題目中設定的環(huán)境條件，運用生物與環(huán)境關系的知識，對種子生長的情況做出預測。從測試數(shù)據(jù)看，學生完成得較好，所有學校的整體得分率均高于50%，12所學校的得分率高于60%，8所學校的得分率高于70%。

第2小題是對第1小題的追問，需要學生說出預測的依據(jù)。正常情況下，只有學生知道植物與環(huán)境的關系才能對第1小題做出正確選擇。然而測試數(shù)據(jù)顯示，有8所學校第2小題的得分率明顯低于第1小題，說明對第1小題的作答有經(jīng)驗、直覺等成分。而在第1小題中得分率最低的兩所學校，第2小題得分率反而較高，說明這兩所學校的學生學習理解能力較好，但實踐應用能力有待提高。

3.地球與宇宙領域能力表現(xiàn)

題目示例：地球的概貌

（1）下面關于地球的描述錯誤的是（ ）

A.地球是球體

B.地球是太陽系的一顆行星

C.地球表面陸地約占1/4，海洋約占3/4

D.地球上陸地面積是海洋面積的3倍

（2）如果給你提供一個塑料充氣地球儀，你能想辦法研究地球上水陸分布的比例嗎？把你的方法簡要地寫在下面。

第1小題考查的是學生對地球概貌的認識，屬于事實性知識，因為課上學習過，所以將能力發(fā)展定位在“觀察記憶”水平。從測試數(shù)據(jù)看，絕大多數(shù)學生表現(xiàn)良好，所有學校的整體得分率高于50%。其中，12所學校得分率高于60%，11所學校得分率高于70%。

大多數(shù)學生都知道地球表面水陸分布的大致比例，但卻不知道這個數(shù)據(jù)是怎樣測算出來的。因此，第2小題是一道開放性題目，對絕大多數(shù)學生而言是一個完全陌生的任務，需要用創(chuàng)造性思維解決問題。

第2小題與第1小題考查的是同一個知識點，但能力水平定位在“C3創(chuàng)新思維”。測試數(shù)據(jù)顯示，絕大多數(shù)學校得分率大幅下滑。只有5所學校整體得分率達到或高于50%，5所學校得分率勉強達到或低于20%。數(shù)據(jù)說明絕大多數(shù)學校在創(chuàng)新思維培養(yǎng)方面顯得不夠成功。

五、結論與建議

（一）結論

1.不同能力水平表現(xiàn)概述

14所學校466名學生在A、B、C三個能力水平上的平均得分率分別為77%、63%和56%，呈逐級遞減的趨勢，即學習理解能力的發(fā)展好于實踐應用能力，實踐應用能力的發(fā)展好于遷移創(chuàng)造能力。

14所學校中，12所學校學生表現(xiàn)出

A水平能力發(fā)展好于B水平，B水平能力發(fā)展好于C水平?？傮w來看，要想實現(xiàn)學科能力全面發(fā)展的目標，我們的教學需要在實踐應用、遷移創(chuàng)造能力的培養(yǎng)上多下

功夫。

14所學校A水平學科能力測試得分率均達到或超過60%，其中13所學校得分率超過70%。表明當前我們的教學在促進學生學習理解能力發(fā)展方面普遍做得較好。B水平學科能力表現(xiàn)略低于A水平，14所學校測試得分率均超過50%，其中10所學校得分率達到或超過60%。整體上看，我們的學生在科學實踐應用能力上有待提高。C水平學科能力表現(xiàn)明顯低于A水平和B水平，10所學校測試得分率達到或超過50%，其中6所學校得分率達到或超過60%。由此看出，我們的學生在遷移創(chuàng)造能力方面整體表現(xiàn)欠佳，提升空間較大。

2.不同類型學校能力值分析

測試數(shù)據(jù)顯示，一類校科學學科能力發(fā)展優(yōu)于二類校，但是沒有顯著差異。一類校科學學科能力發(fā)展明顯優(yōu)于三類校，二類校明顯優(yōu)于三類校。

在A水平能力發(fā)展方面，一類校與二類校沒有顯著差異，一類校和二類校明顯優(yōu)于三類校；在B水平能力發(fā)展方面，一類校明顯優(yōu)于二類校和三類校，二類校明顯優(yōu)于三類校；在C水平能力發(fā)展方面，一類校明顯優(yōu)于二類校和三類校，二類校與三類校差別不明顯。

（二）建議

從上述分析可以看出，我們當前的科學課教學在學習理解能力培養(yǎng)方面效果顯著，而在實踐應用能力和遷移創(chuàng)造能力的培養(yǎng)方面有較大的提升空間。因此，我們教學改進的重點應該放在高階能力的培養(yǎng)上面。

1.對科學教師的建議

（1）適當調整教學目標，突出學科能力培養(yǎng)

清晰的教學目標決定一節(jié)課的發(fā)展方向。我們在制定教學目標的時候，一定要認真思考學科能力的發(fā)展點，合理預設能力發(fā)展水平，并在教學內容的選取和教學活動的設計上緊緊圍繞著教學目標，教學實施的過程始終指向教學目標。

例如，在擺的系列研究活動中，不能僅滿足于完成探究發(fā)現(xiàn)擺的運動規(guī)律這樣的學習理解目標，還要設定“會利用擺的運動規(guī)律設計制作簡單的計時工具”這樣的實踐應用目標，這樣在整個單元學習結束的時候才有可能達到遷移創(chuàng)造能力水平的發(fā)展目標。

（2）恰當選取教學內容，促進學科能力培養(yǎng)

教學內容是學科能力發(fā)展的載體，只有恰當?shù)慕虒W內容才能承載能力發(fā)展的目標。按鈕式開關的示意圖對學生而言有一定難度，但是因為所有教師都會選取分析真實電路中材料導電性能的教學內容，所以多數(shù)學生在面對陌生的電器的時候，也會正確分析電路的結構、材料及功能。

要發(fā)展學生的實踐應用能力和遷移創(chuàng)造能力，必須為他們提供具有實踐性和創(chuàng)造性的學習內容，并且具有聯(lián)系的視角，能夠綜合運用所學知識創(chuàng)造性地解決問題。

（3）不斷改進教學方式，創(chuàng)造能力發(fā)展空間

能力是在學習過程中發(fā)展起來的，教學方式?jīng)Q定能力發(fā)展水平。傳統(tǒng)講授式教學對學生學習理解能力的發(fā)展有很好的促進作用，然而要想發(fā)展學生的實踐應用能力和遷移創(chuàng)造能力，這種教學方式顯然是不恰當?shù)摹Ｎ覀兂珜骄渴娇茖W教育，就是希望學生在參與探究活動的過程中發(fā)展分析解釋、推論預測、設計應用的實踐應用能力和拓展遷移、綜合運用、創(chuàng)新思維的遷移創(chuàng)造能力。

以探究為主的教學方式改變了學生被動學習的局面，更好地調動學生深度參與學習活動，為他們學科能力的發(fā)展創(chuàng)造更大的空間。以“地球的概貌”一題為例，如果教師不是簡單告知學生“地球表面陸地約占1/4，海洋約占3/4”這個事實，而是鼓勵學生自己尋求答案，他們會經(jīng)歷怎樣的學習過程？他們會不會想到數(shù)學課中計算圖形面積的知識？他們能想到用剪刀將地球儀上的陸地和海洋分開，然后用拼圖的辦法來解決問題嗎？會不會有學生想到把地球儀撕開、攤平，然后在上面畫出大小相同的格子，通過數(shù)格子的數(shù)量找到答案？或者，如果學生已經(jīng)學習過概率的知識，他們根本不用破壞地球儀，只需將它拋起100次，記錄一個手指落在陸地或海洋上的次數(shù)，就能獲得海陸分布的大致比例……這樣的開放式探究活動越多，學生的能力發(fā)展得越好、越快。

2.對學校的建議

（1）發(fā)現(xiàn)和解決個性化教學問題

測試數(shù)據(jù)顯示，一類校整體表現(xiàn)不錯，各項能力指標處在所有被試學校前列。學校需要根據(jù)測試數(shù)據(jù)找出個性化問題，有針對性地去改進教學。

從整體上看，4所二類校在科學學科能力發(fā)展上比較均衡，在A水平能力表現(xiàn)上與一類校相近，沒有顯著差異；B水平和C水平能力表現(xiàn)與一類校存在比較顯著的差異，意味著需加強實踐應用能力和遷移創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。

三類?？傮w能力表現(xiàn)弱于前兩類學校，但整體差距不是很大，問題是學校之間差距大。三類校在科學教學上存在的問題還是比較多的，需要我們認真尋找原因和解決辦法。

換個視角，從三大內容領域的平均得分率來看每一所學校，會發(fā)現(xiàn)有的學校在三個內容板塊得分率比較接近，有的學校相差懸殊，相差懸殊的學校需要分析一下原因，想辦法提高相關領域的教學質量。

（2）總結和分享成功教學經(jīng)驗

在前面的數(shù)據(jù)分析中我們指出一些值得關注的學校，作為二類校和三類校，它們的學生在科學學科能力測試中整體表現(xiàn)優(yōu)異，甚至毫不遜色于一類校的學生。還有一些學校，在實踐應用能力的培養(yǎng)方面成效比較顯著。希望這些學校能夠認真總結教學的成功經(jīng)驗，適時向全區(qū)推廣，促進海淀區(qū)小學科學教學水平的整體提高。

（作者單位：北京市海淀區(qū)教師進修學校）

責任編輯：江麗莉

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