由PISA2015測試探尋理科教學及評價改進的“風向標”①

張莉娜+馮華

摘要在對PISA2015測試及其結果進行研究的基礎上，分析PISA2015測試帶來的國際理科教育趨勢：科學素養(yǎng)是學生核心素養(yǎng)的重要組成部分，能力培養(yǎng)是學生科學素養(yǎng)提升的關鍵；知識的內涵擴展了，需要特別關注知識“冰山”下的內容；注重學生積極態(tài)度的培養(yǎng)與引導。PISA2015測試給我國理科教育評價及其研究帶來啟示：要關注教育評價及其系統(tǒng)研究，注重學生能力與認識方式的形成，關注實踐學習與正向態(tài)度的培養(yǎng)與引導。

關鍵詞PISA2015；科學素養(yǎng)；內容性知識；程序性知識；認識性知識；理科教育評價；教育評價；正向態(tài)度

中圖分類號G63

文獻標識碼B

文章編號1002-2384（2017）10-0019-03

PISA作為一項學生能力國際評價計劃，不但能夠反饋參與測試學生的閱讀素養(yǎng)、數(shù)學素養(yǎng)、科學素養(yǎng)水平，而且有助于研究參與測試的國家或地區(qū)的學生學習環(huán)境、性別差異、教育公平等諸多教育問題，因此該項測試在世界各國備受關注。本研究在持續(xù)追蹤PISA測試、深入分析PISA2015測試框架、在實踐中對比PISA試題與我國中高考試題特點的基礎上，分析得出當下國際教育的趨勢，以及對理科教育的啟示。

一、從一道有趣的PISA題目談起：在特定情境下評價學生應用知識的能力

PISA2015測試重點是科學素養(yǎng)，中國的北京、上海、江蘇、廣東的學生參加測試之后，反映PISA題目很有趣。PISA到底怎樣呈現(xiàn)題目？我們來看一道有關溫室效應的測試題目。

閱讀文字并回答下列問題：

生物需要能量才能生存，而維持地球生命的能量來自太陽。太陽非常熾熱，將能量輻射到太空中，但只有一小部分的能量會到達地球。地球表面的大氣層，就像包裹著我們的星球表面的毯子一樣保護著地球，使它不會像真空的世界那樣，有極端的溫差變化。大部分來自太陽的輻射能量，會穿過大氣層進入地球。地球吸收了部分能量，其他則由地球表面反射回去。部分反射回去的能量，會被大氣層吸收。由于這個效應，地球表面的平均溫度比沒有大氣層吸收能量時的平均溫度高。大氣層的作用就像溫室一樣，因此有了“溫室效應”一詞。溫室效應在20世紀越來越顯著。事實表明，地球大氣層的平均溫度不斷上升。報紙雜志上常說，二氧化碳排放量增加，是20世紀氣溫上升的主要原因。小德有興趣研究地球大氣層的平均溫度和地球上二氧化碳排放量之間的關系。他在圖書館找到下面兩幅曲線圖。

小德從曲線圖中得出結論，認為地球大氣層平均溫度的上升，顯然是由二氧化碳排放增加而引起的。

問題1：曲線圖中有什么數(shù)據(jù)支持小德的結論？

問題2：小德的同學小妮卻不同意他的結論。她比較兩幅曲線圖，指出其中有些資料并不符合小德的結論。請從曲線圖中舉出一項不符合小德結論之處，并說明理由。

問題3：小德堅持自己的結論，即地球平均溫度的升高，是由于二氧化碳排放的增加而引起的，但小妮則認為他的結論太草率。她說：“在接受這個結論之前，你必須確定在大氣層內其他會影響溫室效應的因素維持不變。”請寫出小妮所指的其中一個因素。

通過對樣題的解析，我們可以得出如下認識。問題1不僅要求學生了解在兩個圖當中數(shù)據(jù)的表達方式，更要求學生根據(jù)證據(jù)得出科學的結論，這是認識性知識的特征之一。根據(jù)研究框架的情境分類，該問題屬于環(huán)境領域、全球范疇的問題。這個問題，需要涉及幾個鏈接步驟來闡釋圖，因此可歸類為中等認知需求。問題2要求學生探求/質疑兩個圖的細節(jié)，其知識、能力、情境和認知需求的框架與問題1相同。問題3要求學生能用證據(jù)來支持判斷，這類知識屬于程序性知識（見表1）。

通過上面這道題目，我們不難看出PISA題目的一個特點，就是將學科知識的學習蘊含在真實情境下，在特定情境下評價應用知識的能力。PISA2015 測試框架中的情境是指學生在進行科學學習過程中涉及的知識產生和應用的情境，主要包括健康與疾病、自然資源、環(huán)境質量、危害（Hazards）、科學和技術前沿五個維度，在個人、地區(qū)/國家及全球三個空間范圍的相關情景中的應用。[1]

二、從PISA2015看國際理科教育“風向”：重能力培養(yǎng)、重“冰山”下的知識、重積極態(tài)度

在PISA測試結果公布后，除了總分排名外，排名靠前的國家和地區(qū)的教育特色往往是備受關注的教育研究方向。我們從PISA2015科學測試中，可以看出國際理科教育的大體“風向”。

1. 能力培養(yǎng)是學生科學素養(yǎng)提升的關鍵

PISA側重評價學生在走出校門、步入社會之后，作為合格的社會公民應該具備的素養(yǎng)水平。PISA2015將科學素養(yǎng)界定為核心能力，包括三種能力：科學地解釋現(xiàn)象，設計和評價科學探究，科學地闡釋數(shù)據(jù)和證據(jù)的能力。分別考查學生在認識、解釋和評價科學現(xiàn)象和技術產品方面的能力；描述和評價科學探究，并科學地提出問題解決的方法；以及在分析和評價不同的科學數(shù)據(jù)、科學主張和科學論證的表達方式，得出恰當結論時展示的能力要素。

關于PISA的研究表明，能力是構筑科學素養(yǎng)的核心。在界定三種能力的基礎上，PISA2015采用逐層細化的思路，將上述三種能力分別細化為15項能力考查點。如“科學地闡釋數(shù)據(jù)和證據(jù)”可以細化為五個考查點，它們分別是：（1）轉換數(shù)據(jù)表達方式；（2）分析、闡釋數(shù)據(jù)，得出結論；（3）識別科學文獻中的假設、證據(jù)和推理；（4）區(qū)分基于科學證據(jù)或理論推導得出的論證和基于其他考慮得出的論證；（5）評價來自不同資源（如報紙、互聯(lián)網(wǎng)、期刊）的科學論證和證據(jù)。上述這些細化的能力要素，不僅可以作為題目的評價指標，也可以作為教師授課的教學目標，以及學生課堂表現(xiàn)的評價指標。這為我們將科學素養(yǎng)的養(yǎng)成教育落實在每一節(jié)課上提供了可操作的抓手。endprint

2. 特別關注知識“冰山”下的內容

PISA2015測試框架中，將知識界定為“內容性知識”“程序性知識”“認識性知識”。這就好像鑄就了一座知識“冰山”，大大擴展了我們傳統(tǒng)意義上對知識的認識。其中，內容性知識是我們傳統(tǒng)意義上界定的知識，位于知識“冰山”的最上部。PISA強調的不是細枝末節(jié)的知識點，而是對核心知識認識的評價，如物質科學（包括物理、化學）當中的內容性知識包括物質結構、物質性質、物質的化學變化、運動和力、遠距離相互作用、能量及其轉化、能量和物質之間的相互作用。程序性知識位于知識“冰山”的中部，包括變量以及控制變量的策略，測量，應用表格、圖形和圖表來闡釋數(shù)據(jù)或從中提取數(shù)據(jù)，減小誤差與保證數(shù)據(jù)準確的方法，對于給定的科學問題設計恰當?shù)难芯糠桨傅?。這些考查點對科學實踐類課程的評價提供了可參照的抓手。認識性知識是關于建構的一類知識，它是界定構成科學流程重要特征的一類知識，用于判斷科學知識的產生?？茖W家往往對于這類知識更為熟悉，這類知識更接近于策略，位于知識“冰山”的最下層?！翱茖W當中推理的本質，如演繹、歸納、溯因、類比、基于模型推理等”“科學數(shù)據(jù)和推理是如何支持科學主張的”“科學觀察、事實、假設、模型和理論的本質”等都屬于認識性知識。我們希望學生能像科學家一樣思考，能具有較強的科學實踐能力，知識是基礎。只不過，知識不僅僅包括“冰山”上可見的客觀知識，還包括實踐當中需要用到的觀察、測量與控制變量等知識，包括歸納、演繹、溯因、科學推理等科學的思維方式。

3. 注重積極態(tài)度的培養(yǎng)與引導

PISA2015測試以學生問卷的形式測量學生對科學的態(tài)度?？茖W態(tài)度具體測查三方面內容：學生對科學的興趣，注重科學方法對于探究的作用，環(huán)保意識。對PISA的研究表明，科學態(tài)度對學生科學素養(yǎng)的養(yǎng)成非常重要。因為，科學教育的目標之一就是培養(yǎng)學生參與科學問題的積極態(tài)度，這種態(tài)度可以支持學生獲取科學技術知識，并在生活中應用知識、服務社會，提高自我效能感。

三、從PISA2015看理科教育評價及其研究：關注系統(tǒng)研究、關注學生、關注正向態(tài)度

持續(xù)研究PISA可以發(fā)現(xiàn)，PISA2015測試給理科教育評價及其研究帶來了深刻的啟示。

1. 關注系統(tǒng)研究

PISA測試有如下四個特點。第一，基于公民素養(yǎng)研究。PISA研究近十年來社會對未來人才培養(yǎng)最關注的幾個領域，包括：科學素養(yǎng)、數(shù)學素養(yǎng)、問題解決、財經(jīng)素養(yǎng)等，并認為這些素養(yǎng)是最重要的理科核心素養(yǎng)。第二，基于最新研究成果開發(fā)試題。PISA的每一道題目設計都是根據(jù)情境、能力、知識、態(tài)度四個維度的科學素養(yǎng)測試框架開發(fā)，每個領域的測試框架往往代表了最新的研究成果。以此為基礎，由學者牽頭，進行試題的開發(fā)與論證。第三，嚴謹科學的評價實施過程。PISA歷次測試都是在世界范圍內進行層層抽樣，抽取各國、各地區(qū)15歲的學生樣本，進行科學測試與評價。第四，及時先進的結果反饋設計。由于PISA測試框架具有先進性，其評價過程嚴格按照測試框架和實施要求進行，它的測試結果報告也按照框架撰寫發(fā)布，充分發(fā)揮了評價的反饋功能，因此具有先進性和穩(wěn)定性，可供各國教育參考。

2. 關注教育評價及其導向作用

從教育評價的視角來看，PISA是規(guī)范的評價研究的范本。參與PISA測試，親歷國際大型教育評價及其研究，對于我國教育評價及其系統(tǒng)研究具有重要意義。其一，無論是以中考、高考為代表的終結性考試，還是以日常作業(yè)為代表的形成性評價，都應該以學生核心素養(yǎng)的學科落實為導向，從學生學習評價的視角，注重檢測學生的習得，基于研究形成評價框架，基于評價框架進行評價項目的開發(fā)、科學實施與反饋。其二，教育評價的實施是在整個教育系統(tǒng)中進行的，因此我們要關注教育系統(tǒng)中的諸多要素，比如：學生、教師、學校，學習、教學、課程。教育評價中最受關注的是學生的學業(yè)評價，學生的學習效果是受到課程、教師、學校氛圍、教育資源等多方面要素影響的，需要協(xié)同運作，統(tǒng)籌設計。

3. 關注學生能力與認識方式的形成

PISA測試是基于學生學習效果的評價研究。在整個教育系統(tǒng)中，學生是最應該受到關注與呵護的對象。從新聞報道以及我們日常在學校與學生的接觸當中不難發(fā)現(xiàn)，我國學生的高學業(yè)表現(xiàn)水平在很大程度上是以大量學習時間為保障的。過長的學習時間和重復的機械學習與記憶，特別是以通過考試為目標的學習，往往會降低學生對學習內容的興趣，形成功利的學習動機，這不利于學生創(chuàng)造力的培養(yǎng)與理想的確立。

關注學生學習的教育，需要教育工作者更加關注學生能力及科學思維的培養(yǎng)。因為，當我們的教學不是過度訓練學生對細碎知識點的掌握，而是觸動了學生認識方式的形成時，如讓學生學會歸納、演繹與歸因，往往會影響學生一生的發(fā)展。

4. 關注實踐學習與正向態(tài)度的培養(yǎng)與引導

以理科實驗為代表的實踐類學習往往面臨這樣的問題：以動手操作為代表的活動與項目學習，最終用紙筆測試來考查，日常教學中更是忽視對實踐學習效果的評估。科學實踐類課程應該在關注學生參與的同時，關注學生的學習效果。這種學習效果既包括對學生技能與科學思維的培養(yǎng)，也包括以保持學生的好奇心與探究欲望為教學核心價值，對學生正向科學態(tài)度的引導。對PISA測試的研究，為我們提供了學生實踐類課程的評價以及正向態(tài)度培養(yǎng)與引導的可操作性參考，為我們的課程開發(fā)、教學設計以及學生學習評價提供了有用的抓手。

參考文獻：

[1] OECD.PISA2015 Draft Science Framework[EB/OL].（2015-03-17）[2017-09-05].http：//www.oecd.org/pisa/pisaproducts/Draft%20 PISA%202015%20Science%20Framework%20.pdf.

注釋：

① 本文為北京教育科學“十二五”規(guī)劃青年專項課題“北京市中小學生科學素養(yǎng)發(fā)展水平的評價研究——基于學習進階”（課題編號：CAA14006）的研究成果之一。endprint