初中生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的追蹤評價研究

周冬冬 王 磊

（北京師范大學(xué)，北京 100875）

隨著新一輪課程標(biāo)準(zhǔn)的頒布，學(xué)科核心素養(yǎng)成為基礎(chǔ)教育關(guān)注的一大熱點。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，并且倡導(dǎo)基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的評價?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力[1]。國際上，國際數(shù)學(xué)和科學(xué)教育趨勢評估（Trends in International Mathematics and Science Study，TIMSS）、國際學(xué)生評估項目（Programme for International Student Assessment，PISA）、美國國家教育進(jìn)展評估（National Assessment of Educational Progress，NAEP）等大型學(xué)業(yè)成就測評對數(shù)學(xué)、英語、科學(xué)等核心學(xué)科領(lǐng)域的能力表現(xiàn)也提出了系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和要求[2-4]?？梢?，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力評價研究是化學(xué)基礎(chǔ)教育教學(xué)研究的重要組成部分；但是，目前相關(guān)評價研究多聚焦于化學(xué)學(xué)業(yè)成就評價，且以終結(jié)性評價為主，對化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的發(fā)展及其培養(yǎng)方面缺乏形成性的追蹤評價研究。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，信息技術(shù)快速融入教育領(lǐng)域，對教育測評產(chǎn)生了革命性影響。計算機測評已經(jīng)成為現(xiàn)代教育測評發(fā)展的重要方向，如NAEP采用計算機交互式任務(wù)以更好地測評學(xué)生的科學(xué)成就[5]。一些“互聯(lián)網(wǎng)+”在線教育平臺已經(jīng)能夠克服傳統(tǒng)教育評價難以收集評價依據(jù)和評價信息單一化、片段化的問題，可以全過程、全方位、更便捷地采集教育數(shù)據(jù)；可以提供精細(xì)分類的測評結(jié)果，并及時發(fā)送反饋；施測工作受時間和空間的限制較小，可以兼顧大眾化與個性化的測評需求[6-8]?？梢?，隨著互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術(shù)的不斷普及和發(fā)展，通過在線教育平臺可實現(xiàn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力表現(xiàn)的形成性追蹤測評。

“互聯(lián)網(wǎng)+”與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力測評的深度融合，有助于全面精準(zhǔn)評價學(xué)生在不同學(xué)習(xí)階段化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的達(dá)成情況，實施“教、學(xué)、評”一體化，有效開展化學(xué)日常學(xué)習(xí)評價，實現(xiàn)形成性評價和終結(jié)性評價的有機結(jié)合，充分發(fā)揮評價促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)全面發(fā)展的功能。本文聚焦初中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力評價研究，探討如何實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”全學(xué)習(xí)過程的追蹤評價。

1 理論基礎(chǔ)

北京師范大學(xué)王磊教授領(lǐng)銜的化學(xué)學(xué)科教育團(tuán)隊關(guān)于學(xué)科能力、基于學(xué)科和特定主題的認(rèn)識方式的研究成果[9]為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力測評奠定了理論基礎(chǔ)。本研究從核心知識及活動經(jīng)驗、研究對象及問題情境、學(xué)科認(rèn)識方式、學(xué)科能力活動及其表現(xiàn)4個關(guān)鍵維度，構(gòu)建了初中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的評價模型（見圖1），將初中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的經(jīng)驗基礎(chǔ)、內(nèi)涵實質(zhì)、研究對象及問題情境、外顯的學(xué)科能力活動表現(xiàn)進(jìn)行多維整合揭示。

初中化學(xué)學(xué)科核心知識及活動經(jīng)驗包括科學(xué)探究、身邊的化學(xué)物質(zhì)、物質(zhì)構(gòu)成的奧秘、物質(zhì)的化學(xué)變化、化學(xué)與社會發(fā)展。研究對象包括物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)、分類、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化與應(yīng)用；問題情境包括內(nèi)容屬性（能源與資源、健康、材料、環(huán)境等實際問題情境以及化學(xué)實驗情境）、間接度（給定角度、提示角度、自主角度、多角度）及熟悉度（熟悉原型、簡單辨識、復(fù)雜陌生）。從化學(xué)認(rèn)識方式來看，物質(zhì)和反應(yīng)是初中化學(xué)的核心認(rèn)識角度，其下可再細(xì)分為二級或三級具體認(rèn)識角度；認(rèn)識角度之間的關(guān)系會形成認(rèn)識思路，產(chǎn)生了宏觀—微觀、靜態(tài)—動態(tài)、孤立—系統(tǒng)、定性—定量的認(rèn)識方式類型。學(xué)科能力活動任務(wù)及其表現(xiàn)主要包括：學(xué)習(xí)理解（辨識記憶、概括關(guān)聯(lián)、說明論證）、應(yīng)用實踐（分析解釋、推論預(yù)測、簡單設(shè)計）和遷移創(chuàng)新（復(fù)雜推理、系統(tǒng)探究、創(chuàng)新思維）3個層次。

2 設(shè)計思路

圖1 初中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的評價模型

從教育測量的視角考量，核心素養(yǎng)是一類高度抽象、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高階能力，傳統(tǒng)教育測量范式的應(yīng)用面臨著極大挑戰(zhàn)[10]。核心素養(yǎng)測量首先要明確被測內(nèi)容是什么，需深入分析核心素養(yǎng)的內(nèi)涵、維度、結(jié)構(gòu)，定義每種素養(yǎng)所包含知識、能力、態(tài)度的外在表現(xiàn)[10]，將核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)換為具體的學(xué)習(xí)結(jié)果和可觀察的外顯評價指標(biāo)[11-12]，從內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)（課程到底涉及了哪些內(nèi)容）、表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)（要求學(xué)生應(yīng)該達(dá)到何種能力水平）[13]構(gòu)建可操作的測評框架。同時需考慮更新測評理論，豐富和拓展測評方式，重視形成性評價，選用真實情景考查學(xué)生問題解決能力等[10-14]。因此，為實現(xiàn)對學(xué)生核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的評價，必須利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對學(xué)生進(jìn)行追蹤評價，把形成性評價和終結(jié)性評價有機融合。

利用“互聯(lián)網(wǎng)+”對學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力進(jìn)行追蹤評價設(shè)計時，首先需要制定全學(xué)習(xí)過程的知識圖譜和外顯的可觀察的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力評價指標(biāo)，基于此研發(fā)形成性評價和終結(jié)性評價的在線測評題庫系統(tǒng)，通過對測試題的多維度編碼，實現(xiàn)學(xué)生全學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)的采集、集成和分析，見圖2。

2.1 基于學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力構(gòu)建初中化學(xué)學(xué)科知識圖譜

化學(xué)知識是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體[1]，因此，在線測評平臺的開發(fā)需要以化學(xué)知識為載體。依據(jù)《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》的內(nèi)容要求，以全面發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力為主旨，明確了初中化學(xué)5個一級內(nèi)容主題，包括組成與構(gòu)成、分類與性質(zhì)、變化與反應(yīng)、轉(zhuǎn)化與應(yīng)用、實驗與探究，厘清了10個二級內(nèi)容主題和21個核心概念。初中化學(xué)學(xué)科知識圖譜見圖3。

圖2 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的追蹤評價設(shè)計思路

圖3 初中化學(xué)學(xué)科知識圖譜

2.2 基于學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力研發(fā)初中化學(xué)學(xué)習(xí)表現(xiàn)指標(biāo)體系

表現(xiàn)指標(biāo)也可稱為表現(xiàn)期望（performance expectations），是用可觀察的用語描述學(xué)生知道什么和能做什么，可以指導(dǎo)測評試題的開發(fā)[4]。以學(xué)生發(fā)展的視角作為基本立場，考量學(xué)生在經(jīng)歷化學(xué)學(xué)習(xí)后應(yīng)當(dāng)具備哪些核心知識和活動經(jīng)驗，形成什么樣的認(rèn)識方式，完成哪些能力活動，從而構(gòu)建初中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的學(xué)習(xí)表現(xiàn)指標(biāo)[9]。為全面評價學(xué)生的過程性表現(xiàn)，在線測評平臺的開發(fā)需將化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力具體化到知識圖譜中的各核心概念，構(gòu)建各核心概念的學(xué)習(xí)表現(xiàn)指標(biāo)體系。

以核心概念“分子和原子”為例，基于初中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的系統(tǒng)構(gòu)成及評價模型，結(jié)合已有研究和《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》的相關(guān)內(nèi)容要求，構(gòu)建“分子和原子”的學(xué)習(xí)表現(xiàn)指標(biāo)體系，具體見表1。

表1 核心概念“分子和原子”的學(xué)習(xí)表現(xiàn)指標(biāo)體系

表1中還基于專家多輪論證標(biāo)記了具體學(xué)習(xí)表現(xiàn)指標(biāo)對應(yīng)的學(xué)科核心素養(yǎng)、水平等級以及教學(xué)達(dá)成時間。教師可利用在線測評平臺，在不同的學(xué)習(xí)階段選擇相應(yīng)的單元微測和總測，或根據(jù)不同的學(xué)習(xí)階段學(xué)生應(yīng)達(dá)到的具體學(xué)習(xí)表現(xiàn)指標(biāo)，選擇相應(yīng)的測試題，組成新的測評工具，推送給學(xué)生進(jìn)行形成性或終結(jié)性評價，從而記錄和追蹤學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段的學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力表現(xiàn)情況。

基于各核心概念的具體學(xué)習(xí)表現(xiàn)指標(biāo)，可開發(fā)相應(yīng)的測試題，形成在線測評題庫，用于形成性評價和終結(jié)性評價。

2.3 基于學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力測評試題的研發(fā)策略及多維度編碼框架

研發(fā)基于學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力測評試題時，以初中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的系統(tǒng)構(gòu)成及評價模型為基礎(chǔ)，將知識經(jīng)驗、認(rèn)識方式、學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力表現(xiàn)密切關(guān)聯(lián)，創(chuàng)設(shè)豐富的、不同陌生度和間接度的問題情境，使用選擇、判斷、二階診斷、開放題等多樣化的題型，依據(jù)學(xué)生是否達(dá)到相應(yīng)的學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力水平制定評分標(biāo)準(zhǔn)。因此，可從題型、知識、學(xué)習(xí)表現(xiàn)指標(biāo)、化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)、水平等級、問題情境等多個維度編碼測評試題，見表2。

以上維度亦是測評試題開發(fā)所需考慮的維度。通過多個維度編碼測試題，從而可多個維度分析并深度挖掘?qū)W生測試數(shù)據(jù)，為反饋診斷報告提供思路和方向。

2.4 測評試題示例

例1取4朵用石蕊溶液染成紫色的干燥紙花完成如下實驗，該實驗如何證明二氧化碳和水發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)？

例1以教材原型實驗為情境，考查說明論證能力。依據(jù)表2的編碼框架將例1編碼，見表3。

例2珊瑚礁是海洋生態(tài)中非常重要的一環(huán)。珊瑚蟲的生長發(fā)育對水溫、水深和光照等條件都有比較嚴(yán)格的要求，外界條件的改變都可能造成珊瑚蟲的大量死亡。而已形成的珊瑚礁也受海水環(huán)境的影響，如圖4所示即為珊瑚礁的主要成分CaCO3在水中的溶解度隨pH的變化。

近幾十年來，隨著化石燃料的大規(guī)模利用，海洋中珊瑚數(shù)量銳減，在過去的30年里，最大的珊瑚礁——大堡礁，已經(jīng)失去了近50%的珊瑚，并正以越來越快的速度不斷衰亡。

表2 基于學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力測評試題的多維度編碼框架

請你根據(jù)所學(xué)知識，猜測為什么化石燃料的大規(guī)模利用會影響海洋中珊瑚的數(shù)量。

表3 例1編碼表

圖4 CaCO3水溶液的溶解度與pH關(guān)系

例2以“珊瑚消融”這一陌生情境考查學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，引導(dǎo)學(xué)生能夠在面對實際問題時，主動從化學(xué)視角提取體系中的物質(zhì)、分析物質(zhì)性質(zhì)，創(chuàng)造性地分析或解決陌生情境中的實際問題。例2編碼見表4。

3 初中生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的追蹤評價案例

表4 例2編碼表

基于以上理論基礎(chǔ)和設(shè)計思路，在智慧教育平臺——智慧學(xué)伴[15]上實現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+”初中生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的追蹤評價。該平臺已在北京市某區(qū)推廣應(yīng)用，學(xué)生每學(xué)年在“智慧學(xué)伴”平臺上進(jìn)行學(xué)年前總測、學(xué)期總測、學(xué)年后總測以及學(xué)期內(nèi)持續(xù)進(jìn)行各核心概念的測試，全過程記錄學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力表現(xiàn)，教師在線批閱后及時推送給學(xué)生單次和歷次測評診斷反饋報告。單次測評診斷反饋報告包括測評整體概況、學(xué)科能力表現(xiàn)、主題能力表現(xiàn)、核心素養(yǎng)表現(xiàn)、薄弱的學(xué)習(xí)表現(xiàn)指標(biāo)分析等維度；歷次測評診斷反饋報告包括化學(xué)學(xué)科知識圖譜中各核心概念表現(xiàn)的水平等級、歷次測評水平等級變化情況、歷次測評學(xué)科能力表現(xiàn)變化情況等維度。圖5為某初中學(xué)生的單次診斷反饋報告和歷次診斷反饋報告。同時，該平臺不僅能夠生成學(xué)生個體的追蹤診斷反饋報告，同時會生成面向家長、教師、學(xué)校管理者、區(qū)域管理者等不同群體的追蹤診斷反饋報告。

圖5 某初中學(xué)生單次和歷次測評診斷反饋報告

4 結(jié)束語

本研究實現(xiàn)了對學(xué)生學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)的采集與匯聚診斷，對學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力表現(xiàn)進(jìn)行了全面分析。未來需進(jìn)一步挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，利用先進(jìn)的測評理論和方法進(jìn)一步優(yōu)化不同次測評的等值設(shè)計與處理，結(jié)合學(xué)生實證數(shù)據(jù)進(jìn)一步修訂和完善水平等級，挖掘不同概念、不同學(xué)習(xí)表現(xiàn)指標(biāo)之間的依賴關(guān)系、學(xué)習(xí)順序等，實現(xiàn)自適應(yīng)測評等。