PISA 2025 科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架的新動(dòng)向及啟示

[摘? ?要] PISA科學(xué)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)按照“四階段法”向國(guó)際科學(xué)組織代表咨詢(xún)意見(jiàn)后，指出了PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架研發(fā)的方向：進(jìn)一步豐富拓展科學(xué)知識(shí)、科學(xué)能力維度，加入新的“科學(xué)身份認(rèn)同”評(píng)價(jià)維度。其中，科學(xué)知識(shí)強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科整合，科學(xué)能力側(cè)重社會(huì)決策需求，科學(xué)身份認(rèn)同注重為學(xué)生的學(xué)習(xí)成就奠基。倡導(dǎo)我國(guó)科學(xué)教育改革關(guān)注數(shù)字化時(shí)代原住民的學(xué)習(xí)方式，理解科學(xué)知識(shí)及其產(chǎn)生過(guò)程的功能和價(jià)值，重視科學(xué)背后的身份認(rèn)同素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞] PISA? ?科學(xué)素養(yǎng)? ?科學(xué)身份認(rèn)同? ?科學(xué)教育

[中圖分類(lèi)號(hào)] N4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [ DOI ] 10.19293/j.cnki.1673-8357.2022.01.005

受新冠肺炎疫情影響，原定于2021年實(shí)

施的國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目（Program for International

Student Assessment，PISA）延后至2022年進(jìn)行。相應(yīng)地，以科學(xué)素養(yǎng)為主要測(cè)評(píng)領(lǐng)域的2024年測(cè)評(píng)延后至2025年，形成與上一輪PISA 2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)遙相呼應(yīng)的“10年之約”，相關(guān)的測(cè)評(píng)框架和試題研發(fā)工作正在緊鑼密鼓地進(jìn)行。2020年3月，PISA科學(xué)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)發(fā)布了指導(dǎo)PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架研發(fā)的報(bào)告（以下簡(jiǎn)稱(chēng)指導(dǎo)報(bào)告），建議適當(dāng)拓展評(píng)價(jià)維度和評(píng)價(jià)內(nèi)容[1]。

1 指導(dǎo)報(bào)告的形成過(guò)程

PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)項(xiàng)目組織了英國(guó)倫敦大學(xué)路易斯·阿徹（Louise Archer）教授和美國(guó)斯坦福大學(xué)喬納森·奧斯伯恩（Jonathan Osbourne）教授為聯(lián)合主席的戰(zhàn)略遠(yuǎn)景專(zhuān)家小組（Strategic Visioning Expert Group，SVEG），與科學(xué)咨詢(xún)小組（Science Advisory Panel，SAP）一起就全球科學(xué)發(fā)展及其對(duì)未來(lái)教育提出的要求展開(kāi)討論。SVEG由來(lái)自西班牙、英國(guó)、巴西、美國(guó)、意大利、加拿大、印度、中國(guó)的14名科學(xué)教育專(zhuān)家組成，但由于個(gè)人原因和新冠肺炎疫情旅行限制，印度、中國(guó)的專(zhuān)家未能參與最終成果的討論。SAP由21名科學(xué)家代表，STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）領(lǐng)域公司代表，社會(huì)組織代表，政府機(jī)構(gòu)代表組成。

兩個(gè)小組采取參與、綜合、確認(rèn)、發(fā)表的“四階段法”開(kāi)展合作。在第一階段，SVEG向SAP發(fā)送覆蓋科學(xué)教育目標(biāo)、現(xiàn)狀、改革方向等6個(gè)問(wèn)題的質(zhì)性調(diào)查問(wèn)卷，結(jié)合反饋結(jié)果初步確定SVEG深入討論的重點(diǎn)領(lǐng)域。在第二階段，召開(kāi)為期3天的會(huì)議：第一天，SAP成員自由討論各自的教育觀點(diǎn);第二天， SAP針對(duì)第一階段確定的重點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)行陳述，回答SVEG提出的問(wèn)題;第三天，SVEG完成報(bào)告初稿。在第三階段，SVEG向SAP發(fā)布量化調(diào)查問(wèn)卷，收集各方的修改意見(jiàn)和建議，完成初稿修訂。在第四階段，SVEG向PISA董事會(huì)提交報(bào)告文件進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)討論，再次修訂后對(duì)外公布，指導(dǎo)PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)專(zhuān)家組研發(fā)PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架。

2? PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架的新動(dòng)向

根據(jù)指導(dǎo)報(bào)告的內(nèi)容來(lái)看，PISA 2025將從科學(xué)知識(shí)、科學(xué)能力和科學(xué)身份認(rèn)同維度評(píng)估學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平。對(duì)比PISA 2025和PISA 2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架的主要維度（見(jiàn)表1）可以發(fā)現(xiàn)，科學(xué)知識(shí)、科學(xué)能力是已有維度，科學(xué)身份認(rèn)同是新增維度;科學(xué)情境不再是PISA 2025測(cè)評(píng)的一個(gè)維度，而是內(nèi)隱在科學(xué)知識(shí)、科學(xué)能力和科學(xué)身份認(rèn)同維度中。比如，科學(xué)知識(shí)下的二級(jí)維度不再?gòu)闹R(shí)類(lèi)型出發(fā)，而是將科學(xué)知識(shí)作為一個(gè)整體，劃分為數(shù)字信息化情境中應(yīng)用科學(xué)知識(shí)所需的信息學(xué)知識(shí)，以及應(yīng)用科學(xué)知識(shí)所產(chǎn)生的社會(huì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展、科學(xué)知識(shí)的發(fā)展和濫用等維度?？茖W(xué)能力的子維度是在繼承“設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)科學(xué)探究”“科學(xué)地解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)”兩個(gè)維度的基礎(chǔ)上，更加強(qiáng)調(diào)運(yùn)用科學(xué)解決社會(huì)問(wèn)題所需的概率思維，以及應(yīng)用科學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題形成決策和行動(dòng)的表現(xiàn)。新增的科學(xué)身份認(rèn)同維度是在整合科學(xué)態(tài)度已有維度的基礎(chǔ)上，立足學(xué)生應(yīng)該具有包容精神，愿意并批判性使用科學(xué)工具解決問(wèn)題的基本立場(chǎng)，加入社會(huì)倫理道德因素，成為學(xué)生認(rèn)知和非認(rèn)知學(xué)業(yè)表現(xiàn)的奠基要素。因此，PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架中更加凸顯科學(xué)地解決問(wèn)題的能力，科學(xué)知識(shí)維度更加強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科整合，科學(xué)能力維度更加側(cè)重社會(huì)決策需求，科學(xué)身份認(rèn)同維度更加注重為學(xué)生的學(xué)習(xí)成就奠基。

2.1強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科整合的科學(xué)知識(shí)

針對(duì)科學(xué)知識(shí)類(lèi)型劃分缺少學(xué)科交叉、應(yīng)用情境和跨學(xué)科視角的現(xiàn)狀，PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)強(qiáng)化科學(xué)的跨學(xué)科屬性，重視科學(xué)知識(shí)在社會(huì)環(huán)境中的應(yīng)用過(guò)程，以及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)問(wèn)題。整合后的知識(shí)領(lǐng)域主要覆蓋3個(gè)方面：（1）社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)和可持續(xù)發(fā)展，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)氣候變化、流行病、糧食安全等復(fù)雜問(wèn)題;（2）科學(xué)知識(shí)的發(fā)展和濫用，幫助學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)的發(fā)展歷程，辨別現(xiàn)代偽科學(xué)、假新聞中的錯(cuò)誤知識(shí);（3）信息學(xué)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的重要性、數(shù)字技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響，尤其是人工智能技術(shù)對(duì)科學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)。

“社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)和可持續(xù)發(fā)展”領(lǐng)域從系統(tǒng)和可持續(xù)發(fā)展的視角整合了物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)等知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生識(shí)別復(fù)雜系統(tǒng)要素、識(shí)別系統(tǒng)內(nèi)部以及系統(tǒng)之間相互作用的能力。比如，在分析人工繁育的狼群是否可以重新放回某地時(shí)，不僅要考慮狼群對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民、其他動(dòng)物群體的影響，還要考慮狼群對(duì)當(dāng)?shù)刂脖缓退鞯拳h(huán)境要素造成的影響。盡早讓學(xué)生們了解氣候變化、流行病、水安全、物種保護(hù)等不同的社會(huì)環(huán)境問(wèn)題解決的新思路和新方式，可以讓他們更好地為未來(lái)做準(zhǔn)備，以享受科學(xué)和技術(shù)的福祉。

“科學(xué)知識(shí)的發(fā)展和濫用”領(lǐng)域的提出，是因?yàn)殡S著網(wǎng)絡(luò)信息社會(huì)發(fā)展，辯證地認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)，成為科學(xué)知識(shí)的理性、批判性消費(fèi)者，是未來(lái)社會(huì)公民的基本素養(yǎng)之一。未來(lái)的年輕人要像科學(xué)家一樣思考，不僅要知道DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)等現(xiàn)階段科學(xué)家共同體的正確想法，更需要認(rèn)識(shí)地心說(shuō)、拉馬克進(jìn)化學(xué)說(shuō)、熱質(zhì)說(shuō)、冷聚變、優(yōu)生學(xué)等科學(xué)史上出現(xiàn)的錯(cuò)誤假說(shuō)，理解科學(xué)不斷發(fā)展的本質(zhì)，理解同行評(píng)審和客觀性原則對(duì)于科學(xué)知識(shí)建立的重要推動(dòng)作用。

“信息學(xué)”領(lǐng)域被納入科學(xué)素養(yǎng)框架，一方面是因?yàn)樾畔W(xué)的重要分支人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)，正在影響著我們的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽車(chē)導(dǎo)航、人臉識(shí)別、語(yǔ)言翻譯等技術(shù)日益普及;另一方面是因?yàn)樾畔W(xué)在獲取、應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)方面發(fā)揮著重要作用，尤其是在生命健康領(lǐng)域的生物信息學(xué)、基因組學(xué)，幫助人類(lèi)解決了許多世界難題。掌握信息學(xué)知識(shí)的學(xué)生應(yīng)該熟悉數(shù)據(jù)的不同表示方式、計(jì)算模型和信息結(jié)構(gòu)，理解人工智能概念，推動(dòng)公平、公正、安全的數(shù)字社會(huì)建設(shè)與發(fā)展。

2.2側(cè)重社會(huì)決策需求的科學(xué)能力

充分考慮新技術(shù)在社會(huì)決策和問(wèn)題解決中的顯著作用，PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)進(jìn)一步豐富設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)科學(xué)探究、科學(xué)地解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)兩種能力的內(nèi)涵，新增運(yùn)用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行決策和行動(dòng)、運(yùn)用概率思維兩種能力。

“設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)科學(xué)探究”能力要素的豐富主要包括理解復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研究和評(píng)價(jià)信息。理解復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就是要識(shí)別復(fù)雜系統(tǒng)要素，識(shí)別子系統(tǒng)及其相互影響，預(yù)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部行為以及系統(tǒng)間的相互影響，在系統(tǒng)背景下進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通過(guò)研究和評(píng)價(jià)信息，學(xué)生應(yīng)該能夠使用多種搜索方式、不同術(shù)語(yǔ)找到與研究目的最相關(guān)的資源，能夠?qū)ふ易C據(jù)說(shuō)明復(fù)雜研究主題存在的缺陷或局限，能夠?qū)π畔?lái)源的專(zhuān)業(yè)性做出評(píng)價(jià)和判斷。要想實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，學(xué)生必須學(xué)會(huì)識(shí)別論證的基本要素，學(xué)會(huì)區(qū)分論點(diǎn)、論據(jù)以及它們之間的邏輯推理關(guān)系;必須能夠認(rèn)識(shí)到偏見(jiàn)的存在，正確對(duì)待反駁、反論證，利用所獲信息對(duì)科學(xué)工作質(zhì)量、論點(diǎn)有效性進(jìn)行評(píng)判，進(jìn)而學(xué)會(huì)辨別偽科學(xué)、區(qū)分偽科學(xué)和做得不好的科學(xué)。

“科學(xué)地解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)”能力要素的豐富主要包括質(zhì)詢(xún)數(shù)據(jù)、使用科學(xué)證據(jù)做出判斷。在質(zhì)詢(xún)數(shù)據(jù)的過(guò)程中，需要區(qū)分基礎(chǔ)科學(xué)的研究?jī)r(jià)值以及為理論尋找證據(jù)的實(shí)踐活動(dòng)價(jià)值，需要警惕數(shù)據(jù)集中的虛假結(jié)論，需要具備使用柱狀圖、莖葉圖和表格等不同工具表征數(shù)據(jù)的能力。使用科學(xué)證據(jù)做出判斷，是認(rèn)識(shí)虛假結(jié)論所必需的能力。只有在極少數(shù)情況下，表面上看似相關(guān)的變量才存在潛在的因果關(guān)系[2]。從這個(gè)意義上來(lái)講，“科學(xué)地解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)”能力可以重新命名為“解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)以做出判斷”。

新增的“運(yùn)用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行決策和行動(dòng)”能力，既包括運(yùn)用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行決策，也包括在決策過(guò)程中需要考慮的道德因素，以及在決策和行動(dòng)過(guò)程中通過(guò)問(wèn)題解決與創(chuàng)新創(chuàng)造新價(jià)值的能力。運(yùn)用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行決策可以幫助學(xué)生學(xué)會(huì)確定復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的解決方法，學(xué)會(huì)從倫理道德、社會(huì)經(jīng)濟(jì)視角評(píng)價(jià)不同行動(dòng)方案，更好地認(rèn)識(shí)物質(zhì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)政治系統(tǒng)因內(nèi)部聯(lián)系而產(chǎn)生的反饋機(jī)制和行為，了解科學(xué)在改善健康、改進(jìn)能源和食品供應(yīng)、應(yīng)對(duì)氣候變化中的貢獻(xiàn)，體會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)與科學(xué)的關(guān)系?？紤]道德因素一方面是因?yàn)榭茖W(xué)不會(huì)為人類(lèi)的決策提供“應(yīng)該做什么”的直接答案，需要我們基于社會(huì)道德和倫理的價(jià)值導(dǎo)向做出判斷;另一方面是因?yàn)槿斯ぶ悄?、生物技術(shù)的進(jìn)步在給人類(lèi)帶來(lái)各種便利、幫助人類(lèi)解決問(wèn)題的同時(shí)，增加了利用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行決策的復(fù)雜性，需要學(xué)生能夠把握科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、結(jié)論背后的道德倫理問(wèn)題。通過(guò)問(wèn)題解決與創(chuàng)新創(chuàng)造新價(jià)值的能力需要拓展同一問(wèn)題的多種解決策略和方案，不斷引導(dǎo)學(xué)生反思哪些是有效的、哪些是無(wú)效的，讓他們嘗試靈活尋找問(wèn)題的解決方案，為應(yīng)對(duì)未來(lái)不確定因素和變化做好充足準(zhǔn)備，養(yǎng)成積極的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)科學(xué)身份認(rèn)同感。

新增的“運(yùn)用概率思維”能力要求學(xué)生正確認(rèn)識(shí)概率的客觀存在、科學(xué)觀點(diǎn)的可信度，認(rèn)識(shí)到所有科學(xué)活動(dòng)中都存在風(fēng)險(xiǎn)。從本質(zhì)上講，科學(xué)家們對(duì)任何命題和事實(shí)的陳述都是在試探。無(wú)論是僅比錯(cuò)誤可能性高出一點(diǎn)的51%，還是高度正確的99.999 9%，都不可能是完全有把握的。正確認(rèn)識(shí)并使用普遍存在的概率思維方法，是科學(xué)不斷發(fā)展的動(dòng)力，是對(duì)科學(xué)事實(shí)和科學(xué)家工作的尊重，也是改變一味崇拜或否定新證據(jù)、新觀點(diǎn)、新概念、新理論的基礎(chǔ)。具備概率思維的學(xué)生能夠更加注重自己表達(dá)的嚴(yán)謹(jǐn)性，評(píng)估自己觀點(diǎn)的可靠性;能夠?qū)ι鐣?huì)新聞、報(bào)刊上的科學(xué)報(bào)道持有一定的懷疑態(tài)度，正確認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的局限性;能夠理解正態(tài)分布、平均值、中位數(shù)概念，理解異常值存在的合理性;能夠通過(guò)探尋是否存在偏差數(shù)據(jù)、質(zhì)疑數(shù)據(jù)集大小、預(yù)測(cè)的置信度等措施，客觀審視人工智能系統(tǒng)的預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)。理解概率、不確定性和風(fēng)險(xiǎn)，是做出明智決策的必要條件。尤其是在新冠肺炎疫情全球大流行的問(wèn)題處理中，運(yùn)用概率思維認(rèn)識(shí)傳染病存在的不確定風(fēng)險(xiǎn)，可以幫助我們正確理解個(gè)人、國(guó)家采取的防疫措施。

2.3注重為學(xué)習(xí)成就奠基的科學(xué)身份認(rèn)同

科學(xué)身份認(rèn)同影響學(xué)生的科學(xué)學(xué)業(yè)成就、科學(xué)參與程度和效率[3-4]，是容易被忽略的評(píng)價(jià)內(nèi)容。在整合科學(xué)知識(shí)、科學(xué)能力和科學(xué)情境的基礎(chǔ)上，PISA 2025主要從科學(xué)資本、批判的科學(xué)使用者、包容的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐、道德倫理和價(jià)值觀4個(gè)方面評(píng)價(jià)科學(xué)身份認(rèn)同素養(yǎng)。

擁有科學(xué)資本的學(xué)生能夠通過(guò)認(rèn)識(shí)社交媒體上不同的“科學(xué)人”，感受到“科學(xué)是我的”，認(rèn)識(shí)到科學(xué)與生活的相關(guān)性、有意義的聯(lián)系，理解科學(xué)知識(shí)和能力在不同時(shí)間、空間中的可遷移性，成長(zhǎng)為具有批判意識(shí)的科學(xué)消費(fèi)者和生產(chǎn)者。

“批判的科學(xué)使用者”能夠幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)生產(chǎn)者和消費(fèi)者的重要性，從而愿意把科學(xué)作為工具，批判性地使用科學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，應(yīng)對(duì)各種各樣的社會(huì)和環(huán)境挑戰(zhàn)，獲得個(gè)人和社會(huì)效益，解決社會(huì)不公平問(wèn)題，感受到自己的認(rèn)同、文化和經(jīng)驗(yàn)可以被重視和尊重。

“包容的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐”是指讓所有學(xué)生有教學(xué)資源、教材資源、社會(huì)資源和數(shù)字資源，有能夠?qū)W好、做好科學(xué)的機(jī)會(huì)、情境和平臺(tái)，在常態(tài)化學(xué)習(xí)中能夠接觸到不同的科學(xué)表征形式和科學(xué)家代表，感受科學(xué)的安全、價(jià)值和包容。

“道德倫理和價(jià)值觀”要求學(xué)生理解與科學(xué)知識(shí)、方法、實(shí)踐和結(jié)果有關(guān)的道德倫理與價(jià)值觀，更加明確突出了道德倫理和價(jià)值觀在科學(xué)研究中的重要作用，有助于學(xué)生理解科學(xué)的局限性，提升利用科學(xué)進(jìn)行決策和行動(dòng)的能力。

3? PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架的啟示

20世紀(jì)80年代以來(lái)，培養(yǎng)和提升公民科學(xué)素養(yǎng)，已經(jīng)成為全球科學(xué)教育改革的主旋律[5]?？茖W(xué)教育不再是精英主義教育，已經(jīng)成為普通大眾都必須接受的一種教育，成為事關(guān)全民素質(zhì)提升的大工程。面對(duì)信息技術(shù)、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)帶來(lái)的科技巨變，中小學(xué)科學(xué)教育改革應(yīng)該著眼于學(xué)生未來(lái)生活，探尋科學(xué)教育新范式[6]。PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架的新動(dòng)向，為我們探尋改革之路提供了一些啟示。

3.1關(guān)注數(shù)字化原住民的科學(xué)學(xué)習(xí)方式

相比于20世紀(jì)需要到圖書(shū)館、資料館實(shí)地手動(dòng)查閱圖書(shū)、報(bào)刊、檔案資料獲取信息，現(xiàn)在的我們可以通過(guò)很多渠道輕松地檢索到科學(xué)知識(shí)。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以后，筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)日益普及，信息獲取通道越來(lái)越暢通，數(shù)字化正在悄然改變著人類(lèi)的生活、學(xué)習(xí)方式。通過(guò)百度、搜狗等各種搜索引擎，借助中國(guó)知網(wǎng)、超星、Web of Science等數(shù)據(jù)庫(kù)資源，簡(jiǎn)單地輸入幾個(gè)關(guān)鍵字詞，很快我們就可以獲得數(shù)千條信息，出生在數(shù)字化時(shí)代的原住民——“00后”們似乎進(jìn)入了科學(xué)知識(shí)泛濫的社會(huì)。

如何從眾多科學(xué)知識(shí)中篩選出符合自己需求的內(nèi)容，如何辨別科學(xué)知識(shí)的真假，如何推動(dòng)科學(xué)知識(shí)的創(chuàng)新與發(fā)展，是數(shù)字化時(shí)代科學(xué)教育改革的重要命題。為此，PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)明確提出了“科學(xué)知識(shí)的發(fā)展和濫用”“信息學(xué)”兩個(gè)新的科學(xué)知識(shí)領(lǐng)域，要求學(xué)生利用信息學(xué)知識(shí)了解數(shù)字化時(shí)代下不同搜索引擎和數(shù)據(jù)庫(kù)中的科學(xué)知識(shí)存儲(chǔ)方式、編碼方式，認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)發(fā)展歷程中一些重要科學(xué)概念的變化過(guò)程及其對(duì)現(xiàn)代科學(xué)濫用的影響，以便更好地辨析科學(xué)知識(shí)。

科學(xué)的發(fā)展歷程記錄了人類(lèi)對(duì)于同一科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)問(wèn)題研究的不同結(jié)果，體現(xiàn)了科學(xué)體系不斷完善的本質(zhì)，有助于學(xué)生理解科學(xué)學(xué)科鮮明的科學(xué)性、趣味性和發(fā)展性。我國(guó)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)、教科書(shū)中已經(jīng)明確了科學(xué)史實(shí)對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)科基本理論和方法、建立學(xué)科核心觀念、發(fā)展高階思維能力的重要作用。在教學(xué)實(shí)踐中也進(jìn)行了利用科學(xué)史進(jìn)行課堂導(dǎo)入、開(kāi)展課堂活動(dòng)、開(kāi)設(shè)專(zhuān)題講座等不同形式的探索，但還缺少如何基于科學(xué)史分析幫助學(xué)生在知識(shí)大爆炸甚至泛濫的時(shí)代養(yǎng)成辨別真?zhèn)蔚囊庾R(shí)，以便更好地參與科學(xué)決策討論、做出恰當(dāng)選擇的研究。

雖然最新版的《普通高中課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)》修訂過(guò)程要求“關(guān)注信息化環(huán)境下的教學(xué)改革”“反映時(shí)代要求”[7]，但長(zhǎng)期存在的東西部、城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡問(wèn)題導(dǎo)致資金、設(shè)備、師資等多方面受到限制，利用信息技術(shù)開(kāi)展科學(xué)教學(xué)的探索還有一段較長(zhǎng)的路要走。尤其是在基于信息技術(shù)學(xué)科與科學(xué)學(xué)科的跨學(xué)科融合方面的實(shí)踐，雖然已經(jīng)出現(xiàn)了3D打印、計(jì)算機(jī)編程、機(jī)器人設(shè)計(jì)等科學(xué)與信息技術(shù)融合的校內(nèi)外課程設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐，但還需要進(jìn)一步思考如何更好地基于科學(xué)教育培養(yǎng)學(xué)生的信息學(xué)意識(shí)與素養(yǎng)。

3.2理解科學(xué)知識(shí)蘊(yùn)含的功能和價(jià)值

根據(jù)PISA 2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架，學(xué)生掌握的內(nèi)容性、程序性和認(rèn)知性科學(xué)知識(shí)影響其科學(xué)能力表現(xiàn)[8]。在進(jìn)一步整合、豐富已有能力要素的基礎(chǔ)上，PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)關(guān)注學(xué)生對(duì)于科學(xué)知識(shí)應(yīng)用、建立過(guò)程的認(rèn)識(shí)和理解，強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)及其產(chǎn)生過(guò)程的功能和價(jià)值，提出兩種新的能力要素，即運(yùn)用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行決策和行動(dòng)、運(yùn)用概率思維。

科學(xué)知識(shí)的功能和價(jià)值不僅僅是讓學(xué)生掌握代表科學(xué)研究結(jié)果的事實(shí)性科學(xué)知識(shí)，更為重要的是讓他們知道并理解科學(xué)知識(shí)建立的過(guò)程，掌握科學(xué)程序與方法，了解科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵[9]，傳承科學(xué)方法、科學(xué)文化。學(xué)生在學(xué)習(xí)、內(nèi)化科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，遷移、應(yīng)用科學(xué)方法解決真實(shí)社會(huì)生活問(wèn)題的一個(gè)重要表現(xiàn)就是參與科學(xué)決策的研制。比如，參與關(guān)于地溝油使用、硫酸廠和核工廠選址、轉(zhuǎn)基因食品、克隆人等社會(huì)性科學(xué)議題的討論與決策[10]。

理解和掌握科學(xué)知識(shí)建立過(guò)程及其所用的程序和方法，既需要認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)的不斷發(fā)展，更需要運(yùn)用概率思維認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生過(guò)程中的不確定性，理解定性與定量研究的關(guān)聯(lián)。比如，面對(duì)“是否支持重污染條件下汽車(chē)限行政策”的社會(huì)性科學(xué)議題，學(xué)生通過(guò)科學(xué)論證可以認(rèn)識(shí)到汽車(chē)尾氣中的氮元素經(jīng)過(guò)一系列氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為霧霾的成分，但在汽車(chē)尾氣對(duì)霧霾影響有多大的問(wèn)題上始終存在著來(lái)自氣象專(zhuān)家、環(huán)保部門(mén)、環(huán)保組織的不同聲音，基于現(xiàn)有的研究和認(rèn)識(shí)，結(jié)合概率思維的內(nèi)容，不能因?yàn)橛绊懘笮〔淮_定就不顧汽車(chē)尾氣促使霧霾形成的既定事實(shí)，需要在綜合考量、權(quán)衡利弊的基礎(chǔ)上，做出支持汽車(chē)限行的決策[11]。

能力的培養(yǎng)和發(fā)展，必須源于知識(shí)，但又需要高于知識(shí)?？茖W(xué)能力是學(xué)生在完成科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)和問(wèn)題解決活動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的科學(xué)知識(shí)對(duì)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的定向調(diào)節(jié)和執(zhí)行機(jī)制[12]?？茖W(xué)事實(shí)的內(nèi)容性知識(shí)積累，可以發(fā)展學(xué)生認(rèn)識(shí)世界的寬度和廣度，但難以幫助學(xué)生理解知識(shí)內(nèi)容的深度。學(xué)生不僅僅要知道科學(xué)知識(shí)是什么，更需要認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生的背景，認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生過(guò)程中使用的科學(xué)方法、形成的科學(xué)思想和科學(xué)文化，理解科學(xué)知識(shí)及其產(chǎn)生過(guò)程的功能和價(jià)值，像科學(xué)家一樣運(yùn)用概率思維、應(yīng)用科學(xué)知識(shí)參與科學(xué)問(wèn)題討論和決策。

3.3重視科學(xué)背后的身份認(rèn)同素養(yǎng)

認(rèn)同是國(guó)家繁榮的基礎(chǔ)[13]?？茖W(xué)身份認(rèn)同是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的基礎(chǔ)。如果學(xué)生不能感受到“科學(xué)是我的”，成為自己擁有的科學(xué)資本，就難以成為具有批判精神、包容的科學(xué)學(xué)習(xí)者，更不會(huì)考慮科學(xué)問(wèn)題解決過(guò)程中的倫理道德與價(jià)值觀?？茖W(xué)身份認(rèn)同素養(yǎng)水平既反映了學(xué)生應(yīng)用科學(xué)知識(shí)、科學(xué)實(shí)踐的認(rèn)知能力，也體現(xiàn)了學(xué)生在科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神、科學(xué)倫理等非認(rèn)知能力上的差異。

科學(xué)的外在表現(xiàn)形式是知識(shí)，知識(shí)背后是人類(lèi)進(jìn)行科學(xué)研究的實(shí)踐過(guò)程。科學(xué)容易被片面地等同于系統(tǒng)、完整的科學(xué)知識(shí)，將科學(xué)教育視為知識(shí)的傳授[14]。之所以造成這種現(xiàn)象，一方面是“表里不分”的思維定式，另一方面是“科學(xué)”常常被理解為正確的、不可撼動(dòng)的真理?？茖W(xué)發(fā)展的歷程已經(jīng)表明，科學(xué)知識(shí)會(huì)因?yàn)樾碌淖C據(jù)、數(shù)據(jù)得到修正和完善，甚至被重新建構(gòu)。從牛頓的經(jīng)典力學(xué)到愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，從德謨克利特的樸素原子論到道爾頓的化學(xué)原子論，均反映了科學(xué)知識(shí)因科學(xué)實(shí)踐不斷被重構(gòu)的過(guò)程。

非認(rèn)知層面的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神、科學(xué)倫理道德是學(xué)生認(rèn)知能力發(fā)展的前提?？茖W(xué)態(tài)度是學(xué)生在參與科學(xué)問(wèn)題討論和決策制定過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的對(duì)科學(xué)的看法[15]?？茖W(xué)精神是科學(xué)本性的自然流露，可以?xún)?nèi)化為人的科學(xué)思維方式、科學(xué)良心等科學(xué)心態(tài)，也可以外化為人的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)倫理道德等科學(xué)風(fēng)氣[16]。在科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神背后指導(dǎo)科學(xué)研究規(guī)范的是科學(xué)家共同體遵守的科學(xué)道德、科學(xué)倫理和價(jià)值觀。在參與科學(xué)議題討論、科學(xué)問(wèn)題解決的過(guò)程中，正確應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的重要前提在于參與者遵守科學(xué)倫理、相信科學(xué)、愿意使用科學(xué)。

回顧我國(guó)的科學(xué)教育改革，認(rèn)知層面的科學(xué)知識(shí)已經(jīng)成為科學(xué)教育的重要基礎(chǔ)內(nèi)容，科學(xué)實(shí)踐也在近幾十年的改革進(jìn)程中得到越來(lái)越多人的關(guān)注;非認(rèn)知層面的科學(xué)態(tài)度隨著21世紀(jì)初我國(guó)對(duì)科學(xué)素養(yǎng)界定中的“情感態(tài)度與價(jià)值觀”目標(biāo)得到重視，科學(xué)精神、科學(xué)倫理道德在以學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨的最新一輪改革中被大家所共知，正在成為改革進(jìn)程中的熱點(diǎn)內(nèi)容。PISA 2025科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)中提出的科學(xué)身份認(rèn)同，集合了批判性科學(xué)精神、包容性科學(xué)實(shí)踐以及科學(xué)道德倫理等科學(xué)知識(shí)背后的要素，有助于扭轉(zhuǎn)過(guò)于注重認(rèn)知能力、忽視非認(rèn)知能力發(fā)展的偏失，培養(yǎng)德智全面發(fā)展的科學(xué)消費(fèi)者和生產(chǎn)者。

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（編輯? 袁 博）