基于PTA量表的科學(xué)探究能力評價

金京生 張策

摘要：在真實實驗探究情境中設(shè)計評價目標(biāo)，學(xué)生動手實驗完成表現(xiàn)性評價任務(wù)，教師應(yīng)用表現(xiàn)性評價標(biāo)準(zhǔn)（PTA量表）測評學(xué)生在實驗過程中所表現(xiàn)出來的真實科學(xué)探究能力，以此評估九年級學(xué)生初中科學(xué)探究能力水平。通過本次研 究，學(xué)生從PTA量表中能清晰知道科學(xué)探究實驗的評價標(biāo)準(zhǔn)，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)反思自身實驗探究的不足之處，從而達到自主 提升探究能力的目的。教師也體會到在日常實驗探究教學(xué)中應(yīng)充分滲透邏輯實證思想，樹立利用實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)等證 據(jù)驗證實驗假設(shè)、得出實驗結(jié)論的意識。從而最終實現(xiàn)以評促探、以評促研的目的，具有一定的可推廣性與可復(fù)制性。

關(guān)鍵詞：PTA量表;科學(xué)探究能力評價;表現(xiàn)性評價任務(wù)

文章編號：1008-0546（2022）05-0008-06中圖分類號：G632.41文獻標(biāo)識碼： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.05.002

一、研究背景

《義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中提出以“體現(xiàn)科學(xué)探究的精神”為基本理念，科學(xué)探究是課程目標(biāo)、也是課程內(nèi)容的重要組成部分[1]?？茖W(xué)探究既是獲得科學(xué)知識的方式，也是培養(yǎng)學(xué)生高階思維和創(chuàng)新意識的重要途徑?？茖W(xué)教學(xué)中，積極開展科學(xué)探究活動，有助于發(fā)展科學(xué)探究能力，培養(yǎng)科學(xué)探究精神，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)[2]。筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，較多一線教師雖然重視培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的實踐和研究，但不重視學(xué)生科學(xué)探究能力的測評研究[3]。學(xué)生對科學(xué)探究活動也只停留在模糊的籠統(tǒng)印象，對科學(xué)探究活動的步驟、科學(xué)探究能力的評價標(biāo)準(zhǔn)等沒有具體認識。因此，如何科學(xué)地編制和實施科學(xué)探究能力評價標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前需要迫切解決的問題。

國內(nèi)外研究者普遍認為科學(xué)探究能力評價方式? 有觀察、工作單、計算機模擬、紙筆測試等[4]。傳統(tǒng)紙? 筆評價能夠較好測試學(xué)生的“科學(xué)觀念”和“科學(xué)思? 維”，較難對“科學(xué)實踐”進行評價，更難對“態(tài)度責(zé)任”方面的教學(xué)目標(biāo)進行測評。為了克服紙筆測試作為? 評價科學(xué)探究能力的唯一方式的弊端，國內(nèi)外教育者? 將表現(xiàn)性評價嵌入科學(xué)探究活動中，以求比較全面? 地、客觀地測評學(xué)生真實的科學(xué)探究能力。

二、表現(xiàn)性評價

表現(xiàn)性評價是基于真實的實驗探究活動，通過觀察學(xué)生在完成實驗探究活動任務(wù)過程中的行為表現(xiàn)和獲得的實驗探究成果，來評價學(xué)生的實驗設(shè)計、實驗觀察、實驗操作、收集證據(jù)、解釋現(xiàn)象、實驗創(chuàng)新、問題解決、批判質(zhì)疑等能力的一種評價方式，它注重評價學(xué)習(xí)的過程，也關(guān)注學(xué)習(xí)的結(jié)果[5]。因此，表現(xiàn)性評價在初中學(xué)業(yè)評價活動中有廣泛的應(yīng)用。

本案例是利用如圖1所示的構(gòu)成要素設(shè)計表現(xiàn)性評價目標(biāo)，并根據(jù)完成真實的實驗探究任務(wù)過程中所需要的關(guān)鍵實驗操作要求、可能獲得的探究成果等，來確定學(xué)生的關(guān)鍵表現(xiàn)特征，以此編制表現(xiàn)性評價量表。教師應(yīng)用表現(xiàn)性評價標(biāo)準(zhǔn)（PTA量表）測評學(xué)生在實驗過程中所表現(xiàn)出來的真實的實驗探究能力，以此評估初中學(xué)生科學(xué)探究能力水平。教師根據(jù)測評結(jié)果反思課堂探究教學(xué)，變革實驗探究教學(xué)方式，構(gòu)建“教—學(xué)—評”一致性課堂，提升探究教學(xué)實效性，以達到“以評促探”“以評促研”的目的。

1.表現(xiàn)性評價目標(biāo)的確立

表現(xiàn)性評價目標(biāo)基于課程標(biāo)準(zhǔn)，明確學(xué)生實驗探究活動的目的，為表現(xiàn)性評價任務(wù)及評價標(biāo)準(zhǔn)的編制提供依據(jù)，因而是實施表現(xiàn)性評價的前提和方向。

表現(xiàn)性評價目標(biāo)應(yīng)指向?qū)W生的“科學(xué)觀念”“科學(xué)思維”“探究實踐”“態(tài)度責(zé)任”等核心素養(yǎng)，以及培育學(xué)生“實驗設(shè)計與實施”“實驗結(jié)果記錄”“分析與論證數(shù)據(jù)”等關(guān)鍵能力?，F(xiàn)以“鐵粉、氧化銅混合物與足量稀硫酸反應(yīng)的先后順序”的實驗探究為例，將具體的評價目標(biāo)匯總?cè)绫?所示。

2.表現(xiàn)性評價任務(wù)的設(shè)計

表現(xiàn)性評價任務(wù)是開展表現(xiàn)性評價的媒介和載體，是對學(xué)生表現(xiàn)實施評價的可操作平臺。表現(xiàn)性評價任務(wù)要基于真實情境且與評價目標(biāo)相匹配，為評價學(xué)生是否達成評價目標(biāo)而設(shè)計。

（1）表現(xiàn)性評價任務(wù)設(shè)計原則

①對應(yīng)性——與評價的目標(biāo)相匹配

表現(xiàn)性評價任務(wù)為評價學(xué)生某一教育（教學(xué)）目 標(biāo)達成情況而設(shè)計，因此表現(xiàn)性評價任務(wù)要與表現(xiàn)性評價目標(biāo)相匹配。通過評價學(xué)生任務(wù)達成情況，判斷學(xué)生是否達到目標(biāo)，進而評價學(xué)生的實驗探究能力，評估學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)，達到將抽象評價量化的目的。

②可測性——評價標(biāo)準(zhǔn)可測評任務(wù)

表現(xiàn)性評價任務(wù)是對學(xué)生實驗探究過程中的表現(xiàn)實施評價的載體，依據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)測評學(xué)生任務(wù)達成情況。因此，表現(xiàn)性評價任務(wù)要具有可測性，教師依據(jù)設(shè)計的評價標(biāo)準(zhǔn)逐項打分，準(zhǔn)確測評學(xué)生任務(wù)的達成程度。

③可操作性——任務(wù)可以操作實施

表現(xiàn)性評價任務(wù)基于真實情境，學(xué)生利用提供的實驗器材完成表現(xiàn)性評價任務(wù)。因此，評價任務(wù)要具有可操作性，設(shè)計的真實情境要具有明確的指向性，提供的實驗器材需齊全有效，實驗原理需合理全面，以確保實驗探究活動有序完成。

（2）表現(xiàn)性評價任務(wù)設(shè)計案例

①創(chuàng)設(shè)真實科學(xué)探究情境

某同學(xué)在一份資料中查到“將鐵粉、氧化銅粉的混合物投入足量稀硫酸溶液中，是鐵粉先跟稀硫酸反應(yīng)，至鐵粉完全反應(yīng)后氧化銅再和稀硫酸反應(yīng)”;在另一份資料中查到“將鐵粉、氧化銅粉的混合物投入足量稀硫酸溶液中，鐵粉、氧化銅粉同時跟稀硫酸反應(yīng)，沒有先后順序”這使該同學(xué)產(chǎn)生疑問，請根據(jù)該同學(xué)的疑問、利用下列實驗器材進行相關(guān)的探究。

②實驗?zāi)康?、實驗原理和器?/p>

【實驗?zāi)康摹繉嶒灂r室內(nèi)溫度條件下，探究鐵粉、氧化銅粉混合物與足量稀硫酸反應(yīng)時有無先后順序？若有，可能有哪些影響因素？

【實驗原理】

Fe+H2SO4（?。?FeSO4+H2↑

CuO+H2SO4（稀）=CuSO4+H2O

CuSO4+Fe=FeSO4+Cu

【實驗器材】

4.9%（約0.5摩/升）的稀硫酸（約500毫升），9.8%（約1.2摩/升）的稀硫酸（約300毫升），19.8%（2.6摩/升）的稀硫酸（約50毫升），還原鐵粉（分析純）100克，氧化銅粉100克，天平（電子天平、托盤天平各1架），量筒（100毫升、10毫升各2 個），燒杯（50毫升6 個、250毫升3個、500毫升1個），膠頭滴管2支，標(biāo)簽紙，方形小紙片若干。

③設(shè)計表現(xiàn)性的評價任務(wù)

【任務(wù)一】實驗設(shè)計并寫出主要操作步驟

【任務(wù)二】記錄現(xiàn)象或數(shù)據(jù)

【任務(wù)三】實驗結(jié)論

3.表現(xiàn)性評價工具的選擇與編制

如圖2所示，表現(xiàn)性評價工具有檢核表、等級量表和工作單等。檢查表是用“是”或者“否”來評判記錄學(xué)生表現(xiàn)行為或結(jié)果的一種簡單評價工具。因而不能對學(xué)生表現(xiàn)程度進行深度評價，一般作為粗略評價工具。等級量表較檢核表更精細，能夠評價學(xué)生表現(xiàn)程度，針對學(xué)生不同表現(xiàn)提供不同水平的評價等級。工作單是評價者根據(jù)一定的評價標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生記錄的工作單進行評價的工具，但因?qū)W生思維發(fā)展水平不同，需要設(shè)計不同程度的工作單，會對評價工作帶來一定的困難[6]。

本案例中通過“設(shè)計實驗方案、實驗操作、實驗結(jié)果記錄、分析與論證數(shù)據(jù)、得出實驗結(jié)論、誤差分析”6個要素來評價學(xué)生的科學(xué)探究能力等。為了能夠根據(jù)學(xué)生在不同評價要素的表現(xiàn)情況，盡可能地對學(xué)生的科學(xué)探究能力作出比較精準(zhǔn)的評價，本案例選擇 PTA等級量表作為評價工具。

三、PTA等級量表

編制PTA等級量表之前，往往需要先確定實驗探究水平的評價指標(biāo)。

1.評價指標(biāo)的確定

實驗方案設(shè)計的評價：（1）試劑選用不合適/試劑選用合適;（2）步驟不科學(xué)/步驟科學(xué);（3）能考慮1個因素/能考慮到2個因素/能考慮到更多個因素;（4）單角度/多角度;提示角度/自覺角度;（5）沒有預(yù)測無方向/作出了一部分預(yù)測后再設(shè)計/作出了比較全面預(yù)測后再設(shè)計等。

得出結(jié)論的能力水平：（1）缺少證據(jù)的推理/局部的證據(jù)推理/目的、證據(jù)、結(jié)果形成系統(tǒng)的推理鏈;（2）只考慮定性證據(jù)下得出結(jié)論/能將定性證據(jù)和定量證據(jù)結(jié)合起來得出結(jié)論;（3）得不出結(jié)論/得出結(jié)論不完整/得出比較完整的結(jié)論等。

設(shè)計實驗記錄表并記錄實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)：（1）零散的觀察（沒有形成觀察視角）/能夠從多個角度觀察（有多個觀察視角）/系統(tǒng)地觀察;（2）記錄有條理/記錄沒有條理/能夠作完整記錄等。

2.編制的PTA量表

根據(jù)實驗的評價要素以及教師對學(xué)生表現(xiàn)的預(yù)判，編制與表現(xiàn)性評價任務(wù)相匹配的評價標(biāo)準(zhǔn)。本案例的PTA評價量表如表2所示。

四、依表評價

本案例表現(xiàn)性評價考查形式為現(xiàn)場動手操作，獨立完成?？疾闀r長為一小時，具體實施過程如圖3所示。

1.心中有數(shù)——解讀PTA量表

首先教師應(yīng)對PTA量表進行統(tǒng)一的解讀，確保評價的科學(xué)性與公平性。本案例PTA量表具體解讀內(nèi)容為：①設(shè)計實驗方案時將硫酸濃度或者鐵粉和氧化銅相對比例作為實驗自變量，權(quán)重依次是×4、×2。將不同濃度硫酸的總體積因素作為無關(guān)變量并進行控制，權(quán)重是×2。②因本案例存在兩種實驗方案，學(xué)生可以依據(jù)不同方案進行實驗操作及設(shè)計表格、記錄數(shù)據(jù)。因此，對學(xué)生實驗現(xiàn)象及實驗結(jié)論兩項表現(xiàn)性任務(wù)也有兩種不同的評價標(biāo)準(zhǔn)，即分別對應(yīng)的是表中 S8、S10以及 S9、S11的內(nèi)容。③分析與論證數(shù)據(jù)部分，因?qū)W生回答各異，教師應(yīng)嚴格依據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)逐點扣分。

2.眼中有物——依據(jù)量表評價

如圖4所示，將某考生完成的表現(xiàn)性任務(wù)與教師評分情況進行對比呈現(xiàn)。該考生的扣分內(nèi)容及扣分依據(jù)為：①S3（3）內(nèi)容扣3分，扣分依據(jù)是考生未明確無關(guān)變量的內(nèi)容，沒有控制不同濃度硫酸的總體積相等。②S9（2）內(nèi)容扣2分，扣分依據(jù)是學(xué)生設(shè)計的表格不夠準(zhǔn)確，未從無關(guān)變量、自變量、因變量的記錄角度設(shè)計表格，即表格未記錄鐵粉、氧化銅的質(zhì)量、稀硫酸的濃度及體積等內(nèi)容，只記錄實驗的現(xiàn)象。③S12內(nèi) 容扣3分，扣分依據(jù)是學(xué)生雖然能夠正確分析與論證實驗數(shù)據(jù)，但沒有寫出具體的實驗結(jié)論。

3.交流反饋——師生達成共識

考生實驗及教師評分結(jié)束后，師生間需要進行交流，教師指出學(xué)生的扣分處，并說明扣分依據(jù)。學(xué)生可以提出質(zhì)疑，教師依據(jù)實驗錄像或者照片再與學(xué)生進行溝通，最終師生達成共識，學(xué)生如對評價結(jié)果無異議就簽字后離開考場。

為了驗證PTA量表評價的效度以及更好地開發(fā)、實施PTA量表，教師對學(xué)生可進行訪談，并記錄與分析訪談的內(nèi)容，為今后進一步改進 PTA量表提供依據(jù)。筆者設(shè)計的訪談內(nèi)容及學(xué)生訪談記錄如圖5所示。

教師通過訪談，清楚學(xué)生容易在實驗中遇到的困難。學(xué)生通過訪談，清楚實驗應(yīng)注重實驗儀器的選擇（選燒杯還是試管）、需要正確控制無關(guān)變量、從無關(guān)變量、自變量、因變量角度設(shè)計實驗表格、得出的結(jié)論需依據(jù)提出的問題、設(shè)計實驗需細致且具有可操作性等。同時學(xué)生提出教師可以在日常課堂探究教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生多關(guān)注實驗細節(jié)問題等建議。學(xué)生也表示通過本次表現(xiàn)性評價，他學(xué)會更好地進行實驗探究的方法，并表示對中考做題目也有一定的幫助。

五、反思與總結(jié)

1.真實探究，解決學(xué)生紙筆測試評價弊端

參與本案例研究的是某區(qū)九年級部分優(yōu)秀學(xué)生，他們代表紙筆測試能力最強的一批學(xué)生。如圖6所示，實驗中發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生出現(xiàn)稱取、傾倒、托盤天平使用錯誤等現(xiàn)象。說明學(xué)生的紙筆測試成績不等于實驗探究能力，學(xué)生需要在真實的情境中進行實驗探究與操作，才能有效提升實驗探究能力。

2.基于量表，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗設(shè)計能力

如圖7所示，由部分學(xué)生設(shè)計的實驗方案內(nèi)容可知，學(xué)生設(shè)計實驗時存在不能準(zhǔn)確控制濃度、質(zhì)量、體積等無關(guān)變量，不能正確改變自變量，沒有觀察和記錄因變量等問題。因此，教師應(yīng)將表現(xiàn)性評價嵌入日?？茖W(xué)探究課堂教學(xué)中，運用PTA量表評價學(xué)生設(shè)計的實驗方案，提高學(xué)生設(shè)計實驗方案等能力。

3.立足證據(jù)，充分滲透科學(xué)邏輯實證思想

通過對學(xué)生訪談可知，學(xué)生希望教師能引導(dǎo)自身關(guān)注實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)等證據(jù)以及實驗操作的細節(jié)。因此，通過本案例研究，教師在日常實驗探究教學(xué)中應(yīng)充分滲透邏輯實證思想，引導(dǎo)學(xué)生通過對實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的分析，樹立利用實驗證據(jù)驗證實驗假設(shè)、得出實驗結(jié)論的意識。同時也可滲透探究實驗可能失敗，需從失敗的實驗現(xiàn)象等證據(jù)中總結(jié)經(jīng)驗的科學(xué)思想。

參考文獻

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