TIMSS最新科學(xué)測評：結(jié)果、趨勢與啟示

陳永歡，張 冉，孟令奇

（曲阜師范大學(xué)教育學(xué)院，山東濟寧272000）

《美國競爭力計劃》（ACI）針對知識經(jīng)濟時代的教育提出要培養(yǎng)具有STEM（即科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的縮寫）素養(yǎng)的人才，并稱其為全球競爭力的核心。［1］科學(xué)是一門基礎(chǔ)工具學(xué)科，在各國課程中均占據(jù)重要地位，有助于國家的未來發(fā)展，因此測評各國學(xué)生科學(xué)知識與能力也極為重要。

國際數(shù)學(xué)與科學(xué)趨勢研究（TIMSS）是由國際教育成就評價協(xié)會（IEA）發(fā)起與組織的大規(guī)模國際測評項目，自1995 年起，每隔四年對4 年級和8年級學(xué)生的數(shù)學(xué)和科學(xué)水平進行測量。［2］TIMSS 2019 是最新一輪測評，在2017 年公布評估框架，2020 年12 月8 日發(fā)布測評結(jié)果。全球共有64 個國家/地區(qū)及8 個省市參與此次測評，涉及學(xué)生人數(shù)逾33 萬名，1.1 萬所學(xué)校、2.2 萬名教師和31 萬名家長參與其中，但中國大陸未參加。這次測評啟用了基于計算機輔助測評技術(shù)的數(shù)字評估形式，還通過問卷、訪談等形式收集相關(guān)背景數(shù)據(jù)，以了解家庭和學(xué)校、課堂教學(xué)兩大因素與學(xué)生成績的聯(lián)系。［3］

一、TIMSS 2019科學(xué)測評框架概況

TIMSS 2019 科學(xué)測評框架包括兩個主要領(lǐng)域：內(nèi)容框架和結(jié)果框架。其中內(nèi)容框架指向評估的主題和思維過程，結(jié)果框架指向評估的參考標(biāo)準(zhǔn)。

1.內(nèi)容框架

TIMSS 2019 科學(xué)測評內(nèi)容框架包含內(nèi)容和認(rèn)知兩個維度。內(nèi)容維度用于評估學(xué)生對科學(xué)基本概念、知識與技能的學(xué)習(xí)情況。兩個年級的內(nèi)容維度不同。四年級的內(nèi)容維度主要包含三個領(lǐng)域：生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)和地球科學(xué)，其所占比例分別為45%、35%、20%。八年級的內(nèi)容維度主要包含四個領(lǐng)域：生物學(xué)、物理、化學(xué)和地球科學(xué)，其所占比例分別為35%、25%、20%、20%。

TIMSS將學(xué)生的認(rèn)知維度分為“知道”“應(yīng)用”和“推理”三個領(lǐng)域，由學(xué)生的測試結(jié)果和解答問題過程判斷學(xué)生學(xué)習(xí)水平所處的位置。［2］表1 給出測評要點和所占比例。由表1可知TIMSS側(cè)重評價學(xué)生對課程知識內(nèi)容的掌握程度。

表1 科學(xué)測評認(rèn)知維度及要點

2.結(jié)果框架

為了解釋科學(xué)成就量表與學(xué)生在評估項目上的表現(xiàn)結(jié)果，TIMSS 將各國/地區(qū)學(xué)生的科學(xué)學(xué)業(yè)成就劃分為四個基準(zhǔn)：高級國際基準(zhǔn)（625分）、較高級國際基準(zhǔn)（550 分）、中級國際基準(zhǔn)（475 分）、較低級國際基準(zhǔn)（400 分）。表2 給出四個國際基準(zhǔn)分別代表的學(xué)生對科學(xué)知識的掌握程度。

表2 TIMSS 2019科學(xué)國際基準(zhǔn)

二、測評結(jié)果及趨勢分析

2019 年，有58 個國家和6 個基準(zhǔn)實體（Benchmarking entities）參加四年級評估，39個國家和7 個基準(zhǔn)區(qū)（Benchmarking participants）參加八年級評估。為了避免參與評估的對象年齡太小，TIMSS規(guī)定四年級學(xué)生的平均年齡應(yīng)當(dāng)在9.5歲以上，八年級學(xué)生的平均年齡應(yīng)在 13.5 歲以上。TIMSS 最新科學(xué)測評的主要結(jié)果及趨勢分析如下。

1.學(xué)生科學(xué)成績整體結(jié)果及趨勢

從TIMSS 最新科學(xué)測評結(jié)果的整體來看，東亞國家/地區(qū)學(xué)生科學(xué)測評結(jié)果處于領(lǐng)先地位，新加坡總成績排名第一，與PISA 2015 的測評結(jié)果一致。TIMSS 四年級最新的測評結(jié)果顯示，新加坡學(xué)生平均成績（595 分）排名第一，韓國（588 分）排名第二，俄羅斯（567 分）排名第三，日本（562 分）排名第四，中國臺灣（558 分）排名第五，新加坡和韓國成績之間并無顯著差異，但都顯著高于俄羅斯、日本和中國臺灣。而芬蘭、拉脫維亞共和國、挪威、美國和立陶宛占據(jù)第六到第十名。八年級科學(xué)成績排名前五分別是新加坡（608 分）、中國臺灣（574 分）、日本（570分）、韓國（561分）、俄羅斯（543分），新加坡的成績顯著高于中國臺灣和日本。而芬蘭、拉脫維亞共和國、匈牙利、澳大利亞和愛爾蘭位列第六到十名。

從TIMSS 的長遠(yuǎn)趨勢來看，科學(xué)成績的平均增長幅度大于下降幅度。比如，在同時參與TIMSS 2015 和2019 四年級科學(xué)測評的44 個國家和地區(qū)中，有10 個國家的平均成績提高，10 個國家下降，24 個國家趨于穩(wěn)定，簡記為10 升10 降24 平；在同時參與TIMSS 2015 和2019 八年級科學(xué)測評的33個國家中，結(jié)果為11 升5 降17 平。又如同時參與TIMSS 2007 和2019 四年級科學(xué)測評的21 個國家，結(jié)果為6升3降12平；同時參與TIMSS 2007和2019八年級科學(xué)測評的23 個國家，結(jié)果為12 升6 降5平。再如，同時參與TIMSS 1995 和2019 四年級科學(xué)測評的16 個國家，結(jié)果為11 升2 降3 平；同時參與TIMSS 1995 和2019 八年級科學(xué)測評的18 個國家，結(jié)果為8升4降6平。

從性別差異來看，四年級學(xué)生差異較大，表現(xiàn)為女生優(yōu)于男生，這與PISA 2015 測評結(jié)果不同，PISA 結(jié)果顯示男生的科學(xué)成績顯著高于女生。在參與TIMSS 2019四年級科學(xué)測評的58個國家和地區(qū)中，18 個國家的女孩平均成績高于男孩，33 個國家無明顯性別差異，7 個國家的男孩平均成績高于女孩。從其發(fā)展趨勢看，四年級女孩平均成績優(yōu)于男孩的情況保持相對穩(wěn)定。比如，在TIMSS 2015沒有性別差異的一些國家（埃及、伊朗、南非（九年級）和瑞典），在最新測評中出現(xiàn)女孩成績高的情況。在參與TIMSS 2019八年級科學(xué)測評的39個國家和地區(qū)中，15 個國家的女孩平均成績高于男孩，18 個國家的平均成績無顯著性別差異，6個國家的男孩平均成績高于女孩，且2015年與2019年的差異變化并不大，比如，在保加利亞、芬蘭、瑞典和阿拉伯聯(lián)合酋長國，女孩成績高于男孩的差距逐漸縮小，同時大多數(shù)國家和地區(qū)的性別差異保持相對穩(wěn)定。

2.國際基準(zhǔn)的表現(xiàn)及趨勢

學(xué)生達到國際基準(zhǔn)的比例為高級6%、較高級26%、中級39%、較低級21%，大多數(shù)國家和地區(qū)有超過90%的四年級學(xué)生達到了較低級水平，而韓國、俄羅斯聯(lián)邦和中國臺灣基本上是所有的學(xué)生（99%）達到了該水平。八年級的比例為高級7%、較高級22%、中級32%、較低級24%，日本（99%）和新加坡（98%）幾乎所有的學(xué)生都達到了較低級水平。除此之外，在四年級中，新加坡和韓國學(xué)生達到高級基準(zhǔn)的比例最高，分別為38%和29%。對于八年級來說，除韓國外，前幾名達到高級基準(zhǔn)的比例要高于四年級，新加坡是其中表現(xiàn)最好的國家，有48%的學(xué)生達到了高級基準(zhǔn)。

從國際基準(zhǔn)的發(fā)展趨勢來看，四年級學(xué)生達到高級基準(zhǔn)的比例相對穩(wěn)定，八年級學(xué)生則呈現(xiàn)上升趨勢。比如，在同時參加2015 年和2019 年四年級測評的44 個國家和地區(qū)中，在高級基準(zhǔn)上有5 個增加，5個減少。而同時參加2015年和2019年八年級測評的33 個國家中，在高級基準(zhǔn)上有10 個增加，只有1 個減少。但從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，兩個年級都呈現(xiàn)出上升趨勢。比如，與1995年相比，在高級基準(zhǔn)上，同時參與四年級科學(xué)測評的16 個國家和地區(qū)中有7 個增加和5 個減少，同時參與八年級科學(xué)測評的18個國家和地區(qū)中有7個增加和2個減少。

3.內(nèi)容維度和認(rèn)知維度的表現(xiàn)及趨勢

在內(nèi)容維度上，兩個年級學(xué)生的科學(xué)成績在領(lǐng)域間發(fā)展不平衡。比如，參加TIMSS 2019四年級測評的國家和地區(qū)對地球科學(xué)的教學(xué)重視程度似乎低于另兩個科學(xué)領(lǐng)域。具體來說，在“生命科學(xué)”領(lǐng)域，53個得分的參與國表現(xiàn)為21個相對優(yōu)勢，13個相對弱勢（簡記為21優(yōu)13弱）；在“物質(zhì)科學(xué)”領(lǐng)域為17優(yōu)21弱；在“地球科學(xué)”領(lǐng)域為10優(yōu)26弱。而八年級對化學(xué)和物理領(lǐng)域的教學(xué)重視程度相對較低，在“生物學(xué)”領(lǐng)域，37 個得分的參與國表現(xiàn)為11 優(yōu)8 弱；“物理”領(lǐng)域為9 優(yōu)14 弱；“化學(xué)”領(lǐng)域為10 優(yōu)16 弱；“地球科學(xué)”領(lǐng)域為12優(yōu)19弱。但與TIMSS 2015相比，兩個年級各個領(lǐng)域內(nèi)成績趨于穩(wěn)定。

在認(rèn)知維度上，學(xué)生在三個領(lǐng)域上的發(fā)展也不平衡，兩個年級學(xué)生在“應(yīng)用”領(lǐng)域的優(yōu)勢都小于其他領(lǐng)域，四年級學(xué)生在“知道”領(lǐng)域表現(xiàn)最好，八年級學(xué)生在“推理”領(lǐng)域表現(xiàn)最好。比如，在“知道”“應(yīng)用”“推理”三個領(lǐng)域，四年級學(xué)生的優(yōu)劣勢比依次為18∶11、9∶22 和17∶15，八年級學(xué)生為11∶12、6∶14和13∶16。與TIMSS 2015相比，兩個年級學(xué)生在“知道”領(lǐng)域表現(xiàn)得越來越好，四年級成績上升的國家和地區(qū)數(shù)量為12 個，八年級為10 個，整體呈增長趨勢。

三、成績影響因素分析

為了研究學(xué)生成績的影響因素，TIMSS 最新測評通過問卷、訪談等方法，選擇與所評價學(xué)生相對應(yīng)的家長、校長和教師進行調(diào)查，搜集相關(guān)背景信息，從根源層面對測評結(jié)果進行解讀。［4］背景因素分為家庭與學(xué)校背景、課堂教學(xué)背景兩大類，前者包括家庭環(huán)境支持、學(xué)校組成和資源及學(xué)校氛圍等方面，后者包括教師準(zhǔn)備、專業(yè)發(fā)展和工作滿意度、教與學(xué)的挑戰(zhàn)和學(xué)生態(tài)度等方面。

1.家庭與學(xué)校背景

家庭背景因素主要包括三方面，第一是家庭學(xué)習(xí)資源，資源越豐富，科學(xué)平均成績越高。TIMSS最新測評將家庭學(xué)習(xí)資源分為“豐富”“一般”和“較少”三類，四年級學(xué)生的比例依次為：17%、75%、8%，平均成績?yōu)?57、488和414；八年級學(xué)生比例為14%、73%、13%，平均成績?yōu)?49、489 和431。第二是早期識字與算術(shù)啟蒙活動，活動頻率與平均成績之間呈正相關(guān)關(guān)系。比如，四年級科學(xué)活動頻率為“經(jīng)?！保?2%）、“有時”（55%）、“從不或幾乎從不”（3%），其對應(yīng)的平均成績?yōu)?07、484 和421。第三是接受學(xué)前教育的年數(shù)，年數(shù)與科學(xué)成績之間也存在正向關(guān)系。四年級學(xué)生中接受學(xué)前教育年數(shù)“3年及以上”（56%）、“2 年”（17%）、“1 年及以下”（15%）和“未接受”（12%）所對應(yīng)的平均成績?yōu)?40、489、472和452。

學(xué)校背景主要包括四方面，第一是科學(xué)教學(xué)資源，資源越短缺，科學(xué)平均成績越低。四年級學(xué)生的學(xué)?？茖W(xué)資源短缺情況為“沒有影響”（24%）、“有點影響”（69%）以及“影響很大”（7%），其對應(yīng)的平均成績?yōu)?08、488 和472。成績位列前茅的新加坡，其學(xué)校教學(xué)資源也最豐富。第二是學(xué)校對學(xué)生學(xué)業(yè)成就的重視程度，分為“非常高”“高”和“中等”三等級，等級越高，學(xué)生平均成績越高。比如八年級學(xué)生對應(yīng)的平均成績依次為538、501 和470。其中韓國在兩個年級對學(xué)生學(xué)業(yè)成就的重視程度均為第一。第三是學(xué)生的學(xué)校歸屬感，歸屬感越高，學(xué)生平均成績越高。比如八年級學(xué)生“高”（37%）、“中”（49%）和“低”（14%）三個等級的平均成績依次為502、490 和470，而四年級學(xué)生整體學(xué)校歸屬感要高于八年級。第四是學(xué)校的紀(jì)律和安全問題，學(xué)校的問題越少，校園越安全，學(xué)生平均成績就越高。比如四年級學(xué)生在遭受校園欺凌的頻率為“從不或幾乎從不”（63%）、“每月”（29%）和“每周”（8%）三個等級上對應(yīng)的平均成績?yōu)?03、486 和437，其校園欺凌問題發(fā)生頻率高于八年級。

2.課堂教學(xué)背景

課堂教學(xué)背景主要包括四方面，第一是學(xué)生對待科學(xué)的態(tài)度，包括學(xué)生的喜好、自信心和學(xué)習(xí)態(tài)度。首先，學(xué)生越喜歡科學(xué)，平均成績越高。比如對科學(xué)學(xué)習(xí)喜愛程度為“非常喜歡”（52%）、“有點喜歡”（36%）、“不喜歡”（12%）的四年級學(xué)生對應(yīng)的平均成績?yōu)?06、478 和467。其次，學(xué)生對科學(xué)學(xué)習(xí)越自信，平均成績越高。比如，對科學(xué)學(xué)習(xí)“非常自信”（38%）、“有點自信”（43%）和“不自信”（19%）的四年級學(xué)生對應(yīng)的平均成績?yōu)?20、486 和453。最后，學(xué)生越重視科學(xué)，平均成績越好。比如，八年級學(xué)生對科學(xué)“非常重視”（36%）、“有點重視”（42%）和“不重視”（22%）對應(yīng)的平均成績?yōu)?11、487和467。

第二是科學(xué)課程與教學(xué)，包括教學(xué)時間、課程內(nèi)容以及教學(xué)清晰度。首先，教學(xué)時間會影響學(xué)生成績。平均而言，八年級每年物理學(xué)的教學(xué)時間（52 小時）最高，其次是化學(xué)（51 小時）、生物學(xué)（45小時）和地球科學(xué)（40 小時）。其次，盡管各個國家/地區(qū)的課程內(nèi)容不全相同，但都包含TIMSS 絕大多數(shù)評價主題。比如，四年級課程內(nèi)容包含“所有科學(xué)內(nèi)容”“生命科學(xué)”“物質(zhì)科學(xué)”和“地球科學(xué)”的百分比為62%、73%、58%和60%。最后，教師課堂教學(xué)越清晰，學(xué)生平均成績越高。比如，八年級學(xué)生在“高”“中”“低”三個清晰度上的平均成績依次為507、484和466。

第三是學(xué)生，包括學(xué)生的缺勤率、準(zhǔn)備、饑餓和睡眠。首先，缺勤率越低，平均成績越好。四年級學(xué)生缺勤率在“幾乎從不”（61%）、“每2 月一次”（13%）、“每月一次”（10%）、“兩周一次”（5%）、“一周一次”（11%）上的平均成績?yōu)?03、498、484、455和437。其次，學(xué)生未準(zhǔn)備的越多，平均成績越低。TIMSS 2019 將學(xué)生未準(zhǔn)備的分為“很少”“一部分”“很多”三個等級，四年級學(xué)生所占的比例依次為37%、58%和6%，平均成績?yōu)?06、484 和465；八年級學(xué)生未準(zhǔn)備部分為“很少”（26%）、“一部分”（66%）、“很多”（8%）的平均成績?yōu)?15、484、457，可見多數(shù)學(xué)生準(zhǔn)備得較為充分。最后，最新測評發(fā)現(xiàn)學(xué)生的饑餓和睡眠會影響其平均成績，在學(xué)校感到饑餓和疲憊頻率低的學(xué)生，其平均成績更高。

第四是教師，包括專業(yè)、教學(xué)經(jīng)驗和工作滿意度。首先，教師的專業(yè)會影響學(xué)生的科學(xué)平均成績，相較于其他，科學(xué)專業(yè)教師的學(xué)生平均成績更高。再次，教學(xué)經(jīng)驗豐富的教師，其學(xué)生平均成績較好。比如，在四年級，教師教學(xué)經(jīng)驗“超過20 年”與“小于5 年”對應(yīng)的學(xué)生平均成績?yōu)?92 和485。最后，教師的工作滿意度也影響學(xué)生成績。對工作“非常滿意”教師的學(xué)生平均成績略高于“有點滿意”教師的學(xué)生。比如，四年級“非常滿意”與“有點滿意”教師的學(xué)生平均成績?yōu)?93和490。

四、思考與啟示

在全球化時代，國際大規(guī)模教育評估可以比較各國中小學(xué)生的文化素養(yǎng)，診斷教育教學(xué)中的相關(guān)問題，引起教育政策制定者和學(xué)校研究者的反思，為制訂學(xué)生發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)和教育政策提供視角。TIMSS作為國際上最成功、最有影響力的國際成就評估項目之一，越來越多的國家和地區(qū)被吸引而長期積極參與，并利用其研究成果優(yōu)化本國的基礎(chǔ)教育。雖然我國大陸地區(qū)并未參與TIMSS 2019 測評，但臺灣地區(qū)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)情況及TIMSS 最新測評結(jié)果對我國科學(xué)教育仍有重要參考意義。

1.構(gòu)建安全學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)校歸屬感與積極科學(xué)態(tài)度

TIMSS 最新測評結(jié)果顯示，較高的學(xué)校歸屬感和良好的科學(xué)態(tài)度有利于學(xué)生科學(xué)成績的提高。這與Smith 等人的研究結(jié)果一致。2021 年，Smith 等人運用TIMSS 2015 的數(shù)據(jù)調(diào)查了學(xué)校歸屬感的作用及其與科學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)學(xué)校歸屬感可顯著預(yù)測積極的科學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度與成績。［5］同時，TIMSS 最新測評結(jié)果顯示，校園氛圍越安全，學(xué)生的成績越高。因此，安全的校園氛圍及學(xué)校歸屬感和積極的學(xué)習(xí)態(tài)度在科學(xué)教育中至關(guān)重要。教育工作者應(yīng)采取積極的干預(yù)措施來建立安全的校園氛圍，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)校歸屬感，并促進學(xué)生積極科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成。

首先，從學(xué)校環(huán)境層面看，學(xué)生積極的科學(xué)態(tài)度，如學(xué)習(xí)科學(xué)的自信心，可以通過改善學(xué)校的整體氛圍來增強，進而提高學(xué)生的科學(xué)成績，而非僅關(guān)注學(xué)生本身。例如，教師、學(xué)校行政人員等應(yīng)努力與學(xué)生建立良好的師生關(guān)系，進而幫助學(xué)生形成對科學(xué)的積極態(tài)度，提高學(xué)習(xí)興趣與自信心，增加其進一步學(xué)習(xí)與研究的可能性。其次，從課堂環(huán)境層面看，科學(xué)教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境與氛圍，通過調(diào)整教學(xué)策略，創(chuàng)造面向全體學(xué)生的包容性課堂環(huán)境，提高學(xué)生學(xué)校歸屬感并培養(yǎng)積極的科學(xué)態(tài)度。例如，小組學(xué)習(xí)策略和基于探究的科學(xué)教學(xué)策略都有利于為學(xué)生創(chuàng)造安全、包容的課堂氛圍，使學(xué)生在與他人合作交流的過程中，加強學(xué)生的人際關(guān)系和科學(xué)學(xué)習(xí)的參與感。［6］

2.培養(yǎng)專業(yè)化教師，支持學(xué)生科學(xué)實踐

從TIMSS 最新科學(xué)測評結(jié)果來看，兩個年級的學(xué)生在應(yīng)用領(lǐng)域都有明顯劣勢。如何提高學(xué)生對科學(xué)知識的應(yīng)用與實踐能力是目前科學(xué)教育面臨的關(guān)鍵問題，盡管這一問題已受到廣泛關(guān)注，但對于科學(xué)教師來說，將教學(xué)從提供科學(xué)的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)向幫助學(xué)生進行知識的主動建構(gòu)與應(yīng)用仍是一個挑戰(zhàn)。我國重視啟發(fā)式教學(xué)，雖在一定程度上可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與探究的興趣，但依舊局限于將學(xué)生視為知識的“復(fù)制者”，不利于學(xué)生的科學(xué)實踐。［7］為解決這一問題，教師需重塑課堂互動與課堂活動，為學(xué)生提供應(yīng)用科學(xué)知識的機會。由于不存在適用于所有學(xué)生的最佳方法，因此必須加強教師的專業(yè)發(fā)展。從測評結(jié)果來看，雖然多數(shù)教師均已取得學(xué)士或以上學(xué)位，但科學(xué)教育專業(yè)出身的教師并不多，比如我國臺北四年級的科學(xué)教師中，科學(xué)教育專業(yè)的僅31%，八年級的則僅20%，這在一定程度上造成科學(xué)教師出現(xiàn)學(xué)科專業(yè)知識缺乏、課堂教學(xué)能力與技能較低的問題。因此，為支持學(xué)生的科學(xué)實踐，需從以下兩方面培養(yǎng)專業(yè)化教師。

首先，教師要有能力引導(dǎo)學(xué)生在實踐中根據(jù)論據(jù)進行推理和驗證，這要求教師有豐富的專業(yè)知識儲備，在進行教學(xué)設(shè)計時有充分的準(zhǔn)備論據(jù)的知識基礎(chǔ)，以便學(xué)生可以在實踐過程中根據(jù)這些論據(jù)，提出假設(shè)與解決方案，并采取行動進行論證。其次，科學(xué)實踐不僅要求學(xué)生對知識的簡單應(yīng)用，還需要教師有能力引導(dǎo)學(xué)生對科學(xué)知識進行深層次的理解與思考。教師可以在科學(xué)課程中使用“What-How-Why”準(zhǔn)則來評估學(xué)生對科學(xué)知識的理解程度。達到“What”程度的學(xué)生可以描述發(fā)生的現(xiàn)象，但難以解釋原因；達到“How”程度的學(xué)生除了描述發(fā)生的現(xiàn)象之外，還關(guān)注過程，即現(xiàn)象是如何發(fā)生的，并思考因果關(guān)系；達到“Why”程度的學(xué)生除了描述發(fā)生的現(xiàn)象及如何發(fā)生之外，還可理解現(xiàn)象為什么會發(fā)生或這些現(xiàn)象的作用機制，包括因果鏈條以及不可觀察或理論性的觀點。［8］例如，教師要求學(xué)生在每單元開始時構(gòu)建初始認(rèn)知模型，即在筆記本上記錄他們學(xué)到的科學(xué)知識，并在該單元學(xué)習(xí)過程中，不斷回顧筆記本，通過新舊知識的聯(lián)系來修改他們的認(rèn)知模型。課程結(jié)束后，教師檢查學(xué)生的筆記本，運用“What-How-Why”準(zhǔn)則分析學(xué)生對科學(xué)知識的理解程度，并給予及時的評價反饋。

3.課程材料與日常經(jīng)驗相結(jié)合，合理開發(fā)科學(xué)課程資源

TIMSS 最新測評結(jié)果顯示，科學(xué)資源與學(xué)生成績成正比，資源越匱乏的國家，學(xué)生的平均成績能達到較低級國際基準(zhǔn)的比例就越低。科學(xué)課程資源指有助于進行科學(xué)教學(xué)活動的各種資源，合理使用這些資源，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，提高教學(xué)互動的質(zhì)量。我國在2022 年科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中指出，利用多元主體開發(fā)科學(xué)課程資源，在開發(fā)中既要充分發(fā)揮教師作為課程開發(fā)重要主體的作用，又要發(fā)揮學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。因此，應(yīng)開發(fā)以實踐為導(dǎo)向、以學(xué)生的日常生活經(jīng)驗為基礎(chǔ)的科學(xué)課程資源，使教師和學(xué)生在課堂上共同構(gòu)建科學(xué)知識。

首先，圍繞復(fù)雜、可觀察的日?，F(xiàn)象精心設(shè)計科學(xué)課程和活動，為學(xué)生提供參與科學(xué)實踐以共同構(gòu)建科學(xué)知識的機會。使學(xué)生能夠在他們的日常經(jīng)驗和課堂科學(xué)探究之間建立有意義的聯(lián)系，通過動手調(diào)查發(fā)現(xiàn)和解決問題，并以數(shù)據(jù)為依據(jù)來修改和加深他們對科學(xué)問題的理解。其次，激發(fā)學(xué)生將他們的日常經(jīng)驗作為科學(xué)知識建構(gòu)的資源，這也被視為K-12 科學(xué)教育框架的指導(dǎo)原則。許多學(xué)者都支持將學(xué)生的生活經(jīng)驗作為科學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，反對“學(xué)?？茖W(xué)”和“科學(xué)家的科學(xué)”不相容的觀點。［9］最后，教師既不能過度依賴已經(jīng)設(shè)計好的課程材料，學(xué)生也不可片面依賴日常生活經(jīng)驗，應(yīng)將以實踐為導(dǎo)向的課程材料和學(xué)生的日常經(jīng)驗作為激發(fā)學(xué)生進一步探究科學(xué)問題的腳手架。