PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的情境分析及其對(duì)生物學(xué)教學(xué)的啟示

宋潔 孫遠(yuǎn)東 曾峰

PISA（Programmer for International Student Assess? ment，國(guó)際學(xué)生評(píng)價(jià)項(xiàng)目）測(cè)試內(nèi)容聚焦于學(xué)生的閱讀素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)。在科學(xué)素養(yǎng)的測(cè)試中，PISA 2006將其劃分為可以被描述的相互關(guān)聯(lián)的四個(gè)方面，即科學(xué)情境、科學(xué)知識(shí)、科學(xué)能力和科學(xué)態(tài)度，科學(xué)情境是其中的一個(gè)重要組成部分。為強(qiáng)調(diào)科學(xué)思維的發(fā)展以及學(xué)生在實(shí)際情境中運(yùn)用已有知識(shí)去解決相關(guān)問(wèn)題的能力，PISA測(cè)試注重試題情境的創(chuàng)設(shè)。教師研究 PISA 測(cè)試中設(shè)置的科學(xué)情境，對(duì)提升生物學(xué)課堂情境教學(xué)質(zhì)量有一定的指導(dǎo)意義。

1? PISA 科學(xué)情境的含義

PISA科學(xué)測(cè)試的一個(gè)突出特點(diǎn)就是情境性，測(cè)試中呈現(xiàn)的問(wèn)題都是在一定的情境之下。在選擇科學(xué)情境時(shí)，PISA 2006就提出：選擇什么樣的情境適合評(píng)估15歲左右的學(xué)生？PISA 認(rèn)為，科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)重要方面就是能把科學(xué)應(yīng)用到不同的情境中，學(xué)生在解決某個(gè)科學(xué)問(wèn)題時(shí)，往往需要依據(jù)所處的情境來(lái)選擇解決方法和表現(xiàn)形式。因此，與學(xué)生熟悉的學(xué)校生活相比，PISA創(chuàng)設(shè)特定的科學(xué)情境更加貼近學(xué)生在未來(lái)的公民參與中可能遇到的多樣化的問(wèn)題，從而可以更準(zhǔn)確地達(dá)到測(cè)評(píng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。

在PISA 中，情境（situation）是指放置在學(xué)生世界中的試題任務(wù)的部分，是除測(cè)試的過(guò)程和概念之外，影響測(cè)試結(jié)果的第三個(gè)因素，通常被看作試題的背景和設(shè)置的情景；而科學(xué)情境則是指進(jìn)一步細(xì)化的涉及科學(xué)和技術(shù)的生活情境。在對(duì) PISA 中的情境進(jìn)行研究時(shí)，人們常習(xí)慣根據(jù)情境所屬的科目，將其稱為 PISA科學(xué)情境或PISA 數(shù)學(xué)情境等。PISA 要求，由于在學(xué)校生活中，科學(xué)過(guò)程和概念可能局限于教室或?qū)嶒?yàn)室，因此，試題任務(wù)應(yīng)該在一般生活的情境下，而不限于學(xué)校生活，世界各國(guó)也越來(lái)越多地試圖將這些情境擴(kuò)大到學(xué)生學(xué)校以外的世界。

PISA測(cè)試為每一個(gè)試題都創(chuàng)設(shè)了情境，這在一定程度上可以減緩學(xué)生答題的疲倦感，在特定情境的基礎(chǔ)上答題可以吸引學(xué)生的注意，用已有知識(shí)去解決情境中的問(wèn)題能使學(xué)生產(chǎn)生一種成就感。此外，在情境中答題還可以提高學(xué)生科學(xué)知識(shí)向科學(xué)能力的轉(zhuǎn)化速度，這種在獨(dú)立解決問(wèn)題的過(guò)程中使用的方法和技巧，學(xué)生會(huì)將其更嫻熟地運(yùn)用到其他情境。

2? PISA 科學(xué)情境的分類

由于情境會(huì)影響被測(cè)者的表現(xiàn)，因此，確定和控制試題的情境范圍非常重要。在已進(jìn)行的兩次以“科學(xué)素養(yǎng)”為核心的PISA 測(cè)試中，科學(xué)試題廣泛涉及到了有關(guān)科學(xué)、技術(shù)的生活情境，這些情境可被劃分為個(gè)人的（自我、家庭、同伴群體）、社會(huì)/社區(qū)的和全球的三個(gè)層次背景，同時(shí)還包括健康、科技前沿等五個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，各個(gè)領(lǐng)域與個(gè)人、社會(huì)、全球三大背景兩兩交叉，又會(huì)產(chǎn)生非常豐富的情境資源。見(jiàn)表1。

依據(jù)上表分析可發(fā)現(xiàn)，PISA 中科學(xué)情境的分類呈現(xiàn)出一定的規(guī)律：①在背景上，從個(gè)人到社會(huì)，再到全球，它的“圈子”不斷延伸，這些圈子中包含的情境也隨之?dāng)U大。②就同一類型的問(wèn)題而言，它是一脈相承的，但在不同的問(wèn)法或者側(cè)重點(diǎn)下，情境所屬的層次又會(huì)有一些差異。不過(guò)總體來(lái)說(shuō)，這些情境都來(lái)自于現(xiàn)實(shí)生活，更加真實(shí)、具體，更便于考察學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力水平。

沒(méi)有真實(shí)而具體的科學(xué)情境，科學(xué)知識(shí)、科學(xué)能力、科學(xué)態(tài)度的評(píng)測(cè)將失去“用武之地”。盡管科學(xué)情境對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的評(píng)估有著舉足輕重的作用，但是， PISA 科學(xué)測(cè)試并不是對(duì)科學(xué)情境的測(cè)試，而是對(duì)隱藏在情境下的科學(xué)知識(shí)、能力和態(tài)度的測(cè)試。這在 PISA 2015中也有體現(xiàn)，它認(rèn)為科學(xué)能力是科學(xué)素養(yǎng)的“核心”，學(xué)生展示出什么樣的能力是由處于何種情境決定的，而科學(xué)知識(shí)和科學(xué)態(tài)度則會(huì)影響這種能力的形成。因此，教師應(yīng)正確把握情境的價(jià)值，不能過(guò)分夸大情境的作用。

3? PISA 科學(xué)情境的特點(diǎn)

通過(guò)分析 PISA 科學(xué)測(cè)試中的試題樣例，教師發(fā)現(xiàn)PISA科學(xué)情境具有以下特點(diǎn)：

3.1情境的真實(shí)性

真實(shí)性是PISA情境最顯著的特點(diǎn)，也是首要條件，情境越真實(shí)，就越能評(píng)估學(xué)生對(duì)實(shí)際生活的體驗(yàn)。例如，PISA樣題“瘧疾”給出了如圖1所示情境。

瘧疾每年可造成一百多萬(wàn)人死亡，防治瘧疾的斗爭(zhēng)目前正處于危機(jī)之中。蚊子可以把瘧原蟲從一個(gè)人傳給另一個(gè)人，攜帶瘧原蟲的蚊子已經(jīng)對(duì)許多殺蟲劑產(chǎn)生了抗藥性，因此，對(duì)抗瘧疾寄生蟲的藥物效果越來(lái)越差。

樣題給出了三種預(yù)防瘧疾傳播的方法，讓學(xué)生思考：每種方法直接影響瘧原蟲生命周期中的哪些階段？樣題要求學(xué)生圈出每種方法的相關(guān)階段（一種方法可能影響多個(gè)階段），見(jiàn)表2。

在這個(gè)題目中，命題者以學(xué)生生活中經(jīng)常接觸到的“蚊子”為例，學(xué)生對(duì)此十分熟悉，而小小的蚊子身上竟然攜帶著能致人死亡的寄生蟲，學(xué)生再聯(lián)想到生活中常用的“驅(qū)蚊”方法，認(rèn)識(shí)到這些方法背后都有著一定的科學(xué)依據(jù)。由此產(chǎn)生的“體驗(yàn)感”可以讓學(xué)生感受到科學(xué)就隱藏在日常生活中，使學(xué)生認(rèn)同科學(xué)知識(shí)的價(jià)值。同時(shí)，學(xué)生在答題前已經(jīng)有了一定的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，在答題時(shí)通過(guò)題干又能獲得系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，這些知識(shí)可進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生改善應(yīng)對(duì)的方法，幫助學(xué)生用科學(xué)知識(shí)來(lái)服務(wù)生活。

3.2情境的相關(guān)性與多樣性

PISA 科學(xué)測(cè)試中創(chuàng)設(shè)的情境和試題內(nèi)容是相關(guān)聯(lián)的，它們有著同樣的出發(fā)點(diǎn)。PISA情境并不是隨意創(chuàng)設(shè)的，它由試題決定，是試題的來(lái)源和背景材料；試題的編制也要依據(jù)情境來(lái)進(jìn)行，要從情境中選擇命題點(diǎn)。學(xué)生在處理試題提供的情境信息時(shí)，要將情境和所學(xué)知識(shí)融合起來(lái)。命題者從生活情境中尋找科學(xué)問(wèn)題，既向?qū)W生揭示了生活中的科學(xué)奧秘，又有利于學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用。例如，在 PISA 試題“酸雨”中，命題者以建造于雅典衛(wèi)城的“女像柱”雕像為背景，這些雕像是由大理石制造而成，卻遭到了酸雨的侵蝕，命題者據(jù)此來(lái)設(shè)置題目。

PISA要求試題任務(wù)應(yīng)在學(xué)生的生活情境之中，由于學(xué)生的生活是豐富多彩的，因而試題情境也呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)。在PISA 測(cè)試中，沒(méi)有無(wú)情境的問(wèn)題，每個(gè)試題都有特定的情境。這些情境以學(xué)生為中心，縱向上，根據(jù)情境與學(xué)生生活的距離，由近及遠(yuǎn)可將其分為個(gè)人的、社會(huì)的和全球的三個(gè)層次；橫向上，根據(jù)學(xué)生可能接觸到的各個(gè)場(chǎng)景，可將其分為健康、環(huán)境、科技前沿等多個(gè)領(lǐng)域。在各式各樣的情境中，都存在能用科學(xué)知識(shí)去解決的問(wèn)題。例如，在 PISA 試題中，既有與學(xué)生生活貼近的“吸煙”“體育鍛煉”情境，又有與學(xué)生生活相距較遠(yuǎn)的“大峽谷”“進(jìn)化”“金星凌日”等情境，可以說(shuō)，PISA試題幾乎包括了學(xué)生生活中能遇到的各種多樣化的情境。

3.3情境的創(chuàng)生性

PISA測(cè)試中也包含部分復(fù)雜陌生的情境，它可能是學(xué)生在實(shí)際生活中沒(méi)有接觸過(guò)的，但又在學(xué)生的認(rèn)知范圍內(nèi)，需要學(xué)生動(dòng)用已有的知識(shí)和能力去分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。此外，情境中包含的科學(xué)知識(shí)在試題中并不能窮盡，學(xué)生還需要繼續(xù)挖掘情境中的其他知識(shí)點(diǎn)，并設(shè)法尋找正確的答案，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生可增強(qiáng)批判性思維和創(chuàng)造性思維。例如，PISA樣題“抓住兇手”給出了如圖2所示的情境。

在該試題中的情境，學(xué)生可能在影視作品中了解過(guò)，但并不清楚其中的科學(xué)道理，這樣的情境能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，誘導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探尋答案。學(xué)生對(duì)DNA 的相關(guān)知識(shí)已經(jīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，但對(duì)這樣的微觀物質(zhì)缺少宏觀世界的體驗(yàn)。本題將 DNA 應(yīng)用到實(shí)際生活中，讓學(xué)生在案例中感受DNA 的重要性。此外，基于此情境，學(xué)生還可以思考DNA為什么會(huì)具有獨(dú)一無(wú)二的特點(diǎn)等問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生既會(huì)運(yùn)用已有的經(jīng)驗(yàn)去解答，又會(huì)在自身知識(shí)儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上嘗試思考問(wèn)題，提出假設(shè)，并驗(yàn)證自己的想法。

4? PISA 科學(xué)情境對(duì)生物學(xué)教學(xué)的啟示

生物學(xué)課程是一門科學(xué)課程，具有科學(xué)的本質(zhì)和特征，不僅要傳播科學(xué)的事實(shí)和概念，更要體現(xiàn)科學(xué)是一個(gè)探究的過(guò)程。通過(guò)上述分析，教師已經(jīng)了解了 PISA測(cè)試中科學(xué)情境的特點(diǎn)，并在用它來(lái)指導(dǎo)生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中情境的創(chuàng)設(shè)方面，獲得了一些啟示。

4.1創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生活化情境

對(duì) PISA 測(cè)試而言，考察的重點(diǎn)不在于科學(xué)知識(shí)的識(shí)記和復(fù)述，而在于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，因此， PISA 測(cè)試中的許多試題都是以學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活中的情境為依托。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生活化情境，使學(xué)生能夠在分析和解決與實(shí)際生活息息相關(guān)的問(wèn)題的過(guò)程中，提高綜合運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和科學(xué)技能的能力。

生物學(xué)是一門與現(xiàn)實(shí)生活各個(gè)方面都有緊密聯(lián)系的學(xué)科，因此，教師可以創(chuàng)造性地將生活中的真實(shí)事例引入生物學(xué)課堂，從學(xué)生的實(shí)際生活出發(fā)，利用學(xué)生親身經(jīng)歷的生活現(xiàn)象和生活問(wèn)題創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。以高中生物學(xué)《必修1·分子與細(xì)胞》中“細(xì)胞呼吸的影響因素”這節(jié)課為例，由于細(xì)胞呼吸的原理在生活中的應(yīng)用較為廣泛，所以教師可從生活實(shí)例中選擇相關(guān)的情境展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)，再揭示其中蘊(yùn)含的生物學(xué)知識(shí)，從而促進(jìn)課堂教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。例如，在包扎傷口時(shí)，需要選擇透氣的消毒紗布，這是為了抑制厭氧細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，從而進(jìn)一步提煉出影響細(xì)胞呼吸的因素——氧氣濃度；水果、蔬菜經(jīng)常放在冰箱里保存，這是通過(guò)降低溫度來(lái)抑制相關(guān)酶的活性進(jìn)而減緩呼吸作用；此外，水分也會(huì)影響呼吸作用的進(jìn)行，因此在儲(chǔ)存種子之前需要將其曬干……最后，師生通過(guò)聯(lián)系所呈現(xiàn)的情境，總結(jié)出影響細(xì)胞呼吸的因素。

上述情境都是從學(xué)生的生活中選取的，是真實(shí)可感的。學(xué)生在貼近生活的真實(shí)情境中學(xué)習(xí)，有利于掌握生物學(xué)知識(shí)并應(yīng)用知識(shí)解釋生活現(xiàn)象。此外，學(xué)生通過(guò)自己的親身體驗(yàn)來(lái)獲得知識(shí)，可以提高對(duì)生物學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和對(duì)生物學(xué)知識(shí)的認(rèn)同感。因此，在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境時(shí)，教師要注意將生物學(xué)知識(shí)和生活實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生在情境教學(xué)活動(dòng)中獲得真實(shí)的體驗(yàn)感。

4.2發(fā)掘教材資源，創(chuàng)設(shè)多樣化情境

在對(duì) PISA 中的試題進(jìn)行分析時(shí)，教師發(fā)現(xiàn)其中的情境多種多樣。PISA為每一道試題都創(chuàng)設(shè)了情境，這些情境不僅涵蓋了多種領(lǐng)域，也有不同的類型，這為教師在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境時(shí)提供了一些思路和方法。在教學(xué)過(guò)程中，教師要避免某一種情境的重復(fù)使用，可以嘗試將多種情境結(jié)合起來(lái)，這樣靈活多樣的教學(xué)情境會(huì)給學(xué)生帶來(lái)新鮮感，從而將學(xué)生的興趣吸引到課堂中來(lái)。

教材是一個(gè)資源庫(kù)，里面包含了豐富的情境資源?？偟膩?lái)說(shuō)，教材中的情境可以大致分為三類：有關(guān)生產(chǎn)生活的情境、有關(guān)生物科學(xué)史話的情境、以及與探究實(shí)踐相關(guān)的情境。這些情境具體到單元中則是以文字和圖片的形式呈現(xiàn)，如首頁(yè)的“想一想議一議”和“資料卡片”，都是教材編制者精心創(chuàng)設(shè)的情境，具有一定的普適性，因此，教師可以利用教材提供的情境開(kāi)展教學(xué)。以《必修2·遺傳與進(jìn)化》中“DNA分子的結(jié)構(gòu)”這節(jié)課為例，教師可以將科學(xué)史和實(shí)踐操作這兩種情境結(jié)合起來(lái)，組織學(xué)生進(jìn)行角色扮演，將自己代入到當(dāng)時(shí)生物學(xué)家所處的環(huán)境，思考如何在已有資料的基礎(chǔ)上利用實(shí)驗(yàn)材料構(gòu)建出 DNA 分子的結(jié)構(gòu)模型。教師首先組織學(xué)生嘗試將脫氧核苷酸分子連接成一條脫氧核苷酸鏈，接著，教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)富蘭克林拍攝的DNA衍射圖譜和相關(guān)數(shù)據(jù)推斷出DNA 分子是雙螺旋結(jié)構(gòu)，再根據(jù)查哥夫的發(fā)現(xiàn)讓學(xué)生完成雙鏈 DNA 分子內(nèi)部堿基的排列。這樣，一個(gè) DNA 分子的平面結(jié)構(gòu)模型就完成了。

在上述情境中，學(xué)生既了解了科學(xué)家探究DNA分子結(jié)構(gòu)的過(guò)程，又親自動(dòng)手去嘗試構(gòu)建了DNA分子的平面模型。這樣的操作體驗(yàn)有利于學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)，更能讓學(xué)生明白科學(xué)是一個(gè)不斷發(fā)展的學(xué)科，它是眾多科學(xué)家團(tuán)結(jié)協(xié)作、堅(jiān)持不懈的結(jié)果。不過(guò)值得注意的是，教材中的情境資源雖好，教師也不能照本宣科，要結(jié)合學(xué)生的具體特點(diǎn)，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中不斷地嘗試和改進(jìn)，為教學(xué)創(chuàng)設(shè)最合適的情境。

4.3情境設(shè)置應(yīng)緊扣教學(xué)目標(biāo)

PISA 科學(xué)測(cè)試中的試題情境是以測(cè)評(píng)目的為依據(jù)，是為了更好地評(píng)估學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)而精心創(chuàng)設(shè)的，而不只是流于形式。試題在情境中誘發(fā)學(xué)生思考，自然而然地引出問(wèn)題，從情境到問(wèn)題之間的銜接十分順暢。同樣地，在教學(xué)過(guò)程中，教師也要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，設(shè)置合適的情境。

教學(xué)過(guò)程是有目的、有計(jì)劃的師生互動(dòng)活動(dòng)，在生物學(xué)課堂教學(xué)中，教師應(yīng)該設(shè)置一定的任務(wù)讓學(xué)生明確本節(jié)課的主要內(nèi)容。因此，在教學(xué)時(shí)，教師要依據(jù)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》和教學(xué)內(nèi)容，立足于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，不能只是制造噱頭、目的不明。以《必修2·遺傳與進(jìn)化》中“人類遺傳病”一課為例，《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠舉例說(shuō)明人類遺傳病是可以檢測(cè)和預(yù)防的。本節(jié)課主要包括遺傳病的類型、檢測(cè)和預(yù)防兩部分內(nèi)容。在設(shè)置情境時(shí)，教師要兼顧《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求和教材內(nèi)容。在這節(jié)課中，教師可以以某個(gè)真實(shí)的患者家族為情境指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，在活動(dòng)中，教師首先帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)人類常見(jiàn)遺傳病的三大類型，再利用家系圖和調(diào)查數(shù)據(jù)引導(dǎo)學(xué)生推測(cè)該情境中疾病的遺傳方式，最后讓學(xué)生思考預(yù)防遺傳病的方法，學(xué)生在這樣的情境背景下可逐步掌握本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。然而，教師若是利用圖片逐一展示各個(gè)遺傳病的患者癥狀或致病機(jī)理，這樣的情境不僅與《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求相距較遠(yuǎn)，也容易讓學(xué)生眼花繚亂，進(jìn)而使學(xué)生不能明確本節(jié)課的主要任務(wù)，最終導(dǎo)致情境的價(jià)值流失。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)有針對(duì)性地選擇情境，讓情境成為學(xué)生和教學(xué)內(nèi)容之間的潤(rùn)滑劑，才能達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

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