高中生科學(xué)探究能力評價(jià)方式的有效性研究＊

王明其 張正嚴(yán)

（1.成都市樹德中學(xué)，四川 成都 610031；2.西南大學(xué) 科學(xué)教育研究中心，重慶 400715）

1 引言

當(dāng)前國際上評價(jià)學(xué)生科學(xué)探究能力的方式可以分為三大類：紙筆測驗(yàn)、現(xiàn)場觀察和工作單.所謂現(xiàn)場觀察，就是讓學(xué)生動(dòng)手探究，評分者通過觀察即時(shí)評分；而工作單也是讓學(xué)生動(dòng)手探究，但要求學(xué)生同時(shí)把探究過程和結(jié)果寫在一張單子上，事后評分者對單子上的內(nèi)容進(jìn)行延時(shí)評分.［1］工作單又可以按照結(jié)構(gòu)性強(qiáng)弱分為：開放式性工作單、結(jié)構(gòu)性工作單和引導(dǎo)性工作單.［2］就目前而言，現(xiàn)場觀察是科學(xué)探究能力評價(jià)最有效的方式，但由于其人力、物力、時(shí)間成本高，在實(shí)際操作中推行起來比較困難.［2］

盡管國際上對各種科學(xué)探究能力評價(jià)的有效性做了一些有益的研究，［3］但中西方的科學(xué)探究教學(xué)處于不同階段，評價(jià)背景差異大.因此，在國內(nèi)推行高中課程改革的背景下，檢驗(yàn)現(xiàn)場觀察、紙筆測驗(yàn)、開放式性工作單、結(jié)構(gòu)性工作單和引導(dǎo)性工作單這五種評價(jià)方式對我國高中生科學(xué)探究能力評價(jià)的有效性，就自然進(jìn)入了我們的研究視野之中.

國內(nèi)學(xué)者羅國忠（2007）曾對紙筆測驗(yàn)、工作單和現(xiàn)場觀察三種評價(jià)方式測評初中生的科學(xué)探究能力的有效性做了初步的討論.［3－4］在本研究中，我們采用現(xiàn)場觀察、紙筆測驗(yàn)、開放式性工作單、結(jié)構(gòu)性工作單和引導(dǎo)性工作單測評課改區(qū)高一學(xué)生的科學(xué)探究能力，深入研究不同性別、不同成長環(huán)境、不同性質(zhì)學(xué)校、不同成績水平的學(xué)生群體的表現(xiàn)差異，進(jìn)一步深入細(xì)致地揭示五種不同評價(jià)方式針對國內(nèi)高中學(xué)生的評價(jià)有效性.對于五種科學(xué)探究能力評價(jià)方式有效性的研究，將有助于改變我國迄今還是采用單一的傳統(tǒng)紙筆測驗(yàn)方式來評價(jià)高中生的科學(xué)探究能力的境況，有力地推動(dòng)我國當(dāng)前科學(xué)探究教學(xué)的順利開展.

2 研究方法

2.1 被試對象

被試對象選自重慶市西南大學(xué)附屬中學(xué)、重慶市魯能巴蜀中學(xué)、重慶市王樸中學(xué)和重慶市北碚區(qū)田家炳中學(xué)四所中學(xué)共118名課改實(shí)驗(yàn)區(qū)的高一學(xué)生.這些學(xué)生在高一期間做過較完整的科學(xué)探究，有一定的探究經(jīng)歷.被試對象具體分布如表1.

表1

2.2 測評材料和過程

2.2.1 紙筆測驗(yàn)

紙筆測驗(yàn)內(nèi)容由與工作單探究任務(wù)相同的重慶市2007年一道高考物理題改編而成.這道試題反映了重慶市物理科學(xué)探究試題的典型特點(diǎn).對于高一的學(xué)生來說，這道題既包含有學(xué)生在課堂教學(xué)中學(xué)過的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也有學(xué)生沒有學(xué)過的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，但解決問題所需的物理知識都已學(xué)過.紙筆測驗(yàn)中的每一小問評價(jià)一個(gè)探究要素，共七個(gè)小問，這些小問之間各不相干.這些小問除了不涉及動(dòng)手實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)、交流與合作外，涉及了提出問題、猜想與假設(shè)、制定方案、分析論證、評估等五項(xiàng)科學(xué)探究要素.

每個(gè)學(xué)校在進(jìn)行工作單實(shí)驗(yàn)之前利用20min的時(shí)間，由學(xué)生獨(dú)立完成紙筆測驗(yàn).之后，由評分教師評分.

2.2.2 工作單

工作單和現(xiàn)場觀察采用學(xué)生沒有做過的探究任務(wù)，探究內(nèi)容是“探究修建橋梁時(shí)，采用了將鋼梁與水面成一定傾角出水的起吊方案”（根據(jù)重慶市2007年一道高考物理題改編而成）.這個(gè)探究任務(wù)涉及提出問題、猜想假設(shè)、制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、概括結(jié)論、評估6個(gè)探究要素.

工作單包括3種工作單，即開放性工作單、結(jié)構(gòu)性工作單、引導(dǎo)性工作單，第1種是開放性工作單，學(xué)生完全自主探究；第2種是結(jié)構(gòu)性工作單，學(xué)生在工作單的框架結(jié)構(gòu)下進(jìn)行探究；第3種是引導(dǎo)性工作單，學(xué)生在具體引導(dǎo)下進(jìn)行探究.根據(jù)3種工作單的特點(diǎn)，我們就同一探究任務(wù)制作了開放性工作單、結(jié)構(gòu)性工作單和引導(dǎo)性工作單.

學(xué)生做完紙筆測驗(yàn)后，開始進(jìn)行工作單和現(xiàn)場觀察的測評.我們將每個(gè)學(xué)校的學(xué)生分成甲乙丙三組，每組約10名學(xué)生，分別安排在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室.學(xué)生單人單桌，每個(gè)學(xué)生要各自獨(dú)立完成一種工作單.具體安排如下：甲組學(xué)生探究開放性工作單，乙組學(xué)生探究結(jié)構(gòu)性工作單，丙組學(xué)生探究引導(dǎo)性工作單.探究活動(dòng)的時(shí)間為40min.評分時(shí)，一位教師自始至終負(fù)責(zé)一項(xiàng)探究任務(wù)的評分.每個(gè)教師各自評分，互不干擾.

2.2.3 現(xiàn)場觀察

現(xiàn)場觀察融入在學(xué)生做工作單實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行，內(nèi)容也是“探究修建橋梁時(shí)，采用了將鋼梁與水面成一定傾角出水的起吊方案”.現(xiàn)場觀察采取個(gè)別測試方式，每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成探究任務(wù).一位教師自始至終負(fù)責(zé)一項(xiàng)探究任務(wù)的觀察、評價(jià).每個(gè)教師各自獨(dú)立觀察，即時(shí)評分.

2.2.4 評分標(biāo)準(zhǔn)

工作單評分標(biāo)準(zhǔn)涵蓋“提出問題”、“猜想與假設(shè)”、“制定計(jì)劃”、“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”、“概括結(jié)論”和“評估分析”6個(gè)科學(xué)探究能力要素，并將6個(gè)要素做進(jìn)一步細(xì)化，提煉出關(guān)鍵成分，對每項(xiàng)關(guān)鍵成分進(jìn)行賦分.“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”要素是科學(xué)探究的核心要素，其分值最高，為30分，每個(gè)關(guān)鍵成分最高分值10分，其余要素最高分值為15分.整個(gè)工作單評分標(biāo)準(zhǔn)總分為100分.現(xiàn)場觀察評分標(biāo)準(zhǔn)由工作單評分標(biāo)準(zhǔn)中的“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”、“概括結(jié)論”和“評估分析”三大要素部分組成，滿分為57分.紙筆測驗(yàn)少了工作單評分標(biāo)準(zhǔn)中的“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”一項(xiàng)，總分為70分.

3 結(jié)果和分析

為了檢驗(yàn)不同評價(jià)方式間的相關(guān)程度，表2給出了在不同群體學(xué)生中兩兩評價(jià)方式之間的相關(guān)系數(shù).

3.1 紙筆測驗(yàn)和現(xiàn)場觀察的相關(guān)性

從表2可以看出，紙筆測驗(yàn)和現(xiàn)場觀察這兩種評價(jià)方式，男生的得分相關(guān)性顯著，但女生的得分相關(guān)性不顯著，而且男生的相關(guān)程度大于女生的相關(guān)程度；城市學(xué)生的得分與農(nóng)村學(xué)生的得分相關(guān)性均不顯著，但城市學(xué)生的相關(guān)程度大于農(nóng)村學(xué)生的相關(guān)程度；物理成績不同的三類學(xué)生的得分相關(guān)性均不顯著，但物理成績高水平的學(xué)生、物理成績低水平的學(xué)生、物理成績中水平的學(xué)生相關(guān)程度逐漸遞減；三種性質(zhì)的學(xué)校的學(xué)生得分相關(guān)性均不顯著，但市直屬、普通中學(xué)、農(nóng)村中學(xué)的學(xué)生得分相關(guān)性逐漸遞減.

從上面的結(jié)果可以看出，紙筆測驗(yàn)只是在測評男生群體時(shí)能替代現(xiàn)場觀察，測評其他類型群體的學(xué)生時(shí)則不能替代現(xiàn)場觀察.

3.2 工作單和現(xiàn)場觀察的相關(guān)性

由表2可知，對于現(xiàn)場觀察和開放性工作單測評結(jié)果而言，男女生得分相關(guān)性均極其顯著，而且男生得分相關(guān)程度低于女生得分的相關(guān)程度；城市、農(nóng)村的學(xué)生得分相關(guān)程度均極其顯著，而且城市學(xué)生的相關(guān)程度高于農(nóng)村學(xué)生的相關(guān)程度；物理成績高水平的學(xué)生相關(guān)性顯著，物理成績低水平的學(xué)生、物理成績中水平的學(xué)生相關(guān)性極其顯著；直屬學(xué)校學(xué)生的相關(guān)性顯著，普通學(xué)校學(xué)生的相關(guān)性不顯著，農(nóng)村學(xué)校學(xué)生相關(guān)性極其顯著.

表2

由表2可知，對于現(xiàn)場觀察和結(jié)構(gòu)性工作單測評結(jié)果而言，男女生得分相關(guān)性均極其顯著，而且男生得分相關(guān)程度大于女生得分的相關(guān)程度；城市、農(nóng)村的學(xué)生得分相關(guān)程度均極其顯著，而且城市學(xué)生的相關(guān)程度低于農(nóng)村學(xué)生的相關(guān)程度；物理成績高、中、低水平的學(xué)生得分的相關(guān)極其顯著；直屬學(xué)校學(xué)生的相關(guān)極其顯著，普通學(xué)校學(xué)生的相關(guān)顯著，農(nóng)村學(xué)校學(xué)生相關(guān)性極其顯著.

也就是說，對于不同性別、家庭所在地、物理成績水平、學(xué)校性質(zhì)的學(xué)生群體來說，現(xiàn)場觀察與結(jié)構(gòu)性工作單這兩種評價(jià)方式相關(guān)都顯著，可以相互替代.

由表2可知，對于現(xiàn)場觀察和引導(dǎo)性工作單測評結(jié)果而言，男女生得分相關(guān)性均極其顯著，而且男生得分相關(guān)程度大于女生得分的相關(guān)程度；城市學(xué)生得分相關(guān)程度均極其顯著，農(nóng)村的學(xué)生得分相關(guān)不顯著；物理成績高、中、低水平的學(xué)生得分的相關(guān)極其顯著；直屬學(xué)校和普通學(xué)校學(xué)生的相關(guān)極其顯著，農(nóng)村學(xué)校學(xué)生相關(guān)性不顯著.

3.3 紙筆測驗(yàn)和工作單的相關(guān)性

由表2可知，當(dāng)針對不同性別、成長環(huán)境、物理成績水平、學(xué)校性質(zhì)的學(xué)生，將其紙筆測驗(yàn)測評結(jié)果與引導(dǎo)性工作單的測評結(jié)果做相關(guān)性分析時(shí)，其測評結(jié)果均無顯著性相關(guān)；當(dāng)針對不同性別、成長環(huán)境、物理成績水平、學(xué)校性質(zhì)的學(xué)生，將其紙筆測驗(yàn)測評結(jié)果與結(jié)構(gòu)性工作單的測評結(jié)果做相關(guān)性分析時(shí)，除城鎮(zhèn)學(xué)生在紙筆測驗(yàn)與結(jié)構(gòu)性工作單的測評結(jié)果上有顯著相關(guān)外，其余各種情況下紙筆測驗(yàn)與結(jié)構(gòu)性工作單均無顯著性相關(guān)；當(dāng)針對不同性別、成長環(huán)境、物理成績水平、學(xué)校性質(zhì)的學(xué)生，將其紙筆測驗(yàn)測評結(jié)果與引導(dǎo)性工作單的測評結(jié)果做相關(guān)性分析時(shí)，除男學(xué)生在紙筆測驗(yàn)與引導(dǎo)性工作單的測評結(jié)果上有顯著相關(guān)外，其余各種情況下紙筆測驗(yàn)與結(jié)構(gòu)性工作單均無顯著性相關(guān)；

也就是說，不同性別、成長環(huán)境、成績水平、年齡、學(xué)校性質(zhì)的學(xué)生在紙筆測驗(yàn)分別和3種工作單評價(jià)中得分的相關(guān)性在30種情形下只有2種情形存在顯著性相關(guān).

3.4 不同評價(jià)方式總體相關(guān)性分析

不同評價(jià)方式總體之間的相關(guān)系數(shù)見表3.從表3可以看出，對于全體學(xué)生來說，紙筆測驗(yàn)與現(xiàn)場觀察、開放性工作單、結(jié)構(gòu)性工作單、引導(dǎo)性工作單的相關(guān)性都不顯著；開放性工作單、結(jié)構(gòu)性工作單、引導(dǎo)性工作單三種表現(xiàn)性評價(jià)方式與現(xiàn)場觀察均具有極其顯著的相關(guān)性.這和前面的分類分析結(jié)果總體上一致，與國外 Woolnough等人（1990）的研究也相吻合.Woolnough等人的研究表明，開放性、結(jié)構(gòu)性、引導(dǎo)性性這3種工作單與現(xiàn)場觀察的相關(guān)系數(shù)分別為0.67、0.8、0.7.［5］

表3

也就是說，不對學(xué)生做分群體考察，工作單和現(xiàn)場觀察這兩種評價(jià)方式可以相互替代；但是，紙筆測驗(yàn)既不能和現(xiàn)場觀察相互替代，也不能和三種工作單相互替代.

4 討論與結(jié)論

現(xiàn)場觀察是目前公認(rèn)的最有效的考察學(xué)生科學(xué)探究能力的方式.［2］在目前情況下，采用不同的評價(jià)方式測評學(xué)生的科學(xué)探究能力，如果其測評結(jié)果與現(xiàn)場觀察結(jié)果相關(guān)顯著，則我們就認(rèn)為采用該方法測評學(xué)生學(xué)生的科學(xué)探究能力有效，可以與現(xiàn)場觀察相互替代.

研究表明，不同性別、成長環(huán)境、成績水平、年齡、學(xué)校性質(zhì)的學(xué)生在紙筆測驗(yàn)分別和三種工作單評價(jià)中得分的相關(guān)性在30種情形下只有2種情形存在顯著性相關(guān).紙筆測驗(yàn)只是在測評男生群體時(shí)能替代現(xiàn)場觀察，測評其他類型群體的學(xué)生時(shí)則不能替代現(xiàn)場觀察.對全體學(xué)生而言，紙筆測驗(yàn)既不能和現(xiàn)場觀察相互替代，也不能和三種工作單相互替代.因此，可以認(rèn)為紙筆測驗(yàn)與現(xiàn)場觀察、三種工作單評價(jià)都不能相互替代.

研究表明，不對學(xué)生做分群體考察，對于全體學(xué)生而言，工作單和現(xiàn)場觀察這兩種評價(jià)方式可以相互替代.因此，可以說采用開放性工作單、結(jié)構(gòu)性工作單和引導(dǎo)性工作單對于全體學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究能力評價(jià)是有效的.采用工作單測評高中生的科學(xué)探究能力比紙筆測驗(yàn)更加有效.

研究還表明，對于不同學(xué)生群體來說，現(xiàn)場觀察與結(jié)構(gòu)性工作單這兩種評價(jià)方式相關(guān)都顯著顯著，可以相互替代.但開放性工作單和引導(dǎo)性工作單在個(gè)別學(xué)生群體的評價(jià)中出現(xiàn)了與現(xiàn)場觀察結(jié)果不顯著的情況.因此，比較而言，在三種工作單中，采用結(jié)構(gòu)性工作單測評高中生的科學(xué)探究能力最為有效.

5 意義

由于現(xiàn)場觀察成本太高，效率太低，難以大規(guī)模推行，可以在日常教學(xué)評價(jià)中為教師采用.在實(shí)驗(yàn)條件允許的情況，工作單的工作效率和紙筆測驗(yàn)差別不大，有較好的應(yīng)用前景.在實(shí)踐層面，我們可以在高中會考和其他教育教學(xué)評價(jià)中，就使用工作單評價(jià)高中生的科學(xué)探究能力做些嘗試.特別是在教師日常教學(xué)中，可以將工作單作為高中生形成性評價(jià)的一種重要方式來實(shí)施，從而有效促進(jìn)高中生科學(xué)探究能力全方位的培養(yǎng).

1 羅國忠，張正嚴(yán).基于公平視角的科學(xué)探究能力評價(jià)研究.課程·教材·教法，2008（8）.

2 羅國忠.國外科學(xué)探究評價(jià)方法及其啟示.外國中小學(xué)教育，2009（12）.

3 羅國忠.基于工作單的科學(xué)探究能力評價(jià)的有效性研究.課程·教材·教法，2007（11）.

4 羅國忠.基于紙筆測驗(yàn)的科學(xué)探究能力評價(jià)的有效性研究.上海教育科研，2007（10）.

5 羅國忠.國外科學(xué)探究能力評價(jià)研究綜述.上海教育科研，2006（11）.