PISA2015科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估體系的研究與啟示

劉青

PISA2015科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估體系的研究與啟示

劉青

由經(jīng)合組織開(kāi)展的國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目（PISA）是針對(duì)15歲學(xué)生進(jìn)行的素養(yǎng)評(píng)估，2015年重點(diǎn)測(cè)試領(lǐng)域是科學(xué)素養(yǎng)。本文從理論上對(duì)PISA2015科學(xué)素養(yǎng)的定義、科學(xué)評(píng)估框架、評(píng)估內(nèi)容等做了相關(guān)的介紹和分析，并希望借此為我國(guó)科學(xué)教育評(píng)估體系的建立和完善提供借鑒。

PISA2015；科學(xué)素養(yǎng)；評(píng)估體系

PISA是由OECD（經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織）組織的“國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目”，主要測(cè)評(píng)閱讀素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)，每三年舉行一次，每次都以某一個(gè)領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn)領(lǐng)域，其他領(lǐng)域?yàn)檩o。2000年P(guān)ISA舉行了第一次測(cè)試，2006年、2015年測(cè)評(píng)重點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)榭茖W(xué)素養(yǎng)。

1 PISA2015科學(xué)素養(yǎng)的定義以及評(píng)估框架

正如PISA委員會(huì)所說(shuō)，PISA不是既定的，而是發(fā)展性的。PISA對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的定義，經(jīng)歷了2000年和2006年兩次重要的發(fā)展階段，2015年又在上述基礎(chǔ)上重新提煉并加以擴(kuò)展，將科學(xué)素養(yǎng)定義為：作為一個(gè)反思型的公民，科學(xué)素養(yǎng)是要有解決與科學(xué)相關(guān)問(wèn)題的能力，并有科學(xué)的意識(shí)。

對(duì)應(yīng)于科學(xué)素養(yǎng)定義的發(fā)展，PISA中科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估框架的發(fā)展也經(jīng)歷了2000年、2006年、2015年三個(gè)階段。PISA2015保持了PISA2006的評(píng)估框架，在其基礎(chǔ)上對(duì)情境、能力、知識(shí)、態(tài)度四要素進(jìn)行了提煉和擴(kuò)展。如圖1所示。

圖1 PISA2015科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估框架

PISA2015繼承了PISA2006中科學(xué)素養(yǎng)的核心是科學(xué)能力這一概念，其發(fā)展主要表現(xiàn)為三個(gè)方面：一是科學(xué)能力劃分得更為詳細(xì)；二是將2006年提出的“關(guān)于科學(xué)的知識(shí)”明確細(xì)分為“程序性知識(shí)”和“認(rèn)知性知識(shí)”；三是首次明確了科學(xué)素養(yǎng)中“認(rèn)知需求”概念。認(rèn)知需求是指認(rèn)知知識(shí)的深度，分為低、中、高3個(gè)等級(jí)，在數(shù)據(jù)復(fù)雜程度、問(wèn)題難易度、解決問(wèn)題所需步驟上存在差別?？茖W(xué)素養(yǎng)定義和評(píng)估框架的逐步修改完善，既是與各個(gè)國(guó)家科學(xué)教育目標(biāo)的改革和發(fā)展相呼應(yīng)的結(jié)果，也是在實(shí)踐基礎(chǔ)上不斷重新認(rèn)識(shí)的結(jié)果。

2 PISA2015科學(xué)素養(yǎng)的評(píng)估內(nèi)容

PISA2015對(duì)科學(xué)情境、科學(xué)能力、科學(xué)知識(shí)、科學(xué)態(tài)度四個(gè)方面作出了詳盡的說(shuō)明。

2.1 科學(xué)情境

PISA2015是基于情境的評(píng)估，評(píng)估中一個(gè)單元就是一個(gè)情境，一個(gè)情境中通常有幾個(gè)問(wèn)題，這些問(wèn)題的評(píng)價(jià)維度不同。PISA認(rèn)為在處理科學(xué)問(wèn)題時(shí)，方法的選擇以及表現(xiàn)通常與問(wèn)題所置的情境相關(guān)。情境的選擇除了學(xué)校內(nèi)的科學(xué)情境外，還聚焦于學(xué)生個(gè)體、社區(qū)、全球的相關(guān)科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題。見(jiàn)表1。

2.2 科學(xué)能力

PISA2015中科學(xué)素養(yǎng)指的是科學(xué)知識(shí)和基于科學(xué)的技術(shù)，其核心是科學(xué)能力，在2006年基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加了對(duì)掌握科學(xué)探究的各要素的要求，更加強(qiáng)調(diào)了理解和運(yùn)用科學(xué)數(shù)據(jù)的重要性。其中新增的“評(píng)估和設(shè)計(jì)科學(xué)探究”是指學(xué)生能夠設(shè)計(jì)科學(xué)探究和具有批判性地評(píng)估科學(xué)報(bào)告和調(diào)查結(jié)果的能力，包含識(shí)別科學(xué)議題，并且在此基礎(chǔ)上包括能夠評(píng)估和設(shè)計(jì)科學(xué)探究活動(dòng)的其他方面的內(nèi)容；“科學(xué)地解讀數(shù)據(jù)和證據(jù)能力”是指分析和評(píng)估以各種形式呈現(xiàn)的科學(xué)數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)和論點(diǎn)，并且引導(dǎo)出恰當(dāng)結(jié)論的能力。見(jiàn)表2。

2.3 科學(xué)知識(shí)

PISA2015科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估框架將知識(shí)細(xì)分為：內(nèi)容性知識(shí)、程序性知識(shí)和認(rèn)知性知識(shí)。

（1）內(nèi)容性知識(shí)。PISA希望描述出學(xué)生在多大程度上能夠?qū)⑺麄兯莆盏闹R(shí)運(yùn)用到與他們生活相關(guān)的背景中，因此測(cè)評(píng)材料要求與現(xiàn)實(shí)生活情境相關(guān)，代表重要的科學(xué)概念并長(zhǎng)期使用，適合于15歲學(xué)生發(fā)展水平。PISA2015選取了三個(gè)內(nèi)容領(lǐng)域，分別是“物質(zhì)系統(tǒng)”、“生命系統(tǒng)”和“地球和宇宙系統(tǒng)”，刪減了PISA2006中的“技術(shù)系統(tǒng)”。見(jiàn)表3。

（2）程序性知識(shí)。程序性知識(shí)是指關(guān)于科學(xué)研究的方法的知識(shí)，指支撐科學(xué)數(shù)據(jù)的收集、分析和解讀的科學(xué)探究的基本概念和方法，是有關(guān)科學(xué)家用于得到可靠和真實(shí)的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方法的知識(shí)。具體內(nèi)容見(jiàn)表4。

表1 PISA2015的科學(xué)情境

表2 PISA2015科學(xué)能力

表3 PISA2015科學(xué)的內(nèi)容性知識(shí)分類(lèi)

學(xué)生不僅需要了解和運(yùn)用已經(jīng)生成的固化科學(xué)知識(shí)，而且還要掌握科學(xué)的自成體系產(chǎn)生新知識(shí)的方法和步驟。

（3）認(rèn)知性知識(shí)。學(xué)生不但要知道引導(dǎo)出科學(xué)知識(shí)的方法，還要認(rèn)識(shí)支撐這些方法的合理性的理由。認(rèn)識(shí)性知識(shí)是對(duì)于科學(xué)內(nèi)容和方法的認(rèn)識(shí)的知識(shí)，包括科學(xué)的理念和標(biāo)志性的特征，以及這些理念和特征在構(gòu)建科學(xué)知識(shí)中所起到的作用。這些是科學(xué)家所采用的工作方法和實(shí)踐的緣由，以及支撐科學(xué)有關(guān)自然世界的論斷的基石。具體內(nèi)容見(jiàn)表5。

表4 PISA2015科學(xué)的程序性知識(shí)

相較于以往輪次的PISA，PISA2015更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生能夠理解科學(xué)家是如何收集科學(xué)數(shù)據(jù)和實(shí)證，以及如何基于數(shù)據(jù)和實(shí)證來(lái)進(jìn)行推理論證后構(gòu)建科學(xué)知識(shí)的。

PISA2015中科學(xué)知識(shí)的分值分布，見(jiàn)表6。

2.4 科學(xué)態(tài)度

科學(xué)教育的重要目標(biāo)除了幫助學(xué)生獲得科技知識(shí)外，還幫助學(xué)生發(fā)展對(duì)科學(xué)的興趣和對(duì)科學(xué)探究的支持。PISA認(rèn)為科學(xué)競(jìng)爭(zhēng)力不僅包括學(xué)生科學(xué)能力，還包括他們對(duì)科學(xué)的態(tài)度傾向，一個(gè)人的科學(xué)能力包括特定的態(tài)度、信仰、動(dòng)機(jī)導(dǎo)向、自我效能和價(jià)值觀。PISA2015在學(xué)生問(wèn)卷中收集了學(xué)生在以下三個(gè)方面的科學(xué)態(tài)度和參與度：對(duì)科學(xué)的興趣、評(píng)估用于探究的科學(xué)方法和環(huán)境的意識(shí)。見(jiàn)表7。

3 PISA2015測(cè)評(píng)方式

PISA2015首次使用機(jī)考模式，所有試題解答都是基于計(jì)算機(jī)方式進(jìn)行，學(xué)生需要通過(guò)計(jì)算機(jī)與測(cè)試軟件互動(dòng)后進(jìn)行答題。相對(duì)于紙筆測(cè)試，機(jī)考模式的優(yōu)勢(shì)；其一是大量減少閱讀題量，避免閱讀素養(yǎng)影響科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)揮；其二是計(jì)算機(jī)對(duì)信息的包容量大，除了文本、圖表，還可以提供模擬實(shí)驗(yàn)等。學(xué)生可以通過(guò)選擇所需的數(shù)據(jù)通過(guò)模擬系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論，答題過(guò)程要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)變量，對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究方法有了更深層次的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生探究能力的考查。如控制變量的科學(xué)思維和方法的掌握，是科學(xué)研究中的重要素養(yǎng)，但紙筆測(cè)試通常只能提供很多數(shù)據(jù)供學(xué)生選擇，學(xué)生掌握了這種測(cè)試模式后很易生搬硬套，有違科學(xué)素養(yǎng)考試的初衷。但機(jī)考模式是要求學(xué)生自己構(gòu)建變量，尋找變量，找到數(shù)據(jù)并解釋數(shù)據(jù)，整個(gè)過(guò)程體現(xiàn)了科學(xué)素養(yǎng)的遞進(jìn)層次。

表5 PISA2015科學(xué)的認(rèn)知性知識(shí)

表6 PISA2015中科學(xué)知識(shí)的分值分布

4 啟示

我國(guó)實(shí)施的基礎(chǔ)教育課程改革推出了新的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，將科學(xué)課程目標(biāo)定位于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，如何更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的評(píng)估是重要課題之一。筆者以為，PISA科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估體系對(duì)我國(guó)科學(xué)教育評(píng)估體系的建立有如下一些啟示。

4.1 科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵需更深入研究和說(shuō)明

中國(guó)教育部制定的《科學(xué)（7～9年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《標(biāo)準(zhǔn)》）中提出科學(xué)素養(yǎng)是對(duì)個(gè)人決策、參與公共文化事務(wù)以及經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)所需的科學(xué)概念及其過(guò)程的理解和一定的運(yùn)用能力。結(jié)構(gòu)上包括四個(gè)維度：科學(xué)探究（過(guò)程、方法與能力）；科學(xué)知識(shí)與技能；科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀；科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系。這是在Jon Miller三維模式即科學(xué)知識(shí)、科學(xué)過(guò)程與方法、科技對(duì)社會(huì)的影響基礎(chǔ)上發(fā)展而起。相比PISA2015科學(xué)素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)維度，我國(guó)對(duì)“能力”和“知識(shí)”這兩個(gè)重要的維度闡述得還不夠清晰。比如《標(biāo)準(zhǔn)》中提出對(duì)科學(xué)知識(shí)的評(píng)價(jià)要“注重科學(xué)內(nèi)容的理解與應(yīng)用，注重從整體上對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)以及對(duì)同一科學(xué)概念的具體知識(shí)，評(píng)價(jià)的依據(jù)應(yīng)是生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、地球宇宙和空間科學(xué)三個(gè)領(lǐng)域內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)提出的科學(xué)知識(shí)要求”，從這個(gè)內(nèi)涵表述來(lái)看側(cè)重于評(píng)價(jià)科學(xué)的內(nèi)容性知識(shí)，對(duì)于如何從科學(xué)的自成體系產(chǎn)生新知識(shí)的方法、如何基于數(shù)據(jù)和實(shí)證來(lái)進(jìn)行推理論證后構(gòu)建科學(xué)知識(shí)等內(nèi)涵還需要作深入研究和統(tǒng)一說(shuō)明。

又如《標(biāo)準(zhǔn)》中提出“科學(xué)的核心是探究”，“科學(xué)探究活動(dòng)是培養(yǎng)科學(xué)觀念與能力的最關(guān)鍵途徑”，但未能對(duì)“科學(xué)能力”進(jìn)行詳盡闡述，從表述來(lái)看只是將科學(xué)能力理解為科學(xué)探究的一個(gè)方面。學(xué)習(xí)PISA2015科學(xué)評(píng)估框架，可以了解到PISA科學(xué)素養(yǎng)的核心是科學(xué)能力，并對(duì)其含義給予了清晰地說(shuō)明，探究能力是科學(xué)能力的一個(gè)要素。這一維度認(rèn)識(shí)上的差異也需要進(jìn)一步研究。

表7 PISA2015對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度的調(diào)查

4.2 科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估內(nèi)容和評(píng)估方式還需要完善

PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)主要是評(píng)估學(xué)生科學(xué)能力的發(fā)展情況，著重了解學(xué)生解釋科學(xué)現(xiàn)象、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)科學(xué)探究、解釋數(shù)據(jù)并進(jìn)行科學(xué)證明的能力。我國(guó)目前對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的評(píng)價(jià)方法上基本還是沿用傳統(tǒng)的學(xué)科知識(shí)測(cè)驗(yàn)方法，評(píng)價(jià)內(nèi)容多是原有的物理、化學(xué)、地理、生物等各學(xué)科知識(shí)和技能的拼湊，對(duì)于科學(xué)探究過(guò)程、問(wèn)題解決方法和科學(xué)本質(zhì)理解等方面的評(píng)價(jià)內(nèi)容涉及不多。對(duì)素養(yǎng)結(jié)構(gòu)維度之一的“科學(xué)態(tài)度、情感和價(jià)值觀”一直缺乏客觀有效的評(píng)價(jià)方式，只能通過(guò)學(xué)生自評(píng)、互評(píng)和教師對(duì)學(xué)生的觀察等過(guò)程性評(píng)價(jià)來(lái)完成。在PISA2015，是通過(guò)設(shè)計(jì)學(xué)生問(wèn)卷從科學(xué)興趣、環(huán)境意識(shí)和評(píng)估用于探究的科學(xué)方法三個(gè)方面收集學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和參與度，這一評(píng)價(jià)方式將科學(xué)能力與科學(xué)態(tài)度評(píng)估聯(lián)系起來(lái)分析得出更科學(xué)的結(jié)論，值得借鑒。有條件的地區(qū)還可開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)考試模式代替或部分代替紙筆測(cè)試，使評(píng)價(jià)結(jié)果更科學(xué)和公正。

4.3 科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估和學(xué)科素養(yǎng)評(píng)估有待于整合

《標(biāo)準(zhǔn)》指出，課程內(nèi)容突出整合的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)內(nèi)容的整合讓學(xué)生從整體上認(rèn)識(shí)自然，從基本科學(xué)觀念上理解科學(xué)內(nèi)容。課程整合的特點(diǎn)是試圖超越學(xué)科界限，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。對(duì)于新課程提出的“整合”理念，對(duì)應(yīng)的科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估，也應(yīng)該有學(xué)科“整合”的設(shè)計(jì)理念。PISA2015科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估中指出無(wú)論是物質(zhì)系統(tǒng)、生命系統(tǒng)還是地球和宇宙系統(tǒng)，除了內(nèi)容性知識(shí)有差異外，評(píng)估的程序性知識(shí)和認(rèn)知性知識(shí)是相通的。我國(guó)很多地區(qū)的傳統(tǒng)做法是物理、化學(xué)、生物、地理各自分學(xué)科進(jìn)行學(xué)科素養(yǎng)評(píng)估，而其中對(duì)于科學(xué)能力的評(píng)估實(shí)際上是重復(fù)評(píng)估，一種能力有缺失會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)學(xué)科學(xué)習(xí)都有障礙，由于將這些互相有聯(lián)系的學(xué)科孤立對(duì)待，最后結(jié)果又以學(xué)科成績(jī)替代能力水平，對(duì)學(xué)生就形成了不夠客觀的評(píng)價(jià)。在義務(wù)教育學(xué)習(xí)階段，特別是7～9年級(jí)，科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估和學(xué)科素養(yǎng)評(píng)估有待于整合。

[1]OECD.Pisa2015 Draft Science Framework[M].Pairs:OECD,2013.

[2]經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織.面向明日世界的科學(xué)能力——國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目（PISA）2006報(bào)告[M].上海：上海教育出版社，2010.

[3]陸璟.PISA測(cè)評(píng)的理論和實(shí)踐[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2013.

[4]徐靜，柏毅.PISA中科學(xué)素養(yǎng)的定義和評(píng)估[J].江蘇科技信息，2013（11）.

[5]李紅，夏宇周.PISA科學(xué)素質(zhì)評(píng)估體系的研究和啟示[J].科技管理研究，2011（2）.

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[7]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.

Research and Its Enlightenment of the assessment System of Scientific Literacy of PISA2015

LIU Qing

The PISA carried out by OECD aims at the assessment on 15-year-old students’literacy,which mainly focuses on the field of testing their scientific literacy in 2015.This paper introduces and analyzes the definition of Scientific Literacy,scientific assessment framework and content of scientific literacy of PISA2015.Theoretically, offering reference to the establishment and improvement of the scientific assessment system in China.

PISA2015；Scientific Literacy；Assessment System

G405

A

1005-8427（2016）03-0032-6

本文系國(guó)家教育體制改革領(lǐng)導(dǎo)小組研究項(xiàng)目“研提OECD組織PISA測(cè)試項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)啟示”的研究成果之一。

劉青，女，東莞市教育發(fā)展研究與評(píng)估中心（廣東東莞 523076）