PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試對(duì)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)測(cè)評(píng)的啟示

趙金玉　陳秉初

摘要 從測(cè)評(píng)的視角比較PISA2006與PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的測(cè)評(píng)大綱，發(fā)現(xiàn)PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的新趨勢(shì)：科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵的精細(xì)化、劃分認(rèn)知需求水平、重視程序性與認(rèn)知性知識(shí)、關(guān)注科學(xué)探究與論證過程。探討PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試對(duì)我國(guó)生物學(xué)學(xué)生核心素養(yǎng)測(cè)評(píng)的啟示：細(xì)化生物學(xué)學(xué)生核心素養(yǎng)內(nèi)涵、劃分生物學(xué)學(xué)生核心素養(yǎng)水平、創(chuàng)設(shè)真實(shí)科學(xué)的測(cè)評(píng)情境、關(guān)注測(cè)評(píng)過程引發(fā)深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞 PISA 科學(xué)素養(yǎng) 生物學(xué)核心素養(yǎng) 測(cè)評(píng)

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 R

科學(xué)素養(yǎng)是各國(guó)際組織著重培養(yǎng)的關(guān)鍵能力，許多國(guó)家將科學(xué)素養(yǎng)作為科學(xué)教育的課程理念與價(jià)值目標(biāo)。我國(guó)新一輪課程改革也明確將學(xué)科核心素養(yǎng)作為生物學(xué)課程理念，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版》）（以下簡(jiǎn)稱課標(biāo)）指出從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任四個(gè)維度發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)?？茖W(xué)有效地測(cè)評(píng)生物學(xué)核心素養(yǎng)有助于了解和提升學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展層次。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）統(tǒng)籌發(fā)起“國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目（PISA）”主要測(cè)評(píng)完成義務(wù)教育學(xué)生的閱讀素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)，其中2006年和20巧年的測(cè)評(píng)重點(diǎn)是科學(xué)素養(yǎng)。通過比較PISA2006、2015科學(xué)素養(yǎng)的測(cè)評(píng)框架與內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的新趨勢(shì)，借鑒其測(cè)評(píng)思路與方法，為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的測(cè)評(píng)提供啟示。

1 PISA科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵

PISA2006對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的界定是運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決真實(shí)生活情境中的問題，展現(xiàn)科學(xué)能力，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀，具備應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的挑戰(zhàn)能力?？茖W(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵具體包含四個(gè)方面：

①識(shí)別與科學(xué)和技術(shù)相關(guān)的生活情境;

②運(yùn)用科學(xué)知識(shí)（科學(xué)知識(shí)以及關(guān)于科學(xué)的知識(shí)）理解自然世界;

③基于科學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題，解釋科學(xué)現(xiàn)象，得出科學(xué)結(jié)論;

④展現(xiàn)出對(duì)科學(xué)的興趣以及對(duì)科學(xué)探究的支持，愿意參與到與科學(xué)相關(guān)的活動(dòng)中。

PISA2015則認(rèn)為科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵是指具備科學(xué)思想的反思性公民能夠?qū)茖W(xué)和技術(shù)相關(guān)問題做出合理的解釋，且樂于處理與科學(xué)相關(guān)的事物。進(jìn)一步解讀PISA2015科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵，即指學(xué)生能夠在個(gè)人、地區(qū)/國(guó)家、全球的情境中，運(yùn)用內(nèi)容性知識(shí)、程序性知識(shí)和認(rèn)知性知識(shí)解決實(shí)際的科學(xué)問題，培養(yǎng)科學(xué)地解釋現(xiàn)象、設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)科學(xué)探究、科學(xué)地闡釋數(shù)據(jù)和證據(jù)三方面的能力，進(jìn)一步養(yǎng)成對(duì)科學(xué)的興趣、注重科學(xué)方法對(duì)探究的作用、具備環(huán)保意識(shí)等科學(xué)態(tài)度。

2 PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)大綱比較及其變化趨勢(shì)

2.1 PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)大綱比較

PISA2006、2015重點(diǎn)測(cè)評(píng)科學(xué)素養(yǎng)，分別以未來(lái)公民應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的挑戰(zhàn)能力與未來(lái)公民生活所需要的科學(xué)能力為測(cè)評(píng)核心，從知識(shí)、態(tài)度、能力和情境4個(gè)維度構(gòu)建測(cè)評(píng)框架。從測(cè)評(píng)目的、測(cè)評(píng)框架、題型設(shè)置、試題特征、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)幾方面比較科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試大綱，探討 PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的趨勢(shì)，具體變化見表1。

2.2 PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試變化趨勢(shì)

PISA2015科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試在往年的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化完善，通過分析PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的測(cè)評(píng)大綱，發(fā)現(xiàn)PISA測(cè)試主要有以下幾方面的變化趨勢(shì)：

2.2.1 科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵的精細(xì)化

PISA2006和PISA2015都是從情境、知識(shí)、能力、態(tài)度四個(gè)維度闡述科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵，PISA2015則擴(kuò)展和深化了科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵。情境要素上，PISA2015的測(cè)評(píng)情境細(xì)化為個(gè)人、地區(qū)/國(guó)家、全球，試題背景包括健康與疾病、自然資源、環(huán)境質(zhì)量、科學(xué)與技術(shù)前沿等廣泛性的社會(huì)議題;科學(xué)知識(shí)層面，PISA20巧更加關(guān)注學(xué)生在探究活動(dòng)中的過程性知識(shí)，除了科學(xué)知識(shí)中的內(nèi)容性知識(shí)外PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試增加了程序性知識(shí)和認(rèn)知性知識(shí)的考查;能力維度，2015年首次把設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)科學(xué)探究、科學(xué)地闡釋數(shù)據(jù)和證據(jù)兩方面的科學(xué)能力納入測(cè)評(píng)框架;科學(xué)態(tài)度方面，主要測(cè)評(píng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣、注重科學(xué)方法對(duì)探究的作用、具有環(huán)保意識(shí)三方面的科學(xué)態(tài)度，拓展了往年科學(xué)態(tài)度的測(cè)評(píng)內(nèi)容。

2.2.2 劃分認(rèn)知需求水平

PISA2015構(gòu)建了科學(xué)能力和知識(shí)類型的認(rèn)知需求框架，將認(rèn)知需求分為低、中、高三個(gè)層級(jí)水平，這也是科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的一個(gè)新亮點(diǎn)。低等認(rèn)知需求只需執(zhí)行一步程序，如解釋一個(gè)術(shù)語(yǔ)、概念或從圖表、文本中定位單個(gè)信息：中等認(rèn)知需求一般施行兩個(gè)或多個(gè)步驟，如運(yùn)用概念性知識(shí)解釋科學(xué)現(xiàn)象;高等認(rèn)知需求則需制定包含一系列步驟的計(jì)劃解決問題，比如分析復(fù)雜信息，綜合評(píng)估證據(jù)，建構(gòu)模型以解決問題。認(rèn)知需求框架詳細(xì)介紹了知識(shí)的類型與能力的分類，并根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知需求水平設(shè)置不同難度的題目，PISA認(rèn)知需求水平框架具體見圖1。

2.2.3 重視程序性和認(rèn)知性知識(shí)

PISA2015將知識(shí)細(xì)化為內(nèi)容性知識(shí)、程序性知識(shí)、認(rèn)知性知識(shí)，側(cè)重程序性知識(shí)和認(rèn)知性知識(shí)的考查。程序性知識(shí)指用來(lái)獲得可靠和有效數(shù)據(jù)的知識(shí)，包括變量的控制、降低誤差的方法等;認(rèn)知性知識(shí)是關(guān)于建構(gòu)的知識(shí)，主要包括科學(xué)的結(jié)構(gòu)與特征及其在建立科學(xué)知識(shí)過程中的作用兩部分。這兩類知識(shí)是用來(lái)解釋世界，理解科學(xué)知識(shí)建立過程的，強(qiáng)調(diào)的是科學(xué)認(rèn)識(shí)觀與科學(xué)本質(zhì)相關(guān)的知識(shí)。學(xué)生在知識(shí)形成過程中運(yùn)用到的思路和方法是程序性知識(shí)和認(rèn)知性知識(shí)的關(guān)注點(diǎn)，能夠引發(fā)深度思考，有助于發(fā)展深層次的科學(xué)素養(yǎng)。

2.2.4 關(guān)注科學(xué)探究與論證過程

PISA2015突出的改變之一便是首次將評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)科學(xué)探究、科學(xué)地解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)納入測(cè)評(píng)的框架，這說(shuō)明PISA測(cè)試越來(lái)越重視科學(xué)探究的過程與數(shù)據(jù)論述。學(xué)生在探究活動(dòng)中獲得知識(shí)的認(rèn)知過程與科學(xué)以及個(gè)人、國(guó)家/社區(qū)、全球有關(guān)，具有科學(xué)探究的特征。PISA要求學(xué)生基于質(zhì)性或量化的數(shù)據(jù)科學(xué)地解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)，例如分析數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)表達(dá)方式、基于科學(xué)證據(jù)進(jìn)行推導(dǎo)論證。基于證據(jù)進(jìn)行科學(xué)論證是科學(xué)素養(yǎng)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的能力，是落實(shí)和培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的重要能力。重視科學(xué)探究與論證的過程，不只是經(jīng)歷科學(xué)探究表面形式的八個(gè)步驟，而是讓學(xué)生像科學(xué)家那樣基于證據(jù)論證結(jié)論的可靠性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與科學(xué)探究素養(yǎng)。

3 PISA對(duì)生物學(xué)核心素養(yǎng)測(cè)評(píng)的啟示

3.1 細(xì)化生物學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

課標(biāo)明確提出了以學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨的課程理念，但是生物學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵究竟是什么，又應(yīng)當(dāng)如何測(cè)評(píng)卻是模糊的。PISA科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的第一步便是從知識(shí)、能力、態(tài)度、情境這四個(gè)方面全面細(xì)化地解析科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵。因此，科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵的界定對(duì)于科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試具有先導(dǎo)性作用。這啟示要深入理解核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及其要素，構(gòu)建細(xì)化的能力要素框架測(cè)評(píng)生物學(xué)核心素養(yǎng)，根據(jù)測(cè)評(píng)結(jié)果反思實(shí)際教學(xué)中存在的問題以改進(jìn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵是在解決真實(shí)生活情境中的實(shí)際問題時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，主要包括學(xué)生在解決生物學(xué)問題時(shí)呈現(xiàn)出來(lái)的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與社會(huì)責(zé)任等能力要素。細(xì)化生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，明晰各個(gè)素養(yǎng)要素的定義是開展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)測(cè)評(píng)的首要條件和前提保障。測(cè)評(píng)過程圍繞核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與關(guān)鍵要素考查學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、推斷假設(shè)、解釋證據(jù)、解決問題的能力，系統(tǒng)建構(gòu)出圍繞生物學(xué)知識(shí)、探究技能、情感態(tài)度價(jià)值觀念、真實(shí)情境的測(cè)評(píng)框架。

3.2 劃分生物學(xué)核心素養(yǎng)的水平

PISA2015根據(jù)韋伯的知識(shí)深度網(wǎng)格建構(gòu)了能力和知識(shí)類型的認(rèn)知需求框架，這一框架細(xì)化了能力和知識(shí)的結(jié)構(gòu)，將學(xué)生的認(rèn)知需求分為低、中、高三個(gè)水平。這啟示在開展生物學(xué)核心素養(yǎng)的測(cè)評(píng)要分別將生物學(xué)核心素養(yǎng)的四個(gè)維度劃分為不同層級(jí)的水平，各級(jí)水平的差異主要表現(xiàn)在不同復(fù)雜情境中運(yùn)用重要概念和科學(xué)方法解決問題的程度，各級(jí)水平從高到低具有遞進(jìn)關(guān)系。例如，較低水平的一二級(jí)水平，一般測(cè)評(píng)的情境較為簡(jiǎn)單，解決問題的程度要求較低，涉及的大概念，解決問題的方法相對(duì)簡(jiǎn)單，考查范圍僅限于高中生物學(xué)必修課程內(nèi)容;而較高水平的三四級(jí)水平一般要求學(xué)生能夠在復(fù)雜多樣的情境中運(yùn)用多步驟程序解決復(fù)雜問題，解決問題的要求程度較高，涉及的大概念、方法等不僅僅局限于必修課程內(nèi)容，還要包括選擇性必修課程內(nèi)容。準(zhǔn)確描述各個(gè)層級(jí)水平的具體表現(xiàn)，以相應(yīng)水平的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的測(cè)評(píng)目標(biāo)。

3.3 創(chuàng)設(shè)真實(shí)科學(xué)的測(cè)評(píng)情境

PISA科學(xué)素養(yǎng)的測(cè)評(píng)主題圍繞個(gè)人、社區(qū)/國(guó)家、全球的情境考查解決實(shí)際問題的能力。崔允漷教授也曾說(shuō)過“素養(yǎng)都是與特定的情境相依在一起的，人類不存在脫離情境的素養(yǎng)”。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)在真實(shí)情境中運(yùn)用科學(xué)知識(shí)與方法解決問題的能力，解決問題的思路與問題的情境息息相關(guān)，真實(shí)的情境可以激發(fā)學(xué)生的探究興趣與主動(dòng)性，多樣復(fù)雜的情境為學(xué)生提供了足夠的思考空間。因此創(chuàng)設(shè)情境對(duì)于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的測(cè)評(píng)至關(guān)重要，脫離情境的測(cè)評(píng)不符合生物學(xué)核心素養(yǎng)的本質(zhì)，也無(wú)法準(zhǔn)確地評(píng)估學(xué)生素養(yǎng)的真實(shí)水平。指向素養(yǎng)的學(xué)習(xí)必然是真實(shí)的學(xué)習(xí)，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的測(cè)評(píng)也必須依賴于特定的情境，搭建素養(yǎng)與生活的橋梁，方能實(shí)現(xiàn)提升學(xué)生解決實(shí)際問題的關(guān)鍵能力的目的。

3.4 關(guān)注測(cè)評(píng)過程引發(fā)深度學(xué)習(xí)

PISA在科學(xué)知識(shí)層面關(guān)注程序性知識(shí)與認(rèn)知性知識(shí)，它們常常是探究過程中的知識(shí)，包括變量的控制、誤差的分析、認(rèn)識(shí)科學(xué)的價(jià)值，體現(xiàn)了科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探究、認(rèn)識(shí)未知領(lǐng)域的必備“經(jīng)驗(yàn)”。PISA2015將科學(xué)能力細(xì)化為具體的認(rèn)知過程，例如科學(xué)地區(qū)分可探究的問題;轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)表達(dá)方式等，體現(xiàn)了PISA對(duì)科學(xué)探究過程與科學(xué)論證的高度重視。PISA對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的測(cè)評(píng)不僅關(guān)注學(xué)生科學(xué)知識(shí)的認(rèn)知過程，更重視科學(xué)探究的實(shí)踐過程，引發(fā)學(xué)生的深度思考，進(jìn)而培養(yǎng)其推理論證、模型建構(gòu)的科學(xué)思維。生物學(xué)核心素養(yǎng)是在長(zhǎng)期生活與學(xué)習(xí)過程中發(fā)展起來(lái)的關(guān)鍵能力，是一個(gè)有機(jī)整體，因此不能將生物學(xué)核心素養(yǎng)肢解為具體的知識(shí)、技能與價(jià)值感。根據(jù)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的本質(zhì)特征與PISA測(cè)評(píng)的啟示，開展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的測(cè)評(píng)要重視認(rèn)知過程，讓學(xué)生進(jìn)行深度思考進(jìn)而引發(fā)深度學(xué)習(xí)。

4 總結(jié)語(yǔ)

目前生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的測(cè)評(píng)存在著偏重科學(xué)事實(shí)的機(jī)械記憶、忽視認(rèn)知水平與過程、測(cè)評(píng)情境偏離真實(shí)生活等問題。PISA的測(cè)評(píng)理念則在一定程度上引領(lǐng)著我國(guó)學(xué)科核心素養(yǎng)的前進(jìn)方向，對(duì)生物學(xué)核心素養(yǎng)的測(cè)評(píng)具有科學(xué)性的引導(dǎo)作用。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的測(cè)評(píng)應(yīng)該以PISA測(cè)評(píng)理念為參考，與生物學(xué)課程改革的目標(biāo)相統(tǒng)一，構(gòu)建以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為向?qū)?，精確明晰生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵、能力要素、層級(jí)水平，以不同的水平為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)制定測(cè)評(píng)目標(biāo)，以真實(shí)科學(xué)的情境為測(cè)評(píng)載體的測(cè)評(píng)工具，并關(guān)注測(cè)評(píng)過程，引發(fā)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

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