PISA科學素養(yǎng)的界定與測評

1、王晞等：PISA科學素養(yǎng)的界定與測評國際學生評價項目（TheProgrammeInternationalStudentAssessment,簡稱PISA）是由經(jīng)合組織（OECD潑起組織實施的，以15歲年齡為取樣，通過對閱讀素養(yǎng)、科學素養(yǎng)和數(shù)學素養(yǎng)三個領(lǐng)域的測試以便于各國進行比較的國際性比較評價項目。同時，也為各成員國政府研究制定教育政策提供參照。國際學生評價項目第一次在2000年進行測試，有經(jīng)合組織成員國中的28個國家和巴西、俄羅斯聯(lián)邦等4個非成員國參加，共計32個國家的265000名學生接受測試， 以后每三年進行一次，2000年測試重點為閱讀素養(yǎng)，2003年、2006年將分別以數(shù)學與科學素養(yǎng)

2、為測試重點。本文擬就科學素養(yǎng)的界定、測評的內(nèi)容、評估結(jié)構(gòu)等方面作簡要介紹和分析，以期對我們能有所啟發(fā)和借鑒。一、PISA對科學素養(yǎng)的界定科學素養(yǎng)是應(yīng)用科學的知識來確定問題，得出（或提出）基于證據(jù)的結(jié)論的能力，以便理解并幫助做出關(guān)于自然世界的決定，并且通過人類的活動做出調(diào)整。在PISA的上述定義中有以下幾個方面需要進一步予以說明，以便更好的理解其內(nèi)涵。“科學知識”不僅指事實、名稱、術(shù)語的知識，還包括對重要科學概念的理解以及科學知識的局限和作為人類活動的科學的本質(zhì)。“問題”是指那些經(jīng)過科學的探究能夠解決的問題，以及特定問題的科學方面。“基于論據(jù)得出的結(jié)論”是指知道應(yīng)用選擇評價信息、數(shù)據(jù)的方法，同時

3、需要對已有的信息進行有意識的小心的推測，因為需耍正確判斷是否存在足夠的信息來得出正確的結(jié)論。“理解并幫助做出決定”包含以理解自然世界本身作為目標， 強調(diào)科學的理解有助于做出決定，但并不能夠直接導致決定。因為，現(xiàn)實的決定通常是在具有社會的、政治的、經(jīng)濟的背景等情境中出現(xiàn)的，且科學的知識通常是在與社會的、政治的、經(jīng)濟的有關(guān)的人的價值觀背景下予以應(yīng)用的。因此，在價值觀不同的地方，對科學論據(jù)的選擇和使用可能會導致爭議。作者：王晞等文章來源：上海教育科研點擊數(shù)：星 573 更新時間：2006-12-4“通過人類的活動做出調(diào)整”是指出于人類的目的和結(jié)果對于自然世界做出的有計劃或無計劃的調(diào)整。它強調(diào)對于人的

4、科學素養(yǎng)的評價，不能簡單使用有或無的兩分法，而應(yīng)是多和少的評價基于以上的認識不難看出，PISA不僅強調(diào)科學的知識以及這一知識得以發(fā)展的過程對于科學素養(yǎng)是至關(guān)重要的，而且認為這二者應(yīng)是合二為一的二、科學素養(yǎng)測驗的內(nèi)容基于以上對科學素養(yǎng)的認識與界定，PISA將從三個角度對科學素養(yǎng)進行評估。第一，科學概念。PISA認為概念是使我們將新經(jīng)驗與已知的知識聯(lián)系起來，使我們弄清新經(jīng)驗的意思，并有助于我們弄清自然和人類世界的知識。因此，PISA主要根據(jù)以下四個標準來選擇受評估的科學概念應(yīng)是與每天日常生活、事物相關(guān)的內(nèi)容。因為，科學概念在人們每天的日常生活中的作用程度是各不相同的。例如，雖然相對論對各種長度、質(zhì)

5、量、時間和速度的各種關(guān)系做出了一個較為精確的解釋，但是，牛頓定理對我們每天遇到的力和運動的解釋則會提供更有力的幫助。因此，相比較而言我們將更側(cè)重于選擇對牛頓定理的理解作為評估的內(nèi)容。必須選擇與未來十年乃至更長的時間的生活有關(guān)聯(lián)的科學概念和內(nèi)容。所選擇的必須應(yīng)該是與科學素養(yǎng)可以被認證的相關(guān)內(nèi)容。所選擇的概念必須與被選擇的科學方法相聯(lián)系，而不能僅僅是書面上的或曾被提出的某種含義。以下是PISA根據(jù)這四個標準確定的主要評估的科學主題，以及與這些科學主題相關(guān)的一部分概念。HI與件單木稱w價忸關(guān)的主要的科學主題與相美抵念科學主通棚對e（念早糖的，發(fā)電的傳導性氣街變化牖射.透射，大氣醫(yī)化學變化和物理變化事

6、期的就親、反施的速度.分總能轉(zhuǎn)化用守恒，髭餐袞冊含作用力和運動家衡力/不平衙力、速度.加速度自？結(jié)構(gòu)和功鱉-1以屯.骨僭、適位人提生態(tài)學M崖.衛(wèi)生學Jf器學1生理皿境泰屯第,神經(jīng)鄴胞14通力學物種.基國庫.進化顯性、交又遺傳生態(tài)系烯食物量.生30力地球及其在宇宙中的位置太陽系，舞日及季節(jié)性變化地質(zhì)堂化板院鳳化對以上科學概念的評價，PISA要求這部分內(nèi)容應(yīng)主要來源于生命和健康科學、地球和環(huán)境科學、技術(shù)科學三大領(lǐng)域的運用。值得注意的是，雖然這些概念比較接近于有關(guān)物理、化學、生物科學及地球和空間科學，但PISA著重測試的是那些將被用于解決現(xiàn)實生活的科學問題，而不僅僅是理論。因此，它強調(diào)對某些特定現(xiàn)象

7、的了解并通過人類的行為加以改變的。第二，科學方法。PISA認為與收集論據(jù)的能力相比，使用科學知識以得出基于充分論據(jù)的結(jié)論的能力更為重要。為此，PISA更多地關(guān)注與科學相關(guān)的方法，而不是科學內(nèi)的方法。這主要包含對得出科學結(jié)論的論據(jù)的認識、解釋以及在此之上采取行動的能力。具體而言，PISA的科學方法應(yīng)包含以下5種能力。A.科學地確定可研究的問題的能力。這包括確認可被特定調(diào)查證實的問題或觀點；辨別出可以通過科學探究來回答的問題，或更明確地揭示某一問題在某一情境下是可以進行科學的探究。B.確定科學的觀察所需要的論據(jù)的能力。它是指確定哪些信息對某一觀點的有效驗證是必須的。例如，我們需要確定或辨認應(yīng)比較哪

8、些事物，變量應(yīng)如何變化或控制、需要什么附加信息，為收集相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)采取何種行為。C.得出或評價結(jié)論的能力。這包括從給定的信息、數(shù)據(jù)中產(chǎn)生結(jié)論，或者從某一范圍內(nèi)選擇適用于數(shù)據(jù)的結(jié)論； 根據(jù)提供的數(shù)據(jù)來支持或反駁某一結(jié)論， 或者確定在得出結(jié)論過程中提出的假設(shè)。D.傳播（交流）有效的結(jié)論的能力。即將有效的結(jié)論用適當?shù)姆椒ㄇ逦貍鬟f給特定人群。其中，這些結(jié)論的形式是基于特定的情境和數(shù)據(jù)，或是基于相關(guān)的附加信息。E.論證對科學概念的理解的能力。即指在特定的情境下，運用適當?shù)挠^點論證對科學概念的理解。包含解釋可能導致既定變化的原因及各種關(guān)系，或者做出關(guān)于既定變化的作用的決定，或者使用沒有給定的科學觀念或信息

9、確定影響既定結(jié)果的因素。這里值得注意的是，以上這五個方面，就前四個方法而言并未對測試者的科學知識的儲備有任何特殊的要求，它們的主要目標在于對被評價者在運用收集、評估、聯(lián)系有效科學證據(jù)等方面的能力做出評價。當然，沒有任何一種科學方法可以是在“完全無知”的狀態(tài)中進行的。在第五個方法中，主要是對相關(guān)的科學觀念的理解的評價，理解是主要的障礙。第三，科學情境。PISA認為要準確地進行評價，決定和控制（預(yù)期的）情境的作用范圍是很重要的。由于PISA的目標是評價學生在數(shù)年義務(wù)教育的末期，他們運用所學知識和技能的能力。因此，PISA要求必須將項目設(shè)置在現(xiàn)實生活的情境中，而不僅僅局限于學校。并將科學情境選擇的重

10、點放在個人和家庭（個人的）、社區(qū)（公共的）、世界生活（全球的）、與說明科學知識是如何產(chǎn)生的及科學知識如何對與科學相關(guān)的社會起決定作用（歷史相關(guān)性的）等四個層次。關(guān)注的焦點是那些與個人、家庭及社會公眾有關(guān)的事物。數(shù)據(jù)亦主要與人們的生活有關(guān)，來源于個人或私人的情境以至于更寬的公眾中，有時還包括全球的范圍。將評價任務(wù)設(shè)置在這些情境中，PISA希望能夠做到盡可能準確地評價學生在科學課程中所獲得的科學知識的運用能力（雖然有些知識可能來自其它學科或者根本不是來自校內(nèi)）0三、評估結(jié)構(gòu)PISA基于這樣兩個目的設(shè)計其評估結(jié)構(gòu)。其一，應(yīng)使任務(wù)盡可能地真實，并在一定程度上反映現(xiàn)實生活的復雜性；其二，應(yīng)有效地使用測試

11、時間，使用較少的情境，即就提供的一個情境提出幾個相關(guān)的問題，而不是就一個情境提出一個問題。因此，在形成評估結(jié)構(gòu)時，被PISA確定為具體評估任務(wù)的將由一系列項目所構(gòu)成， 每一個項目都是與一些最初的或最基本的刺激物相聯(lián)系， 其中一個任務(wù)里的項目將評價多個科學方法和多個科學概念，同時，每一個項目評價表1中的一個科學方法，各個項目獨立計分。但是值得注意的是，PISA將不包括親自實踐的任務(wù)，至少在2000年、2003年科學素養(yǎng)的次要調(diào)查年里是這樣的。下面就PISA的評估結(jié)構(gòu)作簡要介紹。1 .主要準備考核的相關(guān)能力第一，科學地確定可研究的問題，并將科學知識運用于現(xiàn)實生活相關(guān)領(lǐng)域中的能力第二，在科學調(diào)查中確

12、認證據(jù)的能力。下面以一項題為“停止病菌”的考核內(nèi)容中的兩個問題，來具體說明對以上兩個能力的評價。被試者被要求閱讀一篇關(guān)于免疫系統(tǒng)研究歷史的精煉短文。表3：早在11世紀，中國醫(yī)生就開始進行免痕系統(tǒng)的研究他價從天花患者芽上取到的粉碎的結(jié)疤讓病人從鼻孔吸入， 從而誘出一種較為緩和的病來阻止更為嚴重的病情在18世紀，人們?yōu)閞舫止生病、他們用干燥的結(jié)疤來擦他們的皮膚:這些筒單的方法傳入了英國及美國殖民地,在17711772年間的天花懂染病中，有個名叫ZabdiHRnykUxi的波士頓醫(yī)生弄破他六歲兒子及其它285名病人的皮朕， 將天花思者轉(zhuǎn)疤處抽取的膿汁直接注入傷口.結(jié)果，只有6個病人幸存問題hZflb

13、dg加小tw想要驗證什么觀點？問題工舉出兩條其它信息,證寞ZabdidBoykiun的孫法是否成功。問題1要求有一個建構(gòu)性的回答，學生要根據(jù)其在答案里出現(xiàn)的有關(guān)細節(jié)的數(shù)量為成績計分，以2、1、0三個等級計分。（得2分的要求是給出“弄破皮膚并將膿汁直接注Aafit管將有助于提高對天花的免疫力”這一答案。）這一項目評估的目的在于，評估被試者科學地確定可研究的問題和使用人類生物知識應(yīng)用于生命與健康的科學領(lǐng)域的能力。問題2同樣以2、1、0三個等級對被試是否提及所有信息點予以計分（如是否提及沒有經(jīng)過Boystons治療的生存機率以及得到治療的病人是否被天花感染等信息點。 以此評估被試者使用人類生物知識應(yīng)

14、用于生活和健康的科學領(lǐng)域的能力，及在科學調(diào)查中確認證據(jù)的能力。第三，得出或評價結(jié)論的能力。值得注意的是，PISA不僅要求回答同意或不同意，而且更加重視其原因必須與所提供的信息保持一致。 即如果被試者只寫同意或不同意是不給分的， 只有給出原因、提供相關(guān)的信息才給分。第四，對科學概念的理解，并給出建構(gòu)性回答的能力。卜面以一個測驗試題為例，說明對以上兩項能力的評價要求被試者閱讀一篇澳大利J亞道路研究委員會的PeterCairney提出的文章。在該測驗試題中，刺激物就是這篇文章。表明由收集信息的另一種方法是,使用一個在13米高的柱子上的錄像機來拍攝狹窄公踣上的戈通，通過圖像.研究者可以知遭交通進行有多

15、快.車與車之間的距虛有京大.車子一般使用公路的哪一部分， 過 段時間， 就在公路上劃出隼向行車道，研究蓍可以推續(xù)用錄像機考察這時候的交函是否逋暢？車子汗帶更快了還是但慢了？車與1之間的距離是變大了還是嫡小r?在單向行車道已劃出后,摩托車駕駛者是郡公跳旁看獨還是席路中間罵駛”在PM顆了解到這些信息后.他就可以決定是否在狹窄的公路上劃錢了,問題4：假如住一條狹窄的路上發(fā)現(xiàn)，在單初行車道劃出后，交通情況發(fā)生了如下變化：速度交通更通暢r位置軍服胳戰(zhàn)更近了攣與車的電高不變根據(jù)以上情況,決定在狹隼的公路上劃出單向行車逋.你認為這是否是最好的決定？給出你同意或不同比的理由由問題5：要求司機在車與車之間保持叟

16、大的距離， 特別是前面的耶捌車升用比較怏時.因為開得比較快的車要花更長的時間來停車*解釋：為什么開得較快的車要比開得較慢的車花更長的時何來停車？問題4主要評價第三個能力，即在技術(shù)科學領(lǐng)域使用力和運動知識的能力，評價學生得出結(jié)論和評價結(jié)淪的能力。但只寫同意或不同意不給分，只有給出原因、提供相關(guān)信息才給分，例如，同意是因為如果車子即使在快速行駛時，仍保持靠近路邊，沖撞的可能性將被減少；如快速運行時，被追尾的可能性也將減少。 或不同意是因為如果車子運行快速并保持相互之間一樣的距離， 這可能意味著他們沒有足夠的空間在緊急狀態(tài)下停止。問題5主要評價在技術(shù)科學領(lǐng)域?qū)τ嘘P(guān)力和運動的科學概念的理解。這要求一個

17、建構(gòu)性的回答，根據(jù)是否提及重要的信息點來評分，計分為2、1、0分。（參考答案是：a.一輛車開得較快時，其沖力也就更大，因而需要更大的阻力來停止它；b.在同一時間一輛車開得較快的車停下會比開得較慢的車滑出更遠的距離。）2 .測驗中的分布比例第一，科學方法的分值分布的建議科學方法分值的百分比（餐）科學認打探究的同融10-15確認科學的探究所需妾的設(shè)報15-20得出雄逵或評價靖構(gòu)15-30傳播1交流）有效的結(jié)詫1415論證對科學概念的理解力50從以上的分布比例可以看出，PISA更多地傾向于評價對科學概念的理解，對其它科學方法的評價則顯得較為次要。需要說明的是，這一分值的分布比例在2006年科學素養(yǎng)作

18、為主要評估內(nèi)容時，可能將會被重新修訂。第二，在生命、健康科學；地球、環(huán)境科學；技術(shù)科學三個應(yīng)用領(lǐng)域中其分值將各占30-40%,大致呈平均分布狀態(tài)。第三，在情境選擇方面，PISA將著眼于將項目分散在四個已經(jīng)認可的情境即個人、社區(qū)、全球、歷史性的情境中。在任務(wù)中所呈現(xiàn)的情境將被定為刺激物，它有可能是一篇短文，或帶有表格、圖解、曲線圖、圖形之類的文章。通過應(yīng)用科學概念到應(yīng)用領(lǐng)域來展示對科學概念理解的能力，所要求的反映將與情境、刺激物里呈現(xiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)。在2000年的科學素養(yǎng)測評中，多數(shù)的任務(wù)是以書面的形式呈現(xiàn)，但是，在2006年以科學素養(yǎng)為測評重點時，將可能考慮使用其它形式的刺激物。3 .等級的記

19、錄為了達到PISA的目標，需要確定學生成就的發(fā)展等級。為此，PISA建立了以下科學素養(yǎng)等級。第一，在熟悉的情境下，能夠使用較容易掌握的科學概念，并能做到以下幾個方面：辨認一些能否被科學探究決定的問題；在一個變量變化而另一個受控制的情境下，為了驗證某一觀點或探索某一問題，確定必須獲取的信息；在變量本應(yīng)受到控制卻沒有被控制的情境下，回答為什么結(jié)論或觀點可以是沒有條理的；用一種可被人理解的方式將論據(jù)與結(jié)論聯(lián)系起來，提出一些主要觀點；根據(jù)易于理解的概念進行預(yù)言和闡釋原因。第二，在更復雜的情境下，能夠運用更高認知要求的概念，并做到以下幾點：認識到所有科學理解、科學事例都是暫時的，具有前進性，他們有助于對以前所學知識的復習及更好地理解;在復雜的情境下，確定為驗證某一觀點或探索某一問題而必須收集的信息及條件；鑒定支持某一觀點的論據(jù)的適用性，支持或反對與復雜聯(lián)系下的有用論據(jù)相關(guān)的觀點、結(jié)論；使用所提供的科學知識、數(shù)據(jù)、信息，形成一個支持或反駁某一特定結(jié)論的建構(gòu)性的觀點；基于對科學概念的更復雜、更抽象的理解，進行預(yù)測和解釋。這一等級記錄還較為粗略，在2006年如果有足夠的時間來測出學生對科學概念和科學運用領(lǐng)域的綜合掌握程度，將得出科學概念的理解的次等級。科學素養(yǎng)標準的具體情況將產(chǎn)