劉青

PISA2015科學素養(yǎng)評估體系的研究與啟示

劉青

由經合組織開展的國際學生評估項目（PISA）是針對15歲學生進行的素養(yǎng)評估，2015年重點測試領域是科學素養(yǎng)。本文從理論上對PISA2015科學素養(yǎng)的定義、科學評估框架、評估內容等做了相關的介紹和分析，并希望借此為我國科學教育評估體系的建立和完善提供借鑒。

PISA2015；科學素養(yǎng)；評估體系

PISA是由OECD（經濟合作與發(fā)展組織）組織的“國際學生評估項目”，主要測評閱讀素養(yǎng)、數(shù)學素養(yǎng)、科學素養(yǎng)，每三年舉行一次，每次都以某一個領域為重點領域，其他領域為輔。2000年PISA舉行了第一次測試，2006年、2015年測評重點領域為科學素養(yǎng)。

1 PISA2015科學素養(yǎng)的定義以及評估框架

正如PISA委員會所說，PISA不是既定的，而是發(fā)展性的。PISA對科學素養(yǎng)的定義，經歷了2000年和2006年兩次重要的發(fā)展階段，2015年又在上述基礎上重新提煉并加以擴展，將科學素養(yǎng)定義為：作為一個反思型的公民，科學素養(yǎng)是要有解決與科學相關問題的能力，并有科學的意識。

對應于科學素養(yǎng)定義的發(fā)展，PISA中科學素養(yǎng)評估框架的發(fā)展也經歷了2000年、2006年、2015年三個階段。PISA2015保持了PISA2006的評估框架，在其基礎上對情境、能力、知識、態(tài)度四要素進行了提煉和擴展。如圖1所示。

圖1 PISA2015科學素養(yǎng)評估框架

PISA2015繼承了PISA2006中科學素養(yǎng)的核心是科學能力這一概念，其發(fā)展主要表現(xiàn)為三個方面：一是科學能力劃分得更為詳細；二是將2006年提出的“關于科學的知識”明確細分為“程序性知識”和“認知性知識”；三是首次明確了科學素養(yǎng)中“認知需求”概念。認知需求是指認知知識的深度，分為低、中、高3個等級，在數(shù)據(jù)復雜程度、問題難易度、解決問題所需步驟上存在差別?？茖W素養(yǎng)定義和評估框架的逐步修改完善，既是與各個國家科學教育目標的改革和發(fā)展相呼應的結果，也是在實踐基礎上不斷重新認識的結果。

2 PISA2015科學素養(yǎng)的評估內容

PISA2015對科學情境、科學能力、科學知識、科學態(tài)度四個方面作出了詳盡的說明。

2.1 科學情境

PISA2015是基于情境的評估，評估中一個單元就是一個情境，一個情境中通常有幾個問題，這些問題的評價維度不同。PISA認為在處理科學問題時，方法的選擇以及表現(xiàn)通常與問題所置的情境相關。情境的選擇除了學校內的科學情境外，還聚焦于學生個體、社區(qū)、全球的相關科學和技術問題。見表1。

2.2 科學能力

PISA2015中科學素養(yǎng)指的是科學知識和基于科學的技術，其核心是科學能力，在2006年基礎上進一步增加了對掌握科學探究的各要素的要求，更加強調了理解和運用科學數(shù)據(jù)的重要性。其中新增的“評估和設計科學探究”是指學生能夠設計科學探究和具有批判性地評估科學報告和調查結果的能力，包含識別科學議題，并且在此基礎上包括能夠評估和設計科學探究活動的其他方面的內容；“科學地解讀數(shù)據(jù)和證據(jù)能力”是指分析和評估以各種形式呈現(xiàn)的科學數(shù)據(jù)、觀點和論點，并且引導出恰當結論的能力。見表2。

2.3 科學知識

PISA2015科學素養(yǎng)評估框架將知識細分為：內容性知識、程序性知識和認知性知識。

（1）內容性知識。PISA希望描述出學生在多大程度上能夠將他們所掌握的知識運用到與他們生活相關的背景中，因此測評材料要求與現(xiàn)實生活情境相關，代表重要的科學概念并長期使用，適合于15歲學生發(fā)展水平。PISA2015選取了三個內容領域，分別是“物質系統(tǒng)”、“生命系統(tǒng)”和“地球和宇宙系統(tǒng)”，刪減了PISA2006中的“技術系統(tǒng)”。見表3。

（2）程序性知識。程序性知識是指關于科學研究的方法的知識，指支撐科學數(shù)據(jù)的收集、分析和解讀的科學探究的基本概念和方法，是有關科學家用于得到可靠和真實的數(shù)據(jù)的標準方法的知識。具體內容見表4。

表1 PISA2015的科學情境

表2 PISA2015科學能力

表3 PISA2015科學的內容性知識分類

學生不僅需要了解和運用已經生成的固化科學知識，而且還要掌握科學的自成體系產生新知識的方法和步驟。

（3）認知性知識。學生不但要知道引導出科學知識的方法，還要認識支撐這些方法的合理性的理由。認識性知識是對于科學內容和方法的認識的知識，包括科學的理念和標志性的特征，以及這些理念和特征在構建科學知識中所起到的作用。這些是科學家所采用的工作方法和實踐的緣由，以及支撐科學有關自然世界的論斷的基石。具體內容見表5。

表4 PISA2015科學的程序性知識

相較于以往輪次的PISA，PISA2015更加強調學生能夠理解科學家是如何收集科學數(shù)據(jù)和實證，以及如何基于數(shù)據(jù)和實證來進行推理論證后構建科學知識的。

PISA2015中科學知識的分值分布，見表6。

2.4 科學態(tài)度

科學教育的重要目標除了幫助學生獲得科技知識外，還幫助學生發(fā)展對科學的興趣和對科學探究的支持。PISA認為科學競爭力不僅包括學生科學能力，還包括他們對科學的態(tài)度傾向，一個人的科學能力包括特定的態(tài)度、信仰、動機導向、自我效能和價值觀。PISA2015在學生問卷中收集了學生在以下三個方面的科學態(tài)度和參與度：對科學的興趣、評估用于探究的科學方法和環(huán)境的意識。見表7。

3 PISA2015測評方式

PISA2015首次使用機考模式，所有試題解答都是基于計算機方式進行，學生需要通過計算機與測試軟件互動后進行答題。相對于紙筆測試，機考模式的優(yōu)勢；其一是大量減少閱讀題量，避免閱讀素養(yǎng)影響科學素養(yǎng)的發(fā)揮；其二是計算機對信息的包容量大，除了文本、圖表，還可以提供模擬實驗等。學生可以通過選擇所需的數(shù)據(jù)通過模擬系統(tǒng)進行模擬實驗得到結論，答題過程要求學生自己設計實驗，設計變量，對科學實驗探究方法有了更深層次的應用，實現(xiàn)了對學生探究能力的考查。如控制變量的科學思維和方法的掌握，是科學研究中的重要素養(yǎng)，但紙筆測試通常只能提供很多數(shù)據(jù)供學生選擇，學生掌握了這種測試模式后很易生搬硬套，有違科學素養(yǎng)考試的初衷。但機考模式是要求學生自己構建變量，尋找變量，找到數(shù)據(jù)并解釋數(shù)據(jù)，整個過程體現(xiàn)了科學素養(yǎng)的遞進層次。

表5 PISA2015科學的認知性知識

表6 PISA2015中科學知識的分值分布

4 啟示

我國實施的基礎教育課程改革推出了新的科學課程標準，將科學課程目標定位于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，如何更好地實現(xiàn)對科學素養(yǎng)的評估是重要課題之一。筆者以為，PISA科學素養(yǎng)評估體系對我國科學教育評估體系的建立有如下一些啟示。

4.1 科學素養(yǎng)的內涵需更深入研究和說明

中國教育部制定的《科學（7～9年級）課程標準》（以下簡稱《標準》）中提出科學素養(yǎng)是對個人決策、參與公共文化事務以及經濟生產所需的科學概念及其過程的理解和一定的運用能力。結構上包括四個維度：科學探究（過程、方法與能力）；科學知識與技能；科學態(tài)度、情感與價值觀；科學、技術與社會的關系。這是在Jon Miller三維模式即科學知識、科學過程與方法、科技對社會的影響基礎上發(fā)展而起。相比PISA2015科學素養(yǎng)的結構維度，我國對“能力”和“知識”這兩個重要的維度闡述得還不夠清晰。比如《標準》中提出對科學知識的評價要“注重科學內容的理解與應用，注重從整體上對科學的認識以及對同一科學概念的具體知識，評價的依據(jù)應是生命科學、物質科學、地球宇宙和空間科學三個領域內容標準提出的科學知識要求”，從這個內涵表述來看側重于評價科學的內容性知識，對于如何從科學的自成體系產生新知識的方法、如何基于數(shù)據(jù)和實證來進行推理論證后構建科學知識等內涵還需要作深入研究和統(tǒng)一說明。

又如《標準》中提出“科學的核心是探究”，“科學探究活動是培養(yǎng)科學觀念與能力的最關鍵途徑”，但未能對“科學能力”進行詳盡闡述，從表述來看只是將科學能力理解為科學探究的一個方面。學習PISA2015科學評估框架，可以了解到PISA科學素養(yǎng)的核心是科學能力，并對其含義給予了清晰地說明，探究能力是科學能力的一個要素。這一維度認識上的差異也需要進一步研究。

表7 PISA2015對學生科學態(tài)度的調查

4.2 科學素養(yǎng)評估內容和評估方式還需要完善

PISA2015科學素養(yǎng)測評主要是評估學生科學能力的發(fā)展情況，著重了解學生解釋科學現(xiàn)象、評價和設計科學探究、解釋數(shù)據(jù)并進行科學證明的能力。我國目前對科學素養(yǎng)的評價方法上基本還是沿用傳統(tǒng)的學科知識測驗方法，評價內容多是原有的物理、化學、地理、生物等各學科知識和技能的拼湊，對于科學探究過程、問題解決方法和科學本質理解等方面的評價內容涉及不多。對素養(yǎng)結構維度之一的“科學態(tài)度、情感和價值觀”一直缺乏客觀有效的評價方式，只能通過學生自評、互評和教師對學生的觀察等過程性評價來完成。在PISA2015，是通過設計學生問卷從科學興趣、環(huán)境意識和評估用于探究的科學方法三個方面收集學生的科學態(tài)度和參與度，這一評價方式將科學能力與科學態(tài)度評估聯(lián)系起來分析得出更科學的結論，值得借鑒。有條件的地區(qū)還可開發(fā)計算機考試模式代替或部分代替紙筆測試，使評價結果更科學和公正。

4.3 科學素養(yǎng)評估和學科素養(yǎng)評估有待于整合

《標準》指出，課程內容突出整合的特點，通過對內容的整合讓學生從整體上認識自然，從基本科學觀念上理解科學內容。課程整合的特點是試圖超越學科界限，全面提高學生的科學素養(yǎng)。對于新課程提出的“整合”理念，對應的科學素養(yǎng)評估，也應該有學科“整合”的設計理念。PISA2015科學素養(yǎng)評估中指出無論是物質系統(tǒng)、生命系統(tǒng)還是地球和宇宙系統(tǒng)，除了內容性知識有差異外，評估的程序性知識和認知性知識是相通的。我國很多地區(qū)的傳統(tǒng)做法是物理、化學、生物、地理各自分學科進行學科素養(yǎng)評估，而其中對于科學能力的評估實際上是重復評估，一種能力有缺失會導致幾個學科學習都有障礙，由于將這些互相有聯(lián)系的學科孤立對待，最后結果又以學科成績替代能力水平，對學生就形成了不夠客觀的評價。在義務教育學習階段，特別是7～9年級，科學素養(yǎng)評估和學科素養(yǎng)評估有待于整合。

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

[2]經濟合作與發(fā)展組織.面向明日世界的科學能力——國際學生評估項目（PISA）2006報告[M].上海：上海教育出版社，2010.

[3]陸璟.PISA測評的理論和實踐[M].上海：華東師范大學出版社，2013.

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[7]中華人民共和國教育部.義務教育初中科學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，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

本文系國家教育體制改革領導小組研究項目“研提OECD組織PISA測試項目經驗啟示”的研究成果之一。

劉青，女，東莞市教育發(fā)展研究與評估中心（廣東東莞 523076）